Человечество научилось использовать железо в доисторические времена, чистое железо из метеоритов использовалось без дополнительной переработки. Железо из руды выплавляется уже как минимум 5 000 лет. Но при этом железо практически не использовалось в качестве строительного материала вплоть до XVIII века, когда его начали применять для строительства балюстрад, балконов, изготовления мебели и различных декоративных предметов. В 1796 году, в Англии при возведении пятиэтажного заводского здания, Чарльзом Баге была впервые использована структурная железная балка.
В то время использовался чугун, который является относительно хрупким материалом с высоким содержанием углерода. Сталь не такая хрупкая, поскольку это железный сплав с содержанием углерода менее 2%. Первые здания со стальными каркасами появились на заре XIX века, и уже к концу столетия использование стали практически полностью вытеснило чугун при строительстве несущих конструкций. В настоящее время сталь — это единственный материал на основе железа используемый в строительной индустрии. Сейчас в строительстве применяются около 20 видов стальных сплавов, и около 10 марок стали. Обычно в строительстве применяется сталь без посторонних сплавов, это конструкционная сталь, арматурная сталь, большинство кровельных и стеновых стальных листов не содержит добавок. Сталь повышенного качества получается путем легирования небольшими количествами азота, алюминия, ниобия титана и ванадия. Для защиты стали от коррозии применяются покрытия тонким слоем алюминия или цинка. Для использования в агрессивных средах выпускают нержавеющие стальные сплавы с добавлением 18% хрома и 8% никеля. При добавлении в сплав 2% молибдена можно получить кислотоупорную сталь. Практически 95% от всего выплавляемого чугуна используется в производстве стали. И все современные железные балки, железная арматура, железный крепёж на самом деле являются не железными, а стальными изделиями. Железо — очень доступный материал. Железная руда равномерно распределена по поверхности планеты и добывается в более чем 50 странах. При этом некоторые страны потребляют значительные объемы железа несмотря на высокие расходы на транспортировку между континентами, количество железной руды не бесконечно , а запасы металлов применяемых в технических сплавах, таких как никель и цинк ограничены.
Для производства чугуна из железной руды нужен также уголь, за исключением тех случаев когда для восстановления железа применяется природный газ, но для этого требуется руда с высоким содержанием железа.
Защита от коррозии
Обыкновенная сталь ржавеет под воздействием влажного воздуха, воды, кислот или солевых растворов. Чтобы воспрепятствовать коррозии сталь покрывают цинком, оловом, алюминием, кадмием, хромом или никелем с использованием технологий цинкования или гальванизации.
Для получения цинкового покрытия металл погружают в расплавленный цинк при температуре не меньше 450 ° С. Цинк и железо связываются друг с другом образуя твёрдый слой покрытия. Гальванизация это электролитический процесс. Металл, который должен быть покрыт является катодом, а материал, который наносится на металл действует как анод. Тонкий слой металла образуется на всех открытых поверхностях без какой-либо химической реакции.
Как цинкование, так и гальванизация вредно влияют на экологию. В обоих случаях происходит выброс органических растворителей, цианидов, хрома, фосфатов, фторидов и т. д., загрязнение происходит через воду используемую для промывки изделий. Промывочную воду можно относительно легко очистить выделив вредные вещества в качестве осадка. Также существуют процессы, без использования сточных вод, и полностью замкнутые циклы. Одним из способов относительно экологически чистой антикоррозийной защиты является использование натурального магния и кальция растворённого в морской воде. Довольно простая технология была запатентована в 1936 году — на железо погруженное в воду подавался электрический ток.. Методика оказалась эффективной для защиты подводных морских сооружений.
Нанесение на поверхности металлов керамического покрытия также является одним из экологических способов защиты от коррозии, но в настоящее время этот метод используется только на материалах применяемых в специальных условиях.
Стальную арматуру не подвергают цинкованию поскольку бетон обеспечивает адекватную защиту от коррозии. Но даже бетон со временем разрушается, и арматура подвергается вредному воздействию. Правильно залитые железобетонные конструкции должны обеспечивать функциональный срок службы не менее 50 лет. Наиболее агрессивной средой для оцинкованных и железобетонных конструкций является морской воздух, выбросы промышленных предприятий и выхлопные газы автотранспорта.
Больше информации на сайте rosstroyresurs.ru