Современные строительные материалы

 Древняя техника с ее скромными и несовершенными орудиями могла справляться лишь с такими материалами, которые легче всего подвергались обработке. Дерево, глина, камни, бронза, железо—вот главные этапы и основные материалы техники старого времени. Замечательные свойства железа, завоевавшие ему важнейшее место во всем укладе нашей жизни, сделались известными не сразу, — мы видели, что только XIX век раскрыл перед нами все тайны железа и дал нам в руки достаточно средств для добычи этого драгоценного металла в почти неограниченном количестве.

 Железо и сталь для машин, зданий, пароходов, мостов, двигателей, камень, кирпич и бетон для фундаментов и построек — вот главные материалы недавнего прошлого и настоящего времени. Расширение физических и химических знаний в прошлом веке дало технике последнего времени несколько новых материалов, таких как пластик, которым, по-видимому, суждено вытеснить во многих случаях прежние. Большой популярностью пользуются современные пластиковые окна VEKA, так как при их изготовлении используется высококачественный и экологически чистый материал.

 Алюминий. Когда в 1827 г. германскому химику Велеру удалось впервые получить в порошке новый металл, названный алюминием, никто не мог предполагать, что столетие спустя этому элементу придется играть такую важную роль во многих областях техники и житейского обихода, соперничая иногда с главным металлом индустрии — железом. В сплавленном виде его удалось получить лишь в 1854 г. химику Девилю, но еще долгое время, благодаря большой трудности получения, на него смотрели как на интересное, но практически мало пригодное вещество, пока успехи химической технологии и электрометаллургии не удешевили его добычу.

 Алюминий является чрезвычайно распространенным веществом и содержится во многих горных породах. Всем известная глина имеет в своем составе химические соединения, содержащие алюминий, и только недостаток химических знаний делал этот металл неизвестным в прежнее время. Было высчитано, что в земной коре алюминия содержится до 8%. Лучшими сортами глины для добычи алюминия считается криолит и боксит, — содержащие до 70% окиси алюминия, залежи которых были найдены во Франции, а впоследствии и в других странах.

 Сперва, боксит подвергается измельчению в тонкий порошок шаровыми мельницами, дробилками и очистителями, смешивается с кальцинированной содой и прокаливается в печи. Из нового химического соединения получают глинозем, который потом обезвоживают. Чистый глинозем можно также получить и другими способами, причем один из лучших принадлежит русскому химику Пенякову, работающему в Бельгии. Добытый тем или иным способом глинозем смешивают с некоторыми другими минералами, содержащими алюминий, подвергая полученную смесь расплавлению и разложению электрическим током, причем алюминий оседает на дне.

 Самым замечательным свойством этого металла является его легкость по сравнению с другими. Удельный вес алюминия равен всего лишь 2,6, т.е. он в три раза легче железа и меди. Плавится алюминий при 700° и в изломе имеет бледный серебристый оттенок, напоминая собою серебро. Алюминий подвергается ковке, волочению и свариванию, прекрасно отливается в формы, но почти не соединяется паянием. Прибавление небольших его количеств в чугун, значительно улучшая качество отливок, увеличивает вязкость стали и делает ее более однородной. Прекрасными качествами обладает сплав алюминия с медью (алюминиевая бронза). Вообще говоря, сплавы алюминия обладают большей прочностью, чем чистый алюминий, отчего они и получили большое распространение в технике. Алюминий не страдает от влияния воздуха — чистая поверхность его покрывается тонкой пленкой окиси, но дальше его окисление не идет. Эти свойства обеспечили алюминию прочное положение в различнейших производствах и изделиях.

 Особенно удобен алюминий по своей легкости и неокисляемости для кухонной посуды, приготовляемой штампованием. Посуда эта отличается кислотоустойчивостью, большой теплопроводностью и удобством чистки. во множестве других случаев, где требуется легкость устойчивость металла внешним химическим воздействиям. Раньше мы уже говорили о способности алюминиевого порошка гореть, соединяясь с кислородом окиси какого-либо металла, — свойство, использованное Гольдшмидтом в его способе "термитовой сварки", заключающейся в том, что свариваемые концы металла обкладывают огнеупорной массой и термитом — смесью мягкого порошка алюминия и окиси металла, служащего для сварки. Зажженная смесь плавится, восстанавливая из окиси чистый металл, причем развивается настолько высокая температура, что сваривание происходит в несколько минут.

 Еще большее применение в начале настоящего столетия алюминий и его сплавы (алюминиевая бронза) получили в электротехнике. Дело в том, что способность алюминия проводить электричество оказалась весьма высокой — почти 0,6 электропроводности меди. Поэтому вес алюминиевого провода одинаковой электропроводности с медным составляет всего около половины веса медного провода. Эта легкость его и дешевизна, сравнительно с медью, открыла широкую дорогу для применения алюминия в передачах электрической энергии по проводам. В отношении к внешним атмосферным влияниям алюминиевые провода оказались даже лучше медных. Прекрасные качества выказала также специально приготовленная алюминиевая краска, хорошо покрывающая дерево, ткани и металлы, выдерживая жар, холод и влагу.  Но не эти перечисленные выше достоинства алюминия делают его "металлом будущего" — только с появлением нового замечательного его сплава — дюралюминия — для алюминия открывается новая эра, где он уже выступает на борьбу со сталью и железом.

 Немецкий инженер Альфред Вильм, исследуя алюминий и его сплавы в течение ряда лет (с 1903—1911 год), нашел замечательный сплав, которому суждено было сыграть впоследствии великую роль в деле развития воздухоплавания и авиации. Патент на это изобретение Альфред Вильм продал немецкой фирме Дюренер Метальверке, откуда сплав и получил свое название — дюралюминий. Долгое время немецкий дюралюминий являлся наилучшим, и всякие попытки подражать ему оставались бесплодными. Однако, в настоящий момент имеются сведения о ряде алюминиевых сплавов, обладающих свойствами, нисколько не уступающими дюралюминию, а иногда даже превосходящими его.

 В Англии найдены сплавы, не уступающие по своему качеству германскому металлу. В России на Кольчугинском заводе русским инженерам также удалось найти легкий и прочный алюминиевый сплав, названный "кольчугалюминием". В погоне за облегчением веса авиационных частей удалось найти еще более легкие сплавы, правда—в 3 — 4 раза менее прочные, чем дюралюминий, но обладающие удельным весом всего лишь 1,14 —1,83. Таков новый сплав "электрон" и "магналий", куда входит легкий металл магний.
Дюралюминий по внешнему виду очень схож с алюминием, хорошо полируется и лишь когда отполирован, имеет слегка красноватый оттенок, указывающий на присутствие в нем меди.
Состав его следующий: (в процентах):
Медь    3,5 — 5,5%
Магний    0,2—0,6%
Марганец    0,5 — 0,8%
Алюминий .... остальное
  Благодаря своим замечательным качествам, чрезвычайной легкости и прочности, дюралюминий получил громадное распространение. Металл этот стоит приблизительно в 5 раз дороже прокатанной на холоду стали, но при одинаковой прочности ее требуется в три раза меньше по весу. Принимая же во внимание, что дюралюминий гораздо легче подвергается обработке и меньше изнашивается, ясно, что во многих случаях употребление этого материала может обойтись дешевле, чем употребление стали. Из дюралюминия теперь строят самолеты, которые в смысле крепости и легкости значительно превосходят прежние деревянные машины.

 Дерево, еще недавно составляющее главный строительный материал воздухоплавательных аппаратов, теперь почти совершенно вытеснено дюралюминием, так как последний не коробится от воды, не усыхает от жара, не боится огня и легко заменяется новыми запасными частями. Дюралюминий хорошо поддается прокатке, ковке, штамповке, его можно сваривать и паять. Он прекрасно выдерживает толчки и удары, благодаря чему из этого материала нашли возможным изготовлять шатуны автомобильных и авиационных двигателей, червячные передачи и другие ответственные машинные части.

 Дюралюминий великолепно подвергается закалке. Для этого изделия из дюралюминия помещают в горячую ванну с содержанием поташа и углекислой соды, нагретой до 480 — 500°. Когда металл нагреется до этой температуры, его опускают в воду или масло, причем происходит закаливание. Непосредственно за этой операцией металл весьма податлив для обработки. Его можно ковать, прессовать, гнуть. С течением времени он начинает твердеть и через несколько дней приобретает ту твердость и прочность, которые дают ему возможность конкурировать со сталью.
Закаленный дюралюминий замечательно сопротивляется влиянию климатических условий, а также разъедающему действию морской воды, несмотря на содержание в нем меди.

 Благодаря свойству закаленного дюралюминия терять свою прочность при высоких температурах он не употребляется в чистом виде для отливки сильно нагревающихся частей двигателя; обычно для этого употребляются другие сплавы алюминия с большим содержанием меди. Общество воздушных кораблей Цеппелина произвело ряд опытов, в течение трех месяцев подвергнув образцы изделий из разных металлов действию морского воздуха и брызгам волн на плавучем маяке в Северном море.
Дюралюминий блестяще выдержал испытание, ибо оказалось, что он сопротивлялся этим условиям лучше, чем другие материалы.

 В ряде известных аппаратов системы Дорнье, Рорбаха, Юнкерса, Ла- текоер и других в настоящее время применяют для постройки исключительно дюралюминий; на Парижской авиационной выставке 1921 г. больше половины выставленных аппаратов были из стали и из дюралюминия. Даже обтяжка металлических аппаратов делается теперь не из полотна, а из волнистого тонкого дюралюминия. Каждый месяц приносит известие о все новых и новых применениях дюралюминия, подтверждающих его великую будущность.

 Уже выработан такой сортимент дюралюминия из углового, таврового, круглого и иного сечения, как для железа и стали. Сейчас дюралюминий почти завоевал область авиации, и нет сомнения, что при его дальнейшем усовершенствовании и удешевлении этот "металл будущего" также прочно войдет в конструкцию автомобиля, моторных лодок, аэросаней и т. д. и заменит сталь при постройке вагонов, трамваев, станков, двигателей, мостов и в других металлических сооружениях.