Багров Н.М., Г.А. Трофимов, В.А. Андреев В.В. Основы отраслевых технологий

Подождите немного. Документ загружается.

181

6.2.1. Классификация строительных материалов.

К строительным материалам относятся раз-

личные природные и искусственные материалы и изделия, применяемые для сооружения, оборудова-

ния и ремонта промышленных, жилых и других видов зданий и сооружений.

Строительные материалы классифицируются по виду исходного сырья, способу производства,

назначению и др. признакам.

По природе исходного сырья и способу производства строительные материалы подраз-

деляются на неорганические – каменные, минеральные вяжущие, безобжиговые, керамические и др. и

органические – лесные, битуминозные, пластмассовые и т.д. Особую группу составляют композицион-

ные материалы, образованные объемным сочетанием химически разнородных компонентов с четкой

границей раздела между ними. К ним относятся металлокерамические, деревополимерные, металло-

полимерные (металлопластиковые), полимерцементные и др. материалы.

По назначению строительные материалы подразделяются:

1. На конс трукционные материалы для несущих конструкц ий, включая тепло- и

звукоизоляционные материалы, кровельные, гидро- и пароизоляционные, герметизирующие, мате-

риалы для светопрозрачных ограждений, окон и дверей, для инженерно-технического оборудования

зданий и сооружений.

2. На конструкционно-отделочные материалы, которые включают материалы для ог-

раждения балконов, для покрытия полов и лестниц, для сборно-разборных перегородок, для дорож-

ных покрытий и др.

3. На отделочные материалы, которые включают материалы для наружной и внутренней

отделки зданий, для специальных декоративно-защитных покрытий и др.

6.2.2. Основные свойства строительных материалов

Прочность–свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений,

возникающих от нагрузки. Прочность характеризуется пределом прочности – максимальной нагруз-

кой, вызывающей его разрушение, отнесенной к площади поперечного сечения.

182

Плотность – свойство материала, характеризуемое отношением его массы к объему. Плот-

ность косвенно характеризует эксплуатационно-технические свойства материалов – прочность, теп-

лопроводность, водопоглощение и др.

Пористость – свойство материала, характеризующее степень заполнения его объема пора-

ми. Поры – это мелкие ячейки в материале, заполненные воздухом. Они могут быть закрытыми и от-

крытыми. Количество и структура пор обусловливают плотность, теплопроводность, модуль упруго-

сти, звукопоглощение и звукопроводность, водо- и газопроницаемость и ряд других свойств материа-

лов.

Гигроскопичность – способность поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичность учитыва-

ется при перевозке материалов, хранении и сушке.

Влагоотдача – свойство, характеризующее способность материала отдавать и брать из ок-

ружающей среды влагу. Свойство особенно важно для отделочных материалов, так как способствует

поддержанию микроклимата в помещении.

Влагостойкость – свойство материалов сопротивляться разрушающему действию влаги

при периодическом увлажнении и высыхании. Влагостойкость оценивается отношением предела

прочности образца (обычно – на сжатие), подвергнутого увлажнению и высыханию, к первоначально-

му пределу прочности. К невлагостойким относятся материалы на основе гипса, извести и др. воз-

душных вяжущих; к влагостойким относятся каменные материалы, керамика, цветные металлы, гид-

равлические вяжущие (подготовленные на основе цемента) и др.

Водостойкость – способность материалов при насыщении водой сохранять свои свойства.

Например, при насыщении водой бетона его прочность не уменьшается.

Морозостойкость – способность материалов в насыщенном водой состоянии выдерживать

многократные замораживания и оттаивания и при этом сохранять свои свойства. Например, осенью

материал насыщается водой, весной и зимой периодически оттаивает и замерзает. При замерзании

вода расширяется и может разрушить поры материала.

183

Теплопроводность – способность материалов проводить тепловой поток через свою тол-

щу от одной поверхности к другой. Теплопроводность учитывается при расчете ограждающих конст-

рукций зданий – стен, потолков и т.д.

Огнестойкость – способность материалов сохранять физико-механические свойства при

воздействии огня и высоких температур. По огнестойкости материалы подразделяются на сгораемые

– продолжающие гореть после удаления огня (дерево, рубероид, пластмассы и др.), трудносгорае-

мые – прекращают гореть после удаления источника воспламенения (стеклопластики, фибролит и

др. материалы), и несгораемые (бетон, кирпич, металл и др.).

Огнеупорность – свойство материалов выдерживать длительное воздействие высоких

температур, не расплавляясь и не деформируясь. По огнеупорности материалы подразделяются на

огнеупорные (выдерживают температуры более 1580°, тугоплавкие (1350°–1380°, шамотный кирпич)

и легкоплавкие с огнеупорностью менее 1380° (кирпич). Кроме перечисленных свойств материалы

могут подразделяться и по другим физическим и механическим свойствам – хрупкости, пластичности

и т.д.

6.2.3. Природные каменные материалы. Природные каменные материалы состоят из изде-

лий, полученных из горных пород путем различного вида их механической обработки – дроблением,

раскалыванием, распиливанием и т.д. Технические требования к природным каменным материалам

устанавливаются ГОСТами и ТУ. Все виды природных строительных материалов называются неруд-

ными.

Природные каменные материалы классифицируются по плотности на тяжелые – плотностью

более 1800 кг/м

и легкие – плотностью менее 1800 кг/м

Они подразделяются по назначению: для кладки – бутовый камень и стеновые блоки, для

наружной и внутренней отделки – облицовочные плитки и профильные изделия, для кровли – кро-

вельные плитки, для дорожных покрытий – булыжник, брусчатка, бортовой камень, щебень, песок и

др.

184

В зависимости от с тепени обработки различают грубообработанные каменные материа-

лы, штучные изделия и профилированные детали. К грубообработанным относятся песок, гравий,

щебень, бутовый камень.

Песок – минеральные зерна размером 0,14–5 мм, получаемые при просеивании мелких рыхлых

пород (природные пески) или дроблением с последующим просевом отходов обработки камня (искусст-

венные пески). Пески подразделяются по плотности на тяжелые и легкие (плотность более и менее

1200 кг/м

), а также по прочности исходного материала (марки 400 и 800).

Гравий – окатанные зерна горных пород размером 5–150 мм, получаемые просеиванием на

соответствующих ситах, более крупные называются галечником.

Щебень – куски камня неправильной формы, размером 5–150 мм, получаемые дроблением гор-

ных пород (иногда используется природный щебень). Щебень не должен содержать глины, суглинков и

других примесей, так как это ухудшает качество бетона.

Бутовый камень (бут) – крупные куски камня неправильной формы, получаемые взрывным

методом из осадочных горных пород (известняков, доломитов); постелистый бут – плиты непра-

вильной формы, получаемые из слоистых горных пород. Бутовый камень – экономичный строитель-

ный материал, применяемый для кладки фундаментов

, стен вспомогательных помещений (склады и

т.п.), массивных частей гидротехнических сооружений. Большая часть камня из-за сложности кладки

дробится и идет для приготовления бетона.

Выпиливанием из массивов пористых известняков, вулканических туфов и других горных по-

род получают стеновые камни и блоки, которые используют как местный строительный материал. Их

применение ограничивается строительными требованиями и стоимостью перевозки.

Для наружной облицовки используются атмосферостойкие горные породы – граниты,

сиениты, мрамор и др.

Например, из бутовых плит сложен фундамент основного здания СПбГУЭФ.

185

Для облицовки внутренних стен помещений применяют плиты из мрамора, известняков

и др. материалов. Полы покрывают полированными или (реже) шлифованными плитами из твердых и

износостойких пород – гранита, кварцита, мрамора и др.

Природный камень используется также для дорожного покрытия – бортовой камень,

брусчатка, булыжник и др.

6.2.4. Искусственные керамические и каменные материалы. Керамическими называются

материалы, изготовляемые из глиняной массы или из ее смеси с минеральными и органическими добав-

ками путем формовки, сушки и последующего обжига.

В зависимости от области применения ассортимент керамических материалов включает в себя

следующие группы: стеновые материалы – керамические кирпичи и камни; материалы для наружной и

внутренней облицовки – керамические плиты и плитки для стен и для полов (ковровая керамика); кро-

вельные – черепица; санитарно-технические изделия – раковины, трубы и др.

Основными видами современной керамики по технологии изготовления являются:

Терракота – неглазурованная, естественно окрашенная керамика от светло-кремового до

коричневого цвета – кирпич, кровельная черепица и т.д.

Майолика – керамика из цветной обожженной глины крупнопористым черепком, покрытая

глазурью – декоративные изделия, изразцы, в том числе плитки для ванн, и т.д. Сырье–глина, каолин

(белая глина), песок, мел.

Фаянс – керамический материал. Отличается от фарфора большей пористостью, поэтому

покрывается глазурью. Сырье – глина, каолин, кварцевый песок. Изделия – облицовочные плитки,

посуда, декоративные изделия.

Фарфор – спеченный керамический материал, водонепроницаемый. Получают высокотем-

пературным отжигом тонкодисперсной массы из глины, каолина, кварцевого песка и др. добавок и

компонентов.

Метлах ские плитки – керамические или полученные каменным литьем плитки, используе-

мые для покрытия полов.

186

Керамзит – легкий пористый керамический материал, используется в форме гравия при при-

готовлении бетона, для теплоизоляционных и звукопоглощающих покрытий.

Основным материалом для кладки стен является керамический (красный) кирпич и камни. Кир-

пичи подразделяются на обыкновенные (полнотелые) и пустотелые. Пустотелые кирпичи применяют

наравне с обыкновенными, за исключением кладки фундаментов, подземных частей зданий, печей и

дымовых каналов.

6.2.5. Древесные материалы. Древесные материалы подразделяются на три группы: хвой-

ные (сосна, ель, лиственница, пихта), мягколиственные (осина, ольха, тополь и др.) и твердолист-

венные (дуб, бук, береза и др.). Наибольшее применение в строительстве имеют хвойные породы;

твердолиственные породы используют для изготовления паркета.

Лесоматери ал ы. Материалы из древесины, сохранившие свою природную структуру и хи-

мический состав, называются лесоматериалами. Их подразделяют на обработанные и необрабо-

танные. Необработанные (круглые) лесоматериалы являются продукцией лесозаготовительной

промышленности и непосредственно в строительстве используются редко. К обработанным круглым

лесоматериалам относятся бревна, кряжи (толстые бревна), подтоварник (диаметр в верхнем конце 8

–10 см), жерди (диаметр – до 8 см).

Пиломатериалы (рис. 6.5) получают распилом круглого материала. Они подразделяются

на: доски – при ширине более двух толщин, бруски – при ширине менее двух толщин, брусья – при

толщине и ширине более 100 мм. Доски подразделяются на обрезные (опиленные с двух сторон),

необрезные и горбыль.

Фанера представляет собой древесный материал, склеенный из 3 и более тонких слоев

древесины (шпона). В специальных конструкциях применяют фанеру повышенной водостойкости и

прочности – бакелитовую (пропитанную специальными лаками), армированную (между слоями про-

кладывается металлическая сетка) и др.

187

Древесностружечные плиты – древесные материалы, получаемые горячим прессовани-

ем древесной стружки со связующим веществом, например, мочевино- и феноло-формальдегидными

смолами.

Древесноволокнистые плиты – листовые древесные материалы, получаемые горячим

прессованием древесного шпона, пропитанного термореактивными смолами. Применяются как кон-

струкционные и облицовочные материалы.

5 6

8 9

188

Рис. 6.5. Основные виды применяемых пиломатериалов:

1 – пластина; 2 – четвертина; 3,4 – брусья; 5 – шпала; 6 – брусок; 7 – обрезная доска; 8 – необрезная доска; 9

– горбыль

Фибролит (от лат. Fibra – волокно и греч. Lithos – камень) – плитный материал, получае-

мый в результате затвердевания спрессованной массы из древесной тонкой стружки и цементного

теста. Низкая водостойкость, морозостоек, не гниет. Не поражается грызунами.

Арболит (от лат. arbor – дерево и греч. Lithos – камень)– строительный материал, изготав-

ливаемый на основе портландцемента и дробленых отходов древесины. Огнестоек, небольшая

плотность, хорошие теплоизоляционные свойства.

Строительные конструкции, блоки и детали из древесины изготавливают на деревообрабаты-

вающих предприятиях и доставляют на строительство в готовом виде, не требующем их подгонки на

месте производства работ. К ним относят: комплекты для сборных деревянных домов, детали и эле-

менты деревянных конструкций зданий (балки, фермы), различные столярные изделия, в т.ч. двер-

ные и оконные блоки, и т.д. В зависимости от характера работы и условий эксплуатации соединение

составных частей элементов деревянных строительных конструкций осуществляется на болтах, ско-

бах, шпонках, нагелях (стержнях) или на синтетических клеях. Для повышения долговечности пило-

материалы и деревянные конструкции подвергают сушке, обработке антисептиками, а для защиты от

огня и влаги они могут покрываться специальными защитными составами.

6.2.6. Минеральные вяжущие материалы. Минеральными вяжущими материалами называ-

ются порошкообразные материалы, которые при смешивании с водой образуют пластическую массу

– тесто и при застывании создают искусственный камень. В зависимости от применяемого сырья вя-

жущие материалы подразделяются на минеральные – цемент, гипс, известь (сырьем для их про-

изводства служат горные породы) и органич еские – битумы, дегти, растительные и животные

клеи, синтетические смолы и т.д. (сырьем для производства служат органические вещества расти-

189

тельного и животного происхождения). В строительстве преимущественно применяют вяжущие мате-

риалы минерального происхождения.

По способности сохранять прочность в различных средах вяжущие материалы разделяют на

два вида: воздушные – застывающие и сохраняющие свои свойства только на воздухе и гидравли-

ческие – продолжающие застывать, увеличивать и сохранять свои свойства во влажной среде и во-

де. К воздушным вяжущим материалам относятся воздушная известь, гипс, магнезиальные вя-

жущие и растворимое (жидкое) стекло, к гидравлическим вяжущим – гидравлическая известь и

большинство цементов.

Гидравлические вяжущие применяются в надземных и подземных частях зданий и сооруже-

ний при любой влажности и в гидротехнических сооружениях.

Воздушные вяжущие. Технологический процесс получения воздушной извести состоит из

добычи известняка, его дробления, сортировки и обжига. Полученная после обжига окись кальция

или комовая негашеная известь подвергается помолу с получением порошкообразной извести-

кипелки (СаО) либо гасится водой. При гашении (соединении с водой) она превращается в гашеную

известь. При этом, в зависимости от количества воды, получается либо порошок – пушонка, либо

известковое тесто, либо известковое молоко.

Из воздушной извести приготавливают строительные кладочные растворы, используемые в су-

хих условиях, растворы для штукатурных растворов и побелки, а также ее используют в производстве

силикатных автоклавных изделий, в том числе силикатных кирпичей (белый кирпич). Их изготавливают

из смеси кварцевого песка и воздушной извести (8%) под давлением в автоклавах.

Гипсовые вяжущие материалы представляют собой продукт обжига гипсового камня. В за-

висимости от обжига получается формовочный строительный гипс (алебастр) или ангидридовый

цемент.

Растворимое (жидкое) стекло представляет собой воздушное вяжущее, получаемое при

сплавлении в стекловаренных печах чистого кварцевого песка с содой Na

или поташом К

СОз с

последующим растворением полученного расплава паром до консистенции вязкого раствора. По со-

190

ставу оно бывает натриевое и калиевое. Из натриевого жидкого стекла приготавливают жароупорные

бетоны и растворы, огнезащитные обмазки, а из калиевого жидкого стекла – силикатные краски, ки-

слотостойкие бетоны и растворы.

Гидравлические вяжущие материалы. К гидравлическим вяжущим материалам относят:

гидравлическую известь, цементы, битуминозные материалы (для гидроизоляционных обмазок, уст-

ройства температурных швов) и некоторые другие.

Гидравлическая извес ть – продукт обжига мергелистых (содержащих глинистые примеси)

известняков. При обжиге окись кальция вступает в реакцию с оксидами алюминия (главный компо-

нент глины), железа, кремния.

Гидравлическая известь, затворенная водой, после предварительного отвердевания на воз-

духе, продолжает твердеть в воде. Гидравлическую известь применяют в тонко измельченном виде

для приготовления строительных растворов, предназначенных для сухой и влажной среды, бетонов

низких марок и т.д.

Цементы (нем. Zement, от лат. caementum – щебень, битый камень) – собирательное назва-

ние группы важнейших строительных материалов. По своему составу он подразделяется на несколь-

ко видов: портландцемент и его разновидности, шлаковые и пуццолановые цементы, глиноземи-

стый цемент, расширяющийся цемент и др. специальные цементы.

Портландцем ент (от англ. Portland – полуостров на юге Англии) – порошкообразный

гидравлический вяжущий материал, твердеющий на воздухе и продолжающий твердеть в воде. Он

является наиболее используемым гидравлическим вяжущим материалом. По производству и приме-

нению занимает первое место среди всех других вяжущих материалов. Технологический процесс из-

готовления портландцемента состоит из операций: добычи известняка и глины, подготовки сырьевых

материалов и добавок, приготовления из них однородной смеси, обжига смеси и измельчения полу-

ченного после спекания полуфабриката – клинкера в тонкий порошок совместно с гипсом и другими

добавками. От качества смеси зависят важнейшие свойства цемента: прочность и скорость ее нарас-