Строительные материалы. Материалы, используемые в строительстве

Например, нужно выяснить основные свойства и качества стройматериалов, как они применяются в процессе строительства, какова их стоимость и легко ли их достать. Ведь если что-то не учесть заранее, то в дальнейшем это может достаточно сильно сказаться на самой стройке. И только после этого можно приступить к созданию проекта желаемого строения, а в дальнейшем – и к самому строительству.

Весь процесс строительства состоит из общестроительных, монтажных, ремонтных и отделочных работ. Поэтому все те материалы и изделия из них, которые применяются во время данных работ, именуются как строительные материалы. В современном обществе чаще всего стройматериалы делят следующие типы или виды – это естественные материалы, искусственные материалы и готовые изделия.

Естественные виды строительных материалов

К этому виду относятся те стройматериалы, которые были созданы без вмешательства человека, так сказать, имеют природное происхождение. Большинство из них не требует промышленной обработки, а если и требует, то она минимальна.

Естественные материалы очень широко применяются в строительстве. К наиболее популярным представителям данной категории можно отнести: грунт или земля, песок, глина, камень, различные горные породы (мрамор, гранит, бальзат), щебень.

Также естественными материалами являются древесина, различные пиломатериалы, мох, пакля и многое другое. В разных регионах цена на песок строительный, камень, щебень и другие материалы варьируется в зависимости от трудности выработки и доставки на строительную площадку.

Искусственные виды строительных материалов

Однако все выше перечисленные материалы для строительной отрасли интересны еще тем, что это готовое сырье для производства новых стройматериалов. К примеру, чтобы изготовить любой кирпич, просто необходимо применение глины и песка, а для цемента нужен известняк и гипсовый камень.

Но недостаточно просто смешать различное сырье в одну смесь, необходима какая-та манипуляция с ней (сушка, плавка, обжиг и т.д.), в результате чего меняется ее строение и химический состав. То есть, такие стройматериалы получаются искусственно – в процессе переработки естественных материалов, поэтому они и именуются искусственными.

Самыми знаменитыми представителями этого вида строительных материалов являются стекло, железобетон, а также все строительные растворы и смеси (разные смеси из цемента, бетонные растворы, шпатлевки, смеси и растворы для штукатурки). К искусственным стройматериалам, в составе которых имеется древесина, относятся фанера, натуральная пробка, ДВП.

Готовые изделия – применяемые в строительстве

Основное отличие готовых изделий от строительных материалов естественного и искусственного происхождения в том, что их перед применением не надо подвергать обработке - смешивать с водой, уплотнять, распиливать, тесать.

К самым распространенным стройматериалам данного типа относятся изделия из железобетона, металлические конструкции, различная сантехника. Сюда же входят различные изделия из пиломатериалов и древесины. Любая кровля (рулонная, листовая, металлическая, черепица) также является готовым изделием.

В процессе возведения различных сооружений и зданий основополагающую роль играют умелые руки рабочих и строительные материалы. Самыми известными являются дерево, камень, кирпич, пластик, стекло, цемент и другие. Классифицируя материалы, можно выделить следующие: бетонные и железобетонные изделия, каменные, лесные и синтетические, вяжущие вещества, металлы и другие.

Самым основным строительным материалом является бетон товарный, представляющий собой бетонные смеси на основе цемента и различных наполнителей. При бетонировании автомобильных стоянок, автозаправочных и железнодорожных станций он становится просто незаменимым. Долговечность и огнестойкость – главные плюсы товарного бетона. Помимо этого он обладает ещё одной положительной функцией – в соответствии с заданными параметрами материла, который собираются получить, его плотность и прочность можно изменять. Относительно этого каменного материала можно сказать следующее: «Бетон нам строить и жить помогает!».

Ни одно строительство не обходится без такого материала, как щебень, который получают при дроблении горных пород, гравия и валунов. Даже на малую стройку осуществляется доставка щебня, поскольку он славится лёгкой добываемостью. Он подразделяется на несколько видов в зависимости от состава природы: гравийный, гранитный, доломитовый и известняковый. Гравийный в сравнении с другими видами имеет низкий радиоактивный фон, и это является его неоспоримым плюсом.

Важным элементом при строительных работах оказывается и песок – сыпучий нерудный материал. В зависимости от места и условий образования он подразделяется на несколько видов: речной, морской, горный, дюнный и барханный. Для кирпичной кладки в основном используется карьерный песок, а цементно-песчаные растворы требуют речной, поскольку в нём отсутствует глинистая составляющая. Доставка песка на стройку не требует дальних перевозок, потому что добывается рядом с местом стройки.

В дорожном строительстве большой популярностью пользуются песчано-гравийные смеси, применяемые для устройства дорожных покрытий. В промышленном строительстве они используются при прокладке и ремонте коммуникаций. Среди песчано-гравийных смесей выделяются природные (ПГС) и обогащенные (ОПГС). ПГС характеризуются пониженным содержанием гравия (около 20%), ОПГС превышает это количество в 3 раза.

Ещё одним из главных компонентов при строительстве следует назвать цемент. Как вода является «клеем» мироздания, так и он выполняет функцию соединения и скрепления различных элементов. В основном использование цемента предполагает создание бетона и строительных растворов.

В настоящее время на рынке представлено огромное количество строительных материалов. Все они делятся по тому или иному признаку на несколько групп. Классификация строительных материалов может производиться по происхождению, степени готовности, технологическому признаку и назначению.

Если взглянуть на современный рынок, то можно сразу увидеть некоторые отличия даже внутри одной и той же группы. Классификация строительных материалов и изделий – это разделение всех их видов по тому или иному признаку.

Некоторые особенности

Если перейти непосредственно к рассмотрению определенных групп, то начать стоит с разделения по степени готовности. Здесь выделяют два вида. Первый – непосредственно строительные материалы и изделия. Второй вид – это уже готовые изделия, которые закрепляются на местах работ. Что касается строительных материалов, то перед применением их обязательно подвергают определенной обработке.

Изделия в этом плане намного проще. Они могут непосредственно использоваться в том виде, в котором представлены на рынке. Классификация материалов и изделий по степени готовности базируется именно на этих двух понятиях.

Теперь можно поговорить об их разделении по происхождению. Они делятся на природные и искусственные. Первый вид получил достаточно широкое распространение. Природные строительные материалы отличаются тем, что они получаются непосредственно из натуральных продуктов путем их незначительной обработки. Конечно, каждый человек в своей жизни имел возможность видеть конструкции из дерева или натурального камня. При этом структура и состав их при обработке не изменяются.

К искусственным материалам относятся все те, которые получаются путем определенных манипуляций с природными и химическими веществами. Здесь стоит говорить уже об изменении структуры и свойств. В итоге получается продукт, который сочетает в себе все положительные свойства натурального материала и искусственных добавок. Стоит подробнее поговорить о классификации материалов и изделий по назначению.

Вернуться к оглавлению

Классификация по назначению

1. Конструкционные материалы.Имеют достаточно широкое распространение. Они применяются специально для восприятия нагрузки и ее перераспределения. Они используются при строительстве зданий и сооружений, чтобы сделать их более надежными и долговечными.
2. Теплоизоляционные материалы.

Изоляция издавна используется для того, чтобы создать тепло и уют в доме. Теплоизоляционные материалы необходимы, чтобы обеспечить минимальный отток тепловой энергии. То есть они создают надежную прослойку между внутренним строением и наружной его частью. За счет этого можно легко регулировать тепловой режим внутри помещения.

В настоящее время существует множество различных видов теплоизоляционных материалов. Некоторые из них представляют собой плотную структуру, а некоторые выпускаются в виде ваты. Сегодня на рынке можно найти даже сыпучие утеплители. Все они несут одну и ту же функцию – сохранение в доме тепла.

Некоторые виды могут использоваться как самостоятельные, а другие подразумевают применение дополнительных средств защиты. Примером может служить гидроизоляция, которая необходима для того, чтобы влага не попадала на материал. Самое широкое распространение получила минеральная вата.

Она выпускается в самых различных видах. Может использоваться непосредственно в своей прямой форме, а может представлять собой герметичные маты или плиты. Последние варианты получили самое широкое распространение, так как позволяют сохранить достаточно высокую степень герметичности.

1. Акустические материалы. Используются они для снижения уровня шума в помещении. Практически в каждой современной квартире присутствуют подобные материалы. Они позволяют человеку постоянно находиться в тишине. Для большого города это просто необходимость.
2. Гидроизоляция. Сегодня практически ни одно строительство не обходится без подобных материалов. Это связано с тем, что большинство конструктивов при взаимодействии с влагой постепенно разрушается. Это касается практически всех материалов. Большинство из них в результате взаимодействия образует оксиды. Они являются новообразованиями, которые не всегда несут положительные характеристики. Гидроизоляция позволяет отделить один материал от другого, а может создать надежную прослойку, которая отлично препятствует попаданию воды на один из них. В настоящее время на рынке представлено огромное количество гидроизоляторов. Некоторые из них применяются для сохранения целостности фундамента, а другие защищают стены и пол от жидкости. Практически ни одно современное строительство не обходится без их использования.
3. Кровельные материалы. Это тот вид, который укладывается непосредственно на крышу здания. Сегодня существует огромное количество кровельных материалов. Это и металлочерепица, и шифер и другие. Их основная задача – исключить протечки воды в жилую часть здания.
4. Герметизирующие материалы. Классификация строительных материалов и изделий подразумевает использование и такого вида. Они используются для устранения щелей в стыках сборных конструкций. Тоже достаточно распространенный тип, который всегда используется человеком на практике.

Отделочные материалы. Сегодня рынок попросту переполнен подобными вариантами. Они специально созданы для того, чтобы улучшить внешний облик здания и интерьер. Не стоит забывать и о его пользе. Он защищает от внешних агрессивных факторов теплоизоляционный, звукоизоляционный и гидроизоляционный слои. Примеров может быть приведено множество.

Если говорить про внешнюю отделку, то здесь можно выделить такие популярные материалы, как сайдинг, вагонка, натуральный камень. Когда речь идет о материалах для внутренней отделки, то тут стоит говорить о штукатурке, грунтовке.

Материалы специального назначения. Данный вид применяется при возведении специальных сооружений. Примером могут служить кислотоупорные или огнеупорные материалы.

Некоторые материалы, которые существуют в природе и полученные искусственным путем нельзя отнести к какой-то определенной группе. Они могут использоваться как в чистом виде, так и присутствовать в качестве одного из компонентов тех, которые еще существуют на рынке. Их называют материалами общего назначения. Их существует огромное количество.

Стоит отметить тот факт, что классификация материалов и изделий по назначению достаточно сложна. Это связано с тем, что один и тот же вид может относиться к различным группам. Например, бетон в своем непосредственном виде используется как конструкционный материал. Есть такая его форма, которая обладает повышенной легкостью.

В этом случае бетон используется в качестве теплоизолятора. В некоторых случаях он может представлять тяжелую конструкцию. Такой материал используется для обеспечения радиационной безопасности в специальных помещениях.

Вернуться к оглавлению

Классификация материалов и изделий по технологическому признаку

В зависимости от того, какой вид сырья используется для изготовления материала, он делится на определенные группы.

1. Природные каменные. Для их изготовления используются горные породы. К этому виду можно отнести стеновые блоки, облицовочную плитку, щебень, гравий и так далее.
2. Керамические материалы и изделия. Чаще всего керамика используется для облицовочных работ. Этот материал изготавливают из глины путем ее специальной обработки. Это может быть отжиг, обжиг, сушка и другие манипуляции. Кстати, кирпич тоже относится именно к этой группе.
3. Изделия из минеральных расплавов. Сюда относятся материалы, которые делаются из стекла и других подобных веществ.
4. Неорганические вяжущие вещества. В основном представляют собой порошкообразные компоненты, которые при взаимодействии с водой образуют вязкую структуру. Со временем она имеет свойство затвердевать. Сюда можно отнести различные цементы. К этой же группе относится известь и гипс.
5. Бетоны. Они выделяются в отдельную группу. Получаются путем смешивания вяжущих компонентов, воды и дополнительных элементов. В результате получается достаточно прочная структура. Чаще всего применяется для создания фундаментов. Если бетон дополнить арматурой, то эта конструкция станет называться железобетон.
6. Древесные материалы и изделия. Их получают путем механической обработки древесины. Это могут быть разнообразные материалы. Сюда относятся доски, вагонка.
7. Металлические вещества. Достаточно широко используются в строительстве. Особенной популярностью пользуются черные металлы и их сплавы. Их используют в самых разнообразных отраслях народного хозяйства. Что касается цветных металлов, то они имеют более продолжительный срок службы. Это достигается благодаря их структуре. Они не вступают во взаимодействие с жидкостью, а поэтому не подвергаются коррозии.

Напрямую цветные металлы и сплавы используются при изготовлении проводов, различных электронных компонентов, сантехнических систем. Сегодня широко используется нанесение подобных материалов на черные металлы. В этом случае получается защитная пленка, которая препятствует взаимодействию основного материала с окружающей средой.

Подобная практика сегодня широко используется в строительстве. Оцинкованные листы, которые известны практически каждому человеку, получаются именно таким образом.

Вернуться к оглавлению

Природные и искусственные материалы

Яркими представителями данной категории является натуральный и искусственный камень. Эти материалы используются повсеместно. Они могут применяться как для отделочных работ, так и для строительства.

Природный камень издавна используется людьми. Этот материал обладает рядом свойств, за которые его и ценят. Он имеет великолепные прочностные характеристики и показатели твердости. Это заставляет человека покупать его в качестве облицовочного материала. Сегодня натуральный камень стоит достаточно дорого. Его могут позволить себе только обеспеченные люди. Это единственный материал, который применяется повсеместно.

Красота натурального камня несравнима ни с чем. Гранит и мрамор активно применяются в качестве основного строительного материала. Это и не странно. Время сделало с ним все, чтобы до человека в итоге дошел действительно качественный материал.

Что касается искусственного камня, то он тоже достаточно широко распространен. Это связано с тем, что его себе могут позволить практически все. Его стоимость, в сравнении с натуральным материалом, весьма низкая. Причем цена отличается на порядок. Если говорить о производстве, то здесь используются специальные химические катализаторы. Они ускоряют рост камней.

Если говорить о прочностных характеристиках, то они немного ниже, чем у старших собратьев. Каждый человек сам выбирает для себя тот или иной вариант. Если говорить о монтаже камня, то этот процесс весьма затруднителен. Многие люди для этих целей привлекают специалистов.

Это яркие представители данного класса. Они отличаются составом и свойствами, но при этом выглядят приблизительно одинаково. Нередки случаи, когда натуральный камень невозможно визуально отличить от искусственного.

Вернуться к оглавлению

Натуральное дерево и его заменители

Если говорить о других представителях данной группы элементов, то можно выделить натуральное дерево и его пластиковые заменители. Сегодня в этом плане можно говорить о сайдинге.

Натуральное дерево является экологически чистым продуктом.

Его используют практически повсеместно. Его неоспоримым преимуществом является красота. В каком бы виде оно не представлялось, все равно оно будет выглядеть просто прекрасно. Не стоит забывать и о других свойствах этого материала.

Дерево обладает отличной стойкостью к различным внешним климатическим воздействиям. Разумеется, об этом следует говорить только тогда, когда оно обработано с помощью специальных антисептиков.

Прочность дерева достаточно высока. Именно поэтому до сих пор лучшего материала не найти для обустройства собственного дома. Главный недостаток этого материала заключается в том, что он стоит достаточно дорого. Именно поэтому многие начинают переходить на его искусственные аналоги. Примером может служить сайдинг, который заделан именно под дерево. Внешне он мало чем отличается от натурального продукта.

Однако структура материала в корне отличается. Он представляет собой чаще всего пластиковые панели, которые имеют простой монтаж. Человек вполне может в одиночку сделать всю работу самостоятельно. Если говорить о натуральном дереве, то тут все немного по-другому. Один человек не может полностью отделать дом. Разумеется, прочностные характеристики пластика несколько ниже, чем аналогичный параметр у дерева. Стоимость сайдинга под дерево может порадовать каждого. Он стоит намного меньше, чем натуральный материал.

Какие материалы предпочесть? Каждый сам для себя решает этот вопрос. Натуральные имеют больше положительных характеристик, но при этом стоят намного дороже. Это и заставляет все больше людей переходить именно на искусственные аналоги.



СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - материалы, применяемые при возведении и ремонте зданий и сооружений. Многие из этих материалов применяются не только в строительстве, но и в производстве различных изделий. Строительные материалы разнообразны по своему происхождению или составу исходного сырья, по назначению и т. д. Здесь даётся краткая характеристика только основных (наиболее употребительных) материалов, которые используются при ремонте дома или при небольшом индивидуальном строительстве, пристройках, перестройках и т. п.
Природные каменные материалы. Камень бутовый (бут) - известняковый, песчаниковый или других горных пород камень в виде кусков неправильной формы; применяется для кладки фундаментов зданий, печей и т. п.; для кладки более удобен постелистый (плитчатый) камень. Камень булыжный , в виде кусков округлой формы, применяется для мощения дорог, дворов и т. п., для приготовления щебня (дроблением). Пилёный камень - местный материал из лёгких (пористых) горных пород, например ракушечника, туфа.
Сыпучие (рыхлые) минеральные материалы - песок, гравий, щебень, шлак - применяются в качестве заполнителей - составляющих материалов в строительных растворах, бетонах (см. ниже), при устройстве дорог, тротуаров, дорожек и т. п.
Песок - крупность зёрен до 5 мм . Для строительных работ требуется песок достаточно чистый (илистых частиц или глины в нём не должно быть более 5 - 7%). Степень загрязнённости песка можно проверить так: насыпать 1/2 стакана песка, долить водой доверху и перемешивать; грязную воду слить в другой стакан; промывку повторить ещё 2 раза. Когда вся слитая грязная вода отстоится, по общему объёму отстоя можно подсчитать процент загрязнённости песка. Гравий - камешки крупнее 5 мм , округлой формы; часто бывает загрязнён примесью глины; такой гравий до применения (например, в бетоне) промывают водой. Щебень - дроблёный мелкий камень угловатой формы. Шлак - отход от сжигания каменного угля (топливный или котельный шлак) или от металлургического производства (доменный шлак). Котельный шлак до применения в смеси с вяжущими материалами выдерживают на воздухе 2 - 3 месяца, чтобы выветрились примеси (сера), разрушающие вяжущие материалы (цемент).
Искусственные каменные материалы. Кирпич строительный : глиняный (обожжённый) сплошной и пустотелый, дырчатый, силикатный; широко применяется для кладки стен, печей и т. д. Пустотелый и силикатный кирпич не применяют для кладки в сырых местах. Прочность кирпича (и других искусственных каменных материалов) обозначается маркой. Чем прочнее материал, тем больше числовое значение его марки. При перегрузке кирпич нельзя сбрасывать, чтобы не раскалывать его. Хранить нужно сложенным в штабеля. Огнеупорный кирпич (шамотный, гжельский) применяется в кладке топок печей, при обмуровке труб. Керамические блоки пустотелые (многощелевые) заменяют по объёму несколько кирпичей. Бетонные блоки - сплошные и пустотелые. Для изготовления блоков применяют преимущественно пористые лёгкие бетоны - шлакобетон, пемзобетон и др. Грунтоблоки - местный материал, применяют их в районах с сухим климатом для кладки стен; формуются из грунта с добавлением глины, извести, смолы (для увеличения водоустойчивости), навоза, соломы, стружки, шлака и т. д. Твердеют в результате естественной сушки. Изготовляются обычно на месте постройки. Керамические плитки для облицовки стен, для полов и т. д. бывают с гладкой или шероховатой лицевой поверхностью, покрытые глазурью или непокрытые (терракотовые). Керамические плитки упаковывают в решётчатые ящики; хранят в закрытых помещениях. Изразцы - плитки с рёбрами на тыльной стороне, служат для облицовки печей. Черепица для кровель бывает пазовая и плоская. Гипсовые и гипсобетонные плиты для перегородок размером 40 см х 80 см , толщиной 8 и 10 см . На боковых гранях их оставляют полукруглые пазы (для заполнения раствором при кладке). При перевозке плиты следует укладывать на ребро длинной стороной по направлению движения, защищать от влаги; хранить в сухих помещениях сложенными в штабеля на ребро. Сухая штукатурка - тонкие плиты (листы) из гипса с облицовкой с обеих сторон картоном. Размеры листа: ширина 0,6 - 2,0 м . длина 1,20 - 3,60 м , толщина 8 - 10 мм . Применяются для обшивки стен и потолков в сухих помещениях вместо «мокрой» штукатурки (см. ); хранить в сухих помещениях сложенными плашмя, без прокладок.
Асбестоцементные изделия. Плитки кровельные (шифер, асбошифер, этернит) - плоские, прессованные; размер основных плиток 40 см Х 40 см х 0,4 см ; два противоположных угла обрезаны; для гвоздей оставляются отверстия. Плиты кровельные волнистые размером (обыкновенных плит) 120 см Х 67,8 см х 0,5 см . Отверстия для крепления на крыше просверливаются в процессе кровельных работ.
Вяжущие материалы применяются при изготовлении строительных растворов и бетонов (см. ниже). Делятся на минеральные (цемент, известь и т. д.) и органические (битумы, дёгти). Минеральные вяжущие делятся, в свою очередь, на воздушные (воздушная известь, гипс, глина), твердеющие только на воздухе, и гидравлические (гидравлическая известь, цемент), твердеющие во влажном воздухе и в воде.
Воздушная известь - широко распространённый вяжущий материал. Различают негашёную известь (кипелку), получаемую обжигом известняка, и гашёную (пушонку), получаемую из негашёной извести действием воды. Для получения гашёной извести кипелку заливают водой («гасят») в яме. обшитой досками, или в ящике и, размешивая, доводят до состояния теста. При гашении происходит «кипение», выделяется едкий дым, при этом развивается высокая температура, отчего могут затлеть и даже загореться прилегающие деревянные части. Гашёная известь имеет белый или серый цвет (лучший сорт - белого цвета); не должна содержать комьев и золы. Если объём работ мал, лучше приобрести гашёную известь и разбавить её на месте водой до состояния негустого теста.
Гипс строительный (алебастр) - порошок мелкого помола, белого (кремового) цвета, жирный на ощупь; хороший гипс пристаёт к пальцам; в соединении с водой быстро твердеет; применяется как составная часть в штукатурных растворах (см. ниже), ускоряя их твердение.
Глина применяется гл. обр. в растворах для кладки и ремонта печей и труб, для устройства водоупорных (гидроизоляционных) слоев, а также в строительных растворах. Глина встречается в природе обычно с примесью песка; с примесью от 15 до 30% песка она называется «тощей», а до 15% - «жирной». Жирная глина растрескивается при высыхании. Глину с примесью частиц извести не следует применять в растворах для кладки печей и труб.
Цемент - самый прочный вяжущий материал. Наиболее распространённый вид - портландцемент - порошок серого или зеленовато-серого цвета.
Гипс и цемент необходимо хранить в помещениях, ларях или другой таре, защищенной от попадания дождевой воды и снега и грунтовой влаги. Срок хранения - не более 2 - 2,5 месяцев.
Водонепроницаемые добавки - церезит, жидкое стекло - служат для придания водонепроницаемости цементным растворам, например при оштукатуривании сырых мест. Церезит - масса кремового цвета, похожая на сметану. Следует оберегать от высыхания и замораживания. Перед употреблением перемешивать деревянной палкой. Жидкое стекло - густая жидкость жёлтого цвета. Хранить в прохладном месте.
Строительные растворы служат для скрепления камней в кладке, для оштукатуривания стен, потолков и т. д. (см. ), а также для изготовления строительных деталей (плит, блоков).
Известковый раствор приготовляется путём смешивания известкового теста с песком (в отношении 1: 2 - 1: 4 по объёму) с добавлением воды. Чем жирнее известь, тем больше можно добавить к ней песка. Недостаточное количество песка в растворе может вызвать появление в нём трещин при высыхании (твердении); избыток песка может уменьшить силу сцепления раствора. Правильно приготовленный раствор должен легко сползать с инструмента. Для простейшего испытания раствора кладут на растворе один на другой (столбиком) несколько (до 10) кирпичей; через 3 суток вместе с верхним кирпичом должно быть поднято не менее семи кирпичей, в противном случае раствор непрочен.
Для приготовления известково-гипсового раствора в растворный ящик наливают воду, высыпают гипс, быстро и тщательно перемешивая его с водой, чтобы получилось жидкое тесто (гипсовая заводка) без комков; добавляют в тесто известковый раствор (известь и песок) и всё перемешивают деревянной мешалкой до получения однородной массы, но недолго, чтобы гипс не потерял способности схватываться (не «отмолодился»). Можно обе части раствора приготовлять в одном ящике. Для этого сначала приготовляют известковый раствор, отгребают его в сторону, в оставшейся части делают гипсовую заводку и затем смешивают все вместе. Количество добавляемой воды зависит от жирности известкового раствора. На одну часть гипса берут около 3 частей известкового раствора (по объёму). Известково-гипсовый раствор надо готовить маленькими порциями, с таким расчётом, чтобы использовать его за 5-7 минут, пока он не начнёт твердеть. Если нужно чтобы известково-гипсовый раствор не очень быстро твердел («схватывался»), следует до смешивания гипса с водой добавить к воде немного костяного или мездрового клея (2% от веса гипса).
Цементный раствор составляется из цемента, песка и воды; воды берут не более 50 - 60% от веса цемента. Избыток воды при составлении раствора уменьшает его прочность. Для ручного приготовления раствора отмеренные части цемента и песка (1: 2 - 1: 3) насыпают послойно в ящик (или на дощатую площадку - «боек»), тщательно перемешивают и лишь потом добавляют воду. Приготовленный с водой цементный раствор надо израсходовать в течение 1 часа. Для получения водонепроницаемости цементного раствора в него вводится церезит или жидкое стекло (см. выше). Указанные вещества растворяют в воде непосредственно перед приготовлением раствора(1 весовую часть на 8 - частей воды).
Смешанный цементно-известковый раствор более удобен в работе, чем цементный, так как он медленнее схватывается, легче укладывается, дешевле цементного. Состав: известь, цемент, песок (1: 1: 4 - 1: 1: 7). Известковое тесто смешивают с половинной порцией песка; другую половину песка смешивают насухо с цементом и затем смешивают оба состава, а под конец подливают воду; этим достигается однородность раствора.
Бетон - искусственный каменный материал; приготовляется (без обжига) из смеси цемента (пли другого вяжущего вещества), песка, крупных камневидных составляющих (щебня, гравия) и воды. Бетонная смесь твердеет, превращаясь в камень. Тяжёлый бетон (содержащий обычный гравий или щебень) применяют для несущих частей зданий. Для стен применяют лёгкие бетоны (например, со шлаковым заполнителем). При ручном приготовлении бетонной смеси на плотно сколоченный настил из досок насыпают вначале (в виде удлинённого валика) отмеренную порцию щебня или гравия, а поверх неё - смесь цемента с песком. Составные части тщательно перелопачивают (перебрасывают с одного места на другое) с помощью лопат, вил или граблей; одновременно смесь поливают из лейки заранее назначенным на замес количеством воды.
Древесные (лесные) материалы - брёвна, пиломатериалы, фанера и т. п. Сырую древесину (с влажностью более 25%) не следует применять, особенно для столярных работ, так как она легко загнивает, коробится, трескается. Древесина может иметь недостатки - «пороки», возникающие на растущих деревьях или при хранении, в постройках и изделиях. Особенно вредным является поражение древесины грибами, вызывающими гниль и разрушение древесины. Пороками древесины, понижающими её сортность, являются: трещины, косослой (спиральное расположение волокон, понижающее прочность досок), свилеватость (волнистое расположение волокон, затрудняющее обработку древесины), чрезмерная сучковатость (затрудняющая обработку, уменьшающая прочность древесины и препятствующая ровности окраски).
Брёвна различают по назначению и по размерам (длина от 4 м и толщина верхнего торца от 12 до 34 см ). Брёвна толщиной 8 - 11 см называются подтоварником.
Пиломатериалы (доски, брусья, бруски) бывают необрезные (с неопилёнными боковыми кромками) и обрезные. В зависимости от качества древесины и чистоты обработки лесоматериалы делятся на 5 сортов. Строганые заготовки для наличников, плинтусов, галтелей, поручней, доски для пола, обшивные доски.
Паркет . Наиболее распространённый паркет - планочный (стандартный), в виде дощечек (планок) е пазами и вкладными шипами, с пазом и гребнем; длина планок 150 - 500 мм , толщина 12 - 20 мм . Изготовляется также щитовой паркет - щиты (размер от 0,5 м Х 0,5 м до 1,5 м х 1,5 м ) с наклеенными на них дощечками из древесины твёрдых пород, и щитковый (размер щитков не более 0,5 x 0,5 м ).
Фанера клеёная состоит из нескольких склеенных тонких листов древесины («шпона») берёзы, ольхи, осины, сосны и др. Толщина клеёной фанеры от 2 мм до 15 мм . Наиболее ходовые размеры листов 1,52 м х 1,52 м . Фанера выпускается обыкновенная и водостойкая. Обыкновенная фанера применяется для различных обшивок внутри здания, а водостойкая фанера - для наружных обшивок.
Кровельный материал - стружка, дрань, плитки, гонт.
Древесно - волокнистые и древесно-стружечные плиты изготовляются прессованием под большим давлением из древесных волокон или стружки. Бывают теплоизоляционные и твёрдые. Применяются для обшивки перегородок, изготовления дверей, для полов, производства мебели и т. д. Длина до 3 м , толщина 3,5 - 10 мм , ширина 1200 мм .
Рулонные битуминозные материалы применяются как кровельные и гидроизоляционные материалы. Рубероид - водонепроницаемый кровельный картон, пропитанный и покрытый (с одной или с двух сторон) битумом с минеральной посыпкой; приклеивается битумной мастикой; применяется для покрытия кровель. Ширина листа - 750 мм и 1000 мм . Площадь одного рулона - 10 м 2 и 20 м 2 . Пергамин - кровельный картон, пропитанный нефтяным битумом (без посыпки); применяется как подстилающий слой под рубероид; приклеивается битумной мастикой и прибивается гвоздями. Размеры те же, что, и рубероида. Толь - кровельный картон, пропитанный дегтевыми продуктами и посыпанный с двух сторон песком; при высокой наружной температуре пропитка; может размягчаться (быстрее, чем в рубероиде). Приклеивается толевой мастикой. Применяется для кровель; неответственных здании (сараев и т. п.). Ширина листа; 750 мм и 1000 мм . Площадь одного рулона 10 м 2 или 15 м 2 . Толь - кожа отличается от толя отсутствием посыпки. Применяется как подстилающий слой под толь; приклеивается мастикой и прибивается гвоздями. Ширина листа 750 мм и 1000 мм . Площадь одного рулона до 30 м 2 .
Оконное стекло изготовляется толщиной от 2 мм до 6 мм (через 1 мм ). В зависимости от размеров и площади листов различают 9 разрядов, или «ключей»: от площади менее 0,1 м 2 до 2,5 - 3,2 м 2 в одном листе. Стекло не должно расслаиваться, не должно отливать радужными цветами, в нём не должно быть мутных пятен. Стекло упаковывается в ящиках, при перевозке ящики со стеклом следует ставить только на ребро; хранить в сухом помещении.
Малярные материалы - краски, красящие вещества (пигменты), олифа, клеи и т. д.
Краски - приготовленные красочные составы: смеси красящих веществ с другими веществами. Краски приготовляют на воде (с известью, клеем и другими связующими), на масле (олифе), лаке и т. д. В соответствии с этим красочные составы называются: водные краски (клеевые), масляные, эмалевые и др. О приготовлении красочных составов см. в статье Малярные работы. В продаже бывают сухие краски (порошки), тёртые (пасты) и готовые (разбавленные) для окраски. Клей - вяжущее вещество в клеевых красках. Животный (малярный и столярный) клей - плиточный или дроблёный (крупинки), однородной светло-коричневой окраски (беа тёмных пятен). О приготовлении клея см. , . Растительный клей готовят из крахмала, муки. Олифа - вяжущее вещество и разбавитель для малярных красок. Натуральная олифа - быстро высыхающее растительное масло, сваренное с добавлением сиккатива (ускорителя сушки); льняное - более светлое, конопляное - более тёмное. Полунатуральная олифа (например, оксоль) содержит растительные масла (не менее 50%); искусственная олифа не, содержит растительного масла или содержит его в небольшом количестве. Мыло (кусковое и жидкое) применяется при изготовлении шпаклёвок, грунтовок и т. д., используется также для промывки поверхностей, для мытья кистей. Медный купорос - растворимое в воде вещество в виде синего камня; применяется для купоросной промывки и для приготовления грунтовки под клеевую окраску. Ядовит, нельзя хранить в железной посуде. Пемза - пористый камень; применяется для шлифовки поверхностей, подготавливаемых под окраску.
Листовая кровельная сталь (железо); размеры листов 142 см Х 71 см , вес 4 - 5 кг .
Металлические изделия - гвозди, шурупы, болты, оконные и дверные приборы и т. д. Гвозди различают: строительные (круглые и квадратные), толевые, кровельные, штукатурные, отделочные, обойные. Длина гвоздей от 7 мм до 250 мм . Шурупы - винты для скрепления деревянных деталей или для привинчивания металлических деталей и деревянным; бывают с плоской и полукруглой головкой, имеющей прорезь для завинчивания отвёрткой; винты с квадратной или шестигранной головкой для завинчивания ключом называют глухарями. Об оконных и дверных приборах см. в статьях и .

Краткая энциклопедия домашнего хозяйства. - М.: Большая Советская Энциклопедия . Под ред. А. Ф. Ахабадзе, А. Л. Грекулова . 1976 .

Смотреть что такое "СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ" в других словарях:

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - служат для устройства стен, фундамента, полов, крыш и прочих частей жилых и нежилых зданий и сооружений. С. м. обычно разделяют на естественные, к рые применяются для строительства в таком виде, в каком они находятся в природе (дерево, гранит,… … Большая медицинская энциклопедия

«Строительные материалы» - ежемесячный науч. техн. и производств. журнал Mин ва пром сти строит. материалов РСФСР. Издаётся c 1955 в Mоскве (до 1957 выходил под назв. Cтроительные материалы, изделия и конструкции). Oсвещает науч., техн. и экономич. проблемы… … Геологическая энциклопедия

Строительные материалы - Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия - I Строительные материалы природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различия в назначении и условиях эксплуатации зданий (сооружений) определяют разнообразные требования к… … Большая советская энциклопедия

строительные материалы - совокупность природных и искусственных материалов, применяемых при строительстве и ремонте. Подразделяются на каменные природные строительные материалы; вяжущие вещества минеральные (цемент, известь, гипс и др.) и органические (битумы, дёгти,… … Энциклопедия техники

строительные материалы - statybinės medžiagos statusas Aprobuotas sritis parama žemės ūkiui apibrėžtis Projekte numatytos statybos reikmėms naudojamos Europos Sąjungos teisės aktais nustatytus saugos reikalavimus atitinkančios (sertifikuotos) naujos medžiagos, kurių… … Lithuanian dictionary (lietuvių žodynas)

СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ - применяемые при постройках, весьма разнообразны, но каждый должен иметь определенные технические свойства. Для кровли С. м. д. б. по возможности легким и водонепроницаемым, для стен, фундамента прочным, малотеплопроводным и неразмываемым. С. м.… … Сельскохозяйственный словарь-справочник

Строительные материалы специального назначения - – относятся все материалы, выполняющие специальные функции: теплоизоляционные, коррозионностойкие, кислотоупорные, огнеупорные, декоративные и т. п. [Попов К. Н., Каддо М. Б. Строительные материалы и изделияУчеб. М.: Высш. шк. , 2001. 367 с … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов Подробнее

Общие сведения

Чтобы легче ориентироваться в многообразии строительных материалов и изделий, их классифицируют по назначению, исходя из условий работы материалов в сооружениях, или по технологическому признаку, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и способ изготовления.

По назначению материалы можно условно разделить на две группы: конструкционные и материалы специального назначения.

Конструкционные материалы , применяемые главным образом для несущих конструкций, различают следующие:

1) природные каменные;

2) .вяжущие;

3) искусственные каменные, получаемые: а) омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетон, железобетон, растворы); б) спеканием (керамические материалы); в) плавлением (стекло и ситаллы);

4) металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы);

5) полимеры;

6) древесные;

7) композиционные (асбестоцемент, бетонополимер, фибробетон, стеклопластик и др.).

Строительные материалы специального назначения , необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды или повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта, следующие:

1) теплоизоляционные;

2) акустические;

3) гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие;

4) отделочные;

5) антикоррозионные;

6) огнеупорные;

7) материалы для защиты от радиационных воздействий и др.

Каждый материал обладает комплексом разнообразных свойств, определяющих область его рационального применения и возможность сочетания с другими материалами.

Свойство - способность материала определенным образом реагировать на отдельный или чаще всего действующий в совокупности с другими внешний или внутренний фактор. Действие того или другого фактора обусловлено как составом и строением материала, так и эксплуатационными условиями материала в конструкции зданий и сооружений.

Чтобы здание или сооружение выполняло свое назначение и было долговечным, строители должны отчетливо представлять те эксплуатационные условия, в которых будет работать каждая изготовленная ими конструкция. Зная эти условия, можно установить, какие свойства должен иметь материал, предназначенный для изготовления данной конструкции.

Главным требованием к материалам, из которых изготовляются несущие конструкции, является их способность хорошо сопротивляться изменению формы и разрушению под действием нагрузок, а также в ряде случаев низкие теплопроводность и звукопроницаемость (например, для ограждающих конструкций). Основными требованиями к некоторым материалам являются: водонепроницаемость, низкая электропроводность, радиационная стойкость и т. д.

Но ни один материал в сооружении не работает изолированно от окружающей среды. Если он соприкасается с водой, то подвергается действию воды и содержащихся в ней веществ, если он находится на воздухе - действию воздуха и содержащихся в нем водяных паров и газов, а на открытом воздухе также и действию мороза, дождя, солнца, ветра, резких перемен температуры, влажности и т. п. Под воздействием окружающей среды материалы в сооружении подвергаются деформациям и находятся в напряженном состоянии.

Неравномерное увлажнение и высыхание материала приводит к появлению в нем внутренних напряжений вследствие различия в деформациях сильно увлажненной и мало увлажненной частей материала. Колебания температуры также приводят к изменению расстояний между частицами и, следовательно, к изменению объема материала. Если имеет место неравномерное изменение размеров и объема, то в материале появляются внутренние напряжения, которые могут привести к его постепенному разрушению.

Плотность, пористость, прочность - это основные характеристики всех строительных материалов, служащие как для оценки качества и особенностей применения материала, так и для различных технико-экономических расчетов. Некоторые же свойства являются специальными и важными при выборе материала лишь для некоторых условий эксплуатации (стойкость против воздействия солей, кислот, щелочей, морозостойкость, теплопроводность и т. д.).

Специальные технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться обработке. Например, для каменных материалов важной является способность шлифоваться и полироваться. Податливость к сравнительно легкой формуемости глин и бетонных смесей при производстве строительных изделий является важной технологической характеристикой.

Таким образом, при выборе и обосновании целесообразности применения строительного материала для определенных условий его применения требуется учитывать различные его свойства.

По ряду признаков часто выделяют четыре основные группы технических свойств: физические, механические, химические и технологические.

Связь состава, структуры и свойств

Свойства стройматериалов в большей мере связаны с особенностями их строения и со свойствами тех веществ, из которых данный материал состоит. В свою очередь, строение материала зависит: для природных материалов - от их происхождения и условий образования, для искусственных- от технологии производства и обработки материала. Поэтому строителю при изучении курса строительных материалов необходимо прежде всего усвоить эту связь. При этом технологию и обработку материалов следует рассматривать с точки зрения влияния их на строение и свойства получаемого материала.

Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составами. В зависимости от химического состава все стройматериалы делят на: органические (древесные, битум, пластмассы и т. п.), минеральные (бетон, цемент, кирпич, природный камень и т. п.) и металлы (сталь, чугун, алюминий).

Каждая из этих групп имеет свои особенности. Так, все органические материалы горючи, а минеральные - огнестойки; металлы хорошо проводят электричество и теплоту. Химический состав позволяет судить и о других технических характеристиках (биостойкости, прочпоста и т. д.). Химический состав некоторых материалов (неорганические вяжущие вещества, каменные материалы) часто выражают количеством содержащихся в них оксидов.

Оксиды, химически связанные между собой, образуют минералы, которые характеризуют минеральный состав материала. Зная минералы и их количество в материале, можно судить о свойствах материала. Например, способность неорганических вяжущих веществ твердеть и сохранять прочность в водной среде, обусловлена присутствием в них минералов силикатов, алюминатов, ферритов кальция, причем при большом их количестве ускоряется процесс твердения и повышается прочность цементного камня.

При характеристике фазового состава материала выделяют: твердые вещества, образующие стенки пор («каркас» материала), и поры, заполненные воздухом и водой. Фазовый состав материала и фазовые переходы воды в его порах оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации.

Не меньшее влияние на свойства материала оказывают его макро- и микроструктура и внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне.

Макроструктура материала - строение, видимое невооруженным глазом или при небольшом увеличении. Микроструктура материала - строение, видимое под микроскопом. Внутреннее строение вешаете изучают методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и т. д.

Во многом свойства материала определяют количество, размер и характер пор. Например, пористое стекло (пеностекло) в отличие от обычного непрозрачное и очень легкое.

Форма и размер частиц твердого вещества также влияют на свойства материала. Так, если из расплава обычного стекла вытянуть тонкие волокна, то получится легкая и мягкая стеклянная вата.

В зависимости от формы и размера частиц и их строения макроструктура твердых строительных материалов может быть зернистой (рыхлозернистой или конгломератной), ячеистой (мелкопористой), волокнистой и слоистой.

Рыхлозернистые материалы состоят из отдельных, не связанных одно с другим зерен (песок, гравий, порошкообразные материалы для мастичной" теплоизоляции и засыпок и др.).

Конгломератное строение, когда зерна прочно соединены между собой, характерно для различных видов бетона, некоторых видов природных и керамических материалов и др.

Ячеистая (мелкопористая) структура характеризуется наличием макро- и микропор, свойственных газо- и пенобетонам, ячеистым пластмассам, некоторым керамическим материалам.

Волокнистые и слоистые материалы , у которых волокна (слои) расположены параллельно одно другому, обладают различными свойствами вдоль и поперек волокон (слоев). Это явление называется анизотропией, а материалы, обладающие такими свойствами, - анизотропными. Волокнистая структура присуща древесине, изделиям из минеральной ваты, а слоистая - рулонным, листовым, плитным материалам со слоистым наполнителем (бумопласт, текстолит и др.).

По взаимному расположению атомов и молекул материалы могут быть кристаллическими и аморфными. Неодинаковое строение кристаллических и аморфных веществ определяет и различия в их свойствах. Аморфные вещества, обладая нерастраченной внутренней энергией кристаллизации, химически более активны, чем кристаллические такого же состава (например, аморфные формы кремнезема - пемзы, туфы, трепелы, диатомиты и кристаллический кварц).

Существенное различие между аморфными и кристаллическими веществами состоит в том, что кристаллические вещества при нагревании имеют определенную температуру плавления (при постоянном давлении), а аморфные размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние.

Прочность аморфных веществ, как правило, ниже кристаллических, поэтому для получения материалов повышенной прочности специально проводят кристаллизацию, например стекол при получении стеклокристаллических материалов - ситаллов и шлакоситаллов.

Неодинаковые свойства могут наблюдаться у кристаллических материалов одного и того же состава, если они формируются в разных кристаллических формах, называемых модификациями (явление полиморфизма). Например, полиморфные превращения кварца сопровождаются изменением объема. Изменением свойств материала путем изменения кристаллической решетки пользуются при термической обработке металлов (закалке или отпуске)

Стандартизация свойств. Марки материалов

Свойства материалов оценивают количественно, т. е. по числовым показателям, устанавливаемым путем испытаний по специальным методикам, предусмотренным государственными стандартами или техническими условиями.

В нашей стране действует государственная система стандартизации (ГСС). В зависимости от сферы действия стандарты подразделяют на следующие категории: государственные (ГОСТ); отраслевые (ОСТ); республиканские (РСТ); стандарты предприятий и объединений (СТП). Наряду со стандартами действуют технические условия (ТУ), устанавливающие комплекс требований к конкретным типам, маркам, артикулам продукции.

В государственных стандартах на строительные материалы, являющихся обязательными для всех ведомств и предприятий, указываются четкое определение и классификация разновидностей данного материала, способ изготовления или происхождение, конкретные цифровые показатели технических свойств и методы их определения, необходимые сведения о маркировке, упаковке, правилах хранения и транспортирования.

Основные положения строительного проектирования, производства строительных работ и требования к строительным материалам и изделиям регламентируются Строительными нормами и правилами (СНиП), обязательными для всех организаций и предприятий. СНиПы разработаны с учетом развития строительной индустрии, внедрения передовой техники в строительство, максимального использования в строительстве изделий и конструкций заводского изготовления.

Методическую основу стандартизации размеров в проектировании, изготовлении строительных изделий и возведении сооружений составляет модульная координация размеров в строительстве (МКРС), представляющая собой совокупность правил координации размеров элементов зданий и сооружений, строительных изделий и оборудования на базе основного модуля, равного 100 мм (обозначается 1 М).

Применение МКРС позволяет унифицировать и сократить число типоразмеров строительных изделий из разных материалов или отличающихся по конструкции. В МКРС входят и производные модули, которые получают путем умножения основного модуля на целые или дробные коэффициенты. При умножении на целые коэффициенты образуются укрупненные модули (от 2М до 60М), а при умножении на коэффициенты менее единицы - дробные модули (от 1/2М до I/100M).

В стандартах и СНиПах требования к свойствам материалов выражены в виде марок и классов на эти материалы. Признаком деления на марки обычно является показатель основного свойства материала, обусловленный условиями эксплуатации материала в конструкциях и сооружениях.

Деление на марки по прочности является основным для материалов и изделий, из которых изготовляют несущие конструкции . СНиП устанавливает единую шкалу марок по пределу прочности при сжатии (МПа): 0,4; 0,7; 1,0; 1,5; 2,5; 3,5; 5; ...; 100. Для теплоизоляционных материалов ведущим признаком деления на марки принята плотность (кг/м3): 10; 15; 25;...; 600. Для ряда материалов предусмотрена маркировка по показателю морозостойкости - количеству циклов, которое должен выдержать материал без допустимых признаков разрушения: F10, F25 и т. д.

Некоторые материалы и изделия (отделочные материалы, лесные материалы и др.) по наличию внешних дефектов делят на сорта. Определение показателей технических свойств связано с измерениями, т. е. со сравнением с другой, однородной величиной, принятой за единицу. Совокупность единиц, образованная по определенному принципу, называется системой единиц. В нашей стране принята "Международная система единиц" (СИ). Наряду с СИ еще используют и прежние системы - СГС и МКГСС

Физические свойства

Физическое состояние строительных материалов достаточно полно характеризуется средней и истинной плотностью и пористостью.

Плотность материала является нужной характеристикой при расчете прочности сооружения с учетом собственной массы, для определения способа и стоимости перевозки материала, для расчета складов и подъемно-транспортного оборудования. По величине плотности косвенно судят о некоторых других свойствах материала. Например, для каменных материалов существует приближенная зависимость между плотностью и теплопроводностью, а для древесины и некоторых каменных материалов (известняков) - между прочностью и плотностью.

Большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума и др.) истинная и средняя плотности практически равны, так как объем внутренних пор у них ничтожно мал.

Экспериментальный (прямой) метод определения пористости основан на замещении порового пространства в материале сжиженным гелием и описан ранее.

Поры представляют собой ячейки, не заполненные структурным материалом. По величине они могут быть от миллионных долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Более крупные поры, например между зернами сыпучих материалов, или полости, имеющиеся, в некоторых изделиях (пустотелый кирпич, панели из железобетона), называют пустотами. Поры обычно заполнены воздухом или водой; в пустотах, особенно в широкополостных, вода не может задерживаться и вытекает.

Пористость стройматериалов колеблется в широких пределах: от 0,2...0,8 %- у гранита и мрамора до 75...85 % у теплоизоляционного кирпича и у ячеистого бетона и свыше 90 % -У пенопластов и минеральной ваты.

От величины пористости и ее характера (размера и формы пор, равномерности распределения пор по объему материала, их структуры--сообщающиеся поры или замкнутые) зависят важнейшие свойства материала: плотность, прочность, долговечность, теплопроводность, водопоглощение, водонепроницаемость и др. Например, открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала и ухудшают его морозостойкость. Однако в звукопоглощающих материалах открытые поры желательны, так как они поглощают звуковую энергию. Увеличение закрытой пористости за счет открытой повышает долговечность материала и уменьшает его теплопроводность.

Сведения о пористости материала позволяют определять целесообразные области его применения.

Среди физических процессов наибольшее значение в практике имеют воздействия водной и паровой среды, тепловые воздействия, распространение звуковых волн, электротока, ядерных излучений и т. п. Отношение материала к статическому или циклическому воздействию воды или пара характеризуется гидрофизическими свойствами (гигроскопичность, капиллярное всасывание, во-допоглощение, водостойкость, водопроницаемость, паропроницаемость, влажностные деформации, морозостойкость).

Гигроскопичность - способность материала поглощать и конденсировать водяные пары из воздуха. Гигроскопичность вызывается сорбцией, представляющей собой физико-химический процесс поглощения водяных паров из воздуха как в результате их адсорбции на внутренней поверхности материала, так и капиллярной конденсации. Капиллярная конденсация возможна только в капиллярах с малым радиусом (менее 10~7 м), так как разность давлений насыщенного водяного пара над вогнутой поверхностью мениска и плоской поверхностью в капиллярах с большим радиусом несущественна.

Гигроскопичность зависит как от свойств материала - величины и характера пористости, так и от условий внешней среды-температуры и относительной влажности, а для сыпучих материалов также от их растворимости в воде и дисперсности и снижением температуры воздуха. Этот процесс носит обратимый характер. Гигроскопичность характеризуется величиной отношения массы поглощенной материалом влаги, при относительной влажности воздуха 100% и температуре 20 °С, к массе сухого материала, выраженной в процентах.

Капиллярное всасывание (подъем) воды пористым материалом происходит по капиллярным порам, когда часть конструкции соприкасается с водой. Например, грунтовые воды могут подниматься по капиллярам и увлажнять нижнюю часть стены здания. Капиллярными называют поры с такими условными радиусами, при которых их капиллярный потенциал (потенциальная энергия поля капиллярных сил, отнесенных к единице массы жидкости) значительно больше потенциала поля тяжести.

Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия уровня воды в капиллярах материала, количеством поглощенной воды и интенсивностью всасывания.

Более точно, учитывая неправильную форму пор в материале и их изменяющееся поперечное сечение, высоту всасывания воды определяют экспериментально по методу «меченых атомов» либо по измерению электропроводности материала.

Для оперативного контроля влажности преимущественно сыпучих материалов (например, заполнителей для бетона - песка, щебня) применяют диэлькометрический и нейтронный методы. Диэлькометрический метод измерения основан на зависимости между влажностью и диэлектрической проницаемостью материала. В нейтронном методе используется связь влажности и степени замедления быстрых нейтронов, проходящих через материал.

При насыщении материала водой существенно изменяются его свойства: увеличивается плотность и теплопроводность, происходят некоторые структурные изменения в материале, вызывающие появление в нем внутренних напряжений, что, как правило, приводит к снижению прочности материала.

Влажностные деформации - изменение размеров и объема материала при изменении его влажности. Уменьшение размеров и объема материала при его высыхании называют усадкой (усушкой), а увеличение размеров и объема при увлажнении вплоть до полного насыщения материала водой - набуханием (разбуханием). Усадка возникает и увеличивается в результате уменьшения толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием внутренних капиллярных сил, стремящихся сблизить частицы материала. Набухание связано с тем, что полярные молекулы воды, проникая между частицами или волокнами, слагающими материал, как бы расклинивают их, при этом утолщаются гидратные оболочки вокруг частиц исчезают внутренние мениски, а с ними и капиллярные силы. Материалы высокопористого и волокнистого строения, способные поглощать много воды, характеризуются большой усадкой (древесина поперек волокон 30... 100 мм/м; ячеистый бетон 1...3 мм/м; кирпич керамический 0,03...0,1 мм/м; тяжелый бетон 0,3...0,7 мм/м; гранит 0,02...0,06 мм/м).

Водостойкость - способность материала сохранять прочность при увлажнении.

Воздухостойкость - способность материала выдерживать циклические воздействия увлажнения и высушивания без заметных деформаций и потери механической прочности.

Многократное гигроскопическое увлажнение и высушивание вызывает в материале знакопеременные напряжения и со временем приводит к потере им несущей способности.

Влагоотдача - свойство, характеризующее скорость высыхания материала, при наличии соответствующих условий в окружающей среде (понижение влажности, нагрев, движение воздуха). Влагоотдача обычно характеризуется количеством воды, которое материал теряет в сутки при относительной влажности воздуха 60 % и температуре 20 °С. В естественных условиях вследствие влагоотдачи, через некоторое время после строительства, устанавливается равновесие между влажностью строительных конструкций и окружающей средой. Такое состояние равновесия называют воздушно-сухим (воздушно-влажным) состоянием.

Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшее в течение 1 с через 1 м 2 поверхности материала при заданном давлении воды. Для определения водопроницаемости используют различные устройства, позволяющие создавать нужное одностороннее давление воды на поверхность материала. Методика определения зависит от назначения и разновидности материала. Водопроницаем мость зависит от плотности и строения материала. Чем больше в материале пор и чем эти поры крупнее, тем больше его водопроницаемость.

При выборе стройматериалов для специальных целей (кровельные материалы, бетоны для гидротехнических сооружений, трубы и др.) чаще оценивают не водопроницаемость, а водонепроницаемость, характеризуемую периодом времени, по истечении которого появляются признаки просачивания воды под определенным давлением через образец испытуемого материала (кровельные материалы), или предельной величиной давления воды (Па), при котором вода не проходит через образец (например, бетон).

Паропроницаемость и газопроницаемость - способность материала пропускать через свою толщу водяной пар или газы (воздух). Паропроницаемость характеризуется коэффициентом паропроницаемости, численно равным количеству водяного пара, проникающего через слой материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 в течение 1 с, и разностью парциальных давлений пара в 133,3 Па. Аналогичным коэффициентом оценивается и газопроницаемость (воздухопроницаемость). Эти характеристики определяются для комплексной оценки физических свойств строительного материала или при его специальном назначении. Материалы для стен жилых зданий должны обладать определенной проницаемостью (стена должна «дышать»), т. е. через наружные стены происходит естественная вентиляция. Наоборот, стены и покрытия влажных помещений необходимо защищать с внутренней стороны от проникновения в них водяного пара, особенно зимой, когда содержание пара внутри помещения значительно больше, чем снаружи, и пар, проникая в холодную зону ограждения, конденсируется, резко повышает влажность в этих местах. В ряде случаев необходима практически полная газонепроницаемость (емкости для хранения газов и др.).

Морозостойкость - свойство материала, насыщенного водой, выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без значительных признаков разрушения и снижения прочности. От морозостойкости в основном зависит долговечность материалов, применяемых в наружных зонах конструкций различных зданий и сооружений. Разрушение материала при таких циклических воздействиях связано с появлением в нем напряжений, вызванных как односторонним давлением растущих кристаллов льда в порах материала, так и всесторонним гидростатическим давлением воды, вызванным увеличением объема при образовании льда примерно на 9% "(плотность воды равна 1, а льда - 0,917). При этом давление на стенки пор может достигать при некоторых условиях сотен МПа.

Очевидно, что при полном заполнении всех пор и капилляров пористого материала водой разрушение может наступить даже при однократном замораживании. Однако у многих пористых материалов вода не может заполнить весь объем доступных пор, поэтому образующийся при замерзании воды лед имеет свободное пространство для расширения. При насыщении пористого материала в воде в основном заполняются водой макрокапилляры, микрокапилляры при этом заполняются водой частично и служат резервными порами, куда отжимается вода в процессе замораживания.

При работе пористого материала в атмосферных условиях (наземные конструкции) водой заполняются в основном микрокапилляры за счет сорбции водяных паров из окружающего воздуха; крупные же поры и макрокапилляры являются резервными.. Следовательно, морозостойкость пористых материалов определяется величиной и характером пористости и условиями эксплуатации изготовленных из них конструкций. Она тем выше, чем меньше водопоглощение и больше прочность материала при растяжении. Учитывая неоднородность строения материала и неравномерность распределения в нем воды, удовлетворительную морозостойкость можно ожидать у пористых материалов, имеющих объемное водопоглощение не более 80 % объема пор. Разрушение материала наступает только после многократного попеременного замораживания и оттаивания.

Морозостойкость характеризуется числом циклов попеременного замораживания при -15, -17 °С и оттаивания в воде при температуре около 20 °С. Выбор температуры замораживания не выше -15, -17 СС вызван тем, что при более высокой температуре вода, находящаяся в мелких порах и капиллярах, не может вся замерзнуть. Число циклов (марка), которые должен выдерживать материал, зависит от условий его будущей службы в сооружении, климатических условий и указывается в СНиПах и ГОСТах на материалы.

Материал считают выдержавшим испытание, если после заданного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образцов в результате выкрашивания и расслаивания не превышает 5%, а прочность снижается не более чем на 15 % (для некоторых материалов на 25 %).

Для определения морозостойкости иногда используют ускоренный метод, например с помощью сернокислого натрия. Кристаллизация этой соли из насыщенных паров при ее высыхании в порах образцов воспроизводит механическое действие замерзающей воды, но в более сильной степени, так как образующиеся кристаллы крупнее (значительное увеличение объема). Один цикл таких испытаний приравнивается 5...10 и даже 20 циклам прямых испытаний замораживанием. С некоторым приближением о морозостойкости можно косвенно судить по величине коэффициента размягчения. Большое понижение прочности вследствие размягчения материала (больше 10 %) указывает, что в материале есть глинистые или другие размокающие частицы, что отрицательно сказывается и на морозостойкости материала.

Отношение материала к постоянному или переменному тепловому воздействию характеризуется его теплопроводностью, теплоемкостью, термической стойкостью, огнестойкостью, огнеупорностью.

Теплопроводность - свойство стройматериала передавать теплоту через толщу от одной поверхности к другой. Теплопроводность К [Вт/(м-°С)] характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей через материал толщиной 1 м, площадью 1 м2 в течение 1 с, при разности температур на противоположных поверхностях материала 1 °С.

Теплопроводность материала зависит от его химического состава и структуры, степени и характера пористости, влажности и температуры, при которых происходит процесс передачи теплоты. Материалы слоистого или волокнистого строения имеют различную теплопроводность в зависимости от направления потока теплоты по отношению к волокнам. Например, у древесины теплопроводность вдоль волокон в 2 раза больше, чем поперек волокон.

Материал кристаллического строения более теплопроводен, чем материал того же состава, но аморфного строения.

В значительной мере теплопроводность зависит от величины пористости, размера и характера пор. У пористых, материалов тепловой поток проходит через твердый «каркас» материала и воздушные ячейки. Теплопроводность воздуха очень низка - 0,023 Вт/(м-°С), а вещества, из которых построен твердый каркас материала, имеют значительно большую теплопроводность. Мелкопористые материалы и материалы с замкнутыми порами обладают меньшей теплопроводностью, чем крупнопористые материалы и материалы с сообщающимися порами. Это связано с тем, что в крупных и сообщающихся порах усиливается перенос теплоты конвекцией, что и повышает суммарную теплопроводность.

С увеличением влажности материала теплопроводность возрастает, поскольку вода имеет теплопроводность в 25 раз больше, чем воздух. Еще в большей степени возрастает теплопроводность сырого материала с понижением его температуры, особенно при замерзании воды в порах, так как теплопроводность льда равна 2,3 Вт/(м-°С), т. е. в 4 раза больше, чем у воды.

Теплопроводность большинства строительных материалов увеличивается с повышением их температуры. Это необходимо знать при выборе материалов для тепловой изоляции теплопроводов, котельных установок и т. п.

Теплопроводность материалов учитывается при теплотехнических расчетах толщины стен и перекрытий отапливаемых зданий, а также при определении требуемой толщины тепловой изоляции горячих поверхностей и холодильников.

От термического сопротивления зависят толщина наружных стен и расход топлива на отопление зданий. В табл. 1.2 приведены значения теплопроводности некоторых строительных материалов в воздушно-сухом состоянии..

Теплоемкость - свойство материала аккумулировать теплоту при нагревании. Материалы с, высокой теплоемкостью могут выделять больше теплоты при последующем охлаждении. Поэтому при использовании материалов с повышенной теплоемкостью для стен, пола, перегородок и других частей помещений температура в комнатах может сохраняться устойчивой длительное время. Теплоемкость оценивают коэффициентом теплоемкости (удельной теплоемкостью), т. е. количеством теплоты, необходимой для нагревания 1 кг материала на 1 °С.

Строительные материалы имеют коэффициент теплоемкости меньше, чем у воды, которая обладает наибольшей теплоемкостью . Например, коэффициент теплоемкости лесных материалов 2,39...2,72 кДж/(кг-°С), природных и искусственных каменных материалов - 0,75...0,92 кДж/(кг-°С), стали - 0,48 кДж/(кг-°С). Поэтому с увлажнением материалов их теплоемкость возрастает, но вместе с тем возрастает и теплопроводность.

Коэффициент теплоемкости материалов используют при расчетах теплоустойчивости ограждающих конструкций (стен, перекрытий), подогрева материала при зимних работах (бетонных, каменных и т. д.), а также при расчете печей. В некоторых случаях приходится рассчитывать размеры печи, используя удельную объемную теплоемкость, которая представляет собой количество тепла, необходимого для нагревания 1 м 3 материала на 1 °С.

Термическая стойкость - способность материала выдерживать чередование (циклы) резких тепловых изменений. Это свойство в значительной степени зависит от однородности материала и коэффициента теплового расширения составляющих его веществ. Коэффициент линейного температурного расширения характеризует удлинение 1 м материала при нагревании его на 1 °С, коэффициент объемного расширения характеризует увеличение объема 1 м 3 материала при нагревании его на 1 °С.

Чем меньше эти коэффициенты и выше однородность материала, тем выше и его термическая стойкость, т. е. большое количество циклов резких смен температуры он может выдержать. Так, каменные материалы из мономинеральных горных пород (мрамор) более термостойки, чем породы, сложенные из нескольких минералов (например, гранит). При жестком соединении материалов с различными коэффициентами линейного расширения в конструкциях могут возникнуть большие напряжения и, как результат, - коробление и растрескивание материала. Во избежание этого конструкции большой протяженности разрезают деформационными швами.

Огнестойкость - свойство материала противостоять действию высоких температур и воды в условиях пожара без значительной потери несущей способности. По степени огнестойкости строительные материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы в условиях высоких температур не подвержены воспламенению, тлению или обугливанию. При этом некоторые материалы почти не деформируются (кирпич, черепица), другие могут деформироваться, сильно (сталь) или растрескиваться (гранит).

Поэтому стальные конструкции часто требуется защищать другими, более огнестойкими материалами. Трудносгораемые материалы под воздействием высоких температур с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но только в присутствии огня. При удалении огня процессы горения, тления и обугливания прекращаются (фибролит, асфальтовый бетон и др.). Сгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры воспла меняются и горят или тлеют и после удаления источника огня (древесина, войлок, битумы, смолы и др.).

Огнеупорность - свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не деформируясь и не расплавляясь. Материалы, выдерживаю щи с температуру более 1580 °С, называютогнеупорными,от 1;}Г>0 до1Г>80 ГС -тугоплавкими, ниже 1350 °С - легкоплавкими. Материалы, которые способны длительное время выдерживать воздействие температур до 1000 °С без потери или с незначительной потерей прочности, относят к жаростойким (жаростойкие бетон, кирпич и др.).

Q Радиационная стойкость - свойство материала сохранять свою структуру и физико-механические характеристики после воздействия ионизирующих излучений. Уровни радиации вокруг современных источников ионизирующих излучений настолько велики, что может произойти глубокое изменение структуры материала (например, происходит аморфизация структуры кристаллических минералов, которая сопровождается объемными изменениями и возникновением внутренних напряжений).

Для сравнительной оценки защитных свойств материала используют «толщину слоя половинного ослабления», равную толщине слоя защитного материала, необходимой для ослабления интенсивности излучения в 2 раза.

Акустические свойства-это свойства, связанные с взаимодействием материала и звука. Звук (звуковые волны) - это механические колебания, распространяющиеся в твердых, жидких и газообразных средах.

Строителя интересуют две стороны взаимодействия звука и материала: звукопроводность - способность материала проводить звук сквозь свою толщу и звукопоглощение - способность материала поглощать и отражать падающий на него звук.

Звукопроводность зависит от массы материала и его строения. Если масса материала велика, то энергии звуковых волн не хватает, чтобы пройти сквозь него, так как для этого надо привести материал в колебание. Поэтому чем больше масса материала, тем меньше он проводит звук. Плохо проводят звук пористые и волокнистые материалы, так как звуковая энергия поглощается и рассеивается развитой поверхностью материала, переходя при этом в тепловую энергию.

Звукопоглощение зависит от характера поверхности и пористости материала. Материалы с гладкой поверхностью отражают значительную часть падающего на них звука (эффект зеркала), поэтому в помещении с гладкими стенами из-за многократного отражения от них звука созда- -ется постоянный шум. Если же поверхность материала имеет открытую пористость, то звуковые колебания, входя в поры, поглощаются материалом, а не отражаются. Так, мягкая мебель, ковры, специальные штукатурки и облицовки с мелкими открытыми порами хороши заглушают звук.

Механические свойства стройматериалов

Механические свойства отражают способность материала сопротивляться силовым, тепловым, усадочным или другим внутренним напряжениям без нарушения установившейся структуры.

Механические свойства материалов детально изучаются в курсе сопротивления материалов. Ниже излагаются лишь общие понятия о деформациях и прочности" материалов, необходимые для комплексной оценки свойств материалов.

Внешние силы, действующие на материал, стремятся деформировать его (изменить взаимное расположение составляющих частиц) и довести эти деформации до величины, при которой материал разрушится. После снятия нагрузки материал, если он не был разрушен, может восстанавливать размеры и форму или оставаться в деформированном виде.

Деформации, исчезающие при прекращении действия на материал факторов, их вызвавших, называют обратимыми. Обратимые деформации называют упругими, если они исчезают мгновенно после снятия факторов, их вызвавших, и эластическими, если они, оставаясь полностью обратимыми, спадают в течение более или менее длительного периода времени. Необратимые (остаточные) или пластические деформации накапливаются за период действия силовых, тепловых и других факторов, под влиянием которых они возникли, и сохраняются после прекращения действия этих факторов.

Все виды деформаций могут иметь место у одного и того же строительного материала, но при разных величинах нагрузок, или быть у разных материалов при одинаковой и тем более разных нагрузках. Характер и величина деформации зависят также от скорости нагружения и температуры материала. Чаще всего с повышением скорости нагружения (скорости деформирования) и с понижением температуры материала деформации по своему характеру приближаются к упругоплас-тическим.

Пластическая деформация, медленно нарастающая без увеличения напряжений, характеризует текучесть матнала.

Пластическая деформация, медленно нарастающая длительное время (месяцы и годы), при нагрузках, меньше тех, которые способны вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования - ползучестью или крипом. Ползучесть необходимо учитывать при расчете и изготовлении строительных конструкций.

Релаксация - свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная ее личина деформации зафиксирована жесткими связями и остается неизменной. При релаксации напряжений может измениться характер начальной деформации, например из упругой постепенно перейти в необратимую "(пластическую), при этом изменения размеров не происходит. Такое исчезновение напряжений возможно за счет межмолекулярных перемещений и переориентации внутримолекулярной структуры.

Время, в течение которого первоначальная величина напряжения снижается в е -2,718 раза (е - основание натуральных логарифмов), называют периодом релаксации. Период релаксации меняется от 1(Н0 с у материалов жидкой консистенции до 2-Ю10 с (десятки лет и более) - у твердых материалов (чем меньше, тем более деформативен материал).

Упругость - свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Количественно упругость характеризуют пределом упругости, который условно приравнивают напряжению, при котором материал начинает получать остаточные деформации очень малой величины, устанавливаемой в технических условиях для данного материала.

Вышеуказанные характеристики прочности в значительной степени являются условными:

1) они не учитывают фактора времени, т. е. продолжительности действия напряжений, что искажает величину истинной прочности материала;

2) размеры, форма, характер поверхности образцов материала, скорость нагружения, прикалывания боры и другие исходные данные в принятых методах условны.

Предел прочности одного и того же материала может иметь различную величину в зависимости от размера образца, его формы, скорости приложения нагрузки и конструкции прибора, на котором испытывались образцы. Однако у большинства материалов, применяемых в строительстве, период релаксации весьма большой по сравнению с временем действия нагрузки. Поэтому для определения прочностных характеристик вполне допустимы условные методы, получившие широкое распространение в инженерной практике. При этом важно строго соблюдать все условия испытаний, установленные для данного материала в соответствующих ГОСТах.

Наряду с описанными методами оценки прочности строительных материалов, при которых специально изготовленные образцы материалов или взятые из партии готовые изделия доводят до разрушения, применяют методы контроля прочности без разрушения. Этими методами можно испытывать изделия и конструкции при их изготовлении или после установки в зданиях и сооружениях. Наибольшее распространение из неразрушающих методов испытаний получили акустические, в частности импульсный и резонансный.

Оценка свойств материала или изделия при этом производится по косвенным показателям - скорости распространения ультразвука, а также частоте собственных колебаний материала и характеристике их затухания путем использования корреляционной связи этих параметров с прочностью или динамическим модулем упругости, выражаемой обычно тарировочными кривыми или эмпирическими формулами. Без определения прочности можно также установить степень однородности материала в конструкции по скорости распространения ультразвука в различных ее частях. Однородность прочности материала - это важнейшее техническое и экономическое требование.

Предел прочности материала (чаще при сжатии) характеризует его марку . Предел прочности строительных материалов при сжатии колеблется в широких пределах- 0,5...1000 МПа и более. У большинства материалов (кроме древесины, стали, полимерных материалов) предел прочности при растяжении и изгибе значительно ниже, чем при сжатии. Так, каменные материалы при растяжении выдерживают нагрузку меньше в 10...15 раз и более, чем при сжатии, поэтому их применяют главным образом в конструкциях, которые, работают на сжатие.

Для строительных материалов, работающих в сооружениях, действующее напряжение должно быть меньше величины предела его прочности. В результате создается запас прочности. Необходимость создания запаса прочности вызывается рядом причин: неоднородностью материала, возможностью значительной деформации еще до предела прочности и появления трещин, усталостью материала при переменных нагрузках, «старением» материала под влиянием окружающей среды и т. д. Запас прочности устанавливается нормативными требованиями в зависимости от вида и качества материала, долговечности и класса сооружения.

Для оценки прочностной эффективности материала часто используют коэффициент конструктивного качества (к. к. к.). Величина этого коэффициента определяется делением предела прочности при сжатии на относительную плотность материала. Наиболее эффективными являются материалы, имеющие наименьшую плотность и наиболее высокую прочность.

При обосновании технической целесообразности применения материала для устройства полов промышленных зданий, дорожных и аэродромных покрытий, тротуаров и в других случаях строительной практики (например, выборе способа обработки материала) важное значение имеют специальные механические свойства: ударная вязкость (ударная или динамическая прочность), твердость, истираемость и износостойкость.

Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность ) - свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Испытания производят на приборах - копрах. Характеристикой этого свойства является работа, затраченная на разрушение стандартного образца (Дж), отнесенная к единице его объема (м 3) или площади (м 2). Отношение динамической прочности к статической называют динамическим коэффициентом.

Твердость - свойство материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Для определения твердости материалов в зависимости от их вида и назначения существует ряд методов. Твердость каменных материалов однородного строения определяют по шкале Мооса, которая составлена из 10 минералов с условным показателем твердости от 1 до 10 (самый мягкий тальк- 1, самый твердый алмаз- 10). Показатель твердости испытуемого материала находится между показателями твердости двух соседних минералов, из которых один царапает испытываемый материал, а другой оставляет черту на образце материала.

Твердость металла, бетона, пластмасс определяют вдавливанием в испытуемый образец под определенной нагрузкой и в течение определенного времени стандартного стального шарика. За характеристику твердости в этом случае принимают отношение нагрузки к площади отпечатка. Показатели твердости, полученные разными способами, нельзя сравнивать друг с другом. Высокая прочность материала не всегда говорит о его твердости (например, древесина по прочности при сжатии равнозначна бетону, а ее твердость значительно меньше, чем у бетона). Для некоторых материалов (например, для металлов) существует определенная связь между твердостью и прочностью, для других материалов (однородные каменные материалы) - между твердостью и истираемостью.

Истираемость - свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Оба эти свойства определяют различными условными методами: истираемость - на специальных кругах истирания, а износ - с помощью вращающихся барабанов, куда вместе с пробой материала часто загружают определенное количество металлических шаров, усиливающих эффект измельчения. За характеристику истираемости принимают потерю массы или объема материала, отнесенных к 1 см 2 площади истирания, а за характеристику износа - относительную потерю массы образца в процентах от пробы материала.

Химические и технологические свойства стройматериалов. Химические и физико-химические свойства

Химические свойства характеризуют способность материала вступать в химическое взаимодействие с веществами внешней среды, в которой он находится, или сохранять свой состав и структуру в условиях инертной окружающей среды. Последнее связано с тем, что некоторые материалы за счет неустановившегося равновесия внутренних химических связей склонны к самопроизвольным структурным изменениям («старению»). Оба явления могут изменить первоначальные основные свойства материала, иногда улучшая (например, взаимодействие вяжущих веществ с водой), а в большинстве случаев ухудшая показатели свойств, что приводит к уменьшению срока нормальной службы конструкций или сооружений (например, разрушение бетонных конструкций агрессивными жидкостями и газами, старение пластмасс).

Некоторые из этих свойств (растворимость, кристаллизация) известны студентам из курса химии, другие (твердение, старение, контракция, стойкость против гниения, горючесть, температура размягчения, скорость отверждения) будут описаны в соответствующих разделах книги. Здесь же ограничимся лишь описанием кратких сведений о дисперсности, адгезии, реологических свойствах и химической стойкости материалов.

Дисперсность - характеристика размеров твердых частиц и капель жидкости. Многие строительные материалы (гипсовые вяжущие, цемент, глины, пигменты и т. п.) находятся в тонкоизмельченном (дисперсном) состоянии и обладают большой суммарной поверхностью частиц. Величина, характеризующая степень раздробленности материала и развитости его поверхности, называется удельной поверхностью sye - поверхность единицы объема (см 2 /см 3) или массы (см 2 /г) материала.

Физико-химические свойства поверхностного слоя дисперсных частиц сильно отличаются от свойстк этого же вещества «в массе». Причина этого в том, что атомы (молекулы) вещества, находящиеся внутри материала, уравновешены действием окружающих атомов (молекул), в то время как атомы (молекулы) на поверхности вещества находятся в неуравновешенном состоянии и обладают особым запасом энергии. С увеличением удельной поверхности вещества возрастает его химическая активность (например, цемент с удельной поверхностью 3000...3500 см 2 /г через 1 сут твердения связывает 10... 13 % воды, а с удельной поверхностью 4500...5000 см 2 /г - около 18 %).

Адгезия - свойство одного материала прилипать к поверхности другого. Адгезия двух различных материалов зависит от природы материала, формы и состояния поверхности, условий контакта и т. д. Она появляется и развивается в результате сложных поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз, и характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого. Важное значение адгезионные свойства имеют при получении композиционных материалов и изделий (бетонов разных видов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов).

Многие строительные материалы в процессе их изготовления и применения проходят стадию пластично-вязкого состояния (гипсовое, цементное, глиняное тесто, свежеприготовленные растворные и бетонные смеси, мастики, формуемые материалы из полимеров и т. д.). По своим физическим свойствам пластично-вязкие тела занимают промежуточное положение между жидкими и твердыми телами. Так тесто можно разрезать ножом (что нельзя сделать с жидкостью), но вместе с тем это же тесто принимает форму сосуда, в который оно помещено, т. е. ведет себя, как жидкость. Пластично-вязкие смеси характеризуют реологическими показателями - структурной прочностью, вязкостью и тиксотропией.

Структурная прочность - прочность внутренних связей между частицами материала. Ее оценивают предельным напряжением сдвига, соответствующим напряжению в материале, при котором он начинает течь подобно жидкости (от). Это происходит тогда, когда в материале нарушаются внутренние связи между его частицами - разрушается его структура.

Вязкость - способность материала поглощать механическую энергию при деформировании образцов. Когда пластично-вязкий материал начинает течь, напряжения в материале зависят уже от скорости его деформации. Коэффициент пропорциональности, связывающий скорость деформации и необходимое для этого напряжение, называют вязкостью ц (Па-с).

Модель упругопластично-вязкого материала можно представить себе как систему последовательно соединенных элементов: пружины (характеризует упругие свойства материала), груза, лежащего на плоскости (пластические свойства), и поршня, движущегося в цилиндре с маслом (вязкость). Если начать тянуть за пружину с возрастающей силой F, то сначала растягивается пружина, а остальные элементы остаются в покое (если силу убрать, система вернется к исходному состоянию). Когда сила F станет равной силе трения Fo, то вся система начнет двигаться. При этом, чтобы увеличить скорость движения, надо преодолеть возрастающее сопротивление масла в поршне, т. е. увеличить силу F.

Тиксотропия - способность пластично-вязких смесей обратимо восстанавливать свою структуру, разрушенную механическими воздействиями. Физическая основа тиксотропии - разрушение структурных связей внутри пластично-вязкого материала, при этом материал теряет структурную прочность и "Превращается в вязкую жидкость, а после прекращения механического воздействия материал обретает структурную прочность. Явление тиксотропии используют при виброуплотнении бетонных и растворных смесей, при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью и т. д. вызвать его разрушение (коррозию). Степень разрушения зависит от многих факторов и прежде всего от состава материала и его плотности. Коррозионную стойкость оценивают химическим анализом.

При небольшом модуле основности, когда в неорганическом материале преобладает кремнезем, наблюдается высокая стойкость к кислотам. Когда в составе неорганического материала преобладают основные оксиды и модуль основности достаточно высок, то этот материал обычно нестоек к кислотам, но щелочами не разрушается. Органические материалы (древесина, битумы, пластмассы) при обычных температурах относительно стойки к действию слабых кислот и щелочной среды. Однако значительная часть строительных материалов не обладает достаточной стойкостью к действию агрессивной среды и требует специальной защиты от коррозии.

Технологические свойства стройматериалов

Технологические свойства характеризуют способность материала к восприятию некоторых технологических операций, изменяющих состояние материала, структуру его поверхности, придающих нужную форму и размеры, и т. п. Такие технологические свойства, как дробимость, распиливаемость, шлифуемость, гвоздимость и т. п., имеют важное практическое значение, ибо от них зависят качество и стоимость готовых изделий и конструкций. Для оценки технологических свойств некоторых материалов разработаны числовые показатели и методы их определения (например, дробимость каменных материалов, подвижность и удобоукладываемость бетонных смесей, укрывистость красочных составов и др.). Для большинства же материалов установлены лишь качественные характеристики технологических свойств.

← Вернуться