2.2. Схема классификации СтМ по происхождению [2.2]:

1  Керамика; 2  стекло; 3  шлаки; 4  каменные расплавы; 5  кирпич; 6  бетоны; 7  асбестоцементные изделия; 8  другие изделия; 9  футеровочные материалы

а  материалы; б  изделия

Как видим, СтМ по происхождению подразделяют на природные и искусственные.

Природные СтМ образуются в естественных (природных) условиях и их получают из непосредственно из земных недр и лесных массивов в готовом виде (например, природные битумы и асфальты, камыш, солома и др.), путем изменения состояния (например, дроблением получают щебень, древесную щепу) или приданием рациональных размеров (например, пилением – камень, доски). При этом сохраняются их первоначальное строение и химический состав, в отличие от искусственных (не встречающихся в природе) СтМ, которые получают из природных материалов путем целенаправленного изменения, как правило, их первоначального строения и состава.

СтМИ как природного, так и искусственного происхождения могут быть неорганическими и органическими.

Неорганические материалы – это соединения, образуемые всеми химическими элементами за исключением органических соединений углерода.

Органические материалы представляют большинство химических соединений углерода с другими элементами, в основном водородом.

Полимерами (органическими и неорганическими) называются вещества с большой молекулярной массой ( 10⁴), у которых молекулы состоят из одинаковых групп атомов – звеньев.

Кроме того, в зависимости от температурной обработки СтМ подразделяются на безобжиговые (t  100 ^оС, Р = 1 атм) и автоклавные (100  t  200 ^оС, Р  1 атм) – их затвердевание происходит в результате физико-химических превращений вяжущего вещества. Обжиговые СтМ получают удалением химически связанной воды (200  t  900 ^оС, Р = 1 атм) или в процессе остывания жидких расплавов (t  900 ^оС, Р = 1 атм).

По назначению СтМ подразделяются на конструкционные, конструкционно-отделочные и отделочные (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Классификация готовых СМ

по их назначению [2.1]

§2.2. Требования к свойствам СтМ

С одной стороны, свойства СтМИ определяют область их применения, с другой, условия эксплуатации зданий, сооружений и даже отдельных помещений и т.д., формируют требования к применяемым материалам. Так что первично? Кто правит балл (известно кто – дьявол)? Раньше у нас было так – что имеем, из того и строим, т.е. политику в области строительства диктовали производители. Сейчас с насыщением рынка различными СтМИ это уже прерогатива заказчика (в лице архитектора). В результате формируется сложный комплекс предъявляемых к СтМИ архитектурно-строительных требований, представленных на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Классификация архитектурно-

строительных требований к СтМИ [2.1]

Эти требования подразделяются на три группы: функциональные, эстетические и экономические.

В свою очередь среди функциональных можно выделить группы:

● общестроительных требований (определяются удобством транспортирования, хранения, технологичностью применения и др.);

● эксплуатационных требований (они определяют пригодность СтМИ к применению в данных условиях эксплуатации);

● санитарно-гигиенические требования (определяются в первую очередь экологичностью как в нормальных, так и экстремальных, например, при пожаре, условиях эксплуатации).

Эстетические требования к форме, цвету, рисунку и фактуре поверхности СтМИ также определяются их назначением и областью применения. Их соблюдение не только позволяет гармонично выполнить интерьер, но и создать в нем благоприятные светотехнические условия для отдыха и работы (известен случай за счет удачного интерьера резкого повышения оборота посетителей в одном из французских кафе – подобрали красный цвет интерьера!).

Экономические требования определяют технико-экономическую эффективность (ТЭЭ) разработки, производства и применения тех или иных СтМИ (это при цивилизованном рынке, а при диком – что хочу, то и ворочу). Обратим внимание, что само словосочетание “ТЭЭ” затрагивает два основных аспекта – технический и экономический.

Экономический аспект – в проектной практике основным документом, регламентирующим экономический аспект ТЭЭ является смета, составляемая по архитектурно-строительном проекту. Смета является неотъемлемым документом любого бизнес-плана на строительство того или иного объекта.

Технический аспект  определяется долговечностью строительных объектов, зависящей от стойкости (к воздействию влаги, низких температур, огня и т.д.) применяемых СтМИ в конкретных условиях эксплуатации. Необходимо назначать рациональные значения показателей стойкости – свойств СтМИ, так как их занижение приведет впоследствии к затратам на ремонт строительных объектов, а завышение – к неоправданным издержкам на изготовление СтМИ.

Так что же такое долговечность и как ее определять, раз она так важна?

Определение: под долговечностью понимают свойство строительного объекта (здания, сооружения или их отдельных элементов) сохранять при установленной системе технического обслуживания и ремонтов работоспособность до наступления предельного состояния, после которого дальнейшая его эксплуатация уже невозможна (1) или экономически нецелесообразна (2) [2.3].

Важное отступление. Обращаю ваше внимание, что долговечность мы связываем с объектом, а не с отдельным материалом! В данном случае принципиальная разница заключается в том, что объект эксплуатируется в различных, как правило, нестационарных условиях, а материал подвергается строго определенным воздействиям, оговоренных стандартами на методы испытания (ГОСТ-ми и ТУ).

Поэтому материал характеризуется стойкостью к каким либо отдельным воздействиям – влаги, мороза, тепла и т.д., и характеризуется он свойствами, соответственно, влагостойкостью, морозостойкостью, огнестойкостью и т.д.

Определение: показателем долговечности служит срок службы – продолжительность эксплуатации в годах от начала эксплуатации строительного объекта (с учетом ремонтов) до наступления его предельного состояния.

В курсе СМ мы будем изучать именно свойства материалов и изделий (свойства конструкций и сооружений изучаются другими дисциплинами).

Определение: свойство – характеристика материала (изделия), проявляющаяся в процессе его переработки, применения или эксплуатации.

Будем подразделять свойства материала (изделия) на:

● простые (они не подлежат дальнейшему дроблению на еще более простые, например, масса изделия, его длина и др.);

● сложные (подлежат дальнейшему подразделению на еще более простые, например, среди эксплуатационных свойств можно указать не только ряд физических свойств СтМИ, но и к их цветовой гамме).

Будем различать также такие важные понятия как:

● качество – сложное свойство, являющееся совокупностью всех функциональных и эстетических свойств материала (изделия), обуславливающих его способность удовлетворять определенным требованиям в соответствии с его назначением;

● интегральное качество – наиболее сложное свойство материала (изделия), определяемое совокупностью его качества и экономичностью.

Введенные понятия позволяют качество любого материала или изделия, характеризующихся совокупностью отдельных свойств, представить в виде иерархической (многоуровневой) структуры – так называемого дерева свойств, представленного на рис. 2.5.

Рис. 2.5 Принципиальная схема дерева свойств СтМИ [2.1]

Как мы видим, дерево свойств венчает крона ветвей – простых свойств материала и изделий, изучение которых и является предметом изучения курса Строительного материаловедения.

В заключение отметим, что отрасль производства СтМИ не является некой обособленной областью знаний, а находится в тесной связи с социально-экономическим уровнем общественного строя, степенью развития науки, техники, архитектуры, наконец, фундаментальной науки, сложность взаимодействия которых в некоторой степени отражает рис. 2.6.

Рис. 2.6. Блок-схема места и взаимосвязи СтМИ с наукой, техникой, архитектурой и обществом [2.1]