МУ по выполнению ПЗ № 3 ОП

заводах. Они обладают большей прочностью, требуют небольшого расхода цемента и меньшего срока твердения изделий в формах. Важнейшей характеристикой бетона является его прочность на сжатие. В качестве эталона прочности бетона принимают класс бетона — предельное сопротивление при сжатии кубика с ребром 15 см в возрасте 28 дней, твердеющего в нормальных температурно-влажностных условиях. Для строительных конструкций применяют бетон классов В2,5; В3,5; В5,5; В7,5; В10; В15; В25; В30; В40; В45. В зависимости от объемной массы бетон делят на тяжелый — массой 1800...2500 и легкий — массой 500...1800 кг/м3. Легкие бетоны с объемной массой менее 1800 кг/м3 изготовляют с применением естественных или искусственных пористых заполнителей. В зависимости от вида применяемого крупного заполнителя легкие бетоны делятся на керамзитобетон, аглопоритобетон, шлакопемзобетон и др. По области применения бетоны бывают конструктивные, применяемые в несущих конструкциях, и теплоизоляционные, используемые в качестве изоляции в ограждающих конструкциях.

Разновидностью легкого бетона является ячеистый бетон. Его объемная масса 500...1200 кг/м3. Ячеистые бетоны получают смешиванием вяжущего с водой и пеной (пенобетон, пеносиликат, пенозолобетон) или путем введения в

раствор газообразователя (газобетон, газосиликат, газозолобетон). Ячеистые бетоны применяют для теплоизоляции.

Железобетон представляет собой бетон в сочетании со стальной арматурой. Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но значительно хуже — растяжению. Основой совместной работы бетона и стальной арматуры является выгодное сочетание свойств этих материалов. Бетон при твердении прочно сцепляется со стальной арматурой, и оба материала деформируются совместно. Бетон воспринимает сжимающие усилия, а арматура — растягивающие усилия.

Железобетонные конструкции, снабженные стальной арматурой, оказывают сопротивление растяжению в десятки раз больше, чем бетон. Так, железобетонная балка, в которой растягивающие усилия воспринимаются уложенной внизу арматурой, обладает несущей способностью почти в 20 раз большей, чем бетонная балка таких же размеров. Плотный бетон защищает арматуру от

41

коррозии и предохраняет ее от непосредственного действия огня. В сравнении с другими строительными материалами железобетон отличается повышенной долговечностью, так как прочность бетона с течением времени возрастает.

В строительстве железобетон применяют в виде монолитных конструкций и сборных изделий.

Монолитную железобетонную конструкцию сооружают непосредственно в здании в опалубке, которая представляет собой деревянную или металлическую форму, ограничивающую поверхность конструкций. В опалубку устанавливают арматуру и укладывают бетон. После отвердения (схватывания) бетона производят распалубку конструкции — разбирают опалубку, и железобетонная конструкция приобретает предусмотренную проектом форму.

Сборный железобетон в массовом индустриальном строительстве занимает ведущее место. Сборные изделия изготовляют на заводах железобетонных изделий (ЖБИ) в металлических формах на специальном оборудовании, обеспечивающим быстрое и качественное получение готовых элементов. Элементы конструкций, которые поставляют на строительную площадку в готовом виде для монтажа здания, называют строительными изделиями. На строительной площадке из них монтируют здание. Применение сборных конструкций позволяет значительно сократить сроки строительства.

Типовые железобетонные строительные изделия представлены на

рисунке 15 [3].

Сборные железобетонные конструкции, доставленные к месту строительства, соединяют между собой с помощью сварки металлических частей и добетонирования стыков. Сборный железобетон имеет ряд преимуществ перед монолитным: экономится материал на опалубку, механизируются и автоматизируются трудоемкие операции изготовления и монтажа, сокращаются сроки строительства, улучшается качество конструкции. Особенно облегчается и удешевляется производство работ в зимнее время. Заводы-изготовители снабжают отпускаемые изделия паспортом с указанием класса бетона, вида цемента, марки

42

арматурной стали, времени изготовления, данными об испытаниях контрольных кубиков, а главное, гарантируют качество продукции.

Рисунок 15 – Типовые железобетонные изделия:

а— фундаментный блок; б, в — стеновые блоки подвала; г — настил перекрытия;

д— плита перекрытия с круглыми отверстиями; е — ригель или прогон;

ж — колонна; з — лестничный марш; и — мозаичная проступь; к — балконная плита

На железобетонные конструкции расходуется металла в два раза меньше, чем на стальные конструкции. Широкое распространение щебня и песка делает применение железобетона экономически целесообразным.

Встроительстве широко используют черные металлы — сталь и чугун

ицветные металлы — алюминиевые и медные сплавы.

Сталь представляет собой сплав железа с углеродом, в котором в незначительных количествах содержатся примеси марганца, кремния, фосфора и серы. Наличие фосфора более 0,05% делает сталь хрупкой при низкой температуре, а серы более 0,055% приводит к образованию трещин в горячем состоянии. Получают сталь в результате переплавки чугуна в мартеновских печах

43

или конверторах. По способу получения марки стали, применяемые в строительстве, делятся на спокойные СП, полуспокойные ПС и кипящие КП. Из стали возводят каркасы зданий, изготовляют арматуру для железобетона, трубы, кровельные листы, дверные и оконные приборы, заклепки, болты, гвозди. В несущих стальных конструкциях, эксплуатируемых при температуре ниже — 30°С, кипящие стали, как правило, не применяют. Основные механические характеристики сталей, употребляемых в строительстве, — прочность, пластичность, усталость. Прочность измеряется в двух состояниях: при достижении металлом предела текучести, когда сталь течет без увеличения внешней нагрузки; и при достижении предела прочности, при котором материал разрушается. Для расчета конструкций принимается расчетное сопротивление стали в МПа, соответствующее пределу текучести. Стадия текучести благодаря пластичности металла (т.е. способности возвращаться в первоначальное состояние после снятия внешней нагрузки) может повторяться многократно без изменения механических свойств материала. Причем, чем меньше содержание углерода в стали, тем более она пластична. Усталостью металла называют состояние разрушения под действием многократно повторяющейся внешней нагрузки. Например, такое явление происходит при многократном перегибе проволоки. Напряжение, при котором металл разрушается от усталости, называется его вибрационной прочностью.

На стали, предназначенной для строительных конструкций, указывают марку и группу стали, а также предел текучести, содержание углерода, серы, фосфора. Сортамент стальных профилей, поставляемых заводами на строительство, включает: сталь — круглую, квадратную, полосовую, уголки — равнобокие и неравнобокие, профили — зетовый, швеллер,

двутавровый, а также трубы, полосы, волнистую и рифленую сталь

и специальные профили для оконных переплетов. Стальные профили выпускают линией от 6 до 12 м.

При изготовлении строительных конструкций от металлических изделий, полученных с завода, отрезают необходимую длину и соединяют их между собой с помощью сварки и болтов. Наиболее простым и дешевым соединением является

44

сварка. По методу выполнения различают сварку ручную, автоматическую и полуавтоматическую. По виду соединения сварные швы подразделяют на швы встык и угловые. Прочность сварных швов должна быть не ниже прочности соединяемых элементов.

Болтовые соединения применяются для крепления конструкций на монтаже, до сварки их рабочими швами. Такие болты называются черными или монтажными. Опорные узлы стальных колонн, балок и ферм крепят к фундаментам и опорам с помощью черных анкерных болтов. Черные болты ставятся в отверстия с зазорами 2...3 мм.

Металлические конструкции от взаимодействия материала с окружающей средой подвергаются разрушению. Такой вид разрушения называется коррозией. Для предохранения от коррозии поверхность металла покрывают красками, лаками, эмалями или пленкой другого металла, менее подверженного коррозии (например, цинком), слоем бетона или цементного раствора.

Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, приближаясь по прочности к прочности стали, имеют малую объемную массу — 2,9 т/м3 (объемная масса стали 7,85 т/м3) и высокую стойкость против коррозии.

Из алюминиевых сплавов делаются сборные и сборно-разборные конструкции различных предприятий для отдаленных и труднодоступных районов, а также стеновые панели, витрины, витражи, окна для зданий с высокими архитектурными требованиями. Алюминиевые конструкции выполняют из листов и профилей. Листы изготавливают прокаткой, а профили — прокаткой и прессованием. При прессовании слиток продавливают сквозь матрицу, имеющую отверстие необходимого профиля. В сортамент прокатных алюминиевых профилей входят круг, квадрат, многогранник, полоса, а также листы различной толщины от 0,5 до 10 мм; прессованные профили — уголки, швеллеры, тавры и двутавры, а также зетообразные профили. Элементы из алюминиевых сплавов соединяют между собой сваркой, с помощью болтов, заклепок и клея.

Несмотря на то, что алюминий более стойкий к коррозии, чем сталь, в месте контакта со сталью детали из алюминиевых сплавов необходимо защищать от

45

коррозии. Для защиты от коррозии алюминиевые конструкции покрывают пленкой (оксидируют), а затем грунтуют. Стойкость против коррозии можно повысить анодированием — нанесением на поверхность тонкого слоя никеля, меди, латуни. Анодированием с цветным наполнителем окрашивает поверхность алюминиевых конструкций в различные цвета, придавая им красивый внешний вид.

Металлические конструкции имеют небольшую огнестойкость 0,5 ч. Для повышения огнестойкости металлические конструкции бетонируют, штукатурят или обкладывают кирпичом. Защитные противопожарные мероприятия значительно увеличивают массу конструкций, сечения элементов, повышают трудоемкость и стоимость строительства.

Битумные вяжущие применяют в строительстве для изготовления кровельных и изоляционных материалов, гидроизоляционных мастик, устройства кровель, асфальтовых покрытий. К этим материалам относятся: природный и нефтяной битум. Природный битум встречается в асфальтовых породах — известняках, доломитах, песках. Нефтяные битумы получают на заводах при переработке нефти. Важнейшими свойствами битумов является водонепроницаемость, способность прочно сцепляться с каменными материалами, деревом, приобретать пластичность при нагревании и быстро увеличивать вязкость при остывании. В зависимости от вязкости битумы делят на твердые, полутвердые и жидкие. Каждой марке битума соответствует определенная температура размягчения, ее определяют с помощью прибора «кольцо и шар». Она соответствует температуре воды, при которой битум, залитый в кольцо, размягчается, и шарик, уложенный на его поверхность, опускается на дно.

Для изготовления кровельных материалов и изоляции применяют также дегтевые ( смоляные) материалы. Деготь представляет собой вязкую жидкость черного цвета (каменноугольная смола) или твердое вещество — пек или вар. По исходному сырью дегти делят на каменноугольные, древесные и торфяные, по методу переработки — на коксовые и газовые.

46

Рулонные кровельные материалы делят на две группы: с дегтевой пропиткой — толь кровельный и толь беспокровный и материалы с битумной пропиткой — гидроизол, рубероид и пергамин.

Толь — полотнище кровельного картона, пропитанное каменноугольным дегтем и посыпанное с обеих сторон песком. Толь выпускается обычно с крупнозернистой (марки ТК) и песочной (марки ТП) посыпками. Длина рулона толя с крупнозернистой посыпкой 10 м, ширина 750...1025 мм. Применяют толь с крупнозернистой посыпкой для верхнего слоя пологих и широких кровель на горячих дегтевых мастиках. Толь с песочной посыпкой производят общей площадью рулона 15 м2, применяют для устройства кровель временных сооружений, изоляции фундаментов каменных и деревянных частей здания. Толь беспокровный (марки ТК) состоит из полотнищ кровельного картона, пропитанного каменноугольными смолами, но без присыпки поверхности песком. Изготовляется общей площадью полотна в рулоне 30 м2 и применяется для пароизоляции как подкладочный материал под толь.

Гидроизол — асбестовый картон, пропитанный нефтяными битумами, выпускается марок ГИ-1 и ГИ-2, отличающихся качественными показателями. Применяется в качестве оклеечной гидроизоляции для устройства защитного антикоррозийного покрытия металлических трубопроводов, а также для гидроизоляции плоских кровель. Выпускаемый в рулонах с матовой и гладкой поверхностью гидроизол в разрезе должен быть черный или черно-коричневый, без светлых прослоек непропитанной бумаги и посторонних включений. Не допускаются трещины, разрывы, складки.

Рубероид — кровельный материал, состоящий из картона, пропитанного нефтяным битумом и покрытого с обеих сторон защитными слоями из твердого нефтяного или природного битума. Обе поверхности рубероида посыпаны минеральным порошком, обычно тальком, или одна сторона покрыта чешуйчатой посыпкой из слюдяного сланца. Рубероид выпускается марок РК-420, РЧ-350, РП-250 (П — подкладочный, К — крупнозернистая посыпка, Ч — чешуйчатая посыпка); число обозначает массу 1 м2 кровельного картона, г, не пропитанного битумом. Рубероид РП-250 применяют для устройства нижних подкладочных

47

слоев кровельного ковра, а рубероиды РЧ-350 и РК-420 — для устройства верхнего слоя. Рубероид с мелкой посыпкой используют для верхнего и нижних слоев; подкладочный — только в качестве подкладочного слоя.

Пергамин — кровельный подкладочный материал, состоящий из картона, пропитанного нефтяными битумами, без покровного битумного слоя. Применяют как подкладочный материал под рубероид, а также для пароизоляции на горячих битумных мастиках.

Общие требования к качеству рулонных материалов: пропитка картона должна быть равномерной, не допускаются дыры, продольные разрывы, складки, слипание полотна. Каждый рулон должен быть плотно скатан с ровными торцами и обернут по всей длине плотной оберточной бумагой с проклейкой концов. Рулоны хранят и транспортируют в вертикальном положении.

Асбестоцементные листы изготовляют из портландцементного теста с включением в него распушенных волокон асбеста, которые как бы создают арматуру и придают изделиям высокие механические свойства. Асбестоцементные листы выпускаются волнистого профиля и плоские. Для устройства кровель заводы выпускают фигурные детали для конька, свесов, лотков и переходных участков крыши. К недостаткам асбестоцемента относят пониженную прочность при насыщении водой, хрупкость и коробление при изменении влажности, для укрепленных покрытий применяют полые и лотковые асбоцементные плиты с утеплителем. Полые плиты представляют собой два профилированных листа, соединенных алюминиевыми заклепками, заполненные минеральной ватой. Лотковые плиты — это асбоцементные лотки, утепленные теплоизоляционным материалом.

Стекло получают путем сплавления кварцевого песка, извести, поташа или соды. Его свойства зависят от многих факторов: состава, режима обработки, состояния поверхности, размеров и пр. Незначительная прочность стекла объясняется тем, что в нем имеются микротрещины, на краях которых возникают большие перенапряжения, что приводит к разрушению при нагрузках, значительно меньших, чем теоретическая прочность материала. Большие потери стекла в виде боя происходят при транспортировании и раскрое на строительной

48

площадке. При хранении упакованной и неупакованной продукции под открытым небом листы слипаются между собой так, что их невозможно отделить друг от друга. В результате поверхности разрушаются и стекла полностью утрачивают прозрачность.

Стекольные заводы изготовляют для строительства: листовое витринное стекло полированное и неполированное, стеклопакеты, стеклоблоки, стеклопрофилит, стемалит, закаленные стеклодвери, стеклянные трубы, а также изделия из ситалла и шлакоситалла.

Оконное листовое стекло выпускается шириной 400...1600 мм,

длиной 500...2200 мм, толщиной 2...6 мм. По заказам строительных организаций выпускается мерное стекло, соответствующее размерам остекления стандартных оконных блоков. Это значительно сокращает потери стекла в строительстве.

Витринным стеклом называют листовое полированное и неполированное стекло площадью свыше 3,5 м2. Витринное стекло выпускается размером до 4500 мм, толщиной 6...10 мм. Для предупреждения запотевания и замерзания витрин применяют стеклопакеты, представляющие собой два стекла, герметично соединенные по периметру. Пространство между стеклами заполняют сухим воздухом. Стеклопакеты изготовляют площадью до 5 м2 с расстоянием между стеклами 15...20 мм. На строительные площадки их поставляют обклеенными с двух сторон бумагой. После окончания отделочных работ бумагу смывают теплой водой.

Профильное строительное стекло — высококачественное прокатное стекло особой геометрической формы, приобретенной при прокате, имеет повышенную механическую прочность и служит для устройства перегородок и заполнения световых проемов. Профильное стекло выпускается швеллерного сечения с шириной профиля 250...500 мм, высотой полки 35...50 мм, коробчатого сечения шириной 110...250 мм и высотой 45...55 мм. Нарезка стекла по длине производится на заводе на основании заявочной специфики.

Закаленное стекло применяется для изготовления стеклянных полотен дверей и облицовки фасадов. Его нельзя резать, сверлить; поэтому дверное полотно с завода поступает с обвязки, готовым к применению.

49

Закаленное стекло, используемое для облицовки фасадов зданий, называется стемалитом. Его изготовляют из полированного стекла в виде плоских панелей толщиной 6...20 мм различных цветов. Стемалит крепят на некотором расстоянии от стены стороной, покрытой керамической краской, вовнутрь.

Стеклянные блоки применяют для устройства перегородок и заполнения оконных проемов. Блоки представляют собой полые, пропускающие свет изделия, склеенные из двух половин. Стеклянные блоки долговечны, гигиеничны и обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Листовой шлакоситалл выпускают черного и белого цветов с поверхностью, покрытой керамическими красками. Применяют для облицовки фасадов, устройства полов, ступеней и других элементов, где требуется высокая износоустойчивость. Шлакоситалл — стеклокристаллический материал, получаемый кристаллизацией стекол. Сырьем для получения шлакоситаллов служат металлургические шлаки.

4.6.3 Теплоизоляционные и акустические строительные материалы

Индустриальное строительство ориентируется на широкое применение эффективных теплоизоляционных материалов, дающих возможность резко снизить массу конструкций и их стоимость. Так, возведение облегченных кирпичных стен с теплоизоляционной прослойкой вместо сплошной кладки позволяет значительно сократить потребность в кирпиче и цементе, в 1,5...2 раза уменьшить массу конструкций и снизить общую стоимость стен до 30% [2].

Традиционными теплоизоляционными материалами являются материалы на органической основе.

Торфяные плиты изготавливают из моха-сфагнума, залегающего на поверхности торфяников.

Фибролит — теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из массы, состоящей из древесной шерсти и цемента. Этот материал легко пилится, обладает гвоздимостью. Применяют фибролит для теплоизоляции промышленных и сельскохозяйственных зданий.

50