9. Будівельні матеріали

До будівельних відносять різні природні та штучні матеріали, а також вироби з них, які використовують при спорудженні, облаштовуванні та ремонті промислових, житлових, адміністративних та культурно-побутових будинків і споруд. Будівельні матеріали – основа промислового та житлового будівництва. На капітальне будівництво витрачають більше 20% національного прибутку. Тому раціональне використання будівельних матеріалів – потужний резерв підвищення ефективності народного господарства. Матеріали, які використовує будівельна індустрія класифікують:

За видом сировини та способом виробництва: природні кам’яні матеріали, мінеральні (неорганічні) в’яжучі речовини і матеріали на їх основі, керамічні матеріали і вироби, скло та скловироби, лісові та паперові матеріали, метали і металовироби, вироби з пластмас і лакофарбові матеріали.

За призначенням: стінові, в’яжучі, покрівельні, теплоізоляційні, оздоблювальні, вогнетривкі, акустичні та для санітарно-технічних потреб.

9.1 Властивості будівельних матеріалів і виробів.

Використовуємі будівельні матеріали відзначаються різноманітними властивостями, які визначають їх якість та застосування. За родом ознак основні властивості будівельних матеріалів поділяють на:

1. Фізичні властивості. Характеризують будову матеріла та його відношення до фізичних процесів навколишнього середовища. До них відносять:

Щільність – маса одиниці об’єму матеріалу у абсолютно щільному стані. Розділяють абсолютну (кг/м³ ) та відносну щільність (співвідношення щільності матеріалу до щільності води).

Об’ємна маса (насипна щільність) – маса одиниці об’єму матеріалу в його природному стані (з порожнинами у матеріалі та між зернами, або шматками).

Пористість – ступінь заповнення об’єму матеріалу порожнинами. На властивості матеріалу впливає на тільки ступінь пористості, а і розмір та характер порожнин. Пористість визначає водопоглинання, водопроникність, морозостійкість, міцність та теплопровідність матеріалу.

Поглинання – здатність матеріалів поглинати воду і втримувати її. Розрізняють водопоглинання по об’єму та масі:

,

де: m₁ – маса зразка насиченого водою, г

m – маса сухого зразка, г

V - об’єм зразка у сухому стані, см³

Гігроскопічність – здатність пористих матеріалів поглинати певну кількість води у вигляді водяної пари при підвищеній вологості повітря.

Водопроникність – здатність матеріалу пропускати воду під тиском. Вона характеризується кількістю води, що проходить через зразок матеріалу площею 1 см² за 1 годину під тиском 1 МПа.

Теплоємкість – здатність матеріалу поглинати певну кількість тепла при нагріванні та віддавати його при кількості тепла (Дж) необхідного для нагрівання 1 кг матеріалу на 1 ^оС

Теплопровідність – здатність матеріалу передавати тепло через товщу від однієї поверхні до іншої. Характеризується коефіцієнтом теплопровідності, який показує кількість тепла, що проходить через зразок товщиною 1м площею 1м² протягом 1 години при різниці температур на протилежних сторонах зразка 1 ^оС.

Температурне розширення – зміна розмірів при зміні температури. Характеризується коефіцієнтом лінійного розширення, який показує на яку частку вихідної довжини змінився розмір зразка при зміні температури на 1 ^оС.

Термостійкість – здатність матеріалу витримувати не деформуючись певну кількість циклів різких температурних навантажень.

Вогнетривкість – здатність матеріалу протистояти дії високих температур і води в умовах пожежі (більше 1580 ^оС). За рівнем вогнетривкість матеріали поділяють на незгораємі (природний камінь, цегла, бетон тощо), важкозгораємі (асфальтний бетон, дерево-цементні суміші тощо) та згораємі (деревина , рубероїдні і т. д.).

Морозостійкість – здатність насиченого водою матеріалу витримувати багаторазове заморожування (-15 ^оС) та розморожування у теплій воді (+20 ^оС). За числом циклів випробувань матеріали поділяють на марки: F_рз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200.

Повітря-, газо- та звукопроникність. Повітря – та газопроникність вимірюють кількістю повітря (газів), що проходять через шар матеріалу товщиною 1м та площею 1м² протягом години при різниці тиску на протилежних стінках 133,3Па (1мм рт. ст.). Звукопроникність – втрата сили звуку у децибелах.

2. Механічні властивості характеризують здатність металу опиратись руйнівному або деформуючому впливу зовнішніх сил. До них відносять:

Міцність – властивість опиратись руйнуванню під дією внутрішніх напружень викликаних зовнішніми навантаженнями. Визначається межею міцності при стискуванні, розтягуванні або згинанні. Міцність характеризується маркою, яка відповідає за величиною межі міцності при стискуванні, МПа. Для кам’яних матеріалів встановлені такі марки: М4,И7, П10, П15, М25, М35, М50, М75, М100, М125, М150, М200, М300, М400, М500, М600, М800, М1000. Наприклад, матеріали з межею міцності при стискуванні в межах 20…29,9МПа відповідають марці М200.

Твердість – здатність матеріалу опиратись проникненню в нього іншого матеріалу. Для природних кам’яних матеріалів використовують десятибальну шкалу Мооса, в якій підбирають мінерали по твердості так, щоб наступний мінерал залишав подряпину (риску) на попередньому (табл. 9.1). Твердість кварцу прийнята за 100%.

Таблиця 9.1

Показник твердості	Мінерал	Стираємість – руйнування матеріалу при одночасній дії стирання та удару. Пружність – позитивна якість, яка полягає у можливості деформуватись під навантаженням і відновлювати свою форму і розміри після розвантаження. 3. Хімічні властивості характеризують здатність матеріалу перетворюватись під впливом речовин, з якими він контактує. Основні з них: Хімічна стійкість – здатність матеріалу протистояти впливу кислот, лугів, водних розчинників Корозійна стійкість – властивість матеріалів опиратись корозійному впливу середовища.
1	Тальк (крейда, гіпс)
2	Гіпс (кам’яна сіль)
3	Кальцит
4	Плавіковий шлат
5	Апатит
6	Польовий шпат
7	Кварц
8	Топаз
9	Корунд
10	Алмаз

4. Фізико-хімічні властивості. Основні з них:

Дисперсійність – ступінь подрібнення твердих часток. При збільшенні дисперсності зростає питома поверхня, що підвищує активність взаємодії з іншими компонентами. Це особливо важливо для порошкоподібних зв’язуючих речовин.

Пластичність – здатність тістоподібної маси під зовнішнім механічним впливом набувати та зберігати певну форму без розривів і тріщин. Хороша пластичність сприяє прискоренню та здешевленню операцій зміщування, формування та ущільнення.

Здатність утворювати емульсії з водою. Емульсія складається з двох рідин, які не змішуються, де крапельки однієї рідини рівномірно розподілені в іншій. Для отримання емульсії використовують спеціальні речовини-емульгатори, які абсорбуються однією з рідин і забезпечують стійкість емульсії.

Зв’язуюча здатність – здатність зв’язувати частки непластичних матеріалів (пісок, щебінь) і утворити достатньо міцні вироби.

За ДБН В.1.1-7-2002 будівельні матеріали за пожежно-технічною класифікацією характеризують за горючістю, займистістю, поширенням полум’я по поверхні, димоутворювальною здатністю та токсичністю продуктів горіння.

За горючістю будівельні матеріали поділяють на горючі (Г) та негорючі (НГ). Негорючі будівельні матеріали за іншими показниками пожежної небезпеки не класифікують. Горючі будівельні матеріали поділяють на групи: Г1- низької горючості, Г2- помірної горючості, Г3- середньої горючості, Г4- підвищеної горючості (табл.. 9.2).

Таблиця 9.2

Горючість будівельних матеріалів

Група горючості матеріалів	Параметри горючості
	Температура димових газів, ºС	Ступінь пошкодження за довжиною, %	Ступінь пошкодження за масою, %	Тривалість самостійного горіння, С
Г1 Г2 Г3 Г4	≤135 ≤235 ≤450 >450	≤65 ≤85 >85 >85	≤20 ≤50 >50 >50	0 ≤30 ≤300 >300

За займистістю горючі будівельні матеріали поділяють на групи: В1-важко займисті, В2-помірно займисті, В3-легко займисті (табл..9.3)

Таблиця 9.3

Займистість будівельних матеріалів

Група займистості матеріалу	Критична поверхнева густина теплового потоку, кВт/м²
В1 В2 В3	≤35 20…35 ≤20

За поширенням полум’я поверхнею горючі будівельні матеріали поділяють на групи: РП1-не поширюють, РП2-локально поширюють, РП3-помірно поширюють, РП4- значно поширюють (табл.. 9.4).

Таблиця 9.4

Поширення полум’я по поверхні

Група поширення полум’я	Критична поверхнева густина теплового потоку, кВт/м²
РП1 РП2 РП3 РП4	≥11,0 8,0…11,0 5,0…8,0 <5,0

За димоутворювальною здатністю горючі будівельні матеріали поділяють на: Д1-малодимні, Д2- помірно димні, Д3- високодимні.

За токсичністю продуктів горіння горючі будівельні матеріали поділяють на групи: Т1- мало небезпечні, Т2- помірно небезпечні, Т3- високо небезпечні, Т4- надзвичайно небезпечні (табл.. 9.5).

Таблиця 9.5

Токсичність будівельних матеріалів

Група небезпечності	*НCL50, г/м³ при тривалості експозиції
	5	15	30	60
Т1 Т2 Т3 Т4	<25 25…70 70…210 >210	<17 17…50 50…150 >150	<13 13…40 40…120 >120	<10 10…30 30…90 >90

*НCL50-показник токсичності