Глава 11. Строительные материалы.

Всё, что построено человечеством, изготовлено из строительных материалов.

Цели и задачи.

Цель изучения темы строительные материалы состоит в формировании знаний по основным видам строительных материалов: цементу, цементным растворам, видам бетонов, кирпичу.

Задачи:

- понять из каких компонентов состоит цемент, виды цементов, технологию получения, области применения;

- ознакомиться с видами цементных растворов;

- уяснить из каких компонентов состоит бетон, какие их функциональные характеристики используются в бетонной смеси, классификацию бетонов, области применения каждого из видов бетона;

- сформировать знания по видам кирпичей, их свойствам и применению;

11.1. Виды строительных материалов.

Строительные материалы – обширная группа материалов природного или технического происхождения, используемая для сооружения жилых, общественных, промышленных зданий и сооружений.

Первыми строительными материалами являлись известняк, ракушечник, глина, дерево.

Первые сооружения в Египте, Древней Греции, Священной Римской империи изготовляли из обработанных камней. Степень взаимной подгонки деталей была настолько тщательной, что даже сегодня через многие столетия между камнями невозможно поместить лезвие бритвы. Создаваемые конструкции проявляли высокую устойчивость к землятресениям. Конструкция оставалась невредимой после сдвига деталей относительно друг друга. Разрушены древние шедевры в основном самим человеком.

Вероятно, кирпич является самым древним строительным материалом, изготовленным из переработанных природных минералов. Хотя вплоть до нашего времени широчайшее распространение имел во многих странах необожженный кирпич-сырец, часто с добавлением в глину резаной соломы, применение в строительстве обожженного кирпича также восходит к глубокой древности, о чём свидетельствуют постройки в Египте, в третьем, втором тысячелетие до н.э.. Особенно важную роль играл кирпич в зодчестве Месопотамии и Древнего Рима, где из кирпича (45х30х10 см) выкладывали сложные конструкции, в том числе арки, своды. Ярким примером использования кирпичного строительства в России времён Иоанна III стало строительство стен и храмов Московского Кремля, которым заведовали итальянские мастера.

Бетон был изобретён ещё в Древнем Риме. Застывая, бетон приобретал прочность и долговечность камня. В его состав входил яичный желток.

Древними цивилизациями был также изобретён кирпич. Интересно, что его размеры не сильно отличались от размеров современного кирпича.

Развитие техники вызвало прогресс в строительных материалах. В частности, был изобретён железобетон (рис. 11.1.). Бетон хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и значительно слабее (в 10 – 15 раз) растягивающим. Излечить бетон от этого недуга удалось безвестному французскому садовнику Ж. Монье. Он первым показал миру вещь, изготовленную из нового материала. Корни пальм, выращенных садовником, быстро разрывали деревянные бочки. Тогда Монье решил сделать их из бетона. Эти кадки служили дольше, но при перевозке на дальние расстояния они разваливались. Монье все же нашел выход из затруднительного положения. Он взял две деревянные бочки, одну побольше, другую поменьше, и поставил их одну в другую, опустил вдоль стенок железные стержни, залил промежуток цементным раствором. Когда он затвердел, садовник сбил обручи, разбросал доски. Цветочная кадка получилась на редкость прочной. Она отлично выдержала напор корней пальм. Так впервые, сам того не сознавая, Монье сделал открытие в строительной технике, которому вскоре суждено было найти широкое распространение во всех странах мира.

Использование железобетона развивалось по спирали. На первых порах сооружения делались монолитными. Каждая постройка воздвигалась как бы дважды: один раз в дереве (в виде опалубки, точно воспроизводившей колонну или балку), а второй раз в бетоне, заполнявшем форму, внутри которой находилась железная арматура. Вскоре строители поняли, что этот способ нерационален. Появился сборный железобетон, использование которого втрое сократили трудовые затраты, резко ускорились темпы возведения зданий.

В наши дни снова вернулись к монолитным конструкциям зданий. Несущей конструкцией является единая внутренняя часть здания, изготовленная из железобетона, а стены и перегородки изготавливают из легких высокоэффективных теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов.

Развитие и появление разнообразнейших теплоизоляционных материалов определили высокие стоимости электроэнергии и тепла. В Римской империи тролли для улучшения теплоизоляции строили свои сооружения из камней с толщиной стен до 2 – 2.5 метров. Такую же теплопроводность обеспечивают современные теплоизоляционные материалы при их толщине в 0.1 – 0.2 метра. Для теплоизоляционных материалов, например пенопластов, характерна низкая плотность. Их сочетание с кирпичными стенами, позволяет уменьшить толщину стен. Использование облицовочных плит для оформления внешнего вида зданий расширяет архитектурные решения.

Появление пеноизделий с пониженной плотность уменьшило вес зданий и нагрузки на грунт. Применяемые монолитные фундаменты позволили исключить использование сваебойной техники в плотно застроенных частях городов.

Различные виды изделий с использованием цемента позволили создать тротуарные и облицовочные материалы, заменители природного камня. Керамобетон долговечен, удобен в использовании, отличается высоким разнообразием форм и окрасок, обладает высокими эстетическими свойствами.

Пластиковые окна с теплоизоляционными стеклопакетами позволяют заметно снизить тепловые потери, повысить уровень естественного освещения. Гарантийный срок эксплуатации окон из высококачественных полимеров составляет не менее 25 лет.

Полы из полимерных материалов с твёрдыми неорганическими наполнителями обеспечивают высокую гладкость поверхности, твердость, хорошую сцепляемость, высокую износостойкость.

Дальнейшее развитие строительных материалов происходит в направлении создания их различных композиций.