Конспект лекций лекция 1 общие сведения о строительных материалах.

В современном индустриальном строительстве материалы в чис­том виде, особенно вяжущие вещества (цемент, известь, гипс и др.), применяют в небольших количествах. Но все они входят в состав изделий и конструкций. Поэтому свойства материалов и особенно­сти их применения необходимо знать хорошо, поскольку качество сборных элементов и деталей, их прочность и другие показатели зависят от вида составляющих материалов.

Основные свойства материалов. Основные физико-механические свойства строительных материалов кратко охарактеризованы ниже.

П л отность — масса вещества, заключающаяся в единице объема материала и измеряемая в кг/м³. Для рыхлых материалов (песок, щебень) применяют понятие насыпной плотности.

Пористость — величина, выражающая степень заполнения объема материала порами в процентах.

В о д о по г л о щ е н и е — это свойство материала впитывать и удерживать воду. Водопоглощение определяют по разности массы образца материала в насыщенном водой состоянии и в абсолютно сухом. Выражают его в процентах от массы сухого материала или в процентах от объема образца.

Водопроницаемость- свойство материала пропускать через свою толщу воду под давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 ч через 1см² поверхности материала при заданном постоянном давлении.

М о р о з о с т о й к о с т ь — способность насыщенного водой материала выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения или снижения прочности. Степень морозостойкости определяется числом выдерживаемых циклов замораживания и оттаивания, в зависимости от чего материалы разделяют на марки Мрз 10, 15, 25, 35, 50,100, 150, 200.

Морозостойкими считаются такие материалы, у которых после установленного для них количества циклов замораживания и от­таивания не появляются трещины или расслаивания, а прочность может снизиться не более чем на 25%.

Прочность — свойство материала сопротивляться разруше­нию под действием напряжений, возникающих, от внешних нагру­зок.

Твердость — свойство материала сопротивляться внедрению в него другого более твердого материала, определяемое по срав­нительным шкалам (например, по шкале Мооса).

Упругость- свойство материала восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки, под действием которой он деформировался.

Пластичность — это свойство материала под действием на­грузки изменять форму и размеры без разрушений и появления тре­щин и восстанавливаться в прежней форме после снятия нагрузки.

Теплопроводность — свойство материала передавать через свою толщу тепловой поток при наличии разности темпера­тур на ограничивающих материал поверхностях.

Теплоемкость — свойство материалов поглощать тепло при нагревании. Огнестойкость — свойство материала выдерживать дей­ствие высоких температур. Огнестойкость измеряют длительностью сопротивления огню материала или конструкции без их разрушения. Огнестойкими ма­териалами следует считать кирпич, природные каменные материа­лы, асбест. Сталь, как известно неогнестойка, поскольку под непосредственным действием высоких температур стальные конст­рукции, находящиеся под нагрузками, деформируются и выходят из строя. Огнестойкость железобетонных конструкцией более высокая, так как стальная арматура предохраняется слоем бетона от быстрого нагревания до опасной температуры.

Огнеупорность — свойство материала противостоять дли­тельному действию высоких температур, т. е. не деформироваться и не расплавляться. Огнеупорные материалы выдерживают температуру от 1580° и выше, тугоплавкие — в пределах 1350—1580°, легкоплавкие — ниже 1350°.

Химическая стойкость - свойство материалов сопро­тивляться действию химически агрессивных веществ: кислот, щело­чей, растворов солей и других химически активных веществ. Понятие «химическая стойкость» по существу идентично поня­тию «коррозионная стойкость».

Большинство строительных материалов не обладают химической стойкостью и сравнительно легко разрушаются под действием кис­лот и щелочей. Хорошо сопротивляются химическим веществам керамическиё изделия с плотным черепком - облицовочные плитки, канализационные трубы. Высокой химической стойкостью обладает стекло.

Следует учитывать еще одно важное свойство, характерное для строительных материалов,— долговечность. Она характеризу­ется свойством материала сопротивляться длительное время в процессе эксплуатации воздействию ряда факторов: изменению темпе­ратуры и влажности, воздействию нагрузок и агрессивности среды. Последний фактор для производственных здании, имеет очень важ­ное значение, так как с каждым годом в окружающую среду вы­брасывается все больше агрессивных различных химических ве­ществ. Вследствие высокой концентрации этих веществ в воздушной среде интенсивно коррозируют металлические конструкции, раз­рушаются каменные материалы. Особенно сильно страдают от коррозии мраморные облицовочные плиты. Для того чтобы предо­хранить такие материалы от разрушения, приходится проводить, дорогостоящие восстановительные и защитные работы.

Каменные материалы. Их относят к естественным материа­лам. Они широко применяются в строительстве с древнейших времен. Каменные материалы и в последнее время используют в строи­тельстве ввиду их прочности, долговечности и сравнительно невы­сокой стоимости в местах залегания и добычи. Каменные породы служат также основным сырьем для производства многих искусст­венных строительных материалов. Получают каменные материалы из горных пород, образовавших­ся в природе и состоящих, из одного или нескольких минералов.

К породообразующим минералам относят кварцы, полевые шпаты, слюды, алюмосиликаты, карбонаты, сульфат. Кварцы встреча­ются в большом количестве в земной коре обычно в виде кремне­зема. Они обладают большой плотностью и высокой прочно­стью при сжатии (около 200 МДа).

Алюмосиликаты широко распространены в виде глинозема. Наиболее прочным материалом этой группы является корунд, а из полевых шпатов — ортоклаз. Из минералов, относящихся к группе карбонатов, углекислый кальций один из самых распространенных. Его широко используют в производстве вяжущих материалов. К этой же груп­пе относятся магнезит и доломит. К сульфатным породообразующим материалам относятся гипс двуводный, сернокислый кальций. Имеющий кристаллическое строение, и. ангидрид. До происхождению горные породы подразделяют на три группы: изверженные, осадочные и метаморфические. Изверженные породы образовались в результате вулканической деятельности Земли из расплавленных магматических масс. В зависимости от условий образования их подразделяют на глубинные породы, медленно затвердевшие под большим давлени­ем в толще земли (гранит, сиениты и т. п.), и излившиеся, которые отвердели на поверхности земли; К этой труппе относят плотные материалы (диабаз, базальт) и пористые (пемзу, вулканические туфы).

Осад о ч н ы е п о р о д ы сформировались в .результате вывет­ривания (природного, разрушения) первичных пород в течение длительного времени под действием изменения температуры, воды, ветра и жизнедеятельности растительных и животных организмов.

К этой группе относят обломочные материалы — продукты раз­рушения горных пород (глину, песок, гравий), материалы, образо­вавшиеся в результате осаждения продуктов разрушения пород, а также растворения в воде химических соединений (гипс, известняки и др.). Сюда же входят органогенные породы сцементированны под давлением толщи воды остатки растительных и животных организмов (мел, ракушечник, диатомит и др.).

М е та м о р ф и ч е с к и е (видоизмененные) п о р оды обра­зовались в результате сложных физико-химических процессов, про­исходивших в толще земли (мраморы, сланцы, гнейсы и т. п.).

Строительные свойства каменных материалов зависят от физических, механических и химических свойств, важнейшими из которых являются плотность, предел прочности морозостойкость и долговечность, теплопроводность. Механическая прочность характеризуется маркой, пределом прочности на сжатие, изгиб и растя­жение.

Каменные материалы классифицируют по следующим признакам: .по плотности — обыкновенные (тяжелые) плотностью 1800 кг/м³ и легкие — менее 1800 кг/м³; по пределу прочности при сжатии МП а (кгс/см²) — для обыкновенных марок от 10 до 100 _л(от 100 до 1000), для легких марок 0,4^-20 (44-200)- по степени морозостойкости— обыкновенные, имеющие марки Мрз 15-—500, и низкостойкие с Мрз 10—25.

Некоторые природные каменные материалы применяют в строительстве необработанными, грубо обработанными и с тщательно отделанными поверхностями.

Бут (бутовый камень) — крупные куски неправильной формы размерами 150—500 мм, массой 20—40 кг, получаемые при разра­ботке известняков, доломитов песчаников и других пород. Приме­няют бут для бутовой кладки, бутобетона из которого возводят фундаменты., подпорные стенки, устои и опоры мостов и т. п.

Булыжный камень получают раскалыванием валунов или камен­ных массивов в карьерах. Применяют его для устройства покры­тий дорог и облицовки откосов.

Гравий — это обкатанные обломки горных пород, с размерами зерен 5-70 мм. Используют гравий в строительстве в качестве крупного заполнителя при изготовлении цементных и асфальтовых бетона.

Щебень, получаемый путем дробления камня представляет со­бой обломки различной конфигурации размерами 5—150 мм. Гра­вий и щебень применяют в качестве крупного заполнителя для из­готовления бетонов и асфальтобетонов.

Песок — продукт разрушения горных пород, состоящий из смеси зерен различных минералов, чаще всего кварцевых частиц с примесью полевоготлиата и слюды. Размеры зёрен, песка 0,14-г5 мм. Применяют его в качестве заполнителя для приготовления бе­тонов, также в больших количествах для подстилок и застилок, особенно в дорожном-строительстве.

Брусчатка. Сколотые или тесаные камни высотой 10—16;см, шириной 12—15 см И длиной 15—25 см; Применяют брусчатку для устройства полов в зданиях металлургической и тяжелой промыш­ленности и для покрытий дорог.

Камни тесаные изготовляют из тяжелых пород (гранита, пеечаника, плотных известняков) с плотностью не менее 2000 кг/м³. Форму, размеры ,и фактуру таких камней устанавливают в проекте. Применяют такие камни для кладки опор мостов и арочных сооружений.

Камни пиленые получают из легких пород туфов и известняков с плотностью не более 1800 кг/м³. Применяют их для кладки наружных и внутренних стен малоэтажных промышленных и гражданских зданий.

Плиты тесаные изготовляют способом отески крупных камней. Для внутренней отделки зданий применяют мраморные плиты толщиной 100 мм и шириной 300 мм. Для наружной облицовки требуются плиты толщиной .200 мм и шириной 400 и 600 мм. Для этих целей используют граниты, сиениты, диориты, кварцит. Плиты используют также для покрытий полов.

Плиты пиленые получают распиловкой горных пород на специ­альном оборудовании. Материалы из особо легких, пород (туфы) используют в качестве теплоизоляционных материалов. Из природных камней изготовляют профильные изделия: ступени и различные архитектурные детали, бордюрный камень и т. п. В этих случаях, камень обрабатывают на специальных профильных станках. Для предохранения изделий и конструкций из природных камней от разрушения и выветривания предусматривают конструктивные меры(обеспечивают быстрый сток воды, придают им гладкую поверхность) или покрывают лицевые поверхности слоями из специальных составов (флюатирование). В заключение следует отметить, что в настоящее время около нерудных минеральных материалов используют в строительстве в виде каменных, материалов и изделий, а песок и щебень — как заполнители бетонов и 25% — как; сырье для получения вяжущих веществ (цемента, извести, гипса) и изготовления керамических из­делий.

Древесные материалы. Древесину широко применяют в строи­тельстве вследствие ее хороших строительных свойств и благодаря большим запасам леса на территории Казахстана. Положительными свойствами древесины являются следующие: сравнительно высокая прочность при небольшой, плотности от 500 до 800 "кг/м³, упругость, простота обработки и небольшая теплопроводность. К недостаткам древесины относят: неоднородность ее строения (анизотропность), различные показатели прочности и теплопровод­ности вдоль и поперек волокон (например, прочность древесины при растяжении вдоль волокон в 20—30 раз большая, .чем поперек их), наличие пороков, снижающих прочность, . гигроскопичность (способность поглощать и испарять влагу. При изменении влажно­сти окружающего воздуха), загниваемость во влажной среде (без пропитки антисептиками) и легкая возгораемость.

Указанные недостатки древесины как строительного материала, за исключением анизотропности, можно ослабить и даже устранить специальной обработкой.

Хвойные породы (сосну, лиственницу, ель, пихту) приме­няют как конструкционные материалы для изготовления балок, ферм, стеновых элементов.

Лиственные породы (дуб, бук, ясень, чинару) использу­ют в основном для получения столярных изделий и паркета. Такие породы, как красное дерево, орех и карельскую березу, применяют в качестве отделочных материалов. Малоценные породы (ольху, осину, тополь) используют для постройки временных и подсобных сооружений (складские помещения, навесы, заборы). Древесину, применяемую в строительстве, подвергают соответствующей механической обработке: распиловке, строжке, перера­ботке на шпон, стружку .или на волокна. Бревна получают преимущественно из древесины хвойных по­род: сосны, ели, пихты, лиственницы. Диаметр бревен в верхнем от­рубе от 140 до 320 мм (с градацией через 20 мм), длина их от 4 до 6,5м, а для опор линий электропередач (ЛЭП) 6,5—18 м.

Пиломатериалы изготовляют из древесины хвойных пород сосны, ели, лиственницы; кедра и пихты, а также из лиственных пород, бука, березы, ольхи, липы, осины, тополя и дуба. Доски могут иметь толщину 100 мм и менее с градацией через 3 мм; ширину от 80 до 250 мм при соотношении ширины к толщине более 2.

Бруски изготовляют толщиной 50, 60, 75 и 100 мм, шириной 100, 150 и 200 мм при отношении ширины к толщине 2 и менее. Брусья имеют толщину и ширину более 100 мм; они могут быть двухканатные (опиленные с двух сторон) и четырехбитные. Длина пилома­териалов до 6,5 м с градацией 0,25 м. Для мостостроения применя­ют материалы длиной до 9,5 м.

С т о л я р н ы е и з д е л и я (оконные переплеты, дверные, полот­на, перегородки щитовые, паркет и. др.) изготовляют из хвойных и лиственных пород. Дуб и ясень применяют для изготовления окон­ных переплетов и дверей.

Клееные конструкции изготовляют из досок толщиной не более 50мм с влажностью не более 15%. В качестве клеящих веществ применяют водостойкие клеи из полимеров, казеино-цементные и др. Основными видами клееных конструкций являются балки покрытий (одни- и двускатные, с параллельными поясами),арки двух- и трехшарнирные, фермы. Кроме того, из клеёных конструкций мон­тируют инвентарную опалубку.

Фанера строительная — лист, склеенный из нескольких слоев — шпона, полученного лущением распаренных кряжей. Тол­щина листов фанеры 2 - 12 мм, количество шпонов (слоев) 3—13. Листы строительной фанеры изготовляют длиной 2—3 м, шириной 1,2-2м.

В зависимости от вида применяемого клея различают фанеру повышенной водостойкости, средней и ограниченной. Из фанеры повышенной водостойкости изготовляют несущие конструкции про­мышленных зданий: балки, арки, рамы с защитной окраской. Для кровельных щитов используют фанеру, защищенную от увлажнения гидроизоляцией. Фанеру ограниченной водостойкости применяют внутри здания.

Бакелизированную фанеру получают из березового шпона на бакелитовом клее и применяют для изготовления конструкций в от­крытых сооружениях.

Материалы для полов. Паркет толщиной- 12 мм изго­товляют из лиственных пород: дуба, ясеня, клена, бука, вяза. Пар­кет из лиственницы, сосны и березы имеет толщину 17 и 20 мм.

Паркет штучный, обычно называемый клепкой, имеет длину 150, 200, 250, 300 и 400 мм, ширину 30-60 мм, Ширина паркета из бука и березы не должна превышать 60 мм. Доски для настилки чистых полов получают в основном из хвойных пород (сосны).

Древесностружечные п л и т ы изготовляют из специ­альной стружки или обычных стружек — отходов деревоперерабатывающих предприятий. Такие плиты получают путем прессования массы древесных стружек с клеями на основе полимеров. Плиты подразделяют на обычные и облицованные слоями шпо­на, бумагой или пластиком. Плотность плит 500-800 кг/м³. Длина листов 35Ш и 2500 мм, ширина 1250, 1500 и 1750 мм. Древесноволокнистые плиты получают из древесных волокон путем горячего прессования. Такие плиты выпускают че­тырех видов: пористые (с плотностью до 400 кг/м³), полутвердые 400 кг/м³; твердые— не менее 850 кг/м³ и сверхтвердые — не менее 95б кг/м³. Последние плиты имеют предел прочности при изгибе-более 50 МПа. (500 кг/см²). Плиты древесноволокнистые, отличающиеся трудной воспламе­няемостью и биостойкостью, широко применяют для отделки и звукоизоляции стен. того, что существенным недостатком древесины является повышенная влажность, перед обработкой ее необходимо высушить.. Наибольшая допускаемая влажность пиломатериалов для несущих конструкций мостов составляет 25%, для клееных>— 15, для пролет-, ных строений мостов не более 22, для дощатых и паркетных полов—не более 10%.

Сушку древесины ведут различными способами: на воздухе в штабелях, в специальных сушильных камерах, в горячих жидкостях (каменноугольное масло, газогенераторная смола и др.) при тем­пературе 120—140° С, электротоками высокой частоты.

От гниения древесину защищают конструктивными способами, созданием для деревянных конструкций, находящихся в эксплуата­ции, благоприятных температурно-влажностных условий, а также антисептированием,

т. е. пропиткой или обмазкой специальными составами-антисептиками. Для этого применяют водные составы фтористого натрия и кремнефтористого натрия. Масля­ными антисептиками являются антраценовые и сланцевые/ масла, деготь древесный и другие вещества на основе органических соеди­нений.

Для защиты древесины от возгорания ее пропитывают, покры­вают мастиками или огнезащитными красками на основе солей фосфорной кислоты, сернокислого аммония и др.

В современных условиях древесину широко используют в стро­ительстве 'как гражданских, так и промышленных зданий, причем в ряде случаев деревянные конструкции по эксплуатационным ка­чествам имеют преимущество перед железобетонными и стальными. Например, срок службы клееных деревянных балок или ферм в зданиях с агрессивной химической средой в 1,5 раза длительнее, чем стальных или железобетонных конструкций.

Особенно целесообразно применять деревянные конструкции; в тех районах где древесина является местным материалом и нет производственной базы для изготовления железобетонных конструкций. Конструкции и строительные детали из древесины изготовляют на специальных деревообделочных комбинатах (ДОК) и на заводах. Надстройки конструкции поставляют в комплектах максималь­ной заводской готовности. В заключение этой темы следует подчеркнуть, что несмотря на большие запасы древесины в Казахстане вопросы экономного использования этого материала имеют исключительно важное государственное значение. Как известно, в последние годы и в последующий период районы основных лесоразработок перемещаются на восток, отдаляясь от традиционных мест потребления. При этом возрастают трудности в транспортировке древесины и увеличиваются транспортные расходы. В связи с этим целесообразно строить деревообрабатывающие предприятия вблизи мест лесоразработок. Одним из путей экономного использования древесины является научная организация технологии ее переработки, вплоть до выхода готовой продукции. Ликвидация потерь при переработке древеси­ны и максимальное использование всех ее отходов— одна из глав­ных задач всех специалистов.

Керамические материалы и изделия. Керамическими называ­ют материалы, изготовляемые из глиняной ;массы путем формовки, сушки и последующего обжига при высоких температурах. К основным- материалам этой группы относят кирпич керами­ческий (ранее его называли глиняным обыкновенным), камни керамические, кирпич легкий; кирпич и камни керамические для облицовки фасадов зданий; трубы керамические канализационные и дренажные. В зависимости от применения керамические материалы подраз­делены на три группы: стеновые материалы, облицовочные изде­лия, а также санитарно-технические.

Стеновые м а т е р и ал ы. К этой группе отнесены .керамический (красный) кирпич и его разновидности, а также керами­ческие пустотелые камни

Кирпич керамический— искусственный камень сформованный из глины и равномерно обожженный при температуре 900— 1100°С. При мокром или пластичном способе такой кирпич изготовляют из пластичной глиняной массы с влажностью от 20 до 25%. Фор­мовку ведут на ленточных прессах, причем масса выдавливается из мундштука прессом в виде сплошной ленты и автоматически раз­резается на отдельные кирпичи-сырцы. Сушка сырца продолжается от 24 ч до 3 сут. При способе полусухого прессования кирпича влажность глиняной массы должна быть 8—12%, сырец формуют на прессах под значительным давлением. Полусухой способ эффективнее пласти­ческого тем, что не требуется сушить сырец — его сразу направляют, в печь для обжига. Сырец после сушки обжигают в печах туннельных или кольцевых. Туннельные печи, обычно имеющие длину 100—150 м, разделены на три зоны. В первой зоне сырец, додаваемый в. вагонетках, подсушивается горячим воздухом или газами, отходящими от сгораемого топлива; во второй зоне происходит' обжиг кирпича в третьей зоне кирпич охлаждается наружным воздухом, подаваемым в печь.

Кирпич выпускают стандартных размеров 250X120X65 мм; мо­дульный кирпич имеет высоту 88 мм при той же длине и ширине, что и керамический. Кирпич керамический применяют для кладки наружных и внут­ренних стен, столбов и других конструкций. Кирпич полусухого прессования не допускает­ся применять для фунда­ментов во влажных грун­тах, для цоколей без хо­рошей гидроизоляции и для кладки наружных стен" мокрых и влажных помещений без защиты облицовочными плитами.

Кирпич керамический пустотелый . (дырчатый) пластического прессова­ния формуют на прессах с приспособлениями, обра­зующими круглые, отвер­стия или щели, которые расположены перпендику­лярно постели.

Размеры этого кирпича —250X120X65 и 250Х X120X88 мм, марки-75, 100, 125 и 150. Применяют кирпич для кладки наружных и внутренних стен промышленных и гражданских зданий, за исключением стен помещений с повышен­ной влажностью.

Кирпич пустотелый полусухого прессования выпускают с несквозными пустотами. Количество пустот крупной формы в нем может быть 8 или 18. Применяют его для тех же целей, что и пустотелый пластичного прессования, но прочность его несколько меняется.

Стеновые керамические пустотелые камни из­готовляют с гладкими или рифлеными поверхностями, со сквоз­ными пустотами, расположенными перпендикулярно граням кам­ней. Длина камней 250 и 290 мм, ширина 120 и 190 мм и толщина-138—288 мм, марки их 50, 75, 100-и 150, плотность 1300— 1450 кг/м³. Теплопроводность пустотелого кирпича и керамических камней значительно меньшая, чем у сплошного кирпича. Эти материалы относят к эффективным, так как изготовление и применение их дает высокие технико-экономические показатели вследствие экономии сырья и топлива при их изготовлении, сокращения транспортных, расходов и облегчения конструкций зданий (стен) благодаря невысокой плотности и уменьшению толщины стен вследствие меньшей теплопроводности. Кроме того, снижается трудоемкость возведения стен.

Облицовочные материалы и и з д ели я. Для облицовки фасадов зданий и внутренних поверхностей стен применяют различные керамические материалы, различающиеся по форме, раз­мерам и декоративным качествам. Для наружной облицовки зданий широко применяют кирпич лицевой и керамические камни. Их подразделяют на рядовые и профильные. Размеры кирпича 250X120X65 (или 90) мм> камней 250Х 120Х140 и 188Х120Х140 мм. Марки кирпича 75, 100, 125

Плиты керамические фасадные предназначают для облицовки фасадов зданий. По способу их применения подразделяют на за­кладные, устанавливаемые в процессе кладки стен, и прикрепляемые на растворе после их возведения. Плиты имеют различные, размеры и различную окраску, преимущественно оран­жево-желтую.

Плиты фасадные малогабаритные выпускают с гладкой или фактурной поверхностью, покрытой глазурью или без нее. Глазурь представляет собой стеклообразное покрытие толщиной 0,1-0,2 мм, которое наносится на изделия перед их обжигом. В процессе об­жига при высоких, температурах прочно соединяется во время плавления с поверхностью основного материала. Размеры и форма плиток различные: длина их 120-240 мм, высота 65-т-140 мм и толщина 6-ь 17 мм. Расцветка таких плит может быть различной.

Ковровую керамику — глазурованную и неглазурованную используют для облицовки стен вестибюлей, лестничных клеток, а. также наружных поверхностей стеновых панелей и блоков. Керамика представляет собой мелкоразмерные' плитки 32 типоразмеров различного цвета, наклеиваемых на бумагу лицевой стороной в ви­де ковра. После облицовки поверхностей бумажную основу удаляют. Для облицовки стен внутри помещений широко применяют глазурованные плитки. Благодаря слою глазури они становятся водо­непроницаемыми и стойкими против воздействия слабых растворов кислот и щелочей. На тыльной стороне плиток для лучшего сцепления с облицовываемыми поверхностями наносят бороздки. Глазурь может быть белая и цветная, с рисунком. Плитки глазурованные выпускают квадратные или прямоуголь­ные восьми типоразмеров. Эти плитки применяют для облицовки внутренних стен тех помещений, к которым предъявляют повышен­ные санитарно-гигиенические требования.

Керамические плитки для полов изготовляют из глиняной массы с окрашивающими примесями или без них, путем прессования и обжига до спекания при температуре 1150-1250° С. По форме и размерам эти плитки выпускают пятнадцати типов, по качеству трех сортов.

Дорожный кирпич (клинкер)—очень прочный искусственный камень, получаемый путем обжига изделия до' полного спекания' глины. Применяют его для устройства полов в зданиях тяжелой промышленности и крайне редко для дорожных покрытий.

Огнеупорные керамические материалы обладают следующими важными свойствами: огнеупорностью выше 1580°.С, высокой проч­ностью под нагрузкой при высокой температуре, термостойкостью, газонепроницаемостью, шлакоустойчивостью и постоянством объема и формы. Кремнеземистые (динасовые) огнеупорные материалы содержат не менее-93% кварца и имеют огнеупорность 1670—1790°. Применяют их для кладки сводов печей

Шамотные изделия, получаемые, путем обжига смеси шамота (обожженной глины) и огнеупорной глины, применяют для кладки и футеровки сводов доменных печей, обмуровки топок паровых котлов.

Хромистые изделия получают из хромистого известняка с добавлением -магнезита или глинозема. Огнеупорность их 1800—2000°.Применяют такие изделия в сталелитейных печах.

Материалы и изделия из минеральных расплавов. К ним от­носят стекло, изделия из него и ситаллы. Изделия из минеральных расплавов отличаются высокими физико-механическими свойствами: большой прочностью, кислостойкостью, водонепроницаемостью, стойкостью на истирание и хорошими декоративными качествами.Особенно широко применяют в промышленном строительстве стек­ло и изделия из него.

Стекло и стеклянное изделия получают из стеклянных расплавленных масс, в состав которых входят кварцевые пески, сульфат натрия или кальцинированная сода, известняк, до­ломит и другие вещества. Стекло обладает высоким светопропусканием. Оконное листовое стекло выпускают толщиной 2—6 мм, светопропускаемость его достигает 85—90%. Разновидностями оконного стекла являются орнаментное стекло с проволочной сеткой, цветное армированное и теплопоглощающее.

Профильное строительное стекло- (стеклопрофилит) представ­ляет собой изделия коробчатого и швеллерного сечения шириной 110—500 мм, высотой 30—55 мм и толщиной 5—6 мм. Такое стекло стойко к воздействию концентрированных кислот и щелочей. Стеклопрофилит применяют для устройства светопрозрачных стен, перегородок и кровли.

Закаленное стекло (сталинит) получают путем быстрого охлаж­дения листового стекла струей воздуха. При­меняют его для изготовления цельностеклянных дверей и остекле­ния уникальных зданий.

Стеклянные блоки — пустотелые изделия из стекла, получаемые путем сваривания двух полублоков. Поверхностям блоков придают разнообразную декоративную фактуру. Применяют стеклянные блоки для естественного освещения зданий, заполняя ими участки стен или покрытий. Особенно целесообразно применять их в цехах с агрессивными средами, а также в тех помещениях, где требуется , создавать постоянный микроклимат.

Стеклопакеты изготовляют из оконного, армированного, узорча­того стекла, герметично соединяя между собой элементы по пери­метру, но с промежутком между стекламк 15 или 20 мм. Примене­ние стеклопакетов упрощает конструкции оконных проемов про­мышленных зданий, увеличивает световую площадь и уменьшает теплопотери.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы — получают из стеклянной массы введением в нее специальных добавок и до­полнительной термической обработкой, целью которой является кристаллизация. Эти материалы отличаются высокой прочностью до 500 МПа (5000 кгс/см²), высокой химической и термической стойкостью, в связи с этим ситаллы применяют для изготовления электротермических изоляторов и для других целей.

Шлакоситаллы, как и ситаллы, характеризуются высокими физико-техническими свойствами. Шлакоситаллы хорошо сопротивляются истиранию и действию высоких температур — более 2000° С. Получают их из металлургических шлаков введением специальных добавок и термической обработкой, обеспечивающей кристаллизацию масс.

Применяют шлакоситаллы для футеровки конструкций в металлургии, облицовки стен и для кровельных покрытий.

Неорганические минеральные вяжущие материалы.

Минеральными вяжущими веществами называют материалы, образующие при смешивании с водой пластичную массу — тесто, которое после затвердевания превращается в искусственный камень.

Воздушные вяжущие вещества. К воздушным вя­жущим относят такие, которые могут затвердевать и сохранять полученные свойства на воздухе.В условиях повышенной влажности или в воде они теряют свою прочность и даже разру­шаются.

Известь воздушная — вяжущее вещество, получаемое путем об­жига-известняка, содержащего углекислый кальций. Известняк при нагревании разлагается на окись кальция и углекислый газ. Этот процесс происходит при 910° С. Образующуюся окись кальция и называют негашеной известью. При гашении (соединении с водой) она. превращается в гашеную известь. При гашении извести в пушонку объем ее увеличивается и она превращается в тончайший порошок. Гашение происходит в гидраторах непрерывного действия. При гашении извести в известко­вое тесто воды берут значительно больше, в результате чего обра­зуется густое пластическое тесто с содержанием около 50% воды.

Механизированное гашение извести производят в известегасилках, где она размалывается, перемешивается катками и гасится бы­стро, притом без отходов.

В строительстве применяют негашеную молотую известь (про­дукт помола комовой извести) и молотую карбонатную — продукт совместного помола негашеной извести и карбонатных пород.

Известь негашеную молотую по пределу прочности при сжатии подразделяют на марки 4; 10; 25 и 50.

Комовую негашеную и гашеную известь (пушонку) применяют для изготовления автоклавных силикатных изделий, кладочных растворов и штукатурных, а также известковых красок.

Силикатный кирпич изготовляют из смеси кварцевого песка и воздушной извести (до 8%). Силикатный кирпич выпускают размерами 250X120X65 мм; марки кирпича 75, 100, 125, 150 и 200.

Гипсовые вяжущие вещества представляют собой тонкоизмельченный продукт обжига природного гипсового камня.

В зависимости от условий обжига получают гипс строительный,гипс формовочный и ангидридовый цемент.

Гипс строительный. Процесс твердения гипса в основном заклю­чается в соединении его с водой.Частицы полуводного гипса при смешивания с водой растворя­ются с поверхности и переходят в пластичное состояние. В резуль­тате соединения с водой полуводный гипс превращается в двуводный, находящийся в коллоидном состоянии. Затем из пересы­щенного раствора начинают выпадать кристаллы. В этот момент происходит схватывание гипса. Плотно срастаясь, кристаллы образуют кристаллическую ре­шетку, т. е. превращаются в гипсовый камень. Прочность гипса увеличивается также вследствие усыхания массы.

Одним из основных свойств гипса является малый срок схватывания - переход из пластичного состояния в твердое, но не за­твердевшее. Начало схватывания гипса строительного наступает не рацее чем через 4-мин после затворения, конец через 6—30 мин. При твердении гипс увеличивается в объеме примерно на 1%. . Гипс применяют для изготовления гипсобетонных изделий и штука­турных растворов. Гипсобетонные изделия получают из гипсового теста в смеси с заполнителями: песком, шлаком и пористыми ис­кусственными (керамзит, шлаковая пемза, аглопорит).

Гипсобетонные панели для внутренних перегородок выпускают высотой до 3 м, длиной до 6 м и толщиной 80 и 100 мм. Такие па­нели можно применять в производственных зданиях с влажностью не выше 60%. Гипсовые плиты для перегородок выпускают сплош­ные и пустотелые размерами 800X400 мм и толщиной 80—100 мм. Применяют их в зданиях с влажностью не более 70%.

Гипсовые обшивочные листы (сухая штукатурка) изготовляют из гипса и оклеивают с обеих сторон картоном. Ширина листа 1,2 м, длина 2,5—3,3 м, толщина 10—12 мм. Применяют их для внутренней отделки стен зданий путём приклейки специальными мастиками.

Матнезиал ьные вяжущи е вещества — каустический магнезит и каустический доломит — получают путем обжига и измельчения природных магнезитов и доломитов. Такие вяжущие затворяют на водных растворах хлористого или сернокислого маг­ния. Магнезит имеет марки 400, 500 и 600, доломит каустический -100, 150,200 и 300. Материалы и изделия на основе магнезиальных вяжущих получают путем формования смеси вяжущего с заполнителем.

Фибролит – искусственный материал, полученный из древесной шерсти или стружек с магнезиальным вяжущим. В зависимости от объемной массы фибролит применяют как теплоизоляционный, конструктивный или облицовочный материал.

Ксилолит- затвердевшая смесь магнезиального вяжущего и древесных опилок, иногда с добавками асбеста, кварцевого песка и красителей. Применяют ксилолит для устройства монолитных по­лов в промышленных зданиях, а также для изготовления отделочных плит толщиной .12—15- мм и теплоизоляционных изделий.

Растворимое стекло получают путем сплавления тонкоизмельченного кварцевого песка и кальцинированной соды или сульфата натрия. Растворимое стекло с добавками хлористого кальция применяют для уплотнения грунтов (силикатизация)/бетона. Такое стекло со специальными добавками и жароупорными наполнителями при­меняют для изготовления бетонных конструкций, работающих в средах кислых агрессивных газов и высоких температур.

Гидравлические вяжущее вещества. К гидравли­ческим вяжущим относят такие вещества, которые твердеют и со­храняют приобретённую прочность как в воздушных условиях, так ив воде.

Портландцемент — одно из основных гидравлических вяжущих, широко применяемых в строительстве. Портландцемент — продукт тонкого помола клинкера, получае­мого путем обжига до спекания (при температуре 1450° С и выше) тщательно дозированных природных или искусственных сырьевых смесей, состоящих из глинозема, кремнезема, углекислого кальция, т.е. известняков и глин. Производство цемента сухим или мокрым способом включает процессы подготовки сырья, обжига клинкера и его полома.Основ­ной сухой способ применяют в тех случаях, когда сырьем служит мергель (природная минеральная смесь) необходимого состава.

Обжиг клинкера производят во вращающихся цилиндрических печах. Полученный клин­кер направляют на склад, где он вылеживается 15—20 дней. Затем клинкер измельчают в щековых и молотковых дробилках, после чего производят его помол в шаровых мельницах.

При мокром способе получения цемента применяют мягкие по­роды (мел, глину). Материалы измельчают и перемешивают с во­дой в резервуарах (глиноболтушках). Полученный шлам с влаж­ностью около 50% и дробленый известняк в дальнейшем измельча­ется в шаровой мельнице. Тонкоизмельченный материал в виде шла­ма подается в шлам-бассейн, где окончательно корректируется со­став и создается запас для бесперебойной работы печей.

Основным свойством порт­ландцемента является его способность твердеть, особенно во влажной среде, превращаясь в цементный камень высокой прочности.

В случаях производства бетонных работ при низких .положитель­ных и малых отрицательных температурах в цементный раствор добавляют хлористый кальций и хлористый натрий. Эти добавки ускоряют процесс твердения цемента и понижают темпера­туру замерзания жидкой фазы в цементном растворе или бетоне.

Отечественная промышленность выпускает цементы марок 300, 400, 500, 600 и выше с показателями прочности при сжатии соот­ветственно 30, 40, 50, 60 МПа .Важным показателем качества цемента является тонкость помола, которую проверяют просеиванием через сито № 008 (размер ячейки 0,08 мм). Остаток на сите не должен превышать 15%. Це­мент более тонкого помола более экономичен, так как он гидра--тирует в большей степени, чем вяжущее с крупными зернами.

Реакция твердения цемента происходит с выделением тепла, количество которого зависит от активности цемента. Это свойство цемента полезно, поскольку выделяющееся тепло ускоряет его твер­дение при низких температурах. Однако при бетонировании мас­сивных конструкций (блоки гидротехнических сооружений, массив­ные фундаменты под оборудование и т. п.) выделяется столь боль­шое количество тепла, что приходится принимать специальные меры по охлаждению конструкций во избежание появления темпера­турных напряжений.

Одним из важных свойств цемента является скорость схватыва­ния. В соответствии с требованиями стандартов у обычных портландцементов схватывание должно начинаться не ранее чем через 45 мин после затворения (обычно 1—2 ч), а заканчиваться не позд­нее 12 ч (обычно 5—7 ч).

Портландцемент широко применяют для. приготовления бетонов и растворов.

Кроме портландцемента отечественная промышленность выпус­кает широкий ассортимент специальных цементов, применяемых для специальных работ.

Пластифицированный портландцемент получают путем введе­ния в клинкер при его помоле поверхностно-активных добавок (сульфитно-спиртовую или сульфитно-дрожжевую бражку), кото­рые повышают подвижность и удобоукладываемость бетонной сме­си,, а также прочность бетона.

Гидрофобный портландцемент содержит гидрофобизирующие добавки, благодаря чему он становится негигроскопичным — его можно хранить на открытом воздухе. Отечественная промышленность выпускает цементы марок 300, 400, 500, 60,0 и выше с показателями прочности при сжатии соот­ветственно 30, 40, 50, 60 МПа и при изгибе 4,5,' 5,5, 6 и 6,5 МПа. Важным показателем качества цемента является тонкость помола, которую проверяют просеиванием через Вито № 008 (размер ячейки 0,08 мм). Остаток на сите не должен превышать 15%. Це­мент более тонкого помола более экономичен, так как он гидратирует в большей степени, чём вяжущее с крупными зернами. Реакция твердения цемента происходит с выделением тепла,количество которого зависит от активности цемента. Это свойство цемента полезно, поскольку выделяющееся тепло ускоряет его твердение при низких температурах. Однако при бетонировании масивных конструкций (блоки гидротехнических сооружений, массив­ные фундаменты под оборудование и т. л.) выделяется столь боль­шое количество тепла, что приходится принимать специальные меры по охлаждению конструкций во избежание появления Температурных напряжений Одним из важных свойств цемента является скорость схватыва­ния. В соответствии с требованиями стандартов у обычных портландцементов схватывание должно начинаться не ранее чем через 45 мин; после затворения (обычно 1— 2 ч), а заканчиваться не позд­нее 12 ч (обычно 5—7ч).Портландцемент широко применяют для приготовления бетонов и растворов. Кроме портландцемента отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент специальных цементов применяемых для специальных работ.

Пластифицированный портландцемент получают путем введения в клинкер при его помоле поверхностно-активных добавок (сульфитно-спиртовую или сульфитно-дрожжевую бражку), которые, повышают подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси а также прочность бетона.

Гидрофобный портландцемент содержит гидрофобизирующие добавки, благодаря чему он становится негигроскопичным его можно хранить на открытом воздухе. При изготовлении бетонной смеси адсорбционная пленка, обволакивающая'зерна цемента, раз­рушается и цемент реагирует с водой.

Быстротвердеющий портландцемент (БТЦ) получают подбором соответствующего минералогического состава и более тонким по­ молом клинкера. Особенность этого цемента — быстрое его тверде­ние. Эти цементы применяют для изготовления высокопрочных бетонных и железобетонных конструкций, а также при восстановительных ра­ботах.

Сулыратостойкий портландцемент предназначают для изготов­ления бетонов, работающих в минерализованных и пресных водах. Его получают из клинкера с содержанием трехкальциевого алюмината не более 5% и трехкальциевого силиката не. более 50%. Це­мент имеет марки 300 и 400

Цветные портландцементы получают путем совместного помола клинкеров белого цвета с минеральными красителями: охрой, же­лезным суриком, окисью хрома, окисью марганца. Для получения белого цемента используют в качестве сырьевых материалов белые известняки, мрамор и белые каолиновые глины, а в качестве топли­ва для обжига — газ или мазут, не загрязняющие клинкер золой.

Пуццолановый портландцемент получают путем совместного тонкого измельчения клинкера с гипсом и активными минеральны­ми добавками. Этот цемент отличается большей водостойкостью, что позволяет применять его для изготовления подводных и подземных бетонных и железобетонных конструкций.

Глиноземистый цемент—-гидравлическое вяжущее, получаемое путем помол а обожженной, до спекания смеси бокситов и извести. Отличительное свойство этого цемента — быстрое твердение при нормальных температурах. Бетоны на глиноземистых цементах от­личаются повышенной водо- и морозостойкостью, а также стойко­стью в сульфатных водах.

Такой цемент обладает высокой экзотермичностью: он выделя­ет в течение 13 сут твердения тепла в 1,5—2 раза больше, чем порт­ландцемент, что ограничивает его применение при бетонирований массивных конструкций. Такой цемент выпускают трех марок — 400, 500 и 600.

Водонепроницаемый расширяющийся цемент (ВРЦ) получают совместным помолом глиноземистого цемента, гипса и высокоосновного алюмината кальция .

Бетоны. Бетоном называют искусственный каменный матери ал, получаемый в результате твердения смеси, состоящей из вяжущего (цемента), воды и заполнителей (мелкого — песка, крупного —щебня или гравия). Наличие заполнителей сокращает расход цемента, обеспечивает образование жесткого скелета, препятствующего усадке при твердении, и способствует получению бетона с за­данными физико-механическими свойствами. К заполнителям для изготовления бетонов — песку, щебню и гравию — предъявляют специальные требования.

Песок, применяемый для изготовления обычного бетона,— это рыхлая семесь зерен различных минералов, чаще всего кварцевых частиц с примесью полевого шпата, листочков слюды и др. Щебень — материал, полученный в результате искусственного дробления горных пород на куски размером от 5 до 700 мм. Гравий — рыхлый материал, образовавшийся при выветривании горных пород. Гравий различают на речной морской и горный (овражный).Вода для приготовления бетонов необходима чистая, некислая, имеющая водородный показатель рН>4. Твердение бетонной смеси происходит постепенно, причем прочность бетона непрерывно повышается. В первые 7—14 сут после из­готовления бетон твердеет интенсивнее, чем в последующее время. В прак­тике строительства применяют бетоны марок 100, 150, 200, 300,409, 500 и 600. Предел прочности бетона при сжатии больше, чем при растяжении в 10—-15 раз. В конструкциях прочность бетона со временем нарастает по логарифмическому закону.

Качество бетона и его свойства зависят во многом от свойств бетонной смеси ее подвижности и пластичности.

Пластичность характеризует внутреннюю связность смеси, способность сохранять заданную форму без расслоения на составляющие.

Подвижность бетонной смеси определяется степенью естественного растекания ее.

На подвижность бетонной смеси влияют водоцементное отноше­ние, вид цемента, крупность и форма зерен заполнителя, содержа­ние крупного и мелкого заполнителя. Все эти факторы следует учитывать при подборе состава бетона.

Количество цемента для приготовления 1 м³ бетона назначают с учетом требуемой прочности бетона, активности цемента и вида конструкций

В промышленном строительстве широко применяют тяжелые бетоны специального назначения — жаростойкие и кислотоупор­ные..

Жаростойкие бетоны изготовляют на портландцементе или вы­сокоглиноземистом цементе с добавками жидкого стекла. В зави­симости от степени огнеупорности бетоны подразделяют на высо­коогнеупорные (огнеупорность выше 1770° С), огнеупорные (поряд­ка 1580—1770° С) и жароупорные (ниже 1580° С).

Такие бетоны применяют для облицовки аппаратуры в химиче­ской промышленности и для конструкций, работающих при высоких температурах.

Кислотоупорные бетоны получают из кислотостойкого цемента и соответствующих заполнителей (кварцевый песок, щебень из ан­дезита или кварцита). Такие бетоны хорошо сопротивляются дей­ствию серной, азотной и других кислот, кроме плавиковой.

Гидротехнический бетон применяют для сооружения конструк­ций, находящихся под действием воды. Он отличается повышенной водостойкостью, водонепроницаемостью и морозостойкостью. В за­висимости от применения, такой бетон выпускают трех видов: под­водный, для переменного уровня воды, надводный.

Дорожный бетон ввиду неблагоприятных условий работы дол­жен обладать рядом отличительных свойств. Предел его прочности на растяжение при изгибе 20—50 МПа. Бетон для покрытия дорог применяют марки Мрз 100, для оснований — не ниже Мрз 50. При­меняют такой бетон для дорожных, аэродромных покрытий и полов промышленных зданий.

Бетон для защиты от радиоактивных воздействий используют для изготовления конструкций атомных электростанций, предприя­тий по выработке и переработке изотопов, экспериментальных уста­новок и т. п.

' В качестве заполнителей в таких бетонах применяют тяжелые плотные материалы барит, магнетит, металлический скрап в виде металлической стружки, чугунной дроби, обрезков металла.

Легкие бетоны имеют плотность 500—1800 кг/м³. Такие бетоны получают используя в качестве заполнителя легкие пористые ма­териалы. Естественными заполнителями могут служить вулканиче­ская пемза, туфы, ракушечник и другие пористые породы. Такие бетоны особенно нужны для изготовления тонкостенных покрытий и облегченных конструкций.

В современном строительстве более целесообразно применять искусственные пористые заполнители, которые обеспечивают, полу­чение более качественных бетонов с заданными' свойствами. В ка­честве искусственных заполнителей применяют керамзит, аглопорит, перлит, шлаковую пемзу и др.

Керамзитовый гравий получают из легкоплавких глин с содержанием окис­лов железа 6—12%. При обжиге происходит вспучивание глины и материал полу­чает пористую структуру. Оплавленная поверхность гравия препятствует на­сыщению его водой. Плотность керамзитового гравия -250—600 кг/м³, предел прочности при сжатии 0,6-ь6,0 МПа (6ч-60 кгс/см²).

Аглопорит получают из глиняных пород (суглинков, супесей) или из отходов, образующихся дри добыче и обогащении углей— горелых пород, кусковых топ­ливных шлаков. Эти материалы подвергают термической обработке, в результате которой они приобретают пористую структуру;

Перлит — пористый материал, получаемый из кислого вулканического стекла (обсидиана, перлита), которое вспучивается при обжиге. Перлит применяют, в виде песка и щебня.

Шлаковую пемзу получают путем вспучивания расплава металлургических шлаков с помощью воды или воздуха. Полученную массу дробят и рассеивают на щебень и песок. Насыпная плотность щебня 400—^800 кг/м³, песка — до 1200 кг/м³. В качестве заполнителей широко используют, также агломерированные топливные шлаки и золы (зольный гравий). Название легких бетонов обычно про­исходит от вида искусственного заполнителя — шлакобетон, керамзитобетон и.т. д..

Для изготовления наружных стеновых панелей применяют бетоны с плотностью 700—^1000 кг/м³, для несущих армированных конструкций—с плотностью 1400—1800 кг/м³.

Крупнопористый беспесчаный бетон получают из смеси вяжущего, воды и крупного заполнителя, причем отсутствие мелкого заполнителя песка обеспечивает ему крупнопористую структуру. В качестве, заполнителей такого бетона применяют гравий, щебень, кирпичный щебень, топливный шлак. Состав бетона подбирают 1 • 10 по объему, при этом расход цемента составляет от 130 до 150 кг на 1 м³ бетонной смеси. Крупность заполнителя может быть 5—50 мм, лучшие же резулътаты получаются при крупности зерен 10-20 мм. Марки этих бетонов 50, 75 и 100.

Особо л е г к и е б е т о н ы обычно называю ячеистыми, так как до 80% от общего их объема занимают поры и пустоты. Плот­ность таких бетонов менее 500 кг/м³. По способу изготовления яче­истые бетоны делят на две группы: пено- и газобетоны.

Пенобетон получают путем механического перемешивания цементного теста с кремнеземистыми добавками и пенообразователем. В качестве пенообразователей используют водные растворы сапонина (вытяжка из мыльного корня), клее-канифольные растворы и растворы натриевых мыл. Расход пенообразователя на 1м бетона составляет 250—500 г. После формовки изделий их подвергают температурно-влажностной обработке с целью быстрого твердения массы и приобре­тения в кратчайшие сроки необходимой прочности. В строительстве широко применяют армированные пенобетоны и изделия.

Газобетон получают путем введения в цементное тесто специальных газо­образующих добавок. Последние, реагируя с компонентами цемента, выделяют газ, который придает массе пористую структуру. В качестве газообразователя часто используют алюминиевую пудру. В ходе реакции алюминия со свободной известью, находящейся в цементе, выделяются пузырьки водорода.

По назначению лешие (ячеистые) бетоны подразделяют на два вида: конструктивно-теплоизоляционные с плотностью 500ч-900 кг/м³ (марок 35, 50, 75) и теплоизоляционные с плотностью ме­нее 500 кг/м³ (марок 10, 15, 20 и 25).

Из конструктивно-теплоизоляционных бетонов изготовляют сте­новые конструкции—панели и блоки, а из теплоизоляционных — теплоизоляционные прокладки для стен и покрытий.

Ячеистые бетоны автоклавного твердения изготовляют на осно­ве извести, смешанных вяжущих (известково-цементных, шлаковых, зольных) и кремнеземистых компонентов (песка, золы порообразователя и воды). Такие бетоны дешевы и являются эффективными материалами для изготовления панелей, блоков,перегородок и совмещенных покрытий. В плотных силикатных бетонах вяжущим материалом является известь. В состав бетона вводят также тонкамолотые: добавки кварцевого песка, золы ТЭЦ. Применяют также бетоны для изготовле­ния сборных элементов.

Железобетонные конструкции. При действии на горизонтально расположенные бетонные конструкции (балки, плиты и т.п.) нагрузок в нижней зоне возникают растягивающие напряжения, от которых конструкции могут разрушиться. Происходит это потому, что предел прочности бетона на растяжение, как было указано выше, в 10—15 раз меньше предела прочности его на сжатие.

Для упрочнения бетонных конструкций, работающих на растя­жение при изгибе, в них закладывают стальную арматуру в виде стержней, пучков проволоки, сеток или каркасов. Такие армированные конструкции называют железобетонными. Таким образом, же­лезобетон как материал можно рассматривать как совокупность двух различных по своим физическим и механическим свойствам материалов стали и бетона. Совместная работа бетона и стали в конструкциях весьма эффективна благодаря сочетанию свойств этих материалов.

Несущие конструкции изготовляют из тяжелых цементных бе­тонов марки не ниже 200, ограждающие элементы^—из силикатных бетонов, легких и ячеистых бетонов марки не ниже 50. Для специальных конструкций применяют особо тяжелые бетоны, в том числе жаро- или кислотостойкие.

Асбестоцементные изделия. Такие изделия изготовляют из смеси, состоящей из портландцемента (80-90%), волокон асбеста и воды. Асбестоцементные изделия имеют ряд положительных свойств: высокую механическую прочность при изгибе 18—42Мпа (1801—420 кгс/см²), небольшую плотность (1600^ 1700 кг/м³), ма­лую теплопроводность, высокую морозостойкость. Вместе с тем прочность таких изделий, несколько понижается при насыщении водой и, кроме того, они относительно хрупки.

Асбестоцементные унифицированные стеновые панели представ­ляют собой трехслойные каркасные конструкции; Наружные цвет­ные асбестоцементные листы прикрепляют к деревянному каркасу алюминиевыми раскладками, внутренние листы крепят шурупами. Для утепления панелей внутрь закладывают стекловатные плиты. Панели имеют длину 6' м и ширину до 3,3 м. Облицовочные ас­бестоцементные плиты с покрытием из полиэфирного асбестбпластика с односторонним и двусторонним покрытием применяют для внутренней облицовки помещений. Асбестоцементные трубы напорные предназначают для систем водопровода и теплопровода. Асбестоцементные короба прямоугольного сечения выпускают размерами 150X500, 200.Х200, 300x200 и 300x500 мм и длиной 3 и 4 мм. Применяют их для устройства вентиляции производст­венных и вспомогательных зданий.

Органические вяжущие вещества и материалы на их основе. Такие вещества представляют собой сложные смеси высокомолекулярных соединений углеводородов и их неметаллических произ­водных. Ценным физическим свойством их является малая плотность (от800 до 1200 кг/м³). Существенный недостаток органических материалов — способность размягчаться при относительно-невысокой температуре (по­рядка 50—150^?), высокая пластичность, несмачиваемость и не­ электропроводность.

Вяжущие органического происхождения делят на две группы битумные и дегтевые.

Битумы при 18—20° С представляют собой твердые вещества или вязкие жидкости. Природные (естественные) битумы встречаются в чистом виде редко, обычно они пропитывают осадочные горные породы: известняки, доломиты,песчаники. Битумы извлекают из этих пород или же применяют породы, содержащие их, в молотом виде, получая асфальтовый порошок.В последнее время используют в основном искусственные биту­мы, которые, получают при перегонке нефти (нефтяные) или го­рючих сланцев (сланцевые).

Дегти получают из бурого угля, торфа и древесины посредст­вом их сухой перегонки. Дегти -это смеси углеводородов, пред­ставляющие собой вязкие жидкости со специфическим запахом. К дегтевому материалу относят пек- твердое вещество, получае­мое в результате отгонки из дегтя маслянистых фракций.Битумы и дегти применяют в качестве вяжущих веществ для изготовления асфальтовых растворов и бетонов, кровельных и гидроизоляционных рулонных материалов и мастик —холодных и горячих.

А с ф а л ь т о в ы е р а с т в о р ы представляют собой смеси из асфальтового вяжущего и песка. Асфальтовое вяжущее — это смесь битума и тонко молотых минеральных добавок — порошка доломита, талька и других мягких пород. Асфальтовые растворы широко применяют для покрытий улиц, тротуаров, и реже для устройства полов промышленных зданий.

Ас фальто бетон ы - смеси асфальтового раствора с крупным заполнителем (щебнем или гравием). Такие смеси применяют для покрытия дорог, аэродромов, и полов тех промышленных зданий,где происходит интенсивное движение тяжелых транспортных средств.

К р о в е л ь н ы е м а те р и а л ы изготовляемые на основе биту­ма и дегтя и описанные ниже, широко используют для устройства кровель промышленных и гражданских зданий.

Рубероид (покровный битумный,картон)—рулонный материал, изготовляемый из кровельного картона, пропитанного нефтяным битумом. Поверхности рубероида покрывают тугоплавким биту­мом и наносят на их лицевую сторону мелкую чешуйчатую или крупнозернистую посыпку из минеральных материалов. Посыпка, предохраняет рубероид от разрушения под действием солнца, поскольку она отражает более 60% солнечных лучей. Рубероид применяют для устройства, рулонных кровель, главным образом верхних слоев.

Пергамин (беспокровный битумокартон) получают из кровель­ного картона, пропитанного битумом. В отличие от рубероида пер­гамин не имеет на поверхностях покровного слоя из тугоплавкого битума и посыпки. Применяют его в качестве подстилающего слоя под рубероид.

Покровный толь, как и рубероид,— рулонный материал из кро­вельного картона, но пропитанный дегтевыми материалами. Лице­вую поверхность толя посыпают мелкозернистым песком-. Приме­няют толь для .верхнего слоя многослойных рулонных кровель. По­сле укладки 'поверхность толя смазывают дегтевой мастикой и покрывают' сплошным слоем крупнозернистого песка или гравия для создания защитного слоя.

Беспокровный толь применяют в качестве пароизоляционных слоев и для подстилающих слоев рулонной кровли.

Недостатком перечисленных выше кровельных материалов яв­ляется их недолговечность, так как органические вяжущие вещества сравнительно быстро разрушаются в результате тепловых воздействии. В последние годы применяют предпочтительно стеклорубероид как более стойкий гидроизоляционный материал. Стеклорубероид имеет основу из биостойкого материала-стекловолокнистого хол­ста, вследствие чего он более долговечен в кровлях, чем обычный -рубероид и пергамин, но более дорог. Стеклорубероид применяют для рулонных кровель как плоских, так и скатных покрытии.

Склеивают отдельные слои рулонного ковра кровли и приклеивают его к основанию дегтевыми или битумными мастиками.

Горячие мастики получают из смеси битума или дегтя с небольшим количеством, минерального наполнителя (волокна асбе­ста, молотого талька) Битумные мастики применяют в разогретом состоянии До 160—180°, дегтевые -при 130—150°С.

Холодные мастики приготовляют из битума, органических растворителей (технический бензин, бензол, зеленое масло и т.. п.) и наполнителей. Наполнителем служит распушённый асбест 6—7-го сорта или другие волокнистые вещества, смешанные с порошко­образными минеральными добавками, (тальк, доломит и др.)

Наполнитель повышает теплостойкость мастик и уменьшает хрупкость их при пониженных температурах. Холодные мастики в летнее время применяют без подогревания, а при низких поло­жительных температурах — подогретыми до 50градусов

Г и д р о и з о л я ц и онные м а те р и а л ы, получаемые на ос­нове органических вяжущих подразделяют на обмазочные и оклеечные.

Обмазочными материалами могут служить битумы, горячие мастики, грунтовки битумные и дегтевые лаки. Мастики для обмазки приготовляют из битума, растворенного в смеси техническо­го бензина и бензолами, наполнителя (волокна асбеста и др.). Лаки и грунтовки, наносят на поверхности в горячем состоянии.

К оклеенным материалам относят специальные ткани, гидроизол,металлоизол, изол и др. При этом рулонные материалы приклеивают к поверхностям соответствующими мастиками.

Гидроизол получают из асбестового (или асбоцеллюлозного) картона, пропитанного битумом. Применяют его для гидроизоля­ции рулонных кровель плоских покрытий. Ткани гидроизоляционные изготовляют из хлопчатобумажной, джутовой или асбестовой ткани, пропитанной битумом. Применяют такие ткани для гидроизоляции ответственных подземных конструкций и гидротехнических сооружений со сложными очерта­ ниями. Металлоизол представляет собой алюминиевую фольгу, покрытую с обеих сторон слоем нефтяного битума. Изол и бризол получают из смесей резиново-битумного вяжущего, минерального напол­нителя и антисептика. Применяют их для гидроизоляций ответственных конструкций, трубопроводов под давлением гидротехнических сооружений. В качестве гидроизоляционных оклеечных. материалов можно использовать также рубероид, стеклорубероид и толь.

Д егте-битум ные кровельные матер и ал ы зготов­ляют путем пропитки кровельного картона дегтевыми продуктами с последующим покрытием его с обеих сторон нефтяным битумом и минеральной посыпкой.. Эти материалы применяют для устрой­ства, многослойных плоских и водоналивных кровельных покры­тий.Для этих целей используют также гудрокамовые материалы, изготовляемые путем пропитки и покрытия-с обеих сторон кро­вельного картона гудрокамом. Гудрокам состоит из продуктов совместного окисления каменноугольных масел и нефтяного гудрона.

Металлы и металлические изделия. Из металлов в отечестввенком строительстве больше других применяют сталь и чугун,представляющие собой сплавы железа с углеродом, марганцем,кремнием другими элементами.

С т ал и. Низкоуглеродистые стали, содержащие углерода ме­нее 0,25%, применяют в строительстве особенно широко. Из них сооружают каркасы промышленных зданий, мосты, резервуары, трубопроводы, изготовляют арматуру для железобетона.Стали с содержанием углерода 0,25—0,5 % называют среднеуглеродистыми. Их используют для литья деталей машин, проката железнодорожных рельсов и т. п. Из .высокоуглеродистых сталей

(с содержанием углерода от-0,6 до 2,0%) изготовляют инструмент.

Легированными называют стали в которые вводят добавки кремния, никеля, хрома, марганца, вольфрама для улучшения их. механических свойств. В обозначении марки легированной стали указывается на содержание в ней легирующих добавок в процентах.. Наряду с изделиями, получаемыми прокатом, промышленность выпускает штампованные профили в форме уголков и швеллеров путем холодной вальцовки или гибки широкополосной стали тол­щиной 1,5—5,0 мм.

Одним из существенных недостатков металлических конструк­ций следует считать подверженность их коррозии. Коррозия ме­таллов — разрушение их с поверхности в результате окисления, вызываемого химическими или электрохимическими процессами, протекают они при взаимодействии металла с окружающей средой.

Химическая коррозия вызывается взаимодействием металла с газами и жид­кими неэлектролитами (бензин, керосин, растворы масел и др.). Электрохимическая коррозия возникает при попадании на металлы растворов электролитов (кислот, щелочей). При появлении электрического тока в такой сре­де металл начинает разрушаться в результате перехода ионов металла в раствор. Коррозия может возникнуть также в результате химической неоднородности металлов или при контакте двух различных, металлов.

Алю м и нив ы е с п л а в ы приближаются по прочности к ос­новным маркам строительных сталей. Они имеют небольшую плотность (2700—2900 кг/м³) высокую стойкость против корро­зии. Кроме такого важного преимущества, как небольшая масса, алюминиевые сплавы долговечны, огнестойки и легко обрабаты­ваются. В виде прокатных профилей их применяют для несущих конструкций промышленных зданий. Алюминиевые сплавы довольно широко используют в ограждающих конструкциях. При этом масса стен и покрытия умень­шается в 10—20 раз, трудоемкость монтажа и его сроки сокраща­ются в 2—3 раза, затраты на ремонт зданий — тоже в 2—3 раза. Следует, однако, учитывать высокую стоимость этих металлов.В качестве обшивок применяют тонкие алюминиевые предвари­тельно напряженные листы толщиной 0,5—0,8 мм, прикрепляемые к каркасу заклепками. Каркас монтируют из прессованных швел­леров и уголков, соединенных аргонодуговой сваркой; между об­шивками закладывают звукоизоляционный слой из минеральной ваты.. Алюминиевые панели применяют для покрытий отапливаемых производственных зданий. Длина панели, равная 30 м, позволяет перекрывать большепролетные здания, ширина панели 3.000 мм и высота 1750 мм. Расход алюминиевых сплавов на 1 м² панели составляет всего 12 кг, масса панели 2000 кг. Панели крепят к несущим конструкциям здания болтами с гертметизирующими прокладками.

Теплоизоляционные и акустические 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 прослойкойвместо 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%. Традиционными теплоизоляционными материалами являются материалы, на органической основе.

Торфяные плиты изготовляют из моха-сфагнума, залегающего на поверхности торфяников. В результате термической обработки волокна материала склеиваются, образуя пористую массу. Этот материал применяют для теплоизоляции строительных конструк­ций, а в ряде случаев,и оборудования (при температуре.до 100°.С). 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.

В качестве теплоизоляционного материала применяют древес­ностружечные и древесноволокнистые плиты. Распространенными неорганическими теплоизоляционными ма­териалами являются минеральная вата и изделия из нее. Мине­ральную вату получают из расплавленного минерального сырья и отходов металлургической промышленности путем раздувания го­рячим воздухом или паром в очень тонкие волокна. На основе миавральных волокон изготовляют теплоизоляционные изделия широкого ассортимента.

Минераловатные маты прошивные имеют объемную массу до 150 кг/м³, коэффициент теплопроводности 0,045^-0,056 Вт/(м-°С).Изготовляют такие маты на металлической сетвд. В качестве обкладочного материала используют также стеклохолст из стеклян­ного волокна.

Минераловатные плиты синтетическом связующем предна­значены для_звуко и теплоизоляции строительных конструкций и трубопроводов.

Минераловатные полужесткие плиты марки «ПП» на фенольном связующем изготовляют из минерального волокна. Путем рас­пыления на него наносят раствор фенолоспирта с последующей поликонденсацией и охлаждением.

Минераловатные жесткие, плиты на битумном связующем об­ладают малой гигроскопичностью и, повышенной биостойкостью. Применяют такие - плиты в особо сложных условиях, когда к материалу предъявляют повышенные требования.

Блоки из пеностекла предназначают для заполнения между­этажных перекрытий и внутренних перегородок зданий в целях тепло-и звукоизоляции.

Акустические материалы, изготовляемые на базе минеральных веществ с волокнистыми звукопоглотителями, а также с пористой структурой, широко применяют в промышленных зданиях для создания необходимого акустического режима в тех помещениях, в которых выделяется шум в широком диапазоне частот.

Акустические, минераловатные плиты на синтетическом связующем имеют плотность 130—140 кг/м³ и коэффициент звукопоглощения в интервале частот 500—2000 Гц, равный 0,4—0,87. Используют их для звукоизоляции стен и потолков. Минераловатные плиты «акмигран» и «акминит» с плотностью 350—400 кг/м³ применяют для звукопоглощающей и одновременно де­коративной облицовки потолков и стен . Декоративные звукопоглощающие плиты, изготовляемые из легкого ячеистого бетона «силакпор» с плотностью.500—600 кг/м³,, применяют для акустической и декоративной отделки стен и по­толков.

Материалы и изделия на основе полимеров. В последние годы широко применяют различные строительные материалы на основе полимеров и пластических масс. Пластмассы имеют срав­нительно небольшую плотность —от 100-до 1800 кг/м³, а теплоизоляционные материалы на основе пластмасс —пенопласты и поропласты —в 10-раз легче пластмасс (10-200 кг/м³).

Пластмассы обладают достаточной механической прочностью и эластичностью они водостойки, многие из них хорошо сопротив­ляются действию химических веществ. Кроме того, изделиям из пластмасс можно придать красивый внешний вид введением в смесь различных красителей. Все пластмассы являются диэлектриками. Недостатком ряда пластмасс является, их быстрое старение, снижение механических свойств в результате химических, реакций под действием кислорода воздуха, света, изменений температуры и других факторов. Некоторые пластмассы нетермостойки сгора'емы. По виду применения материалы на основе полимеров подразде­ляют на отдельные группы: отделочные и облицовочные, материалы для полов, конструкционные и др.

Отделочные и облицовочные материалы применяют для внутренней отделки помещений стен и покрытий полов. Линкруст- материал для оклейки стен изготовляют путем на­несения на бумажную основу слоя пластической массы, полученной из растительных масел, полимеров, древесной муки и пигментов. Моющиеся обои - плотная бумага, покрытая эмульсионным синтетическим слоем. Бумажные слоистые пластики вырабатывают путем горячего прессования «пакетов», состоящих из 20—22 листов специальной бумаги, проклеенных фенолформальдегидным раствором или мочевиноформальдегидным полимером.

Отделочные древесноволокнистые и древесностружечные плиты нередко с офактуренной поверхностью получают из древесной стружки или древесных волокон путем склейки их различными клеями на их основе полимеров при прессовании. Такие плиты щироко применяют для внутренней отделки общественных зданий.

Облицовочные пластмассовые плитки, полистирольные, поли-. винилхлоридные и фенолитовые квадратные и прямоугольные ис­пользуют для облицовки стен санитарно-технических узлов, цехов производственных зданий и других помещений, к которым предъ­являются повышенные санитарно-гигиенические требования. Сле­дует учитывать, что такие плитки боятся открытого огня.Для покрытий полов применяют различные рулонные и плиточ­ные материалы из полимеров.

Основный линолеум изготовляют путем нанесения на тканевую основу состава из пластической массы с пигментами и наполнителями. На тканевой основе выпуска­ют линолеум глифталевый, поливинилхлоридный, на тепло- и звукоизолирующей основе. Без тканевой основы изготовляют поливинилхлоридные линолеумы,коллоксилиновый и резиновый (релин). Особый интерес для строительства представляет линолеум на мягкой подкладке —волокнистой или губчатой, выпускаемый ши­рокими полотнами (шириной на комнату), который можно укладывать на основание без приклейки, но с закреплением по пери­ метру плинтусами.

Пластмассовые плитки для покрытия полов выпускают из раз­личных материалов: поливинилхлоридные, кумароновые, феноли­товые и резиновые.

Полы из таких плиток удобны в эксплуатации: они гигиеничны, хорошо сопротивляются истиранию, легко ремонтируются.На основе полимеров применяют материалы для устройства бесшовных полов в промышленности как удобные в эксплуатации и гигиеничные. Они отличаются высокой износостойкостью, ударо- и маслостойкостью. Конструкционные материалы на основе пластических масс выпускают в основном в виде плоских и волнистых листов. Стеклопластики изготовляют путем прессования из стекловолок­на, связанного синтетическими смолами. Кроме этого, выпускают стеклотекстолиты в виде листов, арми­рующим материалом служит стеклянная ткань, а связующим — формальдегидные или полиэфирные смолы.

Органическое стекло в' форме листов применяют для светопро­зрачных ограждений, куполов верхнего света. Сотопласты изготовляют в виде блоков из ткани или крафт-бумаги, проклеенных полимерами. Применяют их в качестве средних слоев трехслойных стеновых панелей.

Тепло- и звукоизоляционные м а те р и а л ы на ос­нове полимеров, широко применяемые в промышленном строи­тельстве, отличаются малой плотностью (30-+100 кг/м³), неболь­шой теплопроводностью (0,03+0,45 Вт/(м-°С); они устойчивы к действию некоторых агрессивных сред. Эти материалы получают , из полимеров путем вспенивания их в расплавленном состоянии воздухом или газами, Пенопласты представляют собой, пористую массу с замкнутыми ячейками поропласты имеют структуру с более крупными порами, сообщающимися между собой.

Поливинилхлоридные изоляционные ленты (ПИЛ) применяют для изоляции магистральных газо- и нефтепроводов защиты их от подземной коррозии. Покрытие этим материалом выдерживает температурные колебания в интервале от +55 до—30° С.

Герметизирующими материалами заполняют швы между элементами сборных конструкций зданий и сооружений с целью тепло-, гидро- и звукоизоляции. К таким материалам отно­сят эластичные прокладки и различные герметизирующие мастики — резино-битумные, тиоколовые (полисульфидные каучуки) и др.

Эластичные прокладки в виде жгутов изготовляют из пороизола, т. е. поризованной массы из битума, асбестового волокна и ре­зины. Отличительное свойство этого материала — способность вос­станавливать первоначальный объем и плотно заполнять швы и пустоты. Щели между жгутами пороизола и бетоном заполняют эластичными мастиками на основе полиизобутилена, полиурета­на, тиокола, полисульфидных каучуков и т. д.

Погонажные .изделия из пластических масс — плинтусы, поручни, порожни — применяют в. строительстве доста­точно широко. Такие изделия дешевы и надежны в эксплуатации.

Л а к и и к р а с к и на основе си н т е т и ч е с к и х п о л и меров широко применяют благодаря их положительным качест­вам высокой водо- и светостойкости, хорошей кроющей способности. Перхлорвиниловые и поливицилацетатные краски используют для окраски фасадов и деталей наружных стен. Алкидные эмали применяют для внутренних окрасок алкидоетирольные эмали-для окраски мебели и оборудования. Лак для паркетных полов изготовляют из мочевиноформальдегидного полимера в смеси с полиэфирами. Полы, покрытые таким лаком, имеют, блестящую прочную поверхность, стойкую в эксплуатации. Нефтеполимерные краски представляют собой суспензии пиг­ментов в нефтеполимерном лаке. Применяют их для покрытия столярных изделий и металлических ограждений.. Водоэмульсионные акриловые краски обладают высокой свето­чи водостойкостью, они не токсичны; пожаро- и взрывобезопасны. предназначены для окраски по тукатурке, бетону, кирпичу, дереву, металлу и другим материалам. Хлорвиниловые краски наиболее прочны и долговечны, поэтому их применяют для окраски фасадов.

Для самоконтроля предусмотрен реферат:

Естественные строительные материалы. Каменные материалы. Древесные материалы.

Искусственные материалы, керамические материалы и изделия.

Материалы и изделия из минеральных расплавов.

Неорганические минеральные вяжущие.

Бетон. Железобетон. Строительные растворы. Асбестоцементные изделия

Органические вяжущие вещества и материалы на их основе. Металлы и металлические изделия. Теплоизоляционные и акустические материалы. Материалы и изделия на основе полимеров.