Учебники / Основин. Строительные материалы и изделия. Учебное пособие

3)лущеные, получаемые резанием древесины по спирали (лущением);

4)строганые, изготавливаемые резанием древесины ножами, формирующими плоскую поверхность раздела;

5)колотые, получаемые продольным разделением древесины клиновидным инструментом;

6)измельченные, получаемые путем переработки древесины на специальном оборудовании (рубильном, строгальном, размольном).

Материалы первых пяти классов называются сортаментами.

Круглые деловые лесоматериалы хвойных и лиственных пород используются в различных отраслях промышленности, строительстве и сельском хозяйстве. При разделке хлыстов получают следующие разновидности круглых сортаментов:

бревна, предназначенные для использования в круглом

виде или в качестве сырья для выработки пиломатериалов и заготовок;

кряжи, используемые для выработки специальных видов лесоматериалов (лущеного и строганого шпона, шпал и др.);

чураки – отрезки кряжей, соответствующие по длине рабочим размерам деревообрабатывающего оборудования;

балансы – сортаменты, перерабатываемые на целлюлозу

идревесную массу.

Пиломатериалы получают из пиловочных бревен путем продольной распиловки. Они бывают необрезные и обрезные. В необрезных пропилены две стороны (пласти), в обрезных – четыре.

П о с т е п е н и о б р а б о т ки пиломатериалы подразделяются на нефрезерованные и фрезерованные (строганые).

П о г е о м е т р и ч е с к о й ф о рм е и р а з м е р а м п о п е - р е ч н о г о с е ч е н и я пиломатериалы классифицируются на следующие виды (рис. 3.3):

пластины – половинки бревен, распиленных по оси ствола;

четвертины – части бревен, распиленных по двум взаимно перпендикулярным диаметрам;

горбыль – срезанная часть бревна, у которой с одной стороны во всю длину сделан пропил, а другая поверхность не обработана;

доски – пиломатериал толщиной до 100 мм при соотношении ширины к толщине более 2. Их разделяют на тонкие, толщиной до 32 мм, и толстые, толщиной более 32 мм для

40

Рис. 3.3. Пиломатериалы:

а – пластины; б – четвертины; в – горбыль; г – доска необрезная; д – доска полуобрезная; е – доска обрезная; ж, з – брус чистообрезной

лиственных пород и более 40 мм для хвойных. Тонкие доски называют тесом;

брусья – пиломатериал, имеющий ширину и толщину более 100 мм. По числу пропиленных сторон бывают двух-, трех-

ичетырехкантные брусья;

бруски – пиломатериал толщиной до 100 мм при соотношении ширины к толщине менее 2;

обапол – боковая часть, образующаяся при распиловке бревна на доски или бруски. Одна сторона у него пропиленная полностью, вторая – частично (дощатый обапол) или непропиленная (горбыльный обапол).

К фрезерованным и погонажным изделиям (рис. 3.4) относят доски для полов, плинтусы, наличники, поручни, обшивки.

Доски для настилки полов изготавливают толщиной 23 и 36 мм, шириной 68, 78, 88, 118 и 138 мм.

Плинтусы служат для заделки углов между полом и стенами. Ширина и толщина их составляют 54×16, 54×19, 38×22 и 25×25 мм.

Наличники применяют для закрытия щелей между коробкой и стеной. Они имеют ширину 34, 44, 54 и 74 мм и толщину 13 мм.

41

Рис. 3.4. Погонажные изделия:

а – шпунтованные доски; б – фальцовые доски; в – плинтус; г – наличник; д – поручень

Поручни для лестниц в жилых зданиях имеют ширину 54 мм и толщину 27 мм, для общественных зданий – соответственно 74 и 27 мм.

Обшивка применяется для оформления фасадов деревянных зданий. Она изготавливается двух типов. Обшивка первого типа имеет ширину 78, 68, 88 и 118 мм, второго – 33, 62 и 82 мм. Толщина составляет 13 мм.

К изделиям для паркетных полов относят штучный и мозаичный паркет, паркетные доски и щиты, художественный паркет. Эти изделия применяют в жилых и общественных зданиях.

Штучный паркет представляет собой планки, изготавливаемые из древесины дуба, бука, ясеня, клена, вяза, каштана, граба, березы, сосны, лиственницы. Длина планок – от 150 до 500 мм с градацией через 50 мм, ширина – от 30 до 90 мм с градацией через 5 мм. Толщина планок из твердых лиственных пород составляет 15 мм, из хвойных – 18 мм.

Мозаичный паркет изготавливается из квадратов, укладываемых в шахматном порядке. Квадраты набираются из планок. Планки наклеиваются лицевой стороной на бумагу, которая затем снимается, или обратной стороной на какой-либо эластичный материал, остающийся в конструкции пола.

Паркетные доски составляют из реечного основания, на которое наклеивают водостойкими клеями паркетные планки. Чтобы избежать коробления, по всей длине рейки делают

42

сквозные пропилы. Планки имеют длину 150, 160 и 207 мм, ширину от 20 до 50 мм и толщину 6 мм. Применяются паркетные доски в жилых зданиях.

Паркетные щиты состоят из основания, на которое наклеивается лицевое покрытие из паркетных планок или квадратов шпона. Размеры щитов: 400×400, 475×475, 600×600, 800×800 мм, толщина – 30 мм. Щиты изготавливают со следующими основаниями: однослойным или двухслойным рамочным, реечным либо из древесно-стружечной плиты.

Художественный паркет – щитовой паркет на рамке из брусков. Покрытие делают из древесины ценных пород. Рисунок выполняют из отдельных планок (маркетри) или в основной фон из одной породы дерева врезают вставки из других пород (инкрустация).

Для изготовления фанеры, столярных плит, облицовки поверхностей изделий из древесины применяют древесный шпон. Он представляет собой тонкие листы древесины. В зависимости от технологии изготовления шпон подразделяют на строганый и лущеный.

Строганый шпон получают строганием бруса поперек волокон на фанерострогальных станках. Толщина его – 0,3…1,0 мм. Строганый шпон вырабатывают из древесины дуба, ясеня, вяза, лиственницы, сосны, бука, клена, березы и других пород деревьев.

Лущеный шпон получают из чурака древесины на лущильных станках в виде ленты заданной толщины, которую затем раскраивают на форматные листы. Чурак совершает вращательное движение, нож – поступательное, в направлении оси вращения. Перед лущением чураки проваривают в воде при температуре 50…60 °С. Толщина лущеного шпона – 0,35… 4 мм. Изготавливают его из древесины березы, ольхи, дуба, ясеня, сосны, лиственницы.

Фанера подразделяется на обычную, облицованную строганым шпоном, декоративную, бакелизированную.

Обычная фанера представляет собой слоистый материал, получаемый склеиванием трех или более листов лущеного шпона. Толщина ее – 1,5…18 мм. Для склеивания применяются фенолоформальдегидный, карбамидный, альбуминоказеиновый клеи. Фанеру, склеенную водостойким фенолоформальдегидным клеем, применяют для обшивки наружных стен, устройства опалубки, изготовления несущих конструкций; на

43

других клеях – для облицовки стен, потолков, устройства перегородок внутри помещений.

Фанера, облицованная строганым шпоном, представляет собой материал, у которого одна или две наружные стороны покрыты строганым шпоном из деревьев ценных пород (дуб, орех, груша и др.). Применяют ее для внутренней отделки помещений, устройства перегородок.

Фанера декоративная изготавливается с пленочным покрытием с одной или двух наружных сторон. Некоторые марки отделывают декоративной бумагой. Применяют декоративную фанеру для изготовления мебели, столярных панелей, перегородок.

Бакелизированную фанеру изготавливают из листов березового лущеного шпона, склеенного водостойким резорциновым клеем (старое название – бакелитовый). Она имеет повышенную прочность, водо- и атмосферостойкость. Применяется для изготовления легких конструкций.

К столярным изделиям относят оконные, балконные и дверные блоки, подоконные доски, столярные перегородки.

Оконный блок состоит из коробки и переплетов. Переплеты имеют створки, могут иметь фрамугу и форточку.

Балконный блок состоит из коробки и полотен.

Оконные и балконные блоки выпускаются чаще всего с двойными раздельными или со спаренными переплетами и полотнами. Применяют их для жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий.

Дверной блок состоит из коробки и полотна. Применяют для жилых, общественных, производственных и вспомогательных зданий и сооружений.

Подоконные доски выполняются из цельной древесины или клееные. Имеют длину от 700 до 2800 мм, ширину от 144 до 450 мм и толщину 34 и 42 мм. Изготавливают их в основном из древесины хвойных пород.

Столярные перегородки бывают филенчатые и щитовые. Филенчатые состоят из обвязки и филенок, щитовые изготавливают из столярных плит.

К клееным дощатым и фанерным конструкциям относят балки, рамы, арки.

Клееные дощатые балки – наиболее простой тип конструкций. Они бывают прямоугольного, таврового или двутаврового сечения, односкатные и двускатные, длиной от 6 до 16 м. Процесс изготовления их может быть максимально механизи-

44

рован. Балки сплошного сечения состоят из слоев массивной древесины, склеенных по пласти. Балки двутаврового и коробчатого сечения изготавливают с плоскими и волнистыми стенками, применяя для плоских стенок многослойную клеевую древесину или фанеру, а для волнистых – только фанеру.

Клееные дощатые рамы состоят из стоек и наклонных ригелей.

Клееные дощатые арки служат для перекрытия пролетов от 12 до 100 м.

Из клееных фанерных конструкций наибольшее распространение получили фанерные балки двутаврового и коробчатого сечения пролетом от 9 до 18 м. Для перекрытия пролетов от 12 до 18 м применяют фанерчатые рамы двутаврового или коробчатого сечения. Эффективными конструкциями являются пространственные фанерные оболочки.

Древесные слоистые пластики представляют собой листовой материал, полученный путем прессования нескольких слоев шпона, пропитанного при высокой температуре высокомолекулярными смолами.

Фибролит – плитный материал из тонких длинных древесных стружек, скрепленных минеральным вяжущим (чаще портландцементом). Физико-механические свойства фибролита зависят от его плотности. Он морозостоек, не загнивает, не поражается грызунами. По огнестойкости материал относится к трудносгораемым.

Арболит – легкий деревобетон на минеральном вяжущем. Для изготовления арболита используют отходы лесопиления и переработки древесины различных пород, а также измельченные сучья, ветви, горбыль, рейки. В качестве минерального вяжущего чаще применяют портландцемент, реже – известь с гидравлическими добавками, а в отдельных случаях – магнезиальные вяжущие и гипс.

Цементно-стружечные плиты в отличии от фибролита и арболита прессуют при повышенном давлении, поэтому они имеют бо′льшую плотность. Применяют для наружной обшивки стеновых панелей жилых домов, в качестве опалубки для бетона, изготовления санитарно-технических кабин.

Древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты

получают путем плоского прессования отходов древесины (стружки, опилок), смешанных с синтетическими смолами и добавками.

45

ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ИИЗДЕЛИЯ

4.1.Общие сведения о горных породах

иих классификация

Природные каменные материалы и изделия – это строительные материалы и изделия, получаемые из горных пород за счет применения только механической обработки (дробление, раскалывание, пиление, шлифование и т.д.). Таким образом получают облицовочные плиты, камни и блоки для кладки стен, фасонные изделия, щебень. В результате механической обработки природные каменные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они были получены. Некоторые горные породы (песок, глина, гравий) используют без обработки. Все эти виды строительных материалов называют нерудными.

Горные породы представляют собой скопление минеральных масс, состоящих из одного или нескольких минералов. Например, гранит состоит из трех минералов – полевых шпатов, кварца и слюды, а известняк – из одного кальцита. Процентное содержание минералов в горной породе определяет ее состав. Форма, размеры и взаимное расположение минералов в горной породе обусловливают ее структуру. Минералогический состав и структура, в свою очередь, определяют свойства горной породы.

Минералом называют однородное тело, образовавшееся в результате сложных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Горные породы, состоящие из одного минерала, называют мономинеральными, а из нескольких минералов – полиминеральными.

Магматические (изверженные) породы возникли в результате застывания и кристаллизации магмы – расплавленной массы преимущественно силикатного состава, образующейся в глубинах земной коры. Магма зарождается на глубине 100…200 км, температура ее расплава достигает 1300 °С. Если

46

магма застывала в глубине земной коры и охлаждение шло медленно и под большим давлением, то образовывались крупнокристаллические плотные горные породы, называемые глубинными. К таким породам относятся граниты, сиениты, диориты, габбро, лабрадориты. Они отличаются высокими про-

чностью (не менее 100 МПа), плотностью (более 2500 кг/м3), износостойкостью и морозостойкостью; хорошо полируются и в полированном виде высокодекоративны.

Если магма выливалась на поверхность земли, то образовывались так называемые излившиеся породы: магматические базальты, порфиры, липарты, трахиты, андезиты, диабазы. Эти породы применяют там же, где и глубинные, но их реже используют для облицовки.

При вулканических извержениях, в случае, если магма была насыщена газами, образуются сильнопористые легкие породы – пемза и вулканический туф, плотность которых

800…1600 кг/м3. Пемзу применяют как легкий заполнитель в бетонах и растворах, как гидравлическую добавку к извести и цементам, в качестве абразивного материала в малярных материалах, а также для шлифования металлов и древесины, полирования каменных изделий.

О с а д о ч н ы е п о р од ы образовались в результате разрушения горных пород (механические отложения) и биологической (органогенные породы) или химической (химические осадки) переработки природного минерального сырья.

Под действием природных факторов (текущая вода, ветер, попеременное замораживание и оттаивание, нагревание и охлаждение и т.п.) массивные горные породы разрушаются, образуя рыхлые механические отложения: гравий, песок, глину. Так, при разрушении гранита сначала образуются сравнительно крупные камни, а затем при дальнейшем разрушении – песок и глина.

Органогенные породы образуются в результате отложения отмерших организмов (ракушек, рачков и т.п.). К этим породам относятся широко распространенные в природе известняки, известняки-ракушечники, мел, состоящие в основном из карбоната кальция СаСО3. Реже встречаются породы, состоящие из аморфного кремнезема SiO2: диатомины и трепелы.

Известняк – одна из основных горных пород, используемых в строительстве. Плотность плотных известняков – 2000…

47

2400 кг/м3, а известняков-ракушечников – менее 1800 кг/м3. Плотные известняки – довольно прочные (20…50 МПа) и достаточно морозостойкие горные породы.

В результате химических процессов – растворения минеральных веществ и последующего выпадения твердых веществ из растворов – образовались химические осадочные горные породы. Из таких осадочных пород в строительстве используют природный гипс, доломит, магнезит.

Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались из изверженных и осадочных пород под воздействием высоких температур и давления газов и горячих растворов. При изменениях происходит перекристаллизация минералов без их плавления, меняется структура породы, часто без изменения ее химического состава.

К метаморфическим горным породам относятся гнейсы, кристаллические сланцы, кварциты, мраморы. Самые распространенные из них – гнейсы, образовавшиеся в результате видоизменений кварцево-полевошпатовых пород, например гранитов. В отделочных работах гнейсы не применяются. Кристаллические сланцы часто легко раскалываются на тонкие плитки (2…8 мм), которые используются в качестве долговечного кровельного материала. В отделочных работах сланцы применяют редко (резьба по камню).

Кварциты образовались в результате перекристаллизации песчаников, содержащих 95…99% кремнезема. Они хорошо сопротивляются сжатию (до 500 МПа), огнеупорны (до 1770 °С). Кварциты с красивой и стабильной окраской применяют для облицовки зданий и внутренней отделки.

Мраморы – перекристаллизованные известняки или доломиты. Породы плотные и прочные на сжатие (до 300 МПа), легко поддаются обработке, хорошо полируются. Их применяют для облицовки стен и лестниц. Для наружных облицовок не рекомендуются, так как разрушаются атмосферной влагой, содержащей растворенные газы – углекислоту, сероводород.

4.2.Породообразующие минералы

Внастоящее время известно около 5000 минералов. В образовании же горных пород участвует преимущественно 25 минералов. Основными породообразующими минералами явля-

48

ются кремнезем, алюмосиликаты, железисто-магнезиальные силикаты, карбонаты, сульфаты.

К минералам группы кремнезема относят кварц. Он может находиться как в кристаллической, так и в аморфной форме.

Кристаллический кварц в виде диоксида кремния SiO2 – один из самых распространенных в природе минералов. Средняя плот-

ность его составляет 2650 кг/м3, предел прочности при сжатии – до 2000 МПа, твердость – 7, имеет высокую химическую стойкость: его разрушают только фтористо-водородная и горячая фосфорная кислоты. Характерное свойство кристаллического кварца – способность вступать в химическое взаимодействие с известью при температуре 150…200 °С в среде насыщенного пара в автоклавах. Используя это свойство, получают силикатные материалы.

Амoрфный кремнезем встречается в виде опала SiO2 nН2О. Он вступает в химическое взаимодействие со щелочами при обычной температуре. Применение его в бетонах в качестве заполнителей может привести к их разрушению через 10–15 лет.

Минералы группы алюмосиликатов – полевые шпаты, слюды, каолиниты.

4.3. Важнейшие виды горных пород, применяемых для производства строительных материалов

К важнейшим видам горных пород, используемых в строительном производстве, относятся песок, гравий, глины, песчаник, конгломерат и брекчия, известняки, известняк-ракушеч- ник, мел, гнейсы, глинистые сланцы.

Песок представляет собой смесь зерен с частицами размером 0,16…5,0 мм, образовавшуюся в результате выветривания изверженных и осадочных горных пород.

Гравий – горная порода, состоящая из округлых зерен размером 5…150 мм различного минералогического состава. Применяют для бетонов и растворов, в дорожном строительстве.

Глины – тонкообломочные породы, состоящие из частиц мельче 0,01 мм. Цвет – от белого до черного. По составу подразделяются на каолинитовые, монтмориллокитовые, галлуазитовые. Являются сырьем для керамической и цементной промышленности.

Песчаник – горная порода, состоящая из цементированных зерен кварцевого песка. Природными цементами служат глина, кальцит, кремнезем. Средняя плотность кремнистого пес-

49