Сырье для строительных материалов.

Строительные материалы

Строи́тельные материа́лы — материалы для возведения и ремонта зданий и сооружений.

Наряду со «старыми» материалами, такими как древесина, камень и кирпич, с началом промышленной революции появились новые стройматериалы — бетон, сталь, стекло и пластмасса. В настоящее время широко используют предварительно напряжённый железобетон и металлопластик.

Содержание

Классификация

В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции из которых они возводятся подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-строителя требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.

Строительные материалы и изделия, в соответствии с теорией ИСК, делятся на: [1]

• Природные (естественные) — без изменения состава и внутреннего строения:
  • неорганические (каменные материалы и изделия);
  • органические (древесные материалы, солома, костра, камыш, лузга, шерсть, коллаген).
  • Искусственные:
    • Безобжиговые (твердение при нормальных условиях) и автоклавные (твердение при температуре 175—200 °C и давлении водяного пара 0,9-1,6 МПа):
      • неорганические (клинкерные и клинкеросодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.);
      • органические (битумные и дектевые вяжущие вещества, эмульсии, пасты);
      • полимерные (термопластичные и термореактивные);
      • комплексные:
        • смешанные (смешения нескольких видов минеральных веществ);
        • компаундированные (смеси и сплавы органических материалов);
        • комбинированные (объединение минерального с органическим или полимерным).
        • шлаковые (по химической основности шлака);
        • керамические (по характеру и разновидности глины и др. компонентов);
        • стекломассовых (по показателю щелочности шихты);
        • каменное литье (по виду горной породы);
        • комплексное (по виду соединяемых компонентов, например: шлакокерамические, стеклошлаковые).

        По применению классифицируются на две основные категории. К первой категории относят — конструкционные: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, отделочные и др.

        • каменные природные строительные материалы и изделия из них
        • вяжущие материалы неорганические и органические
        • лесные материалы и изделия из них
        • металлические изделия

        В зависимости от назначения, условий строительства и эксплуатации зданий и сооружений подбираются соответствующие строительные материалы, которые обладают определёнными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определёнными строительно-техническими свойствами. Например, материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода; материал сооружения гидромелиоративного назначения — водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию; материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.

        Свойства

        Материалы и изделия должны обладать хорошими свойствами и качествами.

        Свойство — характеристика материала, проявляющаяся в процессе его обработки, применении или эксплуатации.

        Качество — совокупность свойств материала, обуславливающих его способность удовлетворять определённым требованиям в соответствии с его назначением.

        Свойства строительных материалов и изделий классифицируют на четыре основные группы: физические, механические, химические, технологические и др.

        К химическим относят способность материалов сопротивляться действию химически агрессивной среды, вызывающие в них обменные реакции приводящие к разрушению материалов, изменению своих первоначальных свойств: растворимость, коррозионная стойкость, стойкость против гниения, твердение.

        Физические свойства: средняя, насыпная, истинная и относительная плотность; пористость, влажность, влагоотдача, теплопроводность.

        Механические свойства: пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, сдвиге, упругость, пластичность, жёсткость, твёрдость.

        Технологические свойства: удобоукладываемость, теплоустойчивость, плавление, скорость затвердевания и высыхания.

        1. Истинная плотность ρ — масса единицы объёма материала в абсолютно плотном состоянии. ρ =m/Va, где Va объём в плотном состоянии. [ρ] = г/см³; кг/м³; т/м³. Например, гранит, стекло и другие силикаты практически абсолютно плотные материалы. Определение истинной плотности: предварительно высушенную пробу измельчают в порошок, объём определяют в пикнометре (он равен объёму вытесненной жидкости).
        2. Средняя плотность ρm=m/Ve — масса единицы объёма в естественном состоянии. Средняя плотность зависит от температуры и влажности: ρm=ρв/(1+W), где W — относительная влажность, а ρв — плотность во влажном состоянии.
        3. Насыпная плотность (для сыпучих материалов) — масса единицы объёма рыхло насыпанных зернистых или волокнистых материалов.
        4. Пористость П — степень заполнения объёма материала порами. П=Vп/Ve, где Vп — объём пор, Ve — объём материала. Пористость бывает открытая и закрытая.

        Открытая пористость По — поры сообщаются с окружающей средой и между собой, заполняются водой при обычных условиях насыщения (погружении в ванну с водой). Открытые поры увеличивают проницаемость и водопоглощение материала, снижают морозостойкость.

        Закрытая пористость Пз=П-По. Увеличение закрытой пористости повышает долговечность материала, снижает звукопоглощение.

        Пористый материал содержит и открытые, и закрытые поры

        1. Водопоглощение пористых материалов определяют по стандартной методике, выдерживая образцы в воде при температуре 20±2 °C. При этом вода не проникает в закрытые поры, то есть водопоглощение характеризует только открытую пористость. При извлечении образцов из ванны вода частично вытекает из крупных пор, поэтому водопоглощение всегда меньше пористости. Водопоглощение по объёму Wo (%) — степень заполнения объёма материала водой: Wo=(mв-mc)/Ve*100, где mв — масса образца материала, насыщенного водой; mc — масса образца в сухом состоянии. Водопоглощение по массе Wм (%) определяют по отношению к массе сухого материала Wм=(mв-mc)/mc*100. Wo=Wм*γ, γ — объемная масса сухого материала, выраженная по отношению к плотности воды (безразмерная величина). Водопоглощение используют для оценки структуры материала с помощью коэффициента насыщения: kн = Wo/П. Он может меняться от 0 (все поры в материале замкнутые) до 1 (все поры открытые). Уменьшение kн говорит о повышении морозостойкости.
        2. Водопроницаемость — это свойство материала пропускать воду под давлением. Коэффициент фильтрации kф (м/ч — размерность скорости) характеризует водопроницаемость: kф=Vв*а/[S(p1-p2)t], где kф=Vв — количество воды, м³, проходящей через стенку площадью S = 1 м², толщиной а = 1 м за время t = 1ч при разности гидростатического давления на границах стенки p1 — p2 = 1 м вод. ст.
        3. Водонепроницаемость материала характеризуется маркой W2; W4; W8; W10; W12, обозначающей одностороннее гидростатическое давление в кгс/см², при котором бетонный образец-цилиндр не пропускает воду в условиях стандартного испытания. Чем ниже kф, тем выше марка по водонепроницаемости.
        4. Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения kp = Rв/Rс, где Rв — прочность материала насыщенного водой, а Rс — прочность сухого материала. kp меняется от 0 (размокающие глины) до 1 (металлы). Если kp меньше 0,8, то такой материал не используют в строительных конструкциях, находящихся в воде.
        5. Гигроскопичность — свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из воздуха. Процесс поглощения влаги из воздуха называется сорбцией, он обусловлен полимолекулярной адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. С повышением давления водяного пара (то есть увеличением относительной влажности воздуха при постоянной температуре) возрастает сорбционная влажность материала.
        6. Капиллярное всасывание характеризуется высотой поднятия воды в материале, количеством поглощённой воды и интенсивностью всасывания. Уменьшение этих показателей отражает улучшение структуры материала и повышение его морозостойкости.
        7. Влажностные деформации. Пористые материалы при изменении влажности меняют свой объём и размеры. Усадка — уменьшение размеров материала при его высыхании. Набухание происходит при насыщении материала водой.
        1. Теплопроводность — свойство материала передавать тепло от одной поверхности к другой. Формула Некрасова связывает теплопроводность λ [Вт/(м·С)] с объемной массой материала, выраженной по отношению к воде: λ=1,16√(0,0196 + 0,22γ2)-0,16. При повышении температуры теплопроводность большинства материалов возрастает. R — термическое сопротивление, R = 1/λ.
        2. Теплоёмкость с [ккал/(кг·С)] — то количество тепла, которое необходимо сообщить 1 кг материала, чтобы повысить его температуру на 1 °C. Для каменных материалов теплоёмкость меняется от 0,75 до 0,92 кДж/(кг·С). С повышением влажности возрастает теплоёмкость материалов.
        3. Огнеупорность — свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580 °C и выше), не размягчаясь и не деформируясь. Огнеупорные материалы применяют для внутренней футеровки промышленных печей. Тугоплавкие материалы размягчаются при температуре выше 1350 °C.
        4. Огнестойкость — свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение определённого времени. Она зависит от сгораемости материала, то есть от его способности воспламеняться и гореть. Несгораемые материалы — бетон, кирпич, сталь и т. д. Но при температуре выше 600 °C некоторые несгораемые материалы растрескиваются (гранит) или сильно деформируются (металлы). Трудносгораемые материалы под воздействием огня или высокой температуры тлеют, но после прекращения действия огня их горение и тление прекращается (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина, фибролит, некоторые пенопласты). Сгораемые материалы горят открытым пламенем, их необходимо защищать от возгорания конструктивными и другими мерами, обрабатывать антипиренами.
        5. Линейное температурное расширение. При сезонном изменении температуры окружающей среды и материала на 50 °C относительная температурная деформация достигает 0,5-1 мм/м. Во избежание растрескивания сооружения большой протяжённости разрезают деформационными швами.

        Морозостойкость строительных материалов: свойство насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание. Количественно морозостойкость оценивается маркой. За марку принимается наибольшее число циклов попеременного замораживания до −20 °C и оттаивания при температуре 12-20 °C, которое выдерживают образцы материала без снижения прочности на сжатие более 15 %; после испытания образцы не должны иметь видимых повреждений — трещин, выкрашивания (потери массы не более 5 %).

        Упругость — самопроизвольное восстановление первоначальной формы и размера после прекращения действия внешней силы.

        Пластичность — свойство изменять форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь, причём после прекращения действия внешних сил тело не может самопроизвольно восстанавливать форму и размер.

        Остаточная деформация — пластичная деформация.

        Относительная деформация — отношение абсолютной деформации к начальному линейному размеру(ε=Δl/l).

        Модуль упругости — отношения напряжения к отн. деформации (Е=σ/ε).

        Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или др. Прочность оценивают пределом прочности — временным сопротивлением R, определённом при данном виде деформации. Для хрупких (кирпич, бетон) основная прочностная характеристика — предел прочности при сжатии. Для металлов, стали — прочность при сжатии такая же, как и при растяжении и изгибе. Так как строительные материалы неоднородны, предел прочности определяют как средний результат серии образцов. На результаты испытаний влияют форма, размеры образцов, состояния опорных поверхностей, скорость нагружения. В зависимости от прочности материалы делятся на марки и классы. Марки записываются в кгс/см², а классы — в МПа. Класс характеризует гарантированную прочность. Класс по прочности В называется временным сопротивлением сжатию стандартных образцов (бетонных кубов с размером ребра 150 мм), испытанных в возрасте 28 суток хранения при температуре 20±2 °C с учётом статической изменчивости прочности.

        Коэффициент конструктивного качества: ККК=R/γ(прочность на относит. плотность), для 3-й стали ККК=51 МПа, для высокопрочной стали ККК=127 МПа, тяжёлого бетона ККК=12,6 МПа, древесины ККК=200 МПа.

        Твёрдость — показатель, характеризующий свойство материалов сопротивляться проникновению в него другого, более плотного материала. Показатель твёрдости: НВ=Р/F (F — площадь отпечатка, P — это сила), [НВ]=МПа. Шкала Мооса: тальк, гипс, известь…алмаз.

        Истирание — потеря первоначальной массы образца при прохождении этим образцом определённого пути абразивной поверхности. Истирание: И=(m1-m2)/F, где F — площадь истираемой поверхности.

        Износ — свойство материала сопротивляться одновременно воздействию истирающих и ударных нагрузок. Износ определяют в барабане со стальными шарами или без них.

        Природные каменные материалы

        Классификация и основные виды горных пород

        В качестве природных каменных материалов в строительстве используют горные породы, которые обладают необходимыми строительными свойствами.

        По геологической классификации горные породы подразделяют на три типа:

        1. магматические (первичные)
        2. осадочные (вторичные)
        3. метаморфические (видоизменённые)

        1) Изверженные (первичные) горные породы образовались при остывании поднявшейся из глубин земли расплавленной магмы. Строения и свойства изверженных горных пород в значительной степени зависят от условия остывания магмы, в связи с чем эти породы подразделяют на глубинные и излившиеся.

        Глубинные горные породы образовались при медленном остывании магмы в глубине земной коры при больших давлениях вышележащих слоёв земли, что способствовало формированию пород с плотной зернисто-кристаллической структурой, большой и средней плотностью, высоким пределом прочности при сжатии. Эти породы обладают малым водопоглощением и высокой морозостойкостью. К этим породам относят гранит, сиенит, диорит, габбро и др.

        Излившиеся породы образовались в процессе выхода магмы на земную поверхность при сравнительно быстром и неравномерном охлаждении. Наиболее распространёнными излившимися породами являются порфир, диабаз, базальт, вулканические рыхлые породы.

        2) Осадочные (вторичные) горные породы образовались из первичных (изверженных) горных пород под воздействием температурных перепадов, солнечной радиации, действия воды, атмосферных газов и др. В связи с этим осадочные горные породы подразделяют на обломочные (рыхлые), химические и органогенные.

        К обломочным рыхлым горным породам относят гравий, щебень, песок, глину.

        Химические осадочные породы: известняк, доломит, гипс.

        Органогенные горные породы: известняк-ракушечник, диатомит, мел.

        3) Метаморфические (видоизменённые) горные породы образовались из изверженных и осадочных горных пород под влиянием высоких температур и давлений в процессе поднятия и опускания земной коры. К ним относят глинистый сланец, мрамор, кварцит.

        Классификация и основные виды природных каменных материалов

        Природные каменные материалы и изделия получают путём обработки горных пород.

        По способу получения каменные материалы подразделяют на:

        • рваный камень (бут) — добывают взрывным способом
        • грубоколотый камень — получают раскалыванием без обработки
        • дроблёный — получают дроблением (щебень, искусственный песок)
        • сортированный камень (булыжник, гравий).

        Каменные материалы по форме делят на

        • камни неправильной формы (щебень, гравий)
        • штучные изделия, имеющие правильную форму (плиты, блоки).

        Щебень — остроугольные куски горных пород размером 5-70 мм, получаемые при механическом или природном дроблении бута (рваный камень) или естественных камней. Его используют в качестве крупного заполнителя для приготовления бетонных смесей, устройства оснований.

        Гравий — окатанные куски горных пород размером 5-120 мм, также используется для приготовления искусственных гравийно-щебёночных смесей.

        Песок — рыхлая смесь зёрен горных пород размером 0,14-5 мм. Он образуется обычно в результате выветривания горных пород, но может быть получен и искусственным путём — дроблением гравия, щебня, и кусков горных пород.

        Гидратационные (неорганические) вяжущие вещества

        1. Воздушные вяжущие вещества.
        2. Гидравлические вяжущие вещества.

        Гидратационными (неорганическими) вяжущими веществами называют тонко измельчённые материалы (порошки), которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное в процессе химического взаимодействия с ней затвердевать, набирать прочность, связывая при этом в единый монолит введённые в него заполнители, обычно каменные материалы (песок, гравий, щебень), образуя тем самым искусственный камень типа песчаника, конгломерата.

        Гидратационные вяжущие подразделяют на:

        • воздушные (твердеющие и набирающие прочность только в воздушной среде)
        • гидравлические (твердеющие во влажной, воздушной среде и под водой).

        Строительная воздушная известь (CaO) — продукт умеренного обжига при 900—1300 °C природных карбонатных пород (CaCO₃), содержащих до 8 % глинистых примесей (известняк, доломит, мел и др.). Обжиг осуществляют в шахтах и вращающихся печах. Наиболее широкое распространение получили шахтные печи. При обжиге известняка в шахтной печи движущийся в шахте сверху вниз материал проходит последовательно три зоны: зону подогрева (сушка сырья и выделение летучих веществ), зону обжига (разложение веществ) и зону охлаждения. В зоне подогрева известняк нагревается до 900 °C за счёт тепла поступающего из зоны обжига от газообразных продуктов горения. В зоне обжига происходит горение топлива и разложение известняка (CaCO₃) на известь (CaO) и диоксид углерода (CO₂) при температуре 1000—1200 °C. В зоне охлаждения обожжённый известняк охлаждается до 80-100 °C двигающимся снизу вверх холодным воздухом.

        В результате обжига полностью теряется двуокись углерода и получается комовая, негашёная известь в виде кусков белого или серого цвета. Комовая негашёная известь является продуктом, из которого получают разные виды строительной воздушной извести: молотую порошкообразную негашёную известь, известковое тесто.

        Строительную воздушную известь различного вида используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок (работающих в воздушно-сухих условиях), изготовлении плотных силикатных изделий (кирпича, крупных блоков, панелей), получении смешанных цементов.

        Гидротехнические и гидромелиорационные сооружения и конструкции работают в условиях постоянного воздействия воды. Эти тяжёлые условия эксплуатации конструкций и сооружений требуют применения вяжущих веществ, обладающих не только необходимыми прочностными свойствами, но и водостойкостью, морозостойкостью и коррозионной стойкостью. Такими свойствами обладают гидравлические вяжущие вещества.

        Гидравлическую известь получают умеренным обжигом природных мергелей и мергелистых известняков при 900—1100 °C. Мергель и мергелистый известняк идущие для производства гидравлической извести содержат от 6 до 25 % глинистых и песчаных примесей. Её гидравлические свойства характеризуются гидравлическим (или основным) модулем (m), представляющим отношение в процентах содержания окислов кальция к содержанию суммы окислов кремния, алюминия и железа:

        Гидравлическая известь — медленно схватывающееся и медленнотвердеющее вещество. Её применяют для приготовления строительных растворов, низкомарочных бетонов, лёгких бетонов, при получении смешанных бетонов.

        Портландцемент

        Гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного, тонкого помола клинкера и двуводного гипса.

        Клинкер — продукт обжига до спекания (при t>1480 °C) однородной, определённого состава природной или сырьевой смеси известняка или гипса. Сырьевую массу обжигают во вращающихся печах.

        Портландцемент как вяжущее вещество используют при приготовлении цементных растворов и бетонов.

        Шлакопортландцемент — в своём составе имеет гидравлическую добавку в виде гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака, охлаждаемого по специальному режиму. Его получают путём совместного помола портландцементного клинкера (до 3,5 %), шлака (20-80 %), и гипсового камня (до 3,5 %). Шлакопортландцемент характеризуется медленным нарастанием прочности в начальные сроки твердения, однако в дальнейшем скорость нарастания прочности возрастает. Он чувствителен к окружающей температуре, стоек при воздействии на него мягких сульфатных вод, имеет пониженную морозостойкость.

        Карбонатный портландцемент получают путём совместного помола цементного клинкера с 30 % известняка. Он обладает пониженным тепловыделением при твердении, повышенной стойкостью.

        Марка портландцемента — условное обозначение, выражающее минимальные требования к пределу прочности при сжатии образцов из стандартного цементного раствора, изготовленных, твердевших и испытанных в условиях и в сроки, установленные нормативной документацией (ГОСТ 10178, ГОСТ 310). Марку портландцемента получают путём округления в низшую сторону до целых значений (400, 500, 550 и 600) прочностного ряда в кг/см², определяемого соответствующим стандартом (например, в данном случае, ГОСТ 10178), величин прочности при сжатии образцов — половинок призм размером 4×4×16 см, предварительно испытанных на прочность при изгибе в возрасте 28 суток. Образцы изготавливаются (ГОСТ 310) из растворной смеси 1:3 на стандартном нормальном песке при В/Ц близком к 0,40, хранятся до испытаний в течение суток при влажности не менее 90 %, а затем до 28 суток в воде при температуре 20±2 °C.

        Для отнесения цемента к определённой марке, кроме нормируемых значений прочности при сжатии в возрасте 28 суток, должны быть также определены нормируемые значения прочности при изгибе, а для быстротвердеющего портландцемента и шлакопортландцемента, кроме прочности в 28 суток, также нормируемые значения прочности при сжатии и изгибе в возрасте 3 суток.

        Активность цемента, используемая для расчётов состава бетона и др. смесей, является показателем прочности на сжатие образца размером 4×4×16 см в возрасте 28 суток.

        Кроме предусмотренных ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 и 600, производитель цемента по техническим условиям может выпускать цементы более низких (300, 200) или более высоких марок (700 и выше).

        Наряду с характеристикой прочности цемента путём отнесения его к той или иной марке, нормативные документы (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108) предусматривают возможность отнесения цемента к определённому классу прочности.

        Строительные растворы

        Строительные растворы представляют собой тщательно отдозированные мелкозернистые смеси, состоящие из неорганического вяжущего вещества (цемент, известь, гипс, глина), мелкого заполнителя (песка, дроблёного шлака), воды и в необходимых случаях добавок (неорганических или органических). В свежеприготовленном состоянии их можно укладывать на основание тонким слоем, заполняя все его неровности. Они не расслаиваются, схватываются, твердеют и набирают прочность, превращаясь в камневидный материал.

        Строительные растворы используют при каменных кладках, отделочных, ремонтных и др. работах. Их классифицируют по средней плотности: тяжёлые с средней ρ=1500 кг/м³, лёгкие со средней ρ

        Растворы приготовленные на одном виде вяжущего вещества, называют простыми, из нескольких вяжущих веществ смешанными (цементно-известковый).

        Строительные растворы приготовленные на воздушных вяжущих, называют воздушными (глиняные, известковые, гипсовые). Состав растворов выражают двумя (простые 1:4) или тремя (смешанные 1:0,5:4) числами, показывающие объёмное соотношение количества вяжущего и мелкого заполнителя. В смешанных растворах первое число выражает объёмную часть основного вяжущего вещества, второе — объёмную часть дополнительного вяжущего вещества по отношению к основному. В зависимости от количества вяжущего вещества и мелкого заполнителя растворные смеси подразделяют на жирные — с содержанием большого количества вяжущего вещества. Нормальные — с обычным содержанием вяжущего вещества. Тощие — содержащие относительно небольшое количество вяжущего вещества (малопластичные).

        Для приготовления строительных растворов лучше использовать песок с зёрнами, имеющими шероховатую поверхность. Песок предохраняет раствор от растрескивания при твердении, снижает его стоимость.

        Гидроизоляционные растворы (водонепроницаемые) — цементные растворы состава 1:1 — 1:3,5 (обычно жирные), в которые добавляют алюминат натрия, нитрат кальция, хлористое железо, битумную эмульсию.

        Для изготовления гидроизоляционных растворов используют портландцемент, сульфатостойкий портландцемент. В качестве мелкого заполнителя в гидроизоляционных растворах используют песок.

        Кладочные строительные растворы — используют при кладке каменных стен, подземных сооружений. Они бывают цементно-известковые, цементно-глиняные, известковые и цементные.

        Отделочные (штукатурные) растворы — подразделяют по назначению на наружные и внутренние, по расположению в штукатурке на подготовительные и отделочные.

        Акустические растворы — лёгкие растворы, обладающие хорошей звукоизоляцией. Приготовляют эти растворы из портландцемента, шлакопортландцемента, извести, гипса и др. вяжущих веществ с использованием в качестве заполнителя лёгких пористых материалов (пемзы, перлита, керамзита, шлака).

        Стекло и стеклянные изделия

        Стекло — переохлаждённый расплав сложного состава из смеси силикатов и других веществ. Отформованные стеклянные изделия подвергают специальной термической обработки — обжигу.

        Оконное стекло выпускают в листах размером до 3210×6000 мм. Стекло в соответствии с его оптическими искажениями и нормируемыми пороками подразделяют на марки М0-М7.

        По толщине стекло делят на:

        • одинарное (толщиной 2 мм)
        • полуторное (2,5 мм)
        • двойное (3 мм)
        • утолщённое (4-10 мм).

        Витринное стекло выпускают полированным и неполированным в виде плоских листов толщиной 2-12 мм. Применяют его для остекления витрин и проёмов. В дальнейшем листы стекла можно подвергать дальнейшей обработке: гнуть, закалять, наносить покрытия.

        Стекло листовое высокоотражающее — это обычное оконное стекло, на поверхность которого нанесена тонкая полупрозрачная отражающая свет плёнка, изготовленная на основе окиси титана. Стекло с плёнкой отражает до 40 % падающего света, светопропускание 50-50 %. Стекло уменьшает просмотр с наружной стороны и снижает проникание внутрь помещения солнечной радиации.

        Стекло листовое радиозащитное — это обычное оконное стекло, на поверхность которого нанесена тонкая прозрачная экранирующая плёнка. Экранирующую плёнку наносят на стекло в процессе его формирования на машинах. Светопропускание не ниже 70 %.

        Армированное стекло — изготавливают на поточных линиях методом непрерывного проката с одновременным закатыванием внутрь листа металлической сетки. Это стекло имеет гладкую, узорчатую поверхность, может быть бесцветным или цветным.

        Стекло теплопоглощающее обладает способностью поглощать инфракрасные лучи солнечного спектра. Оно предназначено для остекления оконных проёмов с целью уменьшения проникания солнечной радиации внутрь помещений. Это стекло пропускает лучи видимого света не менее чем на 65 %, инфракрасных лучей не более 35 %.

        Стеклянные трубы изготавливают из обычного прозрачного стекла способом вертикального или горизонтального вытягивания. Длина труб — 1000-3000 мм, внутренний диаметр — 38-200 мм. Трубы выдерживают гидравлическое давление до 2 МПа.

        Ситаллы получают путём введения в расплавленную стеклянную массу специального состава катализаторов кристаллизации. Из такого расплава формируют изделия, затем их охлаждают, в результате расплавленная масса превращается в стекло. При последующей тепловой обработке стекла происходит его полная или частичная кристаллизация — образуется ситолл. Он имеет большую прочность, малую среднюю плотность, высокую износостойкость. Применяется при облицовке наружных или внутренних стен, изготовлении труб, плит для полов.

        Стемалит представляет листовое стекло различной фактуры, покрытое с одной стороны глухими керамическими кристаллами разного цвета. Изготавливают его из неполированного витринного или прокатного стекла толщиной 6-12 мм. Применяют его для наружной и внутренней облицовки зданий, изготовления стеновых панелей.

        Безобжиговые искусственные каменные материалы и изделия на основе гидротационных вяжущих веществ

        Безобжиговые искусственные каменные материалы и изделия изготавливают из смеси вяжущих веществ, воды и заполнителей путём её формирования и соответствующей обработки. По виду вяжущего вещества их подразделяют на силикатные, известково-шлаковые, газосиликатные, газобетонные, гипсовые, гипсобетонные, асбестоцементные и др.

        По условиям твердения — их делят на:

        • изделия твердеющие при автоклавной и тепловой обработке
        • изделия, твердеющие в условиях воздушно-влажной среды.

        Материалы и изделия автоклавного твердения

        Для производства изделий автоклавного твердения широко используют местные материалы: известь, кварцевые пески, отходы промышленности.

        Прочные и водостойкие автоклавные материалы и изделия получаются в результате химического взаимодействия тонкоизмельчённых извести и кремнезёмистых компонентов в процессе их гидротермической обработки в паровой среде при 175 °C в автоклавах под давлением 0,8-1,4 МПа. В результате химической реакции возникает прочное и водостойкое вещество (силикат кальция), который цементирует частицы песка, образуя искусственный камень. Автоклавные материалы и изделия могут иметь как плотную, так и ячеистую структуру.

        Автоклавный силикатный бетон

        Смесь известково-кремнезёмистого вяжущего, песка и воды. В качестве вяжущих используют известково-пуццолановый, известково-шлаковый и известково-зольный цементы. Изделия из силикатного автоклавного бетона имеют достаточную морозостойкость, водостойкость и химическую стойкость к некоторым агрессивным средам. Из автоклавного силикатного изготовляют крупные, плотные, силикатные стеновые блоки.

        Автоклавный ячеистый бетон

        Приготовляют из однородной смеси минерального вяжущего, кремнезёмистого компонента, гипса и воды. Вяжущими материалами служат портландцемент, молотая известь-кипелка. Во время выдержки изделия перед автоклавной обработкой из него выделяется водород, в результате чего в однородной пластично-вязкой вяжущей среде образуются мельчайшие пузырьки. В процессе газовыделения эти пузырьки увеличиваются в размерах, создавая сфероидальные ячейки во всей массе ячеистой бетонной смеси.

        При автоклавной обработке под давлением 0,8-1,2 МПа в высоковлажной воздушно-паровой среде при 175—200 °C происходит интенсивное взаимодействие вяжущего вещества кремнезёмным компонентов с образованием силиката кальция и др. цементирующих новообразований, благодаря которым структура ячеисто высокопористого бетона приобретает прочность.

        Из ячеистого бетона изготовляют панели однорядной разрезки, стеновые и крупные блоки, однослойные и двухслойные стеновые навесные панели, однослойные плиты междуэтажных и чердачных перекрытий.

        Силикатный кирпич формуют на специальных прессах из тщательно приготовленной однородной смеси чистого кварцевого песка (92-95 %), воздушной извести (5-8 %) и воды (7-8 %). После прессования кирпич запаривают в автоклавах в среде, насыщенной парами, при 175 °C и давлении 0,8 МПа. Изготавливают кирпич одинарный размером 250×120×65 мм и модульный (полуторный) размером 250×120×88 мм; сплошной и пустотелый, лицевой и рядовой. Марка кирпича: 75, 100, 125, 150, 200, 250.

        Асбестоцементные изделия

        Для изготовления асбестоцементных изделий используют асбестоцементную смесь, состоящую из тонковолокнистого асбеста (8-10 %), портландцемента для асбестоцементных изделий и воды. После затвердевания смеси образуется искусственный асбестоцементный каменный материал, представляющий цементный камень. Для производства асбестоцементных изделий применяют асбест III—IV сорта, портландцемент для асбестоцементных изделий марок 300, 400, 500 или песчаный цемент, состоящий из портландцемента и тонкомолотого кварцевого песка и воду с температурой 20-25 °C, не содержащую глинистых примесей, органических веществ и минеральных солей.

        Трубы водопроводные безнапорные и напорные, для прокладки телефонных кабелей и газовые имеют правильную цилиндрическую форму. Они гладкие, не имеют трещин. Безнапорные трубы применяют при прокладке безнапорных внутренних и наружных трубопроводов, транспортирующих бытовые и атмосферные сточные воды; при строительстве безнапорных трубчатых гидротехнических сооружений и дренажных коллекторов осушительных систем; при подземной прокладке кабелей. Напорные трубы широко применяют при строительстве подземных водопроводов, современных автоматизированных оросительных систем, теплосетей.

        Плиты плоские облицовочные прессованные изготовляют неокрашенные, окрашенные. Их применяют для облицовки стен, перегородок панелей. Длина их 600—1600 мм, ширина 300—1200, толщина 4-10 мм.

        Гипсовые и гипсобетонные изделия

        Изделия на основе гипсовых вяжущих имеют сравнительно небольшую плотность, достаточную прочность, несгораемы, обладают высокими звуко- и тепло изоляционными свойствами, хорошо поддаются обработке (распиливанию, сверлению). Для повышения влаго- и водостойкости гипсовых изделий при их изготовлении используют гипсо-цементно-пуццолонавые и гипсошлакоцементнопуццолам. вяжущие, покрывают их водостойкими водонепроницаемыми защитными красками или пастами. Изделия на основе гипсовых вяжущих изготавливают из гипсового теста, гипсового раствора или гипсобетона с минеральными заполнителями (песок, керамзитовый гравий…) и органическими наполнителями (древесные опилки, стружка, камыш…). Гипсовые и гипсобетонные изделия обладают значительной хрупкостью, поэтому в них при их изготовлении вводят армирующие материалы в виде деревянных реек, камыша, металлической арматуры (сетка, проволока…).

        Листы гипсовые обшивочные изготавливают из гипсового листа, облицованного с двух сторон картоном. Гипсовый лист приготовляют из смеси строительного гипса с минеральными или органическими добавками. Их применяют для внутренней обшивки стен, перегородок, потолков зданий. Различаются гипсокартонные и гипсоволокнистые листы.

        Плиты гипсовые для перегородок изготовляют из смеси строительного гипса с минеральными или органическими наполнителями. Плиты выпускают сплошные и пустотелые толщиной 80-100 мм. Гипсовые и гипсобетонные перегородочные плиты применяют для устройства перегородок внутри здания.

        Панели гипсобетонные для основания полов изготовляют из гипсобетона с пределом прочности при сжатии не менее 7 МПа. Они имеют деревянный реечный каркас. Размеры панелей определяются размерами помещений. Панели предназначены под полы из линолеума, плиток в помещениях с нормальной влажностью.

        Блоки гипсовые вентиляционные изготавливают из строительного гипса с пределом прочности при сжатии 12-13 МПа или из смеси гипсоцементно-пуццоланового вяжущего с добавками. Блоки предназначены для устройства вентиляционных каналов в жилых, общественных и промышленных зданиях.

        Блоки гипсовые пазогребневые применяются при малоэтажном строительстве, а также при возведении перегородок внутри зданий и сооружений промышленного, административного и жилищного направления. Замковое соединение блоков в кладке достигается наличием на каждой из горизонтальных плоскостей соответственно паза и гребня. Соединение паз-гребнь позволяет вести быстрый монтаж стены из пазогребневых блоков. В каждом блоке предусмотрены две сквозные пустоты, позволяющие получать лёгкие конструкции перегородок. При кладке стен пустоты всех рядов совмещаются, образуя герметичные замкнутые воздушные полости, заполняемые эффективными утеплительными материалами (керамзит, минералвата, пенополиуретан и т. п.). При заполнении этих пустот тяжёлым бетоном, можно создать любые несущие конструкции. Плиты гипсовые пазогребневые предназначаются для поэлементной сборки ненесущих перегородок в зданиях различного назначения и для внутренней облицовки наружных стен зданий. Гипсовые блоки — применяются в соответствии со строительными нормами и правилами для самонесущих и ограждающих конструкций жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий, в основном при малоэтажном строительстве.

        Благодаря своим физико-механическим свойствам кладка из гипсовых блоков имеет высокие показатели индекса звукоизоляции воздушного шума (50 дБ) и теплопроводности, что имеет немаловажное значение при строительстве как жилых, так и производственных помещений.

        Искусственные обжиговые материалы

        Искусственные обжиговые материалы и изделия (керамику) получают путём обжига при 900—1300 °C отформованной и высушенной глиняной массы. В результате обжига глиняная масса превращается в искусственный камень, обладающий хорошей прочностью, высокой плотностью сложения, водостойкостью, водонепроницаемостью, морозостойкостью и долговечностью. Сырьём для получения керамики служит глина с вводимыми в неё в некоторых случаях, отощающими добавками. Эти добавки уменьшают усадку изделий при сушке и обжиге, увеличивают пористость, уменьшают среднюю плотность и теплопроводность материала. В качестве добавок используют песок, измельчённую керамику, шлаки, золы, уголь, опилки. Температура обжига зависит от температуры начала плавления глины. Керамические строительные материалы подразделяют на пористые и плотные. Пористые материалы имеют относительную плотность до 95 % и водопоглощение более 5 %; их предел прочности при сжатии не превышает 35 МПа (кирпич, дренажные трубы). Плотные материалы имеют относительную плотность более 95 %, водопоглощение менее 5 %, предел прочности при сжатии до 100 МПа; они обладают износостойкостью (плитки для полов).

        Керамические материалы и изделия из легкоплавких глин

        1. Кирпич глиняный обыкновенный пластического прессования изготавливают из глин с отощающими добавками или без них. Кирпич представляет собой параллелепипед. Марки кирпича: 300, 250, 200, 150, 125, 100.
        2. Кирпич (камень) керамический пустотелый пластического прессования выпускают для кладки несущих стен одноэтажных и многоэтажных зданий, внутренних помещений, стен и перегородок, облицовки кирпичных стен.
        3. Кирпич строительный лёгкий изготовляют путём формовки и обжига массы из глин с выгорающими добавками, а также из смесей песка и глин с выгорающими добавками. Размер кирпича: 250×120×88 мм, марки 100, 75, 50, 35. Кирпич глиняный обыкновенный применяют при кладке внутренних и наружных стен, столбов и других частей зданий и сооружений. Кирпич глиняный и керамический пустотелые применяют при кладке внутренних и наружных стен зданий и сооружений выше гидроизоляционного слоя. Кирпич лёгкий применяют при кладке наружных и внутренних стен зданий с нормальной влажностью внутри помещений.
        4. Черепицу изготовляют из жирной глины путём обжига при 1000—1100 °C. Доброкачественная черепица при лёгком ударе молотком издаёт чистый, не дребезжащий звук. Она прочна, очень долговечна и огнестойка. Недостатки — большая средняя плотность, утяжеляющая несущую конструкцию крыши, хрупкость, необходимость устраивать крыши с большим уклоном для обеспечения быстрого стока воды.
        5. Дренажные керамические трубы изготавливают из глин с отощающими добавками или без них, внутренний диаметр 25-250 мм, длиной 333, 500, 1000 мм и толщиной стенок 8-24 мм. Их изготавливают на кирпичных ил специальных заводах. Дренажные керамические трубы применяют при строительстве осушительно-увлажнительных и оросительных систем, коллекторно-дренажных водоводов.

        Керамические материалы и изделия из тугоплавких глин

        1. Камень для подземных коллекторов изготовляют трапецеидальной формы с боковыми пазами. Его применяют при прокладке подземных коллекторов диаметром 1,5 и 2 м, при устройстве канализационных и др. сооружений.
        2. Плитку керамическую фасадную применяют для облицовки зданий и сооружений, панелей, блоков.
        3. Керамические канализационные трубы изготавливают из тугоплавких и огнеупорных глин с отощающими добавками. Они имеют цилиндрическую форму и длину 800, 1000 и 1200 мм, внутренний диаметр 150—600 м.
        4. Плитку для полов по виду лицевой поверхности подразделяют на гладкую, шероховатую и теснённую; по цвету — на одноцветную и многоцветную; по форме — на квадратную, прямоугольную, треугольную, шестигранную, четырёхгранную. Толщина плитки 10 и 13 мм. Применяют её для устройства полов в помещениях промышленных, водохозяйственных зданий с влажным режимом.
        5. Керамическая кровельная черепица — один из древнейших видов кровельных материалов, который активно используется в строительстве и в наше время. Процесс изготовления керамической черепицы можно разделить на несколько этапов — глиняной заготовке сначала придают форму, её сушат, сверху наносят покрытие, а затем обжигают в печи при температуре около 1000 °C.

        Коагуляционные (органические) вяжущие материалы

        Растворы и бетоны на их основе.

        Органические вяжущие материалы, применяемые при устройстве гидроизоляции, при изготовлении гидроизоляционных материалов и изделий, а также гидроизоляционных и асфальтовых растворов, асфальтобетонов, подразделяют на битумные, дёгтёвые, битумно-дёгтёвые. Они хорошо растворяются в органических растворителях (бензине, керосине), обладают водонепроницаемостью, способны при нагревании переходить из твёрдого состояния в пластичное, а затем жидкое, имеют высокую прилипаемость и хорошее сцепление со строительными материалами (бетоном, кирпичом, деревом).

        Ангидрит встречается как естественная горная порода (CaSO4) без кристаллической воды (природный ангидрит NAT) или образуется из искусственно приготовленного ангидрита в установках по извлечению серы из дымовых газов на электростанциях, работающих на угле (синтетический ангидрит SYN). Его часто обозначают также REA — гипс. Чтобы ангидрит мог воспринимать воду, к нему добавляют в качестве возбудителей (ингибиторов) основные материалы, такие, как строительная известь, или основные и солевидные материалы (смешанные ингибиторы).

        Ангидридный раствор начинает схватываться через 25 минут и становится твёрдым не позже чем через 12 часов. Его твердение происходит только на воздухе. Ангидритное вяжущее (АВ) поставляется по DIN 4208 двух классов прочности. Он может применяться в качестве вяжущего для штукатурок и стяжек, а также для внутренних строительных конструкций. Штукатурки с ангидритным вяжущим необходимо защищать от влаги.

        Смешанные вяжущие — это гидравлические вяжущие, содержащие тонкомолотый трасс, доменные шлаки или доменный песок, а также гидрат извести или портландцемент в качестве ингибитора для восприятия воды. Смешанные вяжущие твердеют как на воздухе, так и под водой. Их прочность на сжатие установлена по DIN 4207 не менее 15 Н/мм² через 28 дней после укладки. Смешанные вяжущие могут применяться только для растворов и неармированного бетона.

        Битумные материалы

        Битумы подразделяют на природные и искусственные. В природе чистые битумы встречаются редко. Обычно битум добывают из горных осадочных пористых пород, пропитанных им в результате поднятия нефти из нижележащих слоёв. Искусственные битумы получают при переработке нефти, в результате отгонки из её состава газов (пропан, этилен), бензина, керосина, дизельного топлива.

        Природный битум — твёрдое вещество или вязкие жидкости, состоящие из смеси углеводородов.

        Асфальтовые породы — горные породы, пропитанные битумом (известняки, доломиты, песчаники, пески и глины). Битум извлекают из них нагревом, или же применяют эти породы в молотом виде (асфальтовый порошок).

        Асфальтиты — породы, состоящие из твёрдого природного битума и др. органических веществ, нерастворимых в сероуглероде.

        Дёгтевые материалы

        Дёготь получают при сухой перегонке (нагревании при высоких температурах без доступа воздуха) каменного или бурого угля, торфа, древесины. В зависимости от исходного сырья дёготь подразделяют на каменноугольный, буроугольный, торфяной, древесный.

        Каменноугольный дёготь — вязкая тёмно-бурая или чёрная жидкость, состоящая из углеводородов.

        Каменноугольный пёк — твёрдое вещество чёрного цвета, получаемое после отгонки из дёгтя почти всех масляных фракций.

        Асфальтовые растворы

        Асфальтовые растворы применяют при устройстве гидроизоляционных штукатурок и покрытий, тротуаров, полов. Они могут быть горячими (литыми) и холодными. Состав асфальтовых растворов подбирают в зависимости от условий эксплуатации их в сооружениях.

        Холодный асфальтный раствор изготовляют из смеси нефтяных битумов (5-10 %) с добавкой растворителя (бензола), порошкообразного минерального наполнителя (известняка, доломита) и чистого сухого песка, замешанной в специальных растворомешалках с разогревом до 110—120 °C. Твердение холодного асфальтового раствора происходит вследствие испарения растворителя.

        Горячий асфальтовый раствор изготовляют из смеси битума (или дёгтя, пёка), порошкообразного минерального наполнителя и песка. Смесь составляющих горячего асфальтового раствора перемешивают в специальных мешалках с разогревом до 120—180 °C. Асфальтовый раствор укладывают слоями в горячем состоянии с укаткой каждого слоя катками.

        Асфальтобетоны

        Асфальтобетоны приготовляют на специализированных асфальтовых заводах или установках. В зависимости от назначения их подразделяют на дорожный, для устройства полов; в зависимости от состава — на битумный и дёгтевый; в зависимости от температуры укладки — на холодный и горячий.

        Холодный асфальтобетон укладывают слоями на сухие или слегка влажные поверхности с лёгкой укаткой катками. Изготовляют его из смеси жидких битумов, растворителей, порошкообразного минерального наполнителя (известняка, песка) чистого щебня и песка путём смешивания и нагрева.

        Полимерные материалы

        Полимерные материалы представляют природные или синтетические высокомолекулярные органические соединения, состоящие из огромного количества атомов. Строение молекул полимеров может иметь линейный или объёмный характер. Полимеры, молекулы которых имеют линейное строение, обладают термопластичностью — размягчаясь при нагревании они вновь затвердевают при охлаждении. Размягчение и отвердевание можно проводить многократно. Многократное нагревание с последующим охлаждением не вносит существенных изменений в свойства материала (полиэтилен, полистирол). Полимеры, имеющие объёмное строение молекул, обладают термореактивностью — они не могут многократно обратимо расплавляться и затвердевать. При первом нагревании они становятся пластичным и принимают заданную форму, переходя в неплавкое и нерастворимое состояние (фенопласты).

        По упругим свойствам полимеры подразделяют на:

        • пластики (жёсткие)
        • эластики (эластичные).

        Полимерные материалы содержат три группы веществ:

        • связующие
        • пластификаторы
        • наполнители.

        Связующими веществами служат синтетические смолы. В качестве пластификаторов вводя глицерин, камфору и др. вещества, которые повышают эластичность и пластичность полимеров, облегчая их переработку. Наполнители (порошковые, волокнистые) придают полимерным изделиям большую механическую прочность, предотвращают усадку. Кроме этого, в состав вводят пигменты, стабилизаторы, ускорители твердения и др. вещества.

        При изготовлении полимерных строительных материалов, изделий и конструкций наибольшее применение находят полиэтилен (плёнки, трубы), полистирол (плиты, лаки), полихлорвинил (линолеум), полиметилметакрилат (органическое стекло).

        Благодаря хорошим механическим свойствам, эластичности, электроизоляционным качествам, способности принимать любую форму в процессе переработки полимерные материалы нашли широкое применение во всех областях строительства и в нашей повседневной жизни.

        Исходные полимерные материалы

        Полимеры в зависимости от метода получения подразделяют на полимеризационные и поликонденсационные. Полимеризационные полимеры получают путём полимеризации. К ним относятся полиэтилен, полистирол. Поликонденсационные полимеры получают методом поликонденсации. К ним относятся полиэфирные, акриловые, кремнийорганические и др. смолы, полиэфиры, полиуретановые каучуки.

        Полиэтилен получают полимеризацией этилена из попутного и природного газа. Он стареет под действием солнечной радиации, воздуха, воды. Его плотность 0,945 г/см³, морозостойкость −70 °C термостойкость всего 60-80 °C. По способу получения различают полиэтилен высокого давления (ПВД), низкого давления (ПНД) и на окисно-хромовом катализаторе (П). При нагревании до 80 °C полиэтилен растворяется в бензоле, четырёххлористом углероде. Применяют его для изготовления плёнок отделочных материалов.

        Полиизобутилен — каучукоподобный или жидкий эластичный материал, получаемый полимеризацией изобутилена. Он легче полиэтилена, менее прочен, обладает очень малой влаго- и газопроницаемостью, почти не стареет. Применяют его для изготовления гидроизоляционных тканей, защитных покрытий, плёнок, в качестве добавок в асфальтобетонах, вяжущего для клеев и др.

        Полистирол — термопластичная смола, продукт полимеризации стирола (винилбензола). Применяют его для изготовления плит, облицовочных плиток, лаков эмалей и др.

        Полиметилметакрилат (органическое стекло) — образуется в процессе полимеризации метилового эфира в результате его обработки метакриловой кислотой. В начале образуется метилметакрилат в виде бесцветной, прозрачной жидкости, а затем получают стеклообразный продукт в виде листов, трубок… Они очень стойки к воде, кислотам и щелочам. Применяют их для остекления, изготовления моделей.

        Пластиковые панели — панели ПВХ

        Пластиковые панели — сравнительно новый материал и используется он во внутренней и реже наружной отделки стен.

        Изготавливается из ПВХ (поливинилхлорида) методом экструзии. Основные типоразмеры:

        Толщина пластиковых панелей 5, 8, 9, 10 мм. По толщине пластиковые панели по сути делятся на два основных размера — 5 и 8-9-10 мм. Размеры от 8 до 10 мм считаются как один размер, так как под них идут молдинги стандартного размера.

        Стандартная длина пластиковых панелей: вагонка (10 см) — 3 м; широкая панель (от 20 до 37 см) — 2,6, 2,7 и 3 м.

        Ширина пластиковых панелей:

        Ширина 10 см бывают двух видов — обычная, с широким замком (европейка), и более редкая, с узким замком (полька).

        Ширина 12,5 см — малораспространённая, панель имеет двойной профиль.

        Вагонка выпускается в основном белого цвета, гораздо меньше выпускают цветную вагонку, окрашенную в массе в однотонные цвета, такие, как жёлтый, синий, зелёный, коричневый и т. д. Совсем редко делают вагонку с расцветками с помощью термопереноса.

        Главное отличие панели от вагонки — в отсутствии шва при соединении. При монтаже панелей (при условии качественной панели) шов между панелями не заметен ни зрительно, ни на ощупь. Ширина панели может быть от 15 см до 40-50 см. Фактически самая распространённая ширина пластиковых панелей составляет 25 см.

        По цветам панель делится на несколько видов по способу нанесения цветового покрытия. Белая панель — на панель не наносилось никакое покрытие. Лакированная — на панель нанесён слой лака для придания блеска в основном белого цвета. Термоперенос — на панель нанесён рисунок с помощью термоплёнки. Способ, когда с плёнки с помощью горячего вала изображение и цвет переносится на панель, — самый распространённый вариант окрашивания панели в силу дешевизны и простоты, а также широкого выбора расцветок. Печатный способ — рисунок на панели оставляет вал с изображением наподобие типографской печати. Используется для создания рисунков под мрамор.

        Ширина обычно от 800 до 2030 мм, длина — от 1500 до 4050 мм, толщина от 1 до 30 мм, зависит от марки материала и фирмы-производителя. Наиболее распространены листы вспенённого ПВХ, при этом поверхность может быть гладкой и ударопрочной. Листы из свободно вспенённого ПВХ отличаются небольшим весом и лёгкостью обработки, благодаря чему из них часто делают вывески и указатели. Листовой ПВХ ещё называют ПВХ-плитами.

        Полимерные трубы

        Трубы из полимерных материалов широко применяют при строительстве напорных трубопроводов (подземных и надземных), оросительных систем, закрытого дренажа, трубчатых гидротехнических сооружений. В качестве материала для изготовления полимерных труб используют полиэтилен, винипласт, полипропилен, фторопласт.

        Полиэтиленовые трубы изготавливают методом непрерывной шнековой экструзии (непрерывное выдавливание полимера из насадки с заданным профилем). Полиэтиленовые трубы морозостойки, что позволяет эксплуатировать их при температурах от −80 °C до +60 °C.

        Полимерные мастики и бетоны

        Гидротехнические сооружения работающие в условиях агрессивной среды, действия больших скоростей и твёрдого стока, защищают специальными покрытиями или облицовками. С целью предохранения сооружений от этих воздействий, увеличения их долговечности используют полимерные мастики, полимерные бетоны, полимербетоны, полимеррастворы.

        Полимерные мастики — предназначены для создания защитных покрытий, предохраняющих конструкции и сооружения от воздействия механических нагрузок, истирания, перепадов температур, радиации, агрессивной среды.

        Полимерные бетоны — цементные бетоны, в процессе приготовления которых в бетонную смесь добавляют кремнийорганические или водо-растворимые полимеры. Такие бетоны имеют повышенную морозостойкость, водонепроницаемость.

        Полимербетоны — это бетоны, в которых вяжущими материалами служат полимерные смолы, а заполнителем — неорганические минеральные материалы.

        Полимеррастворы отличаются от полимербетонов тем, что не имеют в своём составе щебня. Их применяют в качестве гидроизоляционных, антикоррозионных и износоустойчивых покрытий гидротехнических сооружений, полов, труб.

        Теплоизоляционные материалы и изделия из них

        Теплоизоляционные материалы характеризуются малой теплопроводностью и небольшой средней плотностью из-за их пористой структуры. Их классифицируют по характеру строения: жёсткие (плиты, кирпич), гибкие (жгуты, полужёсткие плиты), рыхлые (волокнистые и порошкообразные); в виду основного сырья: органические и неорганические.

        Органические теплоизоляционные материалы

        Опилки, стружки — применяют в сухом виде с пропиткой в конструкции известью, гипсом, цементом.

        Войлок строительный изготовляют из грубой шерсти. Выпускают его в виде пропитанных антисептиком полотнищ длиной 1000—2000 мм, шириной 500—2000 мм и толщиной 10-12 мм.

        Камышит выпускают в виде плит толщиной от 30-100 мм, получаемых путём проволочного скрепления через 12-15 см рядов прессованного камыша.

        

        

        Целлюлозный утеплитель (эковата) на 80 % состоит из обработанной целлюлозы (древесное волокно), на 12 % — из антипиренов (борная кислота), и на 8 % — из антисептика (бура). Все составляющие материала являются нетоксичными, нелетучими, безвредными для человека природными компонентами.

        Неорганические теплоизоляционные материалы

        Минеральная вата — спутанное волокно (диаметром 5-12 мкм), получаемое из расплавленной массы горных пород или шлаков либо в процессе распыления её тонкой струи паром под давлением. Минеральную вату используют в качестве теплоизоляции поверхностей с температурой от −200 °C до +600 °C.

        Стеклянная вата — спутанное волокно, получаемое из расплавленного стекла. Её используют для приготовления теплоизоляционных изделий (матов, плит) и теплоизоляции поверхностей.

        Пеностекло — пористый лёгкий материал, получаемый путём спекания смеси стекольного порошка с газообразователями (известняком, каменным углём). Изготавливают его с открытыми и закрытыми порами. Плиты из пеностекла применяют для теплоизоляции стен, покрытий, перекрытий, утепления полов.

        Коэффициент теплопроводности современного пеностекла сопоставим с пенопластами: от 0,042 Вт/(м*К) при средней плотности от 100 до 200 кг/м³. Температура применения: −180 до +480 (нижний предел обусловлен конденсацией газовой фазы в ячейках пеностекла, верхний — началом размягчения стеклянной матрицы).

        Наиболее качественным считается пеностекло с мелкими закрытыми порами одинакового размера.

        Пеноизол — универсальный утеплитель, который относится к новому поколению карбомидных теплоизоляционных пенопластов, имеет высокие теплоудерживающие способности, низкую объёмную плотность, стойкость к действию микроорганизмов и грызунов.

        Гидроизоляционные и кровельные материалы на основе битумов и полимеров

        Один из важных вопросов в строительстве — защита зданий и сооружений от воздействия атмосферных осадков, окружающей влажной среды, напорных и безнапорных вод. Во всех этих случаях основную роль играют гидроизоляционные и кровельные материалы, которые предопределяют долговечность зданий и сооружений. Гидроизоляционные и кровельные материалы подразделяют на эмульсии, пасты, мастики. В зависимости от входящих в состав гидроизоляционных и кровельных материалов вяжущих веществ их подразделяют на битумные, полимерные, полимерно-битумные.

        Гидроизоляционные материалы

        Эмульсии — дисперсные системы, состоящие из двух не смешивающихся между собой жидкостей, одна из которых находится в другой в мелко раздробленном состоянии. Для приготовления эмульсии применяют слабые водные растворы поверхностно-активных веществ или тонкодисперсные твёрдые порошки — эмульгаторы, которые понижают поверхностное натяжение между битумом и водой, способствуя более мелкому его раздроблению. В качестве эмульгаторов используют олеиновую кислоту, концентраты сульфитно-спиртовой барды, асидол. Эмульсии используют в качестве грунтовок и покрытий, наносят в холодном состоянии на сухую или сырую поверхность послойно.

        Пасты приготовляют из смеси эмульгированного битума и тонкомолотых минеральных порошков (негашёной или гашёной извести, высокопластичных или пластичных глин). Применяют их в качестве грунтовок и покрытий для внутренних слоёв гидроизоляционного ковра.

        Сухие смеси строительные гидроизоляционные проникающего действия представляют собой смесь цемента и песка в сочетании с химическими производными.

        Существуют полимерные мембраны, которые изготавливаются из двух типов термопластичных материалов: ПВХ (пластифицированный поливинилхлорид) и ТПО (термопластичные полиолефины).

        ПВХ мембраны состоят из нескольких слоёв ПВХ пленки, армированных полиэстровой сеткой, что обеспечивает большую прочность на разрыв и отсутствие усадки материала. Появились полимерные мембраны 40 лет назад на Западе.

        Специально для подземной гидроизоляции существует тоннельная ПВХ мембрана с ярко-жёлтым сигнальным слоем. Это неармированный материал, устойчивый к прорастанию корней и к воздействию микроорганизмов. Сигнальный слой позволяет очень легко обнаружить повреждения гидроизоляционного ковра при монтаже подземной гидроизоляции.

        ТПО мембраны состоят из смеси каучука и полипропилена.

        Кровельные материалы

        • Пергамин — беспокровный материал, получаемый путём пропитки кровельного картона мягкими нефтяными битумами. Применяют его как подкладочный материал.
        • Толь — получают путём пропитки кровельного картона каменноугольными или сланцевыми дегтёвыми материалами и последующей посыпки его одной или двух сторон минеральным порошком. Используют его при устройстве кровель.
        • Рубероид — наиболее применяемый материал в плоских кровлях и кровлях с малыми уклонами.
        • Волнистые битумные листы из картона.
        • К группе материалов изготовленных методом пропитки можно отнести также битумные черепицы, здесь уже много вариантов по цвету и типоразмерам.
        • Керамопласт Основой для производства данного продукта служит полимер со специальной добавкой, которая представляет собой природный ингредиент, с великолепными армирующими свойствами.
        • Кровельные и гидроизоляционныебитумно-полимерные наплавляемые материалы (англ.Membrane roofing ) представляют собой синтетическую (полиэстер) или стекловолокнистую (стеклоткань, стеклохолст) основу, на которую с двух сторон наносится битумно-полимерное вяжущее. Основа пропитана модифицированным битумом (англ.modified bitumen ), который обладает повышенной устойчивостью к температурным и механическим деформациям. На плоских кровлях и при гидроизоляции фундаментов укладка таких материалов производится на подготовленное основание с помощью пропановой горелки методом наплавления. Такое покрытие обладает 100 % герметичностью.

        Древесные строительные материалы и изделия

        Общие сведения

        Благодаря хорошим строительным свойствам древесина давно нашла широкое применение в строительстве. Она имеет небольшую среднюю плотность, достаточную прочность, малую теплопроводность, большую долговечность (при правильной эксплуатации и хранении), легко обрабатывается инструментом, химически стойка. Однако наряду с большими достоинствами древесина имеет и недостатки: неоднородность строения; способность поглощать и отдавать влагу, изменять при этом свои размеры, форму и прочность; быстро разрушается от гниения, легко возгорается.

        По породе деревья подразделяют на хвойные и лиственные. Качество древесины во многом зависит от наличия у неё пороков, к которым относят свилеватость, косослой, сучковатость, трещины, повреждения насекомыми, гниль. Хвойные — лиственница, сосна, ель, кедр, пихта. Лиственные — дуб, берёза, липа, осина.

        Строительные свойства древесины изменяются в широких пределах, в зависимости от её возраста, условий роста, породы дерева, влажности. В свежесрубленном дереве влаги — 35-60 %, причём содержание её зависит от времени рубки и породы дерева. Наименьшее содержание влаги в дереве зимой, наибольшее — весной. Наибольшая влажность свойственна хвойным породам (50-60 %), наименьшая — твёрдым лиственным породам (35-40 %). Высыхая от самого влажного состояния до точки насыщения волокон (до влажности 35 %) древесина не меняет своих размеров, при дальнейшем высушивании её линейные размеры уменьшаются. В среднем усушка вдоль волокон составляет 0,1 %, а поперёк — 3-6 %. В результате объёмной усушки образуются щели в местах соединения деревянных элементов, древесина трескается. Для деревянных конструкций следует применять древесину той влажности, при которой она будет работать в конструкции.

        Материалы и изделия из древесины

        Круглый лес: брёвна — длинные отрезки ствола дерева, очищенные от сучьев; кругляк (подтоварник) — брёвна длиной 3-9 м; кряжи — короткие отрезки ствола дерева (длиной 1,3-2,6 м); брёвна для свай гидротехнических сооружений и мостов — отрезки ствола дерева длиной 6,5-8,5 м. Влажность круглого леса, используемого для несущих конструкций должна быть не более 25 %.

        Стройматериалы из древесины делятся на пиломатериалы и плитные материалы.

        Пиломатериалы

        Пиломатериалы получают путём распиловки круглого леса.

        • Пластины — это продольно распиленные на две симметричные части брёвна.
        • Брус имеет толщину и ширину более 100 мм (двухкантный, трехкатный и четырёхкатный).
        • Брусок — пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной не более двойной толщины.
        • Горбыль — отпиленная наружная часть бревна, у которого одна сторона не обработана. — пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины. Считается основным видом пиломатериалов.

        Высокотехнологичным видом пиломатериалов является стеновой и оконный клеёный брус, а также гнуто-клееные несущие конструкции и балки перекрытия. Изготавливают их путём склейки водостойкими клеями досок, брусков, фанеры. (Водостойкий клей ФБА, ФОК).

        Из пиломатериалов изготавливают столярные изделия. Строганые длинномерные изделия — это погонаж (вагонка, половая доска, плинтус, рейка), наличники (оконных и дверных проёмов), поручни для перил, лестниц, подоконные доски, окна и двери. Столярные изделия изготавливают на специализированных заводах или в цехах из хвойных и лиственных пород.

        Древесные плиты

        Фанеру изготавливают из шпона (тонкой стружки) берёзы, сосны, дуба, липы и др. пород путём склеивания его листов между собой. Шпон получают непрерывным снятием стружки по всей длине распаренного в кипятке бревна (длиной 1,5 м) на спец. станке.

        Отделочные материалы

        Отделочные материалы используют для создания покрытий поверхностей строительных изделий, конструкций и сооружений в целях защиты их от вредного внешнего воздействия, придания им эстетической выразительности, улучшения гигиенических условий в помещении. К отделочным материалам относят готовые красочные составы, вспомогательные материалы, связующие, рулонные отделочные материалы, пигменты. Красочные составы состоят из пигмента, придающего им цвет; наполнителя, экономящего пигмент, улучшающего механические свойства и увеличивающего долговечность окраски; связующего, соединяющего частицы пигмента и наполнителя между собой и с окрашиваемой поверхностью. После высыхания красочные составы образуют тонкую плёнку. Кроме основных компонентов, при необходимости в красочные составы вводят разбавители, загустители и другие добавки.

        Пигменты

        Пигменты — это тонко измельчённые цветные порошки, не растворимые в воде и органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними, передавая красочному составу свой цвет.

        Белые пигменты. К ним относят мел, воздушную строительную известь. Мел используют в виде тонко измельчённого порошка, из которого приготавливают различные водоразбавляемые (водные) красочные составы, грунтовки, шпатлёвки и пасты.

        Известь воздушную строительную используют в качестве пигмента и связующего материала для приготовления красочных составов, шпатлёвок и мастик.

        Чёрные пигменты. К ним относят сажу газовую канальную, двуокись марганца, чернь.

        Сажа газовая канальная образуется при сжигании различных масел, нефти, смолы при ограниченном доступе воздуха. Используют её для приготовления неводных красочных составов.

        Двуокись марганца встречается в природе в виде минерала и пиролюзита. Используют её для приготовления водных и неводных красочных составов.

        Чернь получают при прокаливании без доступа воздуха ореховой скорлупы, древесины, торфа.

        Серые пигменты. К ним относят графит и цинковую пыль.

        Графит — природный материал серовато-чёрного цвета с жирным металлическим блеском. Его используют для приготовления красочных составов и натирки поверхности железных предметов, подвергающихся нагреванию, отчего она получает вид полированной.

        Цинковая пыль — механическая смесь окиси цинка с металлическим цинком. Её используют для приготовления неводных красочных составов.

        Красные пигменты. К ним относят сурик железный сухой, мумию природную и искус.

        Сурик железный сухой получают из железной руды, содержащей окись железа. Это очень прочный пигмент с высокими антикоррозионными свойствами и светостойкостью. Выпускают его в виде тонко измельчённого порошка кирпично-красного цвета и используют для приготовления клеевых составов, эмалей и масляных красок.

        Мумия природная — тонко измельчённая глина, окрашенная окислами железа в коричнево-красный цвет различных оттенков. Используют для приготовления водных и неводных красочных составов.

        Мумия искусственная — тонко измельчённый порошок керамического изделия ярко-красного цвета.

        Жёлтые пигменты. К ним относят охру сухую, крон свинцовый сухой и сиену природную.

        Охру сухую получают из глины, окрашенной окислами железа. Используют для приготовления всех видов красок, применяемых при окрашивании деревянных и металлических поверхностей.

        Сиену природную получают из глины, содержащей большое количество окиси железа (70 %) и кремнезёма.

        Зелёные, синие, коричневые и др. пигменты.

        Олифы и эмульсии

        Олифу натуральную льняную и конопляную получают соответственно из льняного и конопляного сырого масла путём варки его при 200—300 °C и обработки воздухом с введением ускорителя высыхания (сиккатива). Используют её для приготовления красочных составов, грунтовок и в качестве самостоятельного материала для малярных работ при наружной и внутренней окраске деревянных и металлических конструкций.

        Эмульсия ВМ состоит из натуральной олифы, бензола, животного плиточного клея, известкового 50%-го теста и воды. Используют её для разведения густотёртых красок.

        Эмульсия МВ приготавливают из смеси 10%-го раствора животного клея, щёлочи (соды, буры, поташа) и натуральной олифы. Применяют её при окрашивании внутри помещений штукатурки, древесины.

        Лакокрасочные составы

        Масляные краски — различные белила и цветные красочные составы, приготовленные на натуральных или комбинированных олифах с различными добавками, доведённые до малярной консистенции. Лакокрасочные составы применяются для защиты строительных конструкций от коррозии и негативного воздействия внешних факторов, в том числе для окраски металлоконструкций, технологического оборудования, техники, стен, пола (см.: Наливные полы) и других элементов, требующих защиты.

        Виды лакокрасочных материалов (составов)

        • Органорастворимые
        • Воднодисперсионные

        Органорастворимые (на основе растворителя)лакокрасочные материалы чаще всего применяются для наружных работ, так как лучше выдерживают атмосферные воздействия, воздействия внешней среды. Воднодисперсионные материалы (на основе воды) применяют внутри помещений, для окраски мебели и предметов интерьера, оконных рам и т. п.

        В настоящее время на рынке представлено большое количество лакокрасочных материалов: фасадные и интерьерные краски; эмали; лаки; средства для минеральных поверхностей и др.

        Металлы и металлические изделия

        В водохозяйственном строительстве широко применяют различные материалы в виде металлопроката и металлических изделий. Металлопрокат используют при строительстве насосных станций, производственных зданий, изготовлении металлических затворов различного типа. Металлы, применяемые в строительстве, делят на две группы: чёрные (железо и сплавы) и цветные. В зависимости от содержания углерода чёрные металлы подразделяют на чугун и сталь.

        Чугун — железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2 % до 6,67 %. В зависимости от характера металлической основы он делится на четыре группы: серый, белый, высокопрочный и ковкий.

        Серый чугун — содержит 2,4-3,8 % углерода. Он хорошо поддаётся обработке, имеет повышенную хрупкость. Его используют для литья изделий, не подвергающихся ударным воздействиям.

        Белый чугун — содержит 2,8-3,6 % углерода, обладает высокой твёрдостью, однако он хрупок, не поддаётся обработке, имеет ограниченное применение.

        Высокопрочный чугун получают присадкой в жидкий чугун магния 0,03-0,04 % он имеет тот же химический состав что и серый чугун. Он имеет наиболее высокие прочностные свойства. Его применяют для отливки корпусов насосов, вентилей.

        Ковкий чугун — получают длительным нагревом при высоких температурах отливок из белого чугуна. Он содержит 2,5-3,0 % углерода. Его применяют для изготовления тонкостенных деталей (гайки, скобы…). В водохозяйственном строительстве применяют чугунные плиты — для облицовки поверхностей гидротехнических сооружений, подвергающихся истиранию наносами, чугунные водопроводные задвижки, трубы.

        Стали — получают в результате переработки белого чугуна в мартеновских печах. С увеличением в сталях содержания углерода повышается их твёрдость и хрупкость, в то же время понижается пластичность и ударная вязкость.

        Механические и физические свойства сталей значительно улучшаются при добавлении в них легирующих элементов (никеля, хрома, вольфрама). В зависимости от содержания легирующих компонентов стали делятся на четыре группы: углеродистые (легирующие элементы отсутствуют), низколегированные (до 2,5 % легирующих компонентов), среднелегированные (2,5-10 % легирующих компонентов), высоколегированные (более 10 % легирующих компонентов).

        Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода подразделяют на низкоуглеродистую (углероды до 0,15 %), среднеуглеродистую (0,25-0,6 %) и высокоуглеродистую (0,6-2,0 %).

        К цветным металлам и сплавам относят алюминий, медь и их сплавы (с цинком, оловом, свинцом, магнием), цинк, свинец.

        В строительстве используют лёгкие сплавы — на основе алюминия или магния, и тяжёлые сплавы — на основе меди, олова, цинка, свинца.

        Стальные строительные материалы и изделия

        Горячекатаные стали выпускают в виде равнополочного уголка (с полками шириной 20-250 мм); неравнополочного уголка; двутавровой балки; двутавровой широкополочной балки; швеллера.

        Для изготовления металлических строительных конструкций и сооружений используют прокатные стальные профили: равнополочный и неравнополочный уголки, швеллер, двутавр, и тавр. В качестве крепёжных изделий из стали применяют заклёпки, болты, гайки, винты и гвозди. При выполнении строительно-монтажных работ применяют различные способы обработки металлов: механическую, термическую, сварку. К основным способам производства металлических работ относится механическая горячая и холодная обработка металлов.

        При горячей обработке металлы нагревают до определённых температур, после чего им придают соответствующие формы и размеры в процессе проката, под воздействием ударов молота или давлении пресса.

        Холодную обработку металлов подразделяют на слесарную и обработку металлов резанием. Слесарная и обработка состоит из следующих технологических операций: разметки, рубки, резки, отливки, сверления, нарезки.

        Обработку металлов, резание осуществляют путём снятия металлической стружки режущим инструментом (точение, строгание, фрезерование). Её производят на металлорежущих станках.

        Для улучшения строительных качеств стальных изделий их подвергают термической обработке — закалке, отпуску, отжигу, нормализации и цементации.

        Закалка заключается в нагреве стальных изделий до температуры, несколько выше критической, некоторой выдержке их при этой температуре и в последующем быстром охлаждении их в воде, масле, масляной эмульсии. Температура нагрева при закалке зависит от содержания в стали углерода. При закалке увеличивается прочность и твёрдость стали.

        Отпуск заключается в нагреве закалённых изделий до 150—670 °C (температура отпуска), выделке их при этой температуре (в зависимости от марки стали) и последующем медленном или быстром охлаждении в спокойном воздухе, воде ил в масле. В процессе отпуска повышается вязкость стали, уменьшается внутреннее напряжение в ней и её хрупкость, улучшается её обрабатываемость.

        Отжиг заключается в нагреве стальных изделий до определённой температуры (750—960 °C), выдержке их при этой температуре и последующем медленном охлаждении в печи. При отжиге стальных изделий понижается твёрдость стали, также улучшается её обрабатываемость.

        Нормализация — заключается в нагреве стальных изделий до температуры несколько более высокой, чем температура отжига, выдержке их при этой температуре и последующем охлаждении в спокойном воздухе. После нормализации получается сталь с более высокой твёрдостью и мелкозернистой структурой.

        Цементация — это процесс поверхностного науглероживания стали с целью получения у изделий высокой поверхностной твёрдости, износостойкости и повышенной прочности; при этом внутренняя часть стали сохраняет значительную вязкость.

        Цветные металлы и сплавы

        К ним относятся: алюминий и его сплавы — это лёгкий, технологичный, коррозионностойкий материал. В чистом виде его используют для изготовления фольги, отливки деталей. Для изготовления алюминиевых изделий используют алюминиевые сплавы — алюминиево-марганцевый, алюминиево-магниевый… Применяемые в строительстве алюминиевые сплавы при незначительной плотности (2,7-2,9 г/см³), имеют прочностные характеристики, которые близки к прочностным характеристикам строительных сталей. Изделия из алюминиевых сплавов характеризуются простотой технологии изготовления, хорошим внешним видом, огне- и сейсмостойкостью, антимагнитностью, долговечностью. Такое сочетание строительно-технологических свойств у алюминиевых сплавов позволяет им конкурировать со сталью. Использование алюминиевых сплавов в ограждающих конструкциях позволяет уменьшить вес стен и кровли в 10-80 раз, сократить трудоёмкость монтажа.

        Медь и её сплавы. Медь — это тяжёлый цветной металл (плотностью 8,9 г/см³), мягкий и пластичный с высокой тепло- и электропроводностью. В чистом виде медь используют в электрических проводах. В основном медь применяют в сплавах различных видов. Сплав меди с оловом, алюминием, марганцем или никелем называют бронзой. Бронза — это коррозионностойкий металл, обладающий высокими механическими свойствами. Применяют её для изготовления санитарно-технической арматуры. Сплав меди с цинком (до 40 %) называют латунью. Она обладает высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью, хорошо поддаётся горячей и холодной обработке. Её применяют в виде изделий, листов, проволоки, труб.

        Цинк — это коррозионностойкий металл, применяемый в качестве антикоррозионного покрытия при оцинковывании стальных изделий в виде кровельной стали, болтов.

        Свинец — это тяжёлый, легкообрабатываемый, коррозионностойкий металл, применяемый для зачеканивания швов раструбных труб, герметизации деформационных швов, изготовления специальных труб.

        Коррозия металла и защита от неё

        Воздействие на металлические конструкции и сооружения окружающей среды приводит к их разрушению, которое называется коррозией. Коррозия начинается с поверхности металла и распространяется в глубь него, при этом металл теряет блеск, поверхность его становится неровной, изъеденной.

        По характеру коррозионных разрушений различают сплошную, избирательную и межкристаллитную коррозию.

        Сплошную коррозию подразделяют на равномерную и неравномерную. При равномерной коррозии разрушение металла протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности. При неравномерной коррозии разрушение металла протекает с неодинаковой скоростью на различных участках его поверхности.

        Избирательная коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Её подразделяют на поверхностную, точечную, сквозную, и коррозию пятнами.

        Межкристаллитная коррозия проявляется внутри металла, при этом разрушаются связи по границам кристаллов, составляющих металл.

        По характеру взаимодействия металла с окружающей средой различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов или жидкостей не электролитов (бензина, масла, смол). Электрохимическая коррозия сопровождается появлением электрического тока, возникающего при действии на металл жидких электролитов (водных растворов солей, кислот, щелочей), влажных газов и воздуха (проводников электричества).

        Для предохранения металлов от коррозии применяют различные способы их защиты: герметизацию металлов от агрессивной среды, уменьшения загрязнённости окружающей среды, обеспечение нормальных температурно-влажностных условий, нанесение долговечных антикоррозионных покрытий. Обычно с целью защиты металлов от коррозии их покрывают лакокрасочными материалами (грунтовками, красками, эмалями, лаками), защищают коррозионностойкими тонкими металлическими покрытиями (в том числе оцинковывание, алюминиевые покрытия и др.) с помощью газотермического напыления, плакированием. Кроме этого, металл от коррозии защищают легированием, то есть путём плавления его с другим металлом (хром, никель и др.) и неметаллом.

        Сырье для строительных материалов.

        

        Основным природным сырьем для производства строительных материалов являются горные породы. Их используют для изготовления керамики, стекла, металла, неорганических вяжущих веществ. Сотни кубометров песка, гравия и щебня применяют ежегодно в качестве заполнителей для бетонов и растворов.

        Другим важным сырьевым источником являются техногенные вторичные ресурсы (отходы промышленности). Пока они используются недостаточно. Но по мере истощения природных ресурсов, повышения требований к охране окружающей среды и разработки новых эффективных технологий техногенное сырье будет применяться значительно шире.

        Горные породы как сырьевая база
        производства строительных материалов

        Горные породы – это значительные по объему скопления минералов в земной коре, образовавшиеся в результате физико-химических процессов. Минералы – это вещества, обладающие определенным химическим составом, однородным строением и характерными физико-механическими свойствами. По условиям образования горные породы разделяют на три основные группы:

        Магматические (первичные) горные породы образовались при охлаждении и отвердевании магмы.

        Осадочные (вторичные) горные породы образовались в результате естественного процесса разрушения первичных и других пород под влиянием воздействия внешней среды.

        Метаморфические (видоизмененные) горные породы образовались в результате последующего изменения первичных и вторичных пород.

        Магматические горные породы

        Глубинные – это породы, образовавшиеся при застывании магмы на разной глубине в земной коре. Излившиеся породы образовались при вулканической деятельности, излиянии магмы и ее затвердении на поверхности.

        Главные породообразующие минералы– кварц (и его разновидности), полевые шпаты, железисто-магнезиальные силикаты, алюмосиликаты. Все эти минералы отличаются друг от друга по свойствам, поэтому преобладание в породе тех или иных минералов меняет ее строительные свойства: прочность, стойкость, вязкость и способность к обработке (к полировке, шлифовке и т.п.).

        Кварц, состоящий из кремнезема (диоксида кремния SiО₂) в кристаллической форме, является одним из самых прочных и стойких минералов. Он обладает: исключительно высокой прочностью (при сжатии до 2000 МПа); высокой твердостью, уступающей только твердости топаза, корунда и алмаза; высокой химической стойкостью при обычной температуре; высокой огнеупорностью (плавится при температуре 1700°С). Цвет кварца чаще всего молочно-белый, серый.

        Благодаря высокой прочности и химической стойкости кварц остается почти неизменным при выветривании магматических пород, в состав которых он входит. Полевые шпаты– это самые распространенные минералы в магматических породах (до 2/3 от общей массы породы). Они представляют собой, так же как и кварц, светлые составные части пород (белые, розоватые, красные и т.п.). Главными разновидностями полевых шпатов являются ортоклаз и плагиоклазы. По сравнению с кварцем полевые шпаты обладают значительно меньшими прочностью (120-170 МПа на сжатие) и стойкостью, поэтому они реже встречаются в осадочных породах (главным образом, в виде полевошпатовых песков). Результатом выветривания является глинистый минерал – каолинит.

        В группе железисто-магнезиальных силикатов наиболее распространены оливин, пироксены (например, авгит), амфиболы (роговая обманка). Среди магнезиальных силикатов встречаются вторичные минералы, чаще всего замещающие оливин, – серпентин, хризотил-асбест.

        Все вышеперечисленные минералы характеризуются высокой прочностью и ударной вязкостью, а также повышенной плотностью.

        Глубинные (интрузивные) горные породы.

        При медленном остывании магмы в глубинных условиях возникают полнокристаллические структуры. Следствием этого является ряд общих свойств глубинных горных пород: весьма малая пористость, большая плотность и высокая прочность.. Средние показатели важнейших строительных свойств таких пород: прочность при сжатии 100–300 МПа; плотность 2600–3000 кг/м 3 ; водопоглощение меньше 1 % по объему; теплопроводность около 3 Вт/(м×°С).

        Граниты обладают благоприятным для строительного камня минеральным составом, отличающимся высоким содержанием кварца (25–30 %), натриево-калиевых шпатов (35–40 %) и плагиоклаза (20–25 %), обычно небольшим количеством слюды (5-10 %) и отсутствием сульфидов. Граниты имеют высокую механическую прочность при сжатии – 120–250 МПа (иногда до 300 МПа). Сопротивление растяжению, как у всех каменных материалов, относительно невысокое и составляет лишь около 1/30–1/40 от сопротивления сжатию.

        Одним из важнейших свойств гранитов является малая пористость, не превышающая 1,5 %, что обусловливает водопоглощение около 0,5 % (по объему). Поэтому морозостойкость их высокая. Огнестойкость гранита недостаточна, так как он растрескивается при температурах выше 600 °С вследствие полиморфных превращений кварца. Гранит, так же, как и большинство других плотных магматических пород, обладает высоким сопротивлением истиранию.

        Из всех изверженных пород граниты наиболее широко используют в строительстве, так как они являются самой распространенной из глубинных магматических пород. Остальные глубинные породы (сиениты, диориты, габбро и др.) встречаются и применяются значительно реже.

        Излившиеся (эффузивные) горные породы.

        Магматические породы, образовавшиеся при кристаллизации магмы на небольших глубинах и занимающие по условиям залегания и структуре промежуточное положение между глубинными и излившимися породами, имеют полнокристаллические неравномернозернистые и неполнокристаллические структуры.

        Среди неравномернозернистых структур выделяют порфировидные и порфировые структурыКварцевые порфиры по своему минеральному составу близки к гранитам. Их прочность, пористость, водопоглощение сходны с показателями этих свойств, присущими гранитам. Но порфиры более хрупки и менее стойки вследствие наличия крупных вкраплений.

        .Горные породы, образовавшиеся в результате излияния магмы, ее охлаждения и застывания на поверхности земли, состоят, как правило, из отдельных кристаллов, вкрапленных в основную мелкокристаллическую, скрытокристаллическую и даже стекловатую массу. Излившиеся породы в результате неравномерного распределения минеральных компонентов сравнительно легко разрушаются при выветривании. К плотным излившимся породам относят андезиты, базальты, диабазы, трахиты, липариты.

        Андезиты – излившиеся аналоги диоритов – породы серого или желтовато-серого цвета. Структура может быть неполнокристаллическая или стекловатая. Плотность андезитов 2700-3100 кг/м 3 , предел прочности при сжатии 140-250 МПа. Андезиты применяют для получения кислотостойкого бетона.

        Базальты применяют главным образом в качестве бутового камня и щебня для бетонов, в дорожном строительстве (для мощения улиц); особо плотные породы используют в гидротехническом строительстве. Базальты являются исходным сырьем для литых каменных изделий, используются для получения минеральных волокон в производстве теплоизоляционных материалов.

        К пористым излившимся породам относят пемзу, вулканические туфы и пеплы, туфолавы. Пемза представляет собой пористое вулканическое стекло, образовавшееся в результате выделения газов при быстром застывании кислых и средних лав. Пористость ее достигает 60 %; стенки между порами сложены стеклом. Твердость пемзы около 6, истинная плотность 2–2,5 г/см 3 , плотность 0,3–0,9 г/см 3 . Большая пористость пемзы обусловливает хорошие теплоизоляционные свойства, а замкнутость большинства пор – достаточную морозостойкость. Пемза –ценный заполнитель в легких бетонах (пемзобетоне). Наличие в пемзе активного кремнезема позволяет использовать ее в виде гидравлической добавки к цементам и извести Вулканический пепел – наиболее мелкие частицы лавы, обломки отдельных минералов, выброшенные при извержении вулкана. Размеры частичек пепла колеблются от 0,1 до 2 мм. Вулканический пепел является активной минеральной добавкой.

        Туф и туфолавы используют в виде пиленого камня для кладки стен жилых зданий, устройства перегородок и огнестойких перекрытий. Применяются туфы и в виде щебня для легких бетонов.

        Осадочные горные породы

        Большинство осадочных пород имеет более пористое строение, чем плотные магматические породы, а следовательно, и меньшую прочность. Некоторые их них сравнительно легко растворяются (например, гипс) или распадаются в воде на мельчайшие частицы (например, глины).

        Главные породообразующие минералы.

        Наиболее распространенные минералы группы кремнезема – кварц, опал, халцедон. В осадочных породах присутствует кварц магматического происхождения и кварц осадочный. Осадочный кварц отлагается непосредственно из растворов, а также образуется в результате перекристаллизации опала и халцедона. Опал – аморфный кремнезем. Опал чаще всего бесцветен или молочно-белый, но в зависимости от примесей может быть желтым, голубым или черным. Плотность 1,9-2,5 г/см 3 , максимальная твердость 5-6, хрупок. Опал, халцедон, некоторые вулканические породы при применении в составе соответствующих горных пород в качестве заполнителей бетона могут вступать в реакцию со щелочами цемента, вызывая разрушение бетона. Минералы группы карбонатов имеют широкое распространение в осадочных породах. Наиболее важную роль в них играют кальцит, доломит и магнезит.

        Кальцит (СаСО₃) – бесцветный или белый, при наличии механических примесей серый, желтый, розовый или голубоватый минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,7 г/см 3 , твердость 3. Характерным диагностическим признаком является бурное вскипание в 10 %-ной соляной кислоте.

        Доломит [CaMg(CO₃)]₂ – бесцветный, белый, часто с желтоватым или буроватым оттенком минерал. Блеск стеклянный. Плотность 2,8 г/см 3 , твердость 3-4. В 10 %-ной соляной кислоте вскипает только в порошке и при нагревании. Доломит обычно мелкозернистый, крупные кристаллы встречаются редко. Образуется он либо как первичный химический осадок, либо в результате доломитизации известняков. Минерал доломит слагает породу того же названия.

        Магнезит (MgCO₃) – бесцветный, белый, серый, желтый, коричневый минерал. Плотность 3,0 г/см 3 , твердость 3,5-4,5. Растворяется в НСl при нагревании. Минерал магнезит слагает породу того же названия.

        К группе глинистых минералов относятся каолинит, монтмориллонит и гидрослюды.

        Каолинит (Al₂O₃×2SiO₂×2H₂O) – белый, иногда с буроватым или зеленоватым оттенком минерал. Плотность 2,6 г/см 3 , твердость 1. На ощупь жирный. Каолинит слагает каолиновые глины, входит в состав полиминеральных глин, иногда присутствует в цементе обломочных пород.

        Наиболее распространенными минералами группы сульфатов являются гипс и ангидрит.

        Гипс (CaSO₄×2H₂O) представляет собой скопление белых или бесцветных кристаллов, иногда окрашенных механическими примесями в голубые, желтые или красные тона. Плотность 2,3 г/см 3 , твердость 2.

        Ангидрит (CaSO₄) – белый, серый, светло-розовый, светло-голубой минерал. Плотность 3,0 г/см 3 , твердость 3–3,5. Как правило, встречается в виде сплошных мелкозернистых агрегатов..

        Обломочные породы.

        Породы рассматриваемой группы сложены преимущественно зернами устойчивых к выветриванию минералов и горных пород.

        Рыхлые обломочные породы – песок (с зернами преимущественно до 5 мм) и гравий (с зернами свыше 5 мм) – применяют в качестве заполнителей для бетона, в дорожном строительстве, для железнодорожного балласта. Пески служат компонентом сырьевой смеси в производстве стекла, керамических и многих других изделий.

        Глинистые породы сложены более чем на 50 % частицами мельче 0,01 мм, причем не менее 25 % из них имеют размеры меньше 0,001 мм. Они характеризуются сложным минеральным составом. За основу минералогической классификации глинистых пород принимается состав глинистых минералов. Каолиновые глины сложены минералом каолинитом. Обычно эти глины окрашены в светлые тона, жирные на ощупь, они малопластичны, огнеупорны.

        Полимиктовые глины представлены двумя или несколькими минералоами, причем ни один из них не является преобладающим Каолиновые глины являются огнеупорными и их широко используют в керамической промышленности Гидрослюдистые глины и глины полимиктового состава применяют для изготовления кирпича, грубой керамики и других изделий. Глины являются также компонентом сырьевой смеси в производстве цемента. Глины используют как строительный материал при возведении земляных плотин (экраны и пр.).

        Сцементированные обломочные породы – песчаники, конгломераты, брекчии. Песчаник состоит из зерен песка, сцементированных различными природными «цементами». Если в состав пород входят крупные куски (гравий или щебень), то им даются название конгломерата (при округлых кусках) и брекчии (при остроугольных кусках). Из них чаще всего применяются в строительстве песчаники (так же, как и плотные известняки

        .Наиболее распространенными карбонатными породами являются известняки и доломиты. Известняк – порода, сложенная более чем на 50 % кальцитом; доломит – более чем на 50 % доломитом Порода, характеризующаяся приблизительно равным содержанием карбонатного и глинистого материала, называется мергелем.

        Пористость плотных известняков не превышает десятых долей процента, а рыхлых достигает 15–20 %. Доломиты по внешнему виду похожи на известняки. Цвет доломитов белый, желтовато-белый, светло-бурый. Для них характерны микрозернистые и кристаллически-зернистые структуры. Благодаря широкому распространению, легкой добыче и обработке известняки, доломитизированные известняки и доломиты применяют в строительстве чаще, чем другие породы.

        Их используют в виде бутового камня для фундаментов, стен неотапливаемых зданий или жилых домов в районах с теплым климатом, а наиболее плотные породы применяют в виде плит и фасонных деталей для наружных облицовок зданий. Известняковый щебень часто используют в качестве заполнителя для бетона. Известняки широко применяют как сырье для получения вяжущих веществ – извести и цемента. Доломиты используют для получения вяжущих и огнеупорных материалов в цементной, стекольной, керамической и металлургической промышленности.

        Сульфатные породы – гипс и ангидрит служат сырьем для получения вяжущих веществ, иногда их применяют в виде облицовочных изделий.

        Аллитовые породы характеризуются высоким содержанием глинозема. В этой группе выделяют две главные породы: бокситы и латериты. Породообразующими минералами бокситов являются гидроксиды алюминия (гиббсит и диаспор). Бокситы разнообразны по внешнему виду. Они могут быть мягкими, рыхлыми, похожими на глину Пластичностью бокситы не обладают.Их используют для производства алюминия, искусственных абразивов, огнеупоров, глиноземистого цемента.

        Метаморфические горные породы

        Метаморфизмом называют преобразование горных пород, происходящее в недрах земной коры под влиянием высоких температур и давлений. В этих условиях может происходить кристаллизация минералов без их плавления.

        Основные разновидности метаморфических горных пород.

        Некоторые разновидности глинистых, кремнистых, слюдистых и иных сланцев являются естественными кровельными материалами – кровельными сланцами. Эти сланцы легко раскалываются по плоскостям сланцеватости на ровные и тонкие (2–8 мм) плоские плитки. Они должны отвечать определенным требованиям: иметь достаточную плотность и вязкость, твердость, малое водопоглощение, высокую водостойкость, стойкость к выветривания. Плотность кровельных сланцев около 2,7–2,8 г/см 3 , пористость 0,3–3 %, предел прочности при сжатии 50–240 МПа. Большое значение имеет также прочность на излом перпендикулярно сланцеватости. Кровельные сланцы используют в производстве кровельных плиток и некоторых строительных деталей (плит для внутренней облицовки помещений, лестничных ступеней, плит для пола, подоконных досок и т.п.).

        Гнейсы – породы метаморфического генезиса, образовавшиеся при температуре 600–800 °С и высоком давлении. Исходными являются глинистые и кварцево-полевошпатовые (граниты) породы. Гнейсы по механическим и физическим свойствам не уступают гранитам, однако сопротивление на излом у них в 1,5–2 раза меньше.

        Применяют гнейсы при бутовой кладке, для кладки фундаментов, в качестве материала для щебня и отчасти в виде плит для мощения дорог. Щебень из сильно сланцеватого гнейса не используют для бетона и дорожного строительства из-за нежелательной формы зерен.

        Образование кварцитов связано с перекристаллизацией песчаников. Важными свойствами кварцитов являются высокая огнеупорность (до 1710–1770 °С) и прочность на сжатие (100–450) МПа. В строительстве кварциты используют в качестве стенового камня, подферменных камней в мостах, бута, щебня и брусчатки, а кварциты с красивой и неизменяющейся окраской – для облицовки зданий. Кварциты применяют в производстве динаса – огнеупора, обладающего высокой кислотостойкостью.

        Мрамор – мелко-, средне- и крупнозернистая плотная карбонатная порода, состоящая главным образом из кальцита и представляющая собой перекристаллизованный известняк. Прочность на сжатие составляет 100-300 МПа. Мрамор легко поддается обработке, вследствие малой пористости хорошо полируется. Мрамор широко применяется для внутренней отделки стен зданий, ступеней лестниц и т.п. В виде песка и мелкого щебня (крошки) его используют для цветных штукатурок, облицовочного декоративного бетона и т.п. В условиях сульфатной коррозии для наружных облицовок мрамор не применяют.

        Техногенные и вторичные ресурсы

        По данным ЮНЕСКО, в мире ежегодно извлекают из недр более 120 млрд. т руд, горючих ископаемых, другого сырья (20 т сырья на каждого жителя планеты). По масштабам извлекаемого и перерабатываемого сырья хозяйственная деятельность человека превзошла вулканическую (10 млрд. т в год) и размыв суши всеми реками мира (25 млрд. т в год). Эта деятельность, кроме того, сопровождается образованием колоссального количества отходов. Основными источниками многотоннажных отходов являются: горнообогатительная, металлургическая, химическая, лесная и деревообрабатывающая, текстильная отрасли промышленности; энергетический комплекс; промышленность строительных материалов; агропромышленный комплекс; бытовая деятельность человека.

        . Отходы производства или побочные продукты промышленности являются вторичными материальными ресурсами. Многие отходы по своему составу и свойствам близки к природному сырью. Установлено, что использование промышленных отходов позволяет покрыть до 40 % потребности строительства в сырьевых ресурсах. Применение промышленных отходов позволяет на 10-30 % снизить затраты на изготовление строительных материалов по сравнению с производством их из природного сырья, создавать новые строительные материалы с высокими технико-экономическими показателями и, кроме того, уменьшить загрязнение окружающей среды.

        Шлаки черной металлургии –побочный продукт при выплавке чугуна из железных руд (доменные, мартеновские, ферромарганцевые). Выход шлаков очень велик и составляет от 0,4 до 0,65 т на 1 т чугуна. В их состав входит до 30 различных химических элементов, главным образом в виде оксидов. Основные оксиды: SiO₂, Аl₂О₃, CaO, MgO. В меньших количествах присутствуют FeO, MnO, P₂O₅, ТiO₂, V₂O₅ и др. Состав шлака зависит от состава кокса, пустой породы и определяет особенности применения шлака.

        В производстве строительных материалов используется 75 % общего количества доменных шлаков. Основным потребителем является цементная промышленность. Ежегодно она потребляет миллионы тонн гранулированного доменного шлака. Грануляция заключается в быстром охлаждении шлакового расплава, в результате чего шлак приобретает стекловидную структуру и, соответственно, высокую активность.

        Сталеплавильные (мартеновские) шлаки применяются в меньшей степени. Трудности их использования связаны с неоднородностью, непостоянством химического состава.

        Шлаки цветной металлургии чрезвычайно разнообразны по составу. Наиболее перспективное направление их использования – комплексная переработка: предварительное извлечение цветных и редких металлов из шлака; выделение железа; использование силикатного остатка шлака для производства строительных материалов.

        При получении цветных образуются шламы. Например, побочным продуктом при производстве алюминия является бокситовый шлам — рыхлый сыпучий материал красного цвета. При получении глинозема из нефелинового сырья образуется нефелиновый шламла. Если глинозем получают из высокоалюминатных глин, в качестве побочного продукта образуется каолиновый шлам и т.д. Основное применение все эти шламы находят в цементном производстве.

        Золы и шлаки тепловых электростанций (ТЭС) – минеральный остаток от сжигания твердого топлива. Одна ТЭС средней мощности ежегодно выбрасывает в отвалы до 1 млн. т золы и шлака, а ТЭС, сжигающая многозольное топливо, – до 5 млн. т. По химическому составу топливные золы и шлаки состоят из SiO₂, AI₂O₃, СаО, MgO и др., а также содержат несгоревшее топливо. Используются топливные золы и шлаки всего на 3–4 % от их ежегодного выхода.

        Золы и шлаки ТЭС можно использовать при производстве практически всех строительных материалов и изделий. Например, введение 100–200 кг активной золы (уноса) на 1 м 3 бетона дает возможность экономить до 100 кг цемента. Шлаковый песок пригоден для замены природного песка, а шлаковый щебень – в качестве крупного заполнителя.

        Отходы горнодобывающей промышленности.

        Вскрышные породы – горнорудные отходы, отходы добычи разнообразных полезных ископаемых. Особенно большое количество этих отходов образуется при добыче открытым способом. По ориентировочным подсчетам в стране ежегодно образуется свыше 3 млрд. т отходов, которые являются неисчерпаемым источником сырья для промышленности строительных материалов. Однако в настоящее время они используются лишь на 6–7 %. Вскрышные и пустые породы находят применение в зависимости от своего состава (карбонатные, глинистые, мергелистые, песчаные и т.д.).

        Вскрышные породы – не единственные отходы горнодобывающей промышленности. Большое количество пустой породы поднимается на поверхность земли, и направляется в отвалы. Горнообогатительные комбинаты сбрасывают в отвалы большое количество флотационных хвостов, образующихся в частности при переработке руд цветных металлов. Отходы угледобычи и углеобогащения образуются на углеобогатительных фабриках. Для отходов угледобычи характерно постоянство состава, что их выгодно отличает от других видов минеральных отходов.

        Попутнодобываемые породы и отходы промышленной переработки рудных полезных ископаемых отличаются по генезису, минеральному составу, структуре и текстуре от традиционно применяемых при производстве строительных материалов. Это объясняется существенным отличием глубин карьеров по добыче сырья для стройиндустрии (20–50 м) от современной разработки рудных месторождений (350–500 м).

        Гипсовые отходы химической промышленности – продукты, содержащие сульфат кальция в той или иной форме. Научные исследования показали полноценную заменимость традиционного гипсового сырья отходами химической промышленности.

        Фосфогипс – отход при производстве фосфорных удобрений из апатитов и фосфоритов. Он представляет собой CaSO₄×2H₂O с примесями неразложившегося апатита (или фосфорита) и неотмытой фосфорной кислоты.

        Фторгипс (фторангидрит) – побочный продукт при производстве фтористоводородной кислоты, безводного фтористого водорода, фтористых солей. По составу это CaSO₄ с примесями исходного неразложившегося флюорита.

        Титаногипс – отход при сернокислотном разложении титансодержащих руд. Борогипс – отход производства борной кислоты. Сульфогипс получается при улавливании серного ангидрида из дымовых газов ТЭС.

        Электротермофосфорные шлаки – отходы производства фосфорной кислоты, получаемой по электротермическому способу. В гранулированном виде содержат 95-98 % стекла. Основные оксиды, входящие в их состав, SiO₂ и СаО. Являются ценным сырьем в производстве вяжущих веществ.

        Отходы деревообработки и лесохимии.

        В настоящее время в нашей стране лишь 1/6 часть древесных отходов используется в целлюлозно-бумажной промышленности и промышленности строительных материалов. Практически не используются кора, пни, вершины, ветви, сучья, а также отходы деревообработки – стружка, щепа, опилки.

        Отходы целлюлозно-бумажной промышленности – осадки сточных вод и другие промышленные шламы. Скоп – продукт, получившийся в результате механической очистки сточных вод. Это грубодисперсные примеси, состоящие в основном из волокон целлюлозы и частиц каолина. Активный ил – продукт биологической очистки сточных вод, находящийся в виде коллоидов и молекул.

        Отходы промышленности строительных материалов.

        При получении цементного клинкера до 30 % объема обжигаемого продукта уносится с дымовыми газами из печей в виде пыли. Эта пыль может

        Таблица 2.1. Отходы промышленности, используемые в производстве строительных материалов

        Отходы	Области применения и материалы
        Шлаки черной металлургии: доменные, мартеновские, ферромарганцевые	Портландцемент (производство клинкера), портландцемент с минеральной добавкой, шлакопортландцемент, смешанные бесцементные вяжущие, заполнители для бетонов, шлаковая вата, шлакоситаллы и т.д.
        Отходы цветной металлургии: шлаки (медеплавильных печей, никелевого производства, свинцовой шахтной плавки и т.д.), шламы (бокситовый, нефелиновый, каолиновый)	Вяжущие автоклавного твердения, песок и щебень, портландцемент (производство клинкера), нефелиновый цемент, материалы для укрепления грунтов, огнеупоры, теплоизоляционные материалы и т.д.
        Золы и шлаки тепловых электростанций	Вяжущие, пористый гравий, газобетон, силикатные изделия, добавки к керамике и т.п.
        Вскрышные породы: вскрышные и пустые породы, хвосты обогащения и т.д.	Портландцемент (производство клинкера), воздушная известь, минеральная вата, стекло, пигменты, керамический кирпич, силикатный кирпич, заполнители для бетонов и т.д.
        Отходы угледобычи и углеобогащения: коксохимических предприятий, углеобогатительных фабрик, шахтные негорелые породы	Пористый заполнитель для бетона, керамический кирпич, материалы для строительства дорог
        Гипсовые отходы химической промышленности: фосфогипс, фторгипс, титаногипс, борогипс, сульфогипс	Замена традиционного гипсового сырья
        Отходы древесины и лесохимии: кора, пни, вершины, ветви, сучья, горбыль, стружки, щепа, опилки, лигнин, скоп и т.д.	Арболит, фибролит, ДВП, ДСП, столярные плиты, опилкобетон, ксилолит, клееные изделия, щитовой паркет, дрань, лигноуглеводные древесные пластики, королит, блоки из сучков, плиты из цельной коры, выгорающие добавки, пластифицирующие добавки, отделочные материалы, кровельный картон и т.д.
        Отходы промышленности строительных материалов: цементная пыль, каменная пыль, крошка, кирпичный бой, бракованный и старый бетон	Портландцемент, заполнители для бетона, минеральный наполнитель, добавки, смешанные вяжущие вещества и т.д.
        Пиритные огарки	Портландцемент (корректирующая добавка)
        Электротермофосфорные шлаки	Портландцемент (компонент сырьевой смеси), ШПЦ, сульфатостойкий ШПЦ, литой щебень, шлаковая пемза, стеновая керамика (компонент шихты)
        Прочие отходы и вторичные ресурсы: стекольный бой и отходы стекла, макулатура, тряпье, изношенные шины и т.д.	Стекло, наполнитель для асфальта, добавка при производстве стеновой керамики, пористый заполнитель для бетона, кровельный картон, изол, фольгоизол и т.д.

        возвращаться в производство, а также использоваться в производстве вяжущих веществ.

        Кирпичный бой, старый и бракованный бетон используются в качестве искусственного щебня. Бетонный лом – отход предприятий сборного железобетона и сноса строительных объектов. Огромные объемы реконструкции жилого фонда, промышленных предприятий, транспортных сооружений, автодорог и т.д. ставят важную научно-техническую задачу по переработке отходов бетона и железобетона. Разработаны различные технологии разрушения строительных конструкций, а также специальное оборудование для переработки некондиционного бетона и железобетона.

        Прочие отходы и вторичные ресурсы – отходы и бой стекла, макулатура, резиновая крошка, отходы и попутные продукты производства полимерных материалов, попутные продукты нефтехимической промышленности и т.д.

        Важнейшие виды строительных материалов, получаемые из вышеперечисленных отходов промышленности, приведены в табл. 1.

        Строительные материалы — Виды, классификация, характеристики

        Строительные материалы (стройматериалы) — материалы, применяемые для постройки и возведения несущих и ограждающих конструкций (конструкционные материалы и изделия), для повышения эксплуатационных, эстетических и специальных свойств зданий и сооружений (отделочные, тепло- и гидроизоляционные, кровельные, радиационно-защитные и другие), а также реконструкции и ремонта зданий (жилых, общественных, промышленных), сооружений (линейных или площадных объектов), а также их частей.

        1. Классификация и основные свойства строительных материалов

        К основным строительным материалам относятся:

        , и органические вяжущие материалы, ,
        • железобетон и конструкции из него, ,
        • искусственные каменные материалы (обжиговые и безобжиговые), , ,
        • материалы и изделия на основе пластических масс, , , .

        

        Большинство строительных материалов имеет общие свойства:

        • средняя плотность,
        • удельный вес,
        • удельный объем,
        • объемная масса,
        • пористость,
        • влажность,
        • водопоглощаемость,
        • водопроницаемость,
        • теплопроводность,
        • огнестойкость,
        • морозостойкость,
        • прочность,
        • твердость,
        • звукопроводность,
        • химическую стойкость.

        Средней плотностью вещества называют отношение массы вещества к занимаемому им объему (кг/м 3 ).

        

        где m – масса вещества, кг,

        V – объем, занимаемый веществом, включая имеющиеся в нем пустоты и поры, м 3 .

        Пористостью называют отношение объема пор к общему объему материала. У строительных материалов пористость может иметь величину от 0 (сталь) – до 90% (плиты из минеральной ваты).

        По мере увеличения пористости строительных материалов возрастают влагопоглощение, водопроницаемость, уменьшаются теплопроводность, морозостойкость, прочность, химическая стойкость и т. д.

        Влажность материала определяют по содержанию в нем воды.

        Водопоглощаемостью материала называют его способность впитывать и удерживать воду. Водопоглощаемость определяют по разности масс образцов материалов насыщенного водой и сухого и выражают в процентах.

        Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду при наличии гидростатического давления. Степень водонепроницаемости материалов зависит от их плотности и строения.

        Теплопроводностью называют способность материала передавать тепло через толщу от одной своей поверхности к другой.

        Теплопроводность материала выражается через коэффициент. При увеличении пористости и уменьшении объема материала снижается коэффициент теплопроводности. Материал с малой теплопроводностью называют теплоизоляционным материалом. За единицу теплопроводности в системе СИ принята – Вт/(мºС). Ранее применялась 1 ккал/(ч·мºС) приблизительно равна 1,16 Вт/(мºС).

        Огнестойкостью называют способность материалов сохранять свою прочность под действием огня. По степени сгорания строительные материалы разделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. В строительных нормах и правилах (СНиП П-2-80) указана степень возгораемости основных строительных материалов и конструкций.

        Морозостойкостью называют способность материала сопротивляться разрушающему действию воды, замерзшей в его порах. Нормами установлено число повторных замораживаний, которое должен выдержать без разрушения материал, насыщенный водой. От морозостойкости материала зависит долговечность многих элементов зданий.

        Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки или других факторов. Изучением прочности материалов занимается наука – сопротивление материалов.

        Строительные материалы в конструкциях под различными нагрузками чаще всего испытывают напряжения сжатия и растяжения, реже – изгиба, среза и удара.

        Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии или при растяжении, паскаль, Па:

        где Р_р – разрушающая нагрузка,

        

        S – площадь поперечного сечения образца (первоначальная).

        Предел прочности при сжатии для большинства материалов определяется маркой.

        Твердость – есть способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость материала не всегда соответствует его прочности.

        Звукопроводностью называют распространение звуковых волн по материалам конструкций. Большой звукопроводностью обладают тяжелые и плотные материалы, малой — пористые и легкие.

        Звукопроницаемостью называют распространение звуковых волн от источника звука по воздуху, проникающих через ограждающие конструкции здания. Большой звукопроницаемостью обладают легкие и пористые материалы, а малой — тяжелые.

        Химическая стойкость — это сопротивление строительных материалов действию химических реагентов. Она зависит от химического и минералогического состава материала, его структуры и плотности, а также от характера агрессивной среды и ее концентрации, температуры, интенсивности поступления и давления.

        2. Естественные каменные материалы

        Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород при механической обработке: дроблением, раскалыванием, шлифовкой, полировкой и т. п. Из них выполняют фундаменты, опоры мостов, стены, полы и т. д. Их могут применять в дорожном строительстве, как сырье для искусственных строительных материалов (цементов, извести, бетонов, растворов т. д.).

        

        В зависимости от условий образования горные породы делятся на осадочные, метаморфические и изверженные

        Из осадочных горных пород в строительстве чаще всего используют обломочные породы:

        • песок и гравий – для приготовления бетонов, при устройстве дорог;
        • глина – для изготовления керамических изделий.

        В природе встречаются обломочные горные породы, связанные каким-либо веществом, например, песчаник, применяемый для кладки стен неотапливаемых зданий, фундаментов, подпорных стен, устройства ступеней, облицовки зданий и опор мостов.

        Из пород химического происхождения применяют магнезит – для получения магнезиальных вяжущих, огнеупорных материалов; доломит – заполнитель бетона; гипс – как вяжущее сырье; известковые туфы – для производства извести и облицовки зданий.

        Широко применяются в строительстве органогенные породы, образующиеся в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в морских и пресных водах.

        Известняки:

        • плотный – для облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконников, как сырье в производстве портландцемента и извести, как крупный заполнитель бетона;
        • пористый – ракушечник, после распиловки на камни правильной формы применяется для кладки стен и перегородок (широко распространен в Крыму, Молдавии и на Северном Кавказе);
        • мел – для получения извести, приготовления красок, замазок;
        • диатомит и трепел – как теплоизоляционные мaтeриалы.

        В нашей стране имеются многочисленные месторождения известняков. Месторождения осадочных пород встречаются во многих районах страны.

        В строительстве применяют различные метаморфические горные породы:

        • гнейсы – для кладки фундаментов, устройства тротуаров;
        • мраморы, или кристаллический известняк, для декоративных и облицовочных работ, устройства полов, ступеней, подоконных досок, в виде крошки для мозаичных полов;
        • кварцит – там, где требуется высокая прочность материала; ступени для лестниц, в виде бутового камня, а также как сырье для производства огнеупорных изделий.

        Изверженные горные породы разделяют на глубинные и излившиеся. Наибольшее распространение из глубинных пород получили гранит, сиенит, лабродорит, диорит и габбро.

        Гранит – одна из самых распространенных горных пород. Он хорошо обтесывается, шлифуется, полируется, им облицовывают здания и сооружения.

        Из излившихся горных пород в строительстве чаще используют

        • базальт – для кислотоупорных труб, облицовочных материалов;
        • диабаз – для дорожного строительства и в качестве сырья для каменного литья;
        • андезит – для кислотостойких облицовочных плит, как щебень и песок для кислотостойкого бетона;
        • вулканический туф – (артикский) как основной материал в виде камней правильной формы, полученных распиловкой, или как заполнитель для легкого бетона.

        Месторождения находятся на Кавказе (Республика Кабардино-Балкария ), Дальнем Востоке и в других районах.

        3. Керамические материалы и изделия

        Строительными керамическими материалами и изделиями называют искусственные камни и изделия из глины в смеси с песком (или другими примесями), приобретающие прочность при обжиге в специальных печах.

        

        Различают две основные группы строительной керамики; пористую и плотную.

        К пористой относят: глиняный (обыкновенный), пористый, пустотелый и облицовочный кирпич, черепицу, керамзит, облицовочные плитки, дренажные трубы.

        К плотной относят: плитки для полов, канализационные трубы, кислотоупорные кирпичи и плитки. К строительной керамике также относят санитарно-техническое оборудование, изготовленное из фаянса: унитазы, умывальники, писсуары и т. д.

        Глиняный обыкновенный кирпич имеет размер 250×120×65 мм со средней плотностью 1700–1900 кг/м 3 . Он изготовляется семи марок: 75, 100, 125, 150, 200 и 300 кгс/см 2 (по системе СИ соответственно 7,5–30 МПа) и применяется для кладки стен и перегородок.

        Кирпич глиняный пористо-пустотелый имеет поры, образующиеся в результате примешивания к глине органических добавок (древесных опилок, торфяной крошки), выгорающих при обжиге. Но его можно изготовлять и без выгорающих добавок, только с пустотами, которые образуются в процессе формования. Марки его 75, 100, 125 и 150 со средней плотностью 1300–1450 кг/м 3 , размеры 250×120×88 и 250×120×65 мм. Применяется для кладки стен каркасных зданий с обязательной штукатуркой или облицовкой и для кладки перегородок, обладает меньшей теплопроводностью, чем обыкновенный кирпич.

        Облицовочные плитки различают двух видов: для внутренней облицовки стен и фасадные (для облицовки наружных стен). Слой глазури делает их водонепроницаемыми.

        Для внутренней отделки выпускают плитки различной формы (прямоугольные, квадратные) и цвета. Квадратные плитки имеют размеры 100×100×6 или 150×150×6 мм. Ими облицовывают стены и панели санузлов, кухонь, лабораторий и т. д. Фасадные плитки имеют размеры 240×140×15 мм, 120×65×9 мм и др. и применяются для облицовки фасадов зданий.

        Плитки для полов (метлахские) выпускаются различной формы (квадратные, шестигранные и т.д.) и разных цветов. Толщина их – 10 и 13 мм, они обладают химической стойкостью, применяются для устройства полов в санузлах, кухнях, на лестничных площадках и в лабораториях.

        Гравий керамзитовый пористый – материал со средней плотностью 150– 800 кг/м 3 , получаемый обжигом легкоплавких глин во вращающихся печах барабанного типа. Используется в качестве заполнителя для легкого бетона.

        Черепица – огнестойкий и долговечный кровельный материал.

        4. Неорганические (минеральные) и органические вяжущие материалы

        Вяжущим называется вещество, которое под влиянием физико-химических процессов способно переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное и связывать при этом смешанные с ним отдельные камни, куски и мелкие частицы материалов. Этим свойством пользуются для изготовления безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий; скрепления каменных материалов при кладке и соединения готовых деталей; изготовления бетона и строительных растворов.

        

        Вяжущие вещества подразделяются на минеральные – неорганические и органические. Минеральные вяжущие вещества в строительстве используют чаще, чем органические, и промышленность выпускает их в виде порошка, который при смешивании с водой схватывается (теряет пластичность), а затем твердеет.

        Минеральные вяжущие вещества подразделяются на гидравлические, воздушные и автоклавного твердения.

        Вяжущие вещества, способные твердеть и сохранять или повышать прочность не только в воздухе, но и в воде, называются гидравлическими (цемент, гидравлическая известь). Если же они твердеют и повышают прочность только на воздухе, то их называют воздушными вяжущими (известь, гипс, каустический магнезит, растворимое жидкое стекло и кислотоупорный цемент). Вяжущие автоклавного твердения наиболее эффективно твердеют при гидротермальной обработке насыщенным паром.

        К гидравлическим вяжущим относится большая группа материалов, объединенных общим названием цемент. В нее входят: портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающий портландцемент, а также цемент для строительных растворов.

        Первое место среди вяжущих по производству и использованию занимает портландцемент. Это продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания при температуре до 1500°С тщательно дозированных смесей материалов, содержащих углекислую известь (78%) и глину (22%), или же естественных материалов соответствующего состава (известковый мергель). После помола цемент выдерживается в силосах, где происходит его охлаждение и гашение свободной извести под действием влаги и воздуха.

        Прочность портландцемента характеризуется его маркой. Марку устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 40×40×160 мм и сжатии их половинок. Образцы изготовляют из цементного раствора состава 1:3 (по массе), где одна часть цемента, три части песка, затем их подвергают испытанию через 28 суток после изготовления.

        Промышленность выпускает портландцемент следующих марок: 300, 400, 500 и 600, соответственно в системе СИ – 30; 40, 50 и 60 МПа. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 часов от начала затворения водой.

        Портландцемент применяют при производстве бетонных и железобетонных конструкций, работающих в подземных, наземных и подводных условиях. Его не используют для изготовления конструкций, подвергающихся действию морской, пресной, проточной, подаваемой под большим давлением воды и агрессивных сред.

        Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцемента с активными добавками (диатомит, трепел), которые достигают 20-40% массы портландцемента, а для шлакового – 30- 70% (доменные гранулированные шлаки).

        Пуццолановый портландцемент не разрушается при воздействии пресной и проточной воды, устойчив против воздействия агрессивных вод. Он применяется наряду с обычным для изготовления бетонных или железобетонных конструкций, преимущественно в канализационных, водопроводных и морских гидротехнических сооружениях.

        Шлаковый портландцемент водостоек, прочность его примерно такая же, как у портландцемента, но он менее активен и менее морозостоек. Он применяется для бетонных и железобетонных конструкций, подверженных действию пресных и минерализованных вод, а также для сборных железобетонных изделий с применением гидротермальной обработки. Портландцементы следует хранить в закрытых складах, но и при самых благоприятных условиях хранения активность его со временем снижается.

        Глиноземистый цемент – быстродействующее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Он получается в результате обжига до сплавления смеси сырья, богатого глиноземом, с известью или известняком и последующего тонкого помола. Выпускается трех марок: 400, 500 и 600 (СИ – 40, 50, 60). Через cyтки после изготовления образцы обладают прочностью 80-90% марочной.

        Глиноземистый цемент – дорогой материал, его применяют при аварийных работах, когда требуются высокая стойкость против пресных и сульфатных вод, высокая прочность, а также в конструкциях, подверженных попеременному воздействию воды и мороза. Его нельзя употреблять в бетонных и железобетонных конструкциях, подвергающихся пропариванию.

        Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются от других видов цемента, дающих усадку при твердении на воздухе. В их состав входят, кроме глиноземистого цемента, известь и гипс. Этот цемент быстро схватывается, твердеет, дает высокую прочность и водонепроницаемость. Он применяется для гидроизоляции сооружений, заделки стыков, а также для аварийных работ.

        Напрягающий портландцемент. Для него характерна при твердении энергия расширения в 3-4 МПа. Применяют его для изготовления железобетонных изделий, арматура которых должна быть напряжена в нескольких направлениях (напорные трубы, тонкостенные конструкции).

        Цемент для строительных растворов выпускается марки 150 (СИ – 15 МПа) и предназначается для кладочных и штукатурных растворов и бетонов марки не выше 100 (СИ – 10 МПа).

        Воздушные вяжущие вещества. Наибольшее использование в строительстве имеют воздушные вяжущие: воздушная известь, строительный гипс, каустический магнезит и каустический доломит.

        Воздушную известь получают обжигом (в специальных печах) известняка или других горных пород, содержащих углекислый кальций, который разлагается на негашеную известь (кипелку) и углекислый газ. Кипелка поступает на строительство в виде крупных кусков, которые при соединении с небольшим количеством воды (1:1) превращается в порошок (пушонку), и при избытке воды (1:3) – в известковое тесто или молоко. Гасится известь (кипелка) в гасильных ямах или в гидраторах непрерывного действия.

        В настоящее время широко внедряется негашеная молотая известь. Она отличается от гашеной тем, что быстрее схватывается и твердеет и не дает отходов. Ее рационально употреблять в зимнее время, так как тепло, выделяемое при гашении, поддерживает положительную температуру в первый период твердения, и нет необходимости в подогреве раствора.

        Воздушную известь используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, искусственных каменных материалов: известково-песчаного (силикатного) кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, покрасочных составов и т.д. Изделия на основе воздушной извести применяются в наземных сухих частях зданий с сухим режимом эксплуатации.

        Известь-кипелку следует хранить в помещениях, защищенных от влаги, но длительное ее хранение снижает качество.

        Гипс строительный получают из природного гипсового камня обжигом при определенных условиях и последующего тонкого помола. При затворении строительного гипса водой происходит быстрое схватывание. Он используется для штукатурных растворов, изготовления сухой штукатурки, перегородочных плит, лепных архитектурных деталей и т. д. Изделия из гипса неводостойки, и их нельзя применять во влажных помещениях. Гипс не рекомендуется долго хранить и всегда следует оберегать от увлажнения.

        Магнезиальные вяжущие вещества (каустический магнезит и каустический доломит) получают обжигом горных пород магнезита и доломита с последующим их помолом. Затворяют их водными растворами солей хлористого или сернокислого магния. Магнезиальные вяжущие необходимы при изготовлении ксилолита (смесь с опилками), который используют для устройства полов. На их основе производят фибролит, облицовочные материалы для внутренней отделки помещений (плитки искусственного мрамора) и пр.

        Органические вяжущие вещества. К этой группе относятся битумные и дегтевые вяжущие вещества.

        Битумы получают при переработке нефти (нефтяные битумы), они также встречаются в природе в чистом виде (природные битумы). Битумные вяжущие

        вещества широко применяют для устройства асфальтобетонных покрытий автодорог, асфальтовых полов, гидроизоляции, наклейки и изготовления рулонных кровельных материалов, приготовления мастик и эмульсий.

        Дегтевые вяжущие вещества получают в процессе перегонки каменного угля. Они нужны при устройстве дорожных покрытий, изготовлении и наклейке кровельных рулонных материалов.

        5. Бетоны

        Бетоном называют искусственной каменный материал, получаемый при твердении рационально подобранной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей – мелкого песка и крупного гравия или щебня. Бетоны классифицируют в зависимости от объемной массы, вида вяжущего вещества, назначения и других признаков.

        

        За основу принята классификация бетона по средней плотности:

        • а) особо тяжелый бетон имеет среднюю плотность более 2500 кг/м 3 (заполнитель – чугунная дробь, баритовый щебень, песок и другие тяжелые горные породы) и применяется при строительстве зданий и сооружений спецназначения;
        • б) тяжелый бетон (обычный) имеет среднюю плотность от 1800 до 2500 кг/м 3 (заполнитель – песок и щебень из плотных камней) и применяется для фундаментов, полов, железобетонных несущих конструкций;
        • в) легкий бетон имеет среднюю плотность от 500 до 1800 кг/м 3 (заполнитель – песок и щебень из шлака, керамзита, аглопорита, пемзы и других легких материалов) и применяется для изготовления стен, перекрытий;
        • г) особо легкий бетон со средней плотностью до 500 кг/м 3 (заполнитель – легкие пористые материалы).

        К особо легким бетонам также относятся ячеистые бетоны: пенобетон, получаемый смешиванием вяжущего, воды и песка с пеной, и газобетон, получаемый смешиванием аналогичной смеси с газообразователем. Они применяются так же, как и легкие бетоны, в качестве изоляционного материала.

        Вяжущие вещества и вода – активные составляющие бетона, так как благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителями. Заполнители чаще инертны, так как не вступают в химическое соединение с вяжущим веществом и водой. Заполнители (инертные) образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, которая возникает из-за усадки цементного камня при твердении. В качестве заполнителя используют дешевые местные материалы, чем снижается стоимость бетона.

        Бетоны классифицируются по видам вяжущего вещества на цементные, силикатные, гипсовые, асфальтобетоны, кислотостойкие бетоны, полимербетоны, пластобетоны. Наиболее широко в строительстве используют цементные бетоны, остальные виды применяют реже и в определенных условиях.

        В качестве вяжущего в цементных бетонах используют портландцемент различных видов и марок, выбор их зависит от назначения возводимой конструкции. Вода для приготовления бетона должна быть чистой. Чистыми должны быть мелкий и крупный заполнители.

        Прочность бетона зависит от количества и марки цемента, водоцементного отношения (В/Ц) и правильного подбора состава бетона. Прочность бетона характеризует марка. Нормами установлены марки бетона в зависимости от плотности (в 28-дневиом возрасте):

        • а) для тяжелых бетонов – 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, в системе СИ соответственно 5-80 МПа;
        • б) для легких бетонов – 25, 35, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, в системе СИ соответственно 2,5-40 МПа.

        Запись состава бетонной смеси выражается отношением. Например: 1:2,5:4,5 при В/Ц = 0,65, где числа означают: 1 – масса цемента, 2,5 – песка, и 4,5 – щебня.

        В настоящее время бетон приготовляют централизованно на механизированных бетонных заводах.

        Бетон, доставляемый к рабочему месту, укладывают в onaлy6ку, деревянные или металлические формы, внутренняя поверхность которых имеет очертания и размеры изготовляемой детали. Для повышения плотности и прочности бетона бетонная смесь после укладки в опалубку подвергается вибрации с помощью вибратора. Вид и конструкция вибратора зависят от очертаний и размеров бетонной конструкции.

        Бетон должен иметь необходимую влажность и температуру, особенно при жаркой погоде и в зимнее время. В заводских условиях твердение бетона ускоряют пропариванием и электропрогревом.

        6. Железобетонные конструкции

        Железобетон представляет собой рациональное сочетание двух различных по своим механическим свойствам материалов – железа (стали) и бетона, работающих в конструкциях совместно, как одно монолитное целое. Работа стали и бетона в одной конструкции возможна благодаря почти одинаковому коэффициенту температурного удлинения, а также взаимному сцеплению.

        

        Бетон, как всякий камень, сопротивляется растяжению в 10-15 раз меньше, чем сжатию. Поэтому даже при малых нагрузках в нижней зоне изгибаемого элемента (балки) в бетоне появляются трещины, которые с увеличением нагрузки быстро развиваются. Это приводит к разрушению. Для восприятия растягивающих усилий в нижней зоне бетонной балки укладывают стальные стержни (арматура), благодаря чему резко возрастает ее несущая способность

        Сталь, находясь в толще бетона, не подвергается коррозии и надежно защищена от воздействия огня.

        По способу выполнения железобетонные конструкции делятся на:

        • а) монолитные – возводимые в опалубке непосредственно на строительной площадке;
        • б) сборные – собираемые из отдельных элементов, изготовленных на заводе;
        • в) сборно-монолитные – представляющие целесообразное сочетание сборных железобетонных элементов и монолитного бетона или железобетона.

        Наиболее широкое распространение в промышленном строительстве получили сборные железобетонные конструкции, так как они позволяют максимально механизировать монтажные работы, значительно улучшить качество и сократить сроки строительства, достичь экономии материалов. В сейсмических районах целесообразнее использовать сборно-монолитные конструкции.

        Кроме классификации по виду бетона, объемной массе и способам выполнения, железобетонные конструкции различают по виду армирования.

        Арматурой в железобетоне служит горячекатаная сталь диаметром от 6 до 40 мм и холоднотянутая проволока диаметром от 3 до 8 мм. Для железобетонных конструкций употребляют стали круглые, гладкие и периодического профиля Последняя важна в качестве рабочей арматуры, так как у нее лучше сцепление с бетоном.

        По виду армирование подразделяют на предварительно напряженное и обычное. Недостаток железобетона с обычным армированием заключается в том, что в растянутой зоне бетона образуются трещины, которые сокращают срок службы конструкции, а также не позволяют использовать арматурную сталь и бетон высоких марок. Это решается применением предварительно напряженных конструкций (натяжение арматуры до бетонирования конструкций), что позволяет значительно увеличивать пролеты, перекрываемые железобетонными элементами. Это играет большую роль при проектировании производственных зданий, так как позволяет рациональнее использовать производственные площади. Кроме того, масса конструкций снижается примерно на 20%.

        Схема изготовления предварительно напряженных конструкций состоит в следующем: нижнюю рабочую арматуру натягивают при помощи гидравлических домкратов. Затем бетонируют и выдерживают ее до тех пор, пока она не достигнет 70% проектной прочности. Потом арматуру освобождают, и она, стремясь вернуться в первоначальное состояние, обжимает бетон. Существуют и другие способы изготовления предварительно напряженного сборного железобетона.

        Железобетон – основной строительный материал при возведении производственных зданий благодаря его основным достоинствам: огнестойкости, высокой прочности, сейсмостойкости, долговечности, возможности придавать конструкции любую форму. До 80% материалов, необходимых для его изготовления – местные. К его недостаткам относится значительная объемная масса, большая теплопроводность, звукопроводность, трудоемкость изготовления. Меняя материал заполнителя бетона, можно влиять на эти свойства. Наличие перечисленных недостатков не является препятствием к широкому внедрению бетона во всех видах строительства, особенно промышленного.

        Из железобетона в промышленном строительстве изготавливают фундаменты, колонны, балки, плиты перекрытий и покрытий, стеновые панели, оконные переплеты и другие элементы.

        7. Строительные растворы

        Строительными растворами называют мелкозернистые бетоны, состоящие из одного или нескольких вяжущих, воды и мелкого заполнителя. Отличие растворов от бетонов условно.

        Активными составляющими растворов являются вяжущие и вода, которые, затвердевая, связывают отдельные камни (при кладке стен и других элементов здания), а также образуют защитный слой в виде штукатурки или стяжки полов. В зависимости от области использования растворы подразделяют на: кладочные, отделочные и необходимые для изготовления искусственных каменных материалов и изделий.

        Растворы по виду вяжущих делятся на цементные, известковые, гипсовые и смешанные из двух вяжущих: известь и гипс (известково-гипсовый), цемент и известь (цементно-известковый) и т.д. По виду заполнителей растворы делятся на тяжелые с заполнителем – кварцевый песок, и легкие с заполнителем – песок из туфа, пемзы, шлака, керамзита и т. д.

        Легкие растворы используют для кладки и штукатурки с целью утепления, так как они обладают меньшей теплопроводностью, чем кварцевый песок. С помощью легких растворов достигается уменьшение толщины стен.

        Существуют специальные растворы: цветные для декоративной отделки, пористые (звукопоглощающие) и водонепроницаемые.

        Для строительных растворов установлены следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, в системе СИ: 0,4; 1; 2,5; 5; 7,5; 7,5; 10; 15; 20; 30 МПа.

        Состав раствора записывают в виде отношения количества вяжущего к заполнителю по объему. Например, в отношении 1:3 на одну часть вяжущего приходится три части заполнителя. Для сложного раствора запись состоит из трех цифр: 1:0,3:6, где первые две цифры соответствуют частям вяжущего, а последняя – заполнителю.

        Для растворов обычно берут цемент низких марок и готовят их в растворомешалках, работающих по принципу принудительного смешивания.

        Растворы на минеральных вяжущих используют при кладке фундаментов, стен, перегородок, штукатурке, защитной и гидроизоляционной, устройстве полов, стяжек, при изготовлении различных искусственных (безобжиговых) каменных материалов.

        На основе органического вяжущего – битума – готовят асфальт. Заполнитель – песок, в асфальтобетоне – песок и гравий (щебень). Подготовленную смесь битума, тонкомолотых добавок и заполнителя помещают в специальные барабаны, где при непрерывном перемешивании при температуре 180°С получают асфальт, идущий на устройство дорог, полов, плоских крыш и т.д.

        8. Искусственные каменные материалы и изделия на основе неорганических вяжущих

        К этой группе относятся каменные материалы и изделия, получаемые из смесей на основе минеральных вяжущих. По способу изготовления их можно разделить на две основные группы: твердеющие в запарочных котлах (автоклавах) и изготовляемые на основе вяжущих (цемента, гипса) и твердеющие на воздухе.

        К первой относятся силикатный кирпич (известково-песчаный), силикатные изделия, известково-шлаковый и известково-зольный кирпичи.

        Силикатный кирпич представляет собой смесь из кварцевого песка, воздушной извести и воды, которую предварительно прессуют. Отформованный кирпич поступает в автоклав, где он под действием пара высокого давления и температуры твердеет. Он может быть серого или белого цвета, имеет те же размеры, что и глиняный кирпич. Марки силикатного кирпича: 75, 100 и 150 (по системе СИ – 7,5; 10 и 15 МПа).

        Как стеновой материал занимает второе место после обыкновенного глиняного кирпича, но из-за малой водостойкости не применим для элементов здания, подвергающихся систематическому увлажнению и замораживанию, а также для подземных частей зданий (фундаменты, стены подвалов). Непригоден этот кирпич также для кладки печей, труб и других элементов, на которые воздействуют высокие температуры.

        Из изделий, относящихся ко второй группе, наибольшее применение в строительстве получили:

        плиты гипсовые обшивочные, или сухая штукатурка (два листа картона, между которыми прокладывают слой гипсового теста с пеной и органическим заполнителем), имеют толщину 8 – 10 мм.

        Асбестоцементные изделия готовят из смеси асбеста, цемента и воды двумя способами: формованием (непрессованный) и прессованием.

        Асбестоцемент огнестоек, морозостоек, обладает высокой прочностью, малой водопроницаемостью и долговечностью.

        В строительстве используется широко, хотя и отличается xpyпкостью. Вырабатывается в виде кровельных плит (плоских и волнистых), плит облицовочных плоских, трехслойных стеновых панелей, труб различного назначения (водопроводных, канализационных, вентиляционных).

        Ксилолит и фибролит готовят на основе каустического магнезита или доломита, которые затворяют водным раствором хлористого магния с заполнителем в виде древесных опилок (ксилолит) и древесной стружки (фибролит). Эти материалы обладают высокими теплоизоляционными свойствами. Из ксилолита делают полы в сухих помещениях, подоконные плиты и другие конструктивные элементы; из фибролита изготовляют перегородочные плиты, им утепляют перекрытия и стены.

        9. Древесные материалы

        

        Дерево относится к наиболее древним строительным материалам. За последние годы в строительстве на смену дереву пришли железобетон, пластические массы и др., но до сих пор древесину применяют широко благодаря ее высокой прочности, малой средней плотности (400—700 кг/м 3 ), небольшой теплопроводности, долговечности (при благоприятных условиях), простоте обработки, невысокой стоимости и т. д. Однако такие недостатки, как сгораемость, подверженность загниванию, поражаемость гнилью и червоточиной, гигроскопичность, неоднородность строения волокон (вдоль и поперек) и др. ограничивают область использования ее в строительстве, особенно в промышленном.

        Перед употреблением древесину специально обрабатывают, что продлевает срок ее службы; для защиты от гниения древесину сушат, антисептируют, окрашивают; для повышения огнестойкости— покрывают огнезащитными составами, обшивают асбестоцементными листами, кровельной сталью и т.д.

        Лесоматериалы делятся на две основные группы: круглый лес и пиленые материалы, из последних изготовляют половые доски, паркетные клепки, детали перегородок, дверные и оконные заполнения, плинтусы, наличники, опалубку при бетонных работах, подмости и т.д. Однако номенклатура строительных деталей из древесины в промышленном строительстве с каждым годом уменьшается.

        10. Металлы

        Наибольшее применение в строительстве получили черные металлы (сталь и чугун), но в последние годы, особенно в промышленном и гражданском строительстве, все больше употребляются цветные металлы: алюминий и его сплавы с малой массой (в три раза легче стали).

        В настоящее время проектным организациям предоставлено право, исходя из целесообразности и эффективности, решать вопрос о применении железобетонных, металлических или других строительных конструкций при наличии соответствующих ресурсов. Это было вызвано тем, что до этого металлические конструкции в промышленном строительстве не всегда достаточно обоснованно заменялись железобетонными. Поэтому сейчас в некоторых случаях применяются металлические каркасы зданий, так как металлические конструкции легче железобетонных. Чтобы предохранить стальные конструкции от коррозии, их окрашивают.

        Конструкции изготовляют из металла различного профиля: швеллеры, двутавры, уголки. Их различают по номерам, обозначающим его размер по основному измерению (так, швеллер №18 имеет высоту 18 см). Промышленность выпускает также листовую и полосовую сталь, квадратную, круглую, волнистую, кровельную, специальных профилей (для оконных и фонарных переплетов), трубы различного диаметра.

        В последние годы для стеновых панелей и панелей покрытия используют профилированный стальной лист.

        Из чугуна изготовляют трубы, плиты для полов, радиаторы отопления и т.д. Из алюминия и его сплавов возводят легкие каркасы зданий, фермы покрытий, оконные переплеты и т.д.

        11. Материалы и изделия на основе пластических масс

        Пластические массы в настоящее время во многих областях строительства вытесняют традиционные строительные материалы, так как они обладают такими ценными, свойствами, как малая средняя плотность и высокая прочность, легкость обработки, изготовление деталей различной формы и назначения. Они обладают высокой химической стойкостью, могут быть практически любого цвета и даже прозрачными, они водостойки, обладают малой звуко- и теплопроводностью и т.д.

        Пластмассы легко поддаются механической обработке.. Изделия из них можно склеивать, сваривать, сверлить, соединять болтами и т. д. Но они имеют и недостатки: неогнестойки, обладают высоким коэффициентом термического расширения. Это требует введения дополнительных температурных швов. Несмотря на это, материалы на основе пластических масс перспективны и их выпуск с каждым годом возрастает.

        В строительстве получили широкое применение:

        • стеклопластик и стеклотекстолит – материалы из стекловолокнистых наполнителей, склееных синтетическими полимерами. Их выпускают прозрачными, полупрозрачными и непрозрачными, из них делают стены и перегородки. Из стеклопластика выполняют трехслойные стеновые панели (наружные слои из стеклопластика, внутренние – теплоизоляционные);
        • древесностружечные и древесноволокнистые плиты получают горячим прессованием древесных стружек или органических волокнистых материалов, смешанных с синтетическим полимером. Применяют их для устройства перегородок, стен, облицовки потолков;
        • полистирольные облицовочные плитки обладают высокой прочностью и водонепроницаемостью, ими облицовывают стены в санузлах, на кухнях и в других помещениях;
        • пенопласт применяют как теплоизоляционный материал в ограждающих панелях, плитах покрытий, а также для звукоизоляции;
        • волнистый и плоский стеклопластик – основной кровельный полимерный материал. Плоский стеклопластик используют для устройства зенитных фонарей, что позволяет отказаться в промышленных зданиях от устройства фонарей или упростить их конструкцию;
        • релин (резиновый линолеум) идет для устройства полов в гардеробных, коридорах и других помещениях;
        • поливинилхлоридные плитки выпускают в большом ассортименте, они легко наклеиваются и заменяются. Применяются для устройства полов в гардеробных, преддушевых, столовых и т. д.;
        • поливинилацетатные мастики для полов состоят из поливинилацетатной эмульсии, мелкого песка и минеральных пигментов. Эти полы устраивают в производственных зданиях, где температура не выше 50°С и нормальный режим влажности;
        • различные изделия на основе пластических масс. Из поливинилхлорида готовят погонажные изделия, плинтуса для полов, поручни для лестниц, накладки для проступи и др. Использование пластмасс экономит древесину, а также повышает физико-механические, эксплуатационные и декоративные свойства изделий.

        12. Тепло- и звукоизоляционные материалы

        Теплоизоляционные материалы применяют в строительстве для защиты помещений и оборудования (котлы, теплотрассы и т. д.) от потерь тепла. Здесь используются материалы с большой пористостью, а, следовательно, малой средней плотностью (от 15 до 70 кг/м 3 ) и низкой теплопроводностью.

        

        При применении теплоизоляционных материалов для ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий) снижается их масса, сокращается расход материалов, уменьшаются потери тепла, а, следовательно, и расход топлива на отопление зданий. Это снижает стоимость строительства и эксплуатационные расходы.

        По составу различают две группы теплоизоляционных материалов: органические и неорганические (минеральные).

        К группе органических относятся материалы из полимеров, различного растительного сырья и отходов (опилок, камыша, древесной стружки, очесов льна, торфа и г. д.). Сюда входит древесноволокнистые плиты, фибролит, камышит, строительный войлок (шерстяной для утепления стен, потолков, оконных и дверных коробок); пакля (отходы от обработки льна идут на конопатку и заделку раструбов труб). Общий недостаток этих материалов – их быстрое загнивание, а также возгорание при температуре выше 100°С.

        В группу неорганических входят материалы из веществ минерального происхождения (асбест, стекло, шлак и т.д.). К ним относятся керамзит, пемза, пенобетон, газобетон, туф, а также минеральные изделия из минеральной ваты, получаемой продуванием минерального расплава (сланцев, доменных шлаков и др.) струей пара и синтетических смол. Последние применяются для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов и как прослойка для трехслойных железобетонных панелей.

        Монтажными изоляционными материалами (асбестовые картон и войлок, асбозурит и др.) изолируют горячие поверхности оборудования.

        Стеклянная вата, пенополиуретан используются в качестве изоляции горячих поверхностей оборудования и труб.

        Материалы, способные поглощать звуковую энергию, снижая уровень силы отраженного звука и препятствуя передаче звука по конструкции, называются акустическими. Акустические материалы подразделяются на звукопоглощающие и звукоизоляционные.

        В современном строительстве в качестве звукопоглощающих материалов используются: специально формируемые минераловатные плиты, известные под названием «Акмигран»; перфорированные гипсовые плиты, имеющие с обратной стороны звукопоглощающий слой из полотна, гофрированной бумаги, минеральной ваты; специальные штукатурки на пористых заполнителях и другие.

        Большинство звукопоглощающих материалов гигроскопичны и не водостойки, поэтому их необходимо предохранять от увлажнения.

        Звукоизоляционные материалы применяют для снижения уровня ударных и вибрационных и других шумов, передающихся через строительные конструкции. Они представляют собой упругие материалы волокнистого строения (например, минераловатные плиты), эластичные газонаполненные пластмассы и резиновые прокладки.

        13. Кровельные и гидроизоляционные материалы

        

        К кровельным материалам относятся кровельная сталь, асбестоцементные волнистые листы, асбестоцементные плоские плиты, а также большая группа битумных и дегтевых, которые одновременно являются и гидроизоляционными.

        Битумные материалы состоят из нефтяных битумов или сплавов нефтяных и природных битумов, дегтевые – из каменноугольных и сланцевых дегтей. Кровельные и гидроизоляционные материалы на основе битумных и дегтевых вяжущих получили наибольшее применение в промышленном строительстве. К битумным относятся: рубероид, пергамин, борулин, гидроизолы и др.

        Рубероид – кровельный и гидроизоляционный материал. Имеются два вида рубероида: бронированный с крупной и мелкой посыпками. Рулоны имеют ширину 650-1050 мм и площадь 10 и 20 м 2 . Рубероид с крупной посыпкой применяется для верхних слоев рулонных кровель, а также для гидроизоляции, и с мелкой посыпкой – для нижних слоев.

        Пергамин отличается от рубероида тем, что на поверхности слоя нет битумной мастики. Рулоны выпускают шириной, paвной рубероиду, площадь одного рулона равна 20 м 2 . Применяется он для нижних слоев многослойных рулонных кровель, а также для паро- и гидроизоляции. Рубероид и пергамин наклеивают на поверхность горячей или холодной битумной мастикой.

        Борулин – гидроизоляционный рулонный материал, получаемый смешиванием на вальцах битума с сухим асбестовым волокном с последующей раскаткой в полотно. Благодаря значительной пластичности его применяют для изоляции поверхностей со сложным профилем (трубопроводы, оборудование и др.).

        Гидроизол – гидроизоляционный рулонный материал – это асбестовый картон пропитанный нефтяным битумом. Используется для гидроизоляции в подземных сооружениях и на плоских кровлях, так как в отличии от рубероида и пергамина не подвергается гниению, гибок, водостоек и долговечен.

        К дегтевым материалам относятся: кровельный и беспокровный толь и др.

        Кровельный толь получают пропиткой кровельного картона дегтевыми составами и посыпкой с одной или с обеих сторон леском. Ширина рулона 750- 1050 мм, площадь 10 и 15 м 2 . Им покрывают неответственные сооружения. Хороший гидроизоляционный материал.

        Беспокровный толь изготовляют без посыпки и используют как подстилающий слой под кровельный толь. Для наклейки дегтевых рулонных материалов используют дегтевые мастики. Дегтевые материалы менее стойки, чем битумные.

        14. Лакокрасочные материалы

        Лакокрасочные материалы должны предохранять конструктивные элементы от воздействия вредных газов и паров, а также атмосферных влияний, они защищают материал (дерево и др.) от возгорания, загнивания, придают поверхности приятный внешний вид, улучшают санитарно-гигиенические условия в помещении. Лакокрасочные материалы состоят из пигментов, связующих веществ, растворителей.

        Пигменты – тонкоизмельченные цветные порошки. При смешивании с водой или органическими растворителями (спирт, масло) способны придавать красочному составу определенный цвет. Пигменты бывают минеральные и органические. Наибольшее распространение получили минеральные пигменты, так как они более стойки против атмосферных влияний и т.п. По происхождению различают природные (охра, сурик) и искусственные (белила, зелень) пигменты.

        Для окраски металлических конструкций применяют металлические порошки (алюминиевая пудра на масляном или лаковом связующем).

        Связующие вещества бывают масляные (олифа и масляные лаки), клеевые, изготовляемые на основе клеев и воды, и эмульсионные, получаемые введением воды в масло или масла в воду.

        Олифа бывает натуральная, полунатуральная и искусственная. Натуральная применяется ограниченно – только для окраски ответственных конструкций. В строительстве больше распространены полунатуральные олифы.

        Масляные лаки необходимы при производстве эмалевых красок, большинство из которых готовится на основе полимеров (перхлорвинила, полихлорвинила и др.).

        Водные связующие получаются на основе различных клеев (малярного, столярного, синтетического и др.).

        Из красочных составов наибольшего внимания заслуживают краски масляные, эмалевые, водно-известковые, водно-клеевые и эмульсионные (латексные) краски, спиртовые лаки, политура и нитролаки. Масляными и эмалевыми окрашивают металлические, деревянные и оштукатуренные поверхности; водно-известковыми – наружные кирпичные оштукатуренные и бетонные поверхности и внутренние поверхности общественных и производственных зданий; водно-клеевыми – внутренние поверхности помещений жилого и общественного назначения; эмульсионные краски используют наравне с масляными и эмалевыми, но они экономичнее, так как растворитель частично или полностью заменяется водой.

        Источник https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/137168

        Источник https://building-ooo.ru/vse-dlya-stroitelstva-stati/avto/.html

        Источник https://extxe.com/15563/stroitelnye-materialy-vidy-klassifikacija-harakteristiki/

        Похожие записи:

        1. Запускаем производство стройматериалов: первые шаги к собственному цеху
        2. Промышленность строительных материалов
        3. Что должен делать комплектовщик? Обязанности сотрудника
        4. Можно ли получить налоговый вычет при строительстве дома
        Читать статью  Повышение продаж стройматериалов