В настоящее время на рынке представлено огромное количество строительных материалов. Все они делятся по тому или иному признаку на несколько групп. Классификация строительных материалов может производиться по происхождению, степени готовности, технологическому признаку и назначению.
Если взглянуть на современный рынок, то можно сразу увидеть некоторые отличия даже внутри одной и той же группы. Классификация строительных материалов и изделий – это разделение всех их видов по тому или иному признаку.
Некоторые особенности
Если перейти непосредственно к рассмотрению определенных групп, то начать стоит с разделения по степени готовности. Здесь выделяют два вида. Первый – непосредственно строительные материалы и изделия. Второй вид – это уже готовые изделия, которые закрепляются на местах работ. Что касается строительных материалов, то перед применением их обязательно подвергают определенной обработке.
Изделия в этом плане намного проще. Они могут непосредственно использоваться в том виде, в котором представлены на рынке. Классификация материалов и изделий по степени готовности базируется именно на этих двух понятиях.
Теперь можно поговорить об их разделении по происхождению. Они делятся на природные и искусственные. Первый вид получил достаточно широкое распространение. Природные строительные материалы отличаются тем, что они получаются непосредственно из натуральных продуктов путем их незначительной обработки. Конечно, каждый человек в своей жизни имел возможность видеть конструкции из дерева или натурального камня. При этом структура и состав их при обработке не изменяются.
К искусственным материалам относятся все те, которые получаются путем определенных манипуляций с природными и химическими веществами. Здесь стоит говорить уже об изменении структуры и свойств. В итоге получается продукт, который сочетает в себе все положительные свойства натурального материала и искусственных добавок. Стоит подробнее поговорить о классификации материалов и изделий по назначению.
Вернуться к оглавлению
Классификация по назначению
- Конструкционные материалы.Имеют достаточно широкое распространение. Они применяются специально для восприятия нагрузки и ее перераспределения. Они используются при строительстве зданий и сооружений, чтобы сделать их более надежными и долговечными.
- Теплоизоляционные материалы.
Изоляция издавна используется для того, чтобы создать тепло и уют в доме. Теплоизоляционные материалы необходимы, чтобы обеспечить минимальный отток тепловой энергии. То есть они создают надежную прослойку между внутренним строением и наружной его частью. За счет этого можно легко регулировать тепловой режим внутри помещения.
В настоящее время существует множество различных видов теплоизоляционных материалов. Некоторые из них представляют собой плотную структуру, а некоторые выпускаются в виде ваты. Сегодня на рынке можно найти даже сыпучие утеплители. Все они несут одну и ту же функцию – сохранение в доме тепла.
Некоторые виды могут использоваться как самостоятельные, а другие подразумевают применение дополнительных средств защиты. Примером может служить гидроизоляция, которая необходима для того, чтобы влага не попадала на материал. Самое широкое распространение получила минеральная вата.
Она выпускается в самых различных видах. Может использоваться непосредственно в своей прямой форме, а может представлять собой герметичные маты или плиты. Последние варианты получили самое широкое распространение, так как позволяют сохранить достаточно высокую степень герметичности.
- Акустические материалы. Используются они для снижения уровня шума в помещении. Практически в каждой современной квартире присутствуют подобные материалы. Они позволяют человеку постоянно находиться в тишине. Для большого города это просто необходимость.
- Гидроизоляция. Сегодня практически ни одно строительство не обходится без подобных материалов. Это связано с тем, что большинство конструктивов при взаимодействии с влагой постепенно разрушается. Это касается практически всех материалов. Большинство из них в результате взаимодействия образует оксиды. Они являются новообразованиями, которые не всегда несут положительные характеристики. Гидроизоляция позволяет отделить один материал от другого, а может создать надежную прослойку, которая отлично препятствует попаданию воды на один из них. В настоящее время на рынке представлено огромное количество гидроизоляторов. Некоторые из них применяются для сохранения целостности фундамента, а другие защищают стены и пол от жидкости. Практически ни одно современное строительство не обходится без их использования.
- Кровельные материалы. Это тот вид, который укладывается непосредственно на крышу здания. Сегодня существует огромное количество кровельных материалов. Это и металлочерепица, и шифер и другие. Их основная задача – исключить протечки воды в жилую часть здания.
- Герметизирующие материалы. Классификация строительных материалов и изделий подразумевает использование и такого вида. Они используются для устранения щелей в стыках сборных конструкций. Тоже достаточно распространенный тип, который всегда используется человеком на практике.
Отделочные материалы. Сегодня рынок попросту переполнен подобными вариантами. Они специально созданы для того, чтобы улучшить внешний облик здания и интерьер. Не стоит забывать и о его пользе. Он защищает от внешних агрессивных факторов теплоизоляционный, звукоизоляционный и гидроизоляционный слои. Примеров может быть приведено множество.
Если говорить про внешнюю отделку, то здесь можно выделить такие популярные материалы, как сайдинг, вагонка, натуральный камень. Когда речь идет о материалах для внутренней отделки, то тут стоит говорить о штукатурке, грунтовке.
Материалы специального назначения. Данный вид применяется при возведении специальных сооружений. Примером могут служить кислотоупорные или огнеупорные материалы.
Некоторые материалы, которые существуют в природе и полученные искусственным путем нельзя отнести к какой-то определенной группе. Они могут использоваться как в чистом виде, так и присутствовать в качестве одного из компонентов тех, которые еще существуют на рынке. Их называют материалами общего назначения. Их существует огромное количество.
Стоит отметить тот факт, что классификация материалов и изделий по назначению достаточно сложна. Это связано с тем, что один и тот же вид может относиться к различным группам. Например, бетон в своем непосредственном виде используется как конструкционный материал. Есть такая его форма, которая обладает повышенной легкостью.
В этом случае бетон используется в качестве теплоизолятора. В некоторых случаях он может представлять тяжелую конструкцию. Такой материал используется для обеспечения радиационной безопасности в специальных помещениях.
Вернуться к оглавлению
Классификация материалов и изделий по технологическому признаку
В зависимости от того, какой вид сырья используется для изготовления материала, он делится на определенные группы.
- Природные каменные. Для их изготовления используются горные породы. К этому виду можно отнести стеновые блоки, облицовочную плитку, щебень, гравий и так далее.
- Керамические материалы и изделия. Чаще всего керамика используется для облицовочных работ. Этот материал изготавливают из глины путем ее специальной обработки. Это может быть отжиг, обжиг, сушка и другие манипуляции. Кстати, кирпич тоже относится именно к этой группе.
- Изделия из минеральных расплавов. Сюда относятся материалы, которые делаются из стекла и других подобных веществ.
- Неорганические вяжущие вещества. В основном представляют собой порошкообразные компоненты, которые при взаимодействии с водой образуют вязкую структуру. Со временем она имеет свойство затвердевать. Сюда можно отнести различные цементы. К этой же группе относится известь и гипс.
- Бетоны. Они выделяются в отдельную группу. Получаются путем смешивания вяжущих компонентов, воды и дополнительных элементов. В результате получается достаточно прочная структура. Чаще всего применяется для создания фундаментов. Если бетон дополнить арматурой, то эта конструкция станет называться железобетон.
- Древесные материалы и изделия. Их получают путем механической обработки древесины. Это могут быть разнообразные материалы. Сюда относятся доски, вагонка.
- Металлические вещества. Достаточно широко используются в строительстве. Особенной популярностью пользуются черные металлы и их сплавы. Их используют в самых разнообразных отраслях народного хозяйства. Что касается цветных металлов, то они имеют более продолжительный срок службы. Это достигается благодаря их структуре. Они не вступают во взаимодействие с жидкостью, а поэтому не подвергаются коррозии.
Напрямую цветные металлы и сплавы используются при изготовлении проводов, различных электронных компонентов, сантехнических систем. Сегодня широко используется нанесение подобных материалов на черные металлы. В этом случае получается защитная пленка, которая препятствует взаимодействию основного материала с окружающей средой.
Подобная практика сегодня широко используется в строительстве. Оцинкованные листы, которые известны практически каждому человеку, получаются именно таким образом.
Вернуться к оглавлению
Природные и искусственные материалы
Яркими представителями данной категории является натуральный и искусственный камень. Эти материалы используются повсеместно. Они могут применяться как для отделочных работ, так и для строительства.
Природный камень издавна используется людьми. Этот материал обладает рядом свойств, за которые его и ценят. Он имеет великолепные прочностные характеристики и показатели твердости. Это заставляет человека покупать его в качестве облицовочного материала. Сегодня натуральный камень стоит достаточно дорого. Его могут позволить себе только обеспеченные люди. Это единственный материал, который применяется повсеместно.
Красота натурального камня несравнима ни с чем. Гранит и мрамор активно применяются в качестве основного строительного материала. Это и не странно. Время сделало с ним все, чтобы до человека в итоге дошел действительно качественный материал.
Что касается искусственного камня, то он тоже достаточно широко распространен. Это связано с тем, что его себе могут позволить практически все. Его стоимость, в сравнении с натуральным материалом, весьма низкая. Причем цена отличается на порядок. Если говорить о производстве, то здесь используются специальные химические катализаторы. Они ускоряют рост камней.
Если говорить о прочностных характеристиках, то они немного ниже, чем у старших собратьев. Каждый человек сам выбирает для себя тот или иной вариант. Если говорить о монтаже камня, то этот процесс весьма затруднителен. Многие люди для этих целей привлекают специалистов.
Это яркие представители данного класса. Они отличаются составом и свойствами, но при этом выглядят приблизительно одинаково. Нередки случаи, когда натуральный камень невозможно визуально отличить от искусственного.
Вернуться к оглавлению
Натуральное дерево и его заменители
Если говорить о других представителях данной группы элементов, то можно выделить натуральное дерево и его пластиковые заменители. Сегодня в этом плане можно говорить о сайдинге.
Натуральное дерево является экологически чистым продуктом.
Его используют практически повсеместно. Его неоспоримым преимуществом является красота. В каком бы виде оно не представлялось, все равно оно будет выглядеть просто прекрасно. Не стоит забывать и о других свойствах этого материала.
Дерево обладает отличной стойкостью к различным внешним климатическим воздействиям. Разумеется, об этом следует говорить только тогда, когда оно обработано с помощью специальных антисептиков.
Прочность дерева достаточно высока. Именно поэтому до сих пор лучшего материала не найти для обустройства собственного дома. Главный недостаток этого материала заключается в том, что он стоит достаточно дорого. Именно поэтому многие начинают переходить на его искусственные аналоги. Примером может служить сайдинг, который заделан именно под дерево. Внешне он мало чем отличается от натурального продукта.
Однако структура материала в корне отличается. Он представляет собой чаще всего пластиковые панели, которые имеют простой монтаж. Человек вполне может в одиночку сделать всю работу самостоятельно. Если говорить о натуральном дереве, то тут все немного по-другому. Один человек не может полностью отделать дом. Разумеется, прочностные характеристики пластика несколько ниже, чем аналогичный параметр у дерева. Стоимость сайдинга под дерево может порадовать каждого. Он стоит намного меньше, чем натуральный материал.
Какие материалы предпочесть? Каждый сам для себя решает этот вопрос. Натуральные имеют больше положительных характеристик, но при этом стоят намного дороже. Это и заставляет все больше людей переходить именно на искусственные аналоги.
В процессе строительства, эксплуатации и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологически воздействиям. От инженера-гидротехника требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий.
Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории:
Основными видами строительных материалов и изделий являются:
· 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.
Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они 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 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, коррозионную 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.
Строительные материалы и изделия классифицируют по:
· степени готовности;
· происхождению;
· назначению;
· технологическому признаку.
По степени готовности различают собственно строительныематериалы и строительные изделия - готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы.
К строительным материалам относятся древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и т. д.
Строительными изделиями являются сборные железобетонные панели и конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др. В отличие от изделий строительные материалы перед применением подвергают обработке - смешивают с водой, уплотняют, распиливают и т.д.
По происхождению строительные материалы подразделяют на природные и искусственные.
Природные материалы - это древесина, горныепороды (природные камни), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.
К искусственным материалам относят:кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья, как по строению, так и по химическому составу, что обусловлено коренной переработкой его в заводских условиях.
Наибольшее распространение получили классификации материаловпо назначению и технологическому признаку.
По назначению материалы подразделяют на следующие группы:
Конструкционные материалы – материалы, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях;
Теплоизоляционные материалы, основное назначение которых - свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;
- акустические материалы(звукопоглощающие и звукоизоляционные материалы) - для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения;
Гидроизоляционные и кровельные материалы - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;
Герметизирующие материалы - для заделки стыков в сборных конструкциях;
Отделочные материалы - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;
Материалы специального назначения (например, огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий. Это так называемые материалы общего назначения.
Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особа легкие бетоны являются теплоизоляционным материалом; особо тяжелые бетоны - материалом специального назначения, который используют для защиты от радиоактивного излучения.
По технологическому признаку материалы подразделяют, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и вид его изготовления, на следующие группы:
- природные каменные материалы и изделия - получают из горных пород путем их обработки: стеновые блоки и камни, облицовочные плиты, детали архитектурного назначения, бутовый камень для фундаментов, щебень, гравий, песок и др.;
Искуственные каменные материалы и изделия получаемые путем формования, сушки и обжига (кирпич, керамические блоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, плитки облицовочные и для настилки полов, керамзит) и др.
Неорганические вяжущие вещества - минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие при смешивании с водой пластичное тело, со временем приобретающее камневидное состояние: цементы различных видов, известь, гипсовые вяжущие и др.
Бетоны - искусственные каменные материалы, получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Бетон со стальной арматурой называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не только сжатию, но и изгибу и растяжению.
Строительные растворы - искусственные каменные материалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые со временем переходят из тестообразного в камневидное состояние.
Искусственные необжиговые каменные материалы - получают на основе неорганических вяжущих и различных заполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия, асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны.
Органические вяжущие вещества и материалы на их основе - битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь, приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы.
Полимерные материалы и изделия - материалы, получаемые на основе синтетических полимеров (термопластических не термореактнвных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.
Древесные материалы и изделия - получают в результате механической обработки древесины: круглый лес, пиломатериалы, заготовки для различных столярных изделий, паркет, фанера, плинтусы, поручни, дверные и оконные блоки, клееные конструкции.
Металлические материалы - наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.
Физические свойства строительных материалов. Средняя плотность ρс - масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Среднюю плотность (в кг/м 3 , кг/дм 3 , г/см 3) вычисляют по формуле:
где m -масса материала, кг, г; Vе - объем материала, м 3 , дм 3 , см 3 .
Среднюю плотность сыпучих материалов (щебня, гравия, песка, цемента и др.) - называют насыпной плотностью. В объем входят поры непосредственно в материале и пустоты между зернами.
Относительная плотность d - отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества. За стандартное вещество принята вода при температуре 4°С, имеющая плотность 1000 кг/м 3 . Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле:
Истинная плотность (ρu) - масса единицы объема абсолютно плотного материала, т. е. без пор и пустот. Вычисляется она в кг/м 3 , кг/дм 3 , г/см 3 по формуле:
где m - масса материала, кг, г; Vа - объем материала в плотном состоянии, м 3 , дм 3 , см 3 .
У неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400-3100 кг/м 3 , у органических материалов, состоящих в основном из углерода, кислорода и водорода, она составляет 800-1400 кг/м 3 , у древесины - 1550 кг/м 3 . Истинная плотность металлов колеблется в широком диапазоне: алюминия - 2700 кг/м 3 , стали - 7850, свинца - 11300 кг/м 3 .
Пористость (П) - степень заполнения объема материала порами. Вычисляется в % по формуле:
где ρс, ρu - средняя и истинная плотности материала.
Для строительных материалов П колеблется от 0 до 90%. Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость).
Гидрофизические свойства строительных материалов. Гигроскопичность - свойство капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха. Поглощение влаги из воздуха объясняется адсорбцией водяного пара на внутренней поверхности пор и капиллярной конденсацией. Этот процесс, называемый сорбцией, обратимый. Волокнистые материалы со значительной пористостью, например теплоизоляционные и стеновые, обладают развитой внутренней поверхностью пор и поэтому высокой сорбционной способностью.
Водопоглощение - способность материала поглощать и удерживать воду. Водопоглощение характеризует в основном открытую пористость, так как вода не проходит в закрытые поры. Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называется водостойкостью . Водостойкость численно характеризуется коэффициентом размягчения (Кразм), который характеризует степень снижения прочности в результате его насыщения водой.
Влажность - это степень содержания влаги в материале. Зависит от влажности окружающей среды, свойств и структуры самого материала.
Водопроницаемость - способность материала пропускать воду под давлением. Она характеризуется коэффициентом фильтрации Кф, м/ч, который равен количеству воды Vв в м 3 , проходящей через материал площадью S = 1 м 2 , толщиной а = 1 м за время t = 1 ч, при разности гидростатического давления P1 - Р2 = 1 м водного столба:
Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду под давлением.
Паропроницаемость - способность материалов пропускать водяной пар через свою толщину. Она характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, г/(мхчхПа), который равен количеству водяного пара V в м 3 , проходящего через материал толщиною а = 1м, площадью S = 1 м² за время t = 1 ч, при разности парциальных давлений Р1 - Р2 = 133,3 Па:
Морозостойкость - способность материала в водонасыщенном состоянии не разрушаться при многократном попеременном замораживании и оттаивании. Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале.
Все строительные материалы по видам делятся на природные и искусственные. При этом к искусственным относят такие, которые в процессе изготовления подвергаются термической, химической или другой обработке, изменяющей их структуру, химический состав и т. д.
В строительстве используются в основном следующие виды строительных материалов:
- природные лесоматериалы и искусственные материалы, изготовляемые на основе древесины;
- металлы;
- каменные материалы - природные и искусственные;
- вяжущие материалы или просто вяжущие - минеральные и органические (известь, цемент, асфальт и др.);
- растворы и бетоны;
- специальные строительные материалы -- теплоизоляционные, гидроизоляционные, кровельные, отделочные и др.
Приведенная классификация является условной, так как и кирпич, и бетон, и даже оконное стекло по существу представляют собой разновидности каменных материалов. Поэтому, в отличие от машин и оборудования, изготовляемых в основном из металлов, здания и сооружения во многих случаях возводят почти целиком из камня!
Необходимость отдельного рассмотрения бетонов и растворов диктуется особым их значением в современном строительстве.
Широко внедряемые синтетические материалы (пластмассы), являющиеся разновидностью искусственных материалов, применяются в строительстве пока в ограниченных масштабах - для полов, отделки стен, теплоизоляции (пористые пластмассы) и т. д.
Одним из важнейших свойств строительных материалов, используемых для несущих конструкций, является прочность.
В строительстве используются в основном два показателя прочности:
- для хрупких материалов (камень, бетон) - предел прочности на сжатие (временное сопротивление);
- для пластичных (мягкая сталь) - предел текучести.
В том и другом случае прочность измеряют в кг/см2 (иногда в кг/мм2).
Материалы для ограждающих конструкций должны в первую очередь обладать достаточно низким коэффициентом теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности к измеряется в ккал/м - град - час. Непосредственное его определение возможно только в лабораторных условиях.
Очень удобным и более простым для определения показателем, достаточно хорошо характеризующим теплозащитные свойства материалов, является объемный вес - вес единицы объема материала в его натуральном состоянии (т. е. при наличии в нем пор и пустот).
Кроме того, объемный вес непосредственно влияет на собственный вес отдельных конструкций, а также зданий и сооружений в целом и, следовательно, определяет тоннаж перевозок больших количеств материалов, используемых строительной промышленностью.
Для таких плотных материалов, как сталь, объемный вес совпадает с удельным; для пористых материалов объемный вес меньше удельного.
Объемный вес строительных материалов принято определять в кг/м3 или в Т/м3.
Влагопроницаемость (вернее непроницаемость) является основным свойством кровельных, гидроизоляционных и других материалов.
Морозостойкость является важным показателем для материалов наружных стен, подверженных попеременному замерзанию и оттаиванию (в наружных слоях). Она проверяется многократным замораживанием и оттаиванием образцов в насыщенном водой состоянии и оценивается количеством циклов испытания, которое образцы выдерживают без существенного снижения прочности и потери в весе. Морозостойкость обозначается символом Мрз с добавлением цифры, показывающей число циклов, например, Мрз 15, Мрз50. Морозостойкость существенно зависит от водопоглощения материала, так как разрушение при замораживании обусловлено расширением воды при ее замерзании в порах материала.
Огнестойкость . По отношению к действию огня (при пожаре) строительные материалы, характеризуются сгораемостью, а элементы здания огнестойкостью.
По признаку сгораемости материалы делятся на 3 категории:
- сгораемые (древесина),
- несгораемые (камни, металлы)
- и трудносгораемые, которые воспламеняются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня.
Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости (час), показывающим длительность сопротивления конструкции огню при пожаре, которая зависит как от вида примененного материала, так и от толщины конструкции, ее массивности и т. д. Для различных элементов зданий предел огнестойкости установлен нормами от 0,25 до 5 час.
Понятия несгораемости и огнестойкости не всегда совпадают. Например, такой несгораемый материал, как сталь, обладает сравнительно невысокой огнестойкостью, так как при температурах выше 500-600° модуль упругости и прочностные характеритки стали резко снижаются и конструкции претерпевают катастрофические деформации.
К материалам, предназначенным для работы при высоких температурах, предъявляются требования жаростойкости, а при очень высоких - огнеупорности.
Материалы, работающие в условиях, где возможна их коррозия, должны обладать достаточной коррозионной стойкостью. Под воздействием ррзличных химических агентов коррозии подвержено большинство строительных материалов (сталь, бетон, каменная кладка и др.).
Сопротивляемость органических строительных материалов гнению именуется биостойкостью. Применением различных антисептических средств биосгойкость материалов может быть повышена, но обычно лишь на какой-то ограниченный период времени.
К атегория: Материалы для строительства
Классификация строительных материалов
Строительные материалы разделяют на природные (естественные) и искусственные. К первой группе относят: лесные (круглый лес, пиломатериалы); каменные плотные и рыхлые горные породы (естественный камень, гравий, песок, глина) и др. Ко второй группе - искусственным материалам - относят: вяжущие вещества (цемент, известь), искусственные камни (кирпич, блоки); бетоны; растворы; металлические, тепло- и гидроизоляционные материалы; керамические плитки; синтетические краски, лаки и Другие материалы, производство которых связано с химической обработкой.
Строительные материалы классифицируют по назначению и области применения, например кровельные - рубероид, астбестоцемент и др.; стеновые - кирпич, блоки; отделочные - растворы, краски, лаки; облицовочные, гидроизоляционные и др., а также по технологическому признаку их изготовления, например керамические, синтетические и др. Особую группу составляют теплоизоляционные строительные материалы - их изготовляют из различного сырья, применяют в различных конструкциях, но объединяются они общим свойством - малой объемной массой и низкой теплопроводностью, что и определяет постоянно возрастающий объем их производства и широкое применение в строительстве.
Строительные материалы, которые добывают или изготовляют в районе строящегося объекта, принято называть местными строительными материалами. К ним прежде всего относятся: песок, гравий, щебень, кирпич, известь и др. При строительстве зданий и сооружений необходимо в первую очередь использовать местные строительные материалы, что сокращает транспортные расходы, составляющие значительную часть стоимости материалов.
На строительные материалы, изготовляемые предприятиями, существуют Государственные общесоюзные стандарты - ГОСТы и технические условия - ТУ. В стандартах приведены основные сведения о строительном материале, дано его определение, указаны сырье, области применения, классификация, деление на сорта и марки, методы испытания, условия транспортирования и хранения. ГОСТ имеет силу закона, и соблюдение его является обязательным для всех предприятий, изготовляющих строительные материалы.
Номенклатура и технические требования к строительным материалам и деталям, их качеству, указания по выбору и применению в зависимости от условий эксплуатации возводимого здания или сооружения изложены в «Строительных нормах и правилах» - СНиП I-B.2-69, утвержденных Госстроем СССР в 1962-1969 гг. с изменениями, внесенными в 1972 г. Для каждого материала и изделия разработаны Государственные общесоюзные стандарты (ГОСТы).
Для правильного применения того или иного материала в строительстве необходимо знать физические, включая отношение материалов к действию воды и температур, и механические свойства.
Жилые, общественные и производственные здания представляют собой сооружения, предназначенные для размещения людей и различного оборудования и защиты их от воздействия окружающей среды. Все здания состоят из одинаковых по назначению частей: – фундамента, служащего основанием здания и передающего нагрузку от всего здания на землю; – каркаса - несущей конструкции, на которой устанавливаются ограждающие элементы здания; каркас воспринимает и перераспределяет нагрузки и передает их на фундамент; – ограждающих конструкций, изолирующих внутренний объем здания от воздействия внешней среды или разделяющих отдельные части внутреннего объема между собой; к ограждающим конструкциям относятся стены, перекрытия и кровли, причем в малоэтажных зданиях стены и перекрытия часто выполняют функцию каркаса.
С глубокой древности жилые и культовые сооружения возводили из природных материалов - камня и дерева, причем из них выполняли все части здания: фундамент, стены, кровлю. Такая универсальность материала имела существенные недостатки. Строительство каменных зданий было трудоемко; каменные стены для поддержания в здании нормального теплового режима приходилось делать очень толстыми (до 1 м и более), так как природный камень - хороший проводник теплоты. Для устройства перекрытий и кровли ставили много колонн или делали тяжелые каменные своды, так как прочности камня недостаточно для перекрытия больших пролетов. У каменных зданий, правда, было одно положительное качество-долговечность. Менее трудоемкие, но недолговечные деревянные здания часто уничтожались пожарами.
С развитием промышленности появились новые, разные по назначению строительные материалы: для кровли - листовое железо, позже - рулонные материалы и асбестоцемент; для несущих конструкций - стальной прокат и высокопрочный бетон; для тепловой изоляции - фибролит, минеральная вата и др.
Специализация и промышленное изготовление строительных материалов, полуфабрикатов и изделий коренным образом изменили характер строительства. На стройку материалы, а затем и изделия из них стали поступать практически в готовом виде, строительные конструкции стали легче и эффективнее (например, лучше предохраняли от потерь теплоты, от воздействия влаги и т.п.). В начале XX в. началось заводское изготовление строительных конструкций (металлических ферм, железобетонных колонн), но только с 50-х годов впервые в мире в нашей стране стали строить полносборные здания из готовых элементов.
Современная промышленность строительных материалов и изделий производит большое количество готовых строительных деталей и материалов различного назначения, например: керамические плитки для полов, для внутренней облицовки, фасадные, ковровую мозаику; рубероид и пергамин для устройства кровли, изол и гидро-изол - для гидроизоляции. Чтобы было легче ориентироваться в этом многообразии строительных материалов и изделий, их классифицируют. Наибольшее распространение получили классификации по назначению и технологическому признаку.
По назначению материалы делят на следующие группы: – конструкционные, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях; – теплоизоляционные, основное назначение которых - свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим помещения при минимальных затратах энергии; – акустические (звукопоглощающие и звукоизоляционные)- для снижения уровня «шумового загрязнения» помещения; – гидроизоляционные и кровельные - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров; – герметизирующие - для заделки стыков в сборных конструкциях; – отделочные - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий; – специального назначения (например, огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.
Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий - это так называемые материалы общего назначения. Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особо легкие бетоны - теплоизоляционные материалы; особо тяжелые бетоны - материалы специального назначения, используемые для защиты от радиоактивного излучения.
В основу классификации по технологическому признаку положены вид сырья, из которого получают материал, и способ изготовления. Эти два фактора во многом определяют свойства материала и соответственно область его применения. По способу изготовления различают материалы, получаемые спеканием (керамика, цемент), плавлением (стекло, металлы), омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетоны, растворы) и механической обработкой природного сырья (природный камень, древесные материалы). Для более глубокого понимания свойств материалов, зависящих главным образом от вида сырья и способа его переработки, в основу курса «Материаловедение» положена классификация по технологическому признаку и лишь в отдельных случаях рассматриваются группы материалов по назначению.
- Классификация строительных материалов
Все материалы имеют определенную структуру на уровне макро или микроструктуры. Макро- большой, структура видимая невооруженным глазом. Микроструктура видимая с помощью оптического прибора.
Различают по структуре материалы гомогенные и гетерогенные. Гомогенные материалы, когда единица объема содержит в среднем одинаковое число однородных структурных элементов.
Гетерогенные материалы содержат различные структурные элементы или различное их число. Не всегда гомогенная структура может оказать таковой на уровне микроструктуры материала.
Строительные материалы классифицируют по:
А) назначениям:
Б) по сырью:
В) поусловию работы;
Г) по происхождению:
Д) способу производства:
А) Классификация по назначению.
Материалы по назначению делятся на конструктивные и отделочные. Конструктивные элементы здания делятся на несущие и ограждающие, на горизонтальные и вертикальные. К вертикальным относятся фундаменты, стены, колонны. К горизонтальным перекрытия, балки, ригели, фермы, плиты. Несущие конструкции несут нагрузку не только собственного веса, но и выше лежащих конструкций и оборудования, мебели, людей и т. д. Ограждающие конструкции разделяют внутреннее пространство на отдельные помещения и защищают здание от атмосферного воздействия.
Б) Классификация по сырью:
Природные каменные материалы – рыхлые (песок, щебень, гравий…), штучные материалы.
Неорганические вяжущие вещества – продукт обжига природного сырья или искусственных смесей с последующим измельчением (портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс).
Бетоны и строительные растворы на основе неорганических вяжущих
Керамические материалы. Получают из глины путем формования, сушки, обжига. (кирпич, кафель, трубы).
Материалы из минеральных расплавов (стекло).
Теплоизоляционные и акустические материалы на органическом (мягкие двп, торфоплиты) и неорганическом (мин. вата, стекловата) вяжущем.
Битумные и дегтевые материалы (рубероид, мастика, толь).
Полимерные строительные материалы (стеклопластик, пенопласты…).
Лакокрасочные материалы.
Лесные материалы.
Металлические материалы.
Эффективные материалы те, которые имеют низкую стоимость, долговечные, высокопрочные. С целью снижения стоимости в качестве сырья стараются использовать отходы различных производств. используют энергосберегающие технологии. Производство цемента по сухому способу способствует сокращению тепла в 1,5 – 2 раза.
В) Классификация по условию работы материала :
Конструктивные строительные материалы, которые воспринимаю и передают нагрузку – природные каменные, бетоны и строительные, керамические, полимерные, лесные, металлические, композиционные, полимербетон.
Материалы специального назначения –теплоизоляционные (пенопласты, мин. ваты), акустические, гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие, огнеупорные, для радиационной защиты, антикоррозийные.
Г) Строительные материалы по происхождению делятся на естественные и искусственные. Естественные встречающиеся в природе. К ним относятся древесина, природные каменные материалы, битумы. Искусственные материалы не встречаются в природе, а получаются путем обработки при высокой температуре и давлении или одновременном действии высокой температуры и давлении. Процессы переработки или получения материалов связаны со сложными физическими или химическими процессами изменения стркутуры и т.д.
Д) По способу производства строительные материалы, например из металлов классифицируются на изготавливаемые методами:
Прессованием
Прокаткой
Все строительные материалы по своим свойствам должны удволетворять ГОСТу.
