Какие есть виды стройматериалов? Классификация строительных материалов Строительные материалы классифицируются по различным признакам

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

Строительные материалы, или стройматериалы, - термин очень широкий, включающий в себя огромное множество разнообразных веществ, предметов, форм и.т.д., перечислять которые в рамках одной статьи просто невозможно.
Однако интерес к строительству и ремонту растет год от года, причем в последнее время интересоваться этой областью стало все больше любителей. Для того, что бы удовлетворить этот интерес, попробуем разобраться в видах и особенностях стройматериалов и в том, где их лучше покупать.
В общем к стройматериалам принято относить все материалы, которые используют при проведении ремонтных или строительных работ. Однако огромнейший ассортимент материалов для строительства потребовал их классификации по видам, группам и подгруппам.

В основном, материалы созданные с участием человека, то есть стройматериалы искусственные, имеют технологические и функциональные характеристики превосходящие те же параметры у натуральных, поскольку создавались и разрабатывались человеком для определенной цели. Существуют стройматериалы огнеупорные, вибростойкие, изолирующие.......
Однако стройматериалы натуральные безусловно превосходят их по параметрам экологической чистоты и элитарности внешнего вида.

Еще один критерий разделения стройматериалов на группы - деление непосредственно от из типа. К примеру, все разнообразие стройматериалов производимых из глины, принято относить к группе керамических изделий, а все что изготавливается с применением цемента в качестве вяжущего вещества к бетонам или к строительным растворам.

Если затронуть тему популярности того или иного вида стройматериалов, то приоритетов тут нет никаких, да и быть не может. Любой строительный материал нужен и важен в определенном месте и определенное время. Существует некоторая тенденция "модности" среди стройматериалов для отделки, однако она весьма не долговечна, и на столько быстро меняется, что брать ее в расчет при планирование долгосрочного спроса на товары строительного направления не приходиться.

В целом же рынок продажи стройматериалов быстро растет, развиваясь как в сфере традиционной, привычной всем торговли - строительные магазины, строймаркеты, строительные рынки и.т.д., так и в сфере новых технологий - в виде строительных онлайн магазинов. Причем даже многие крупные производители стройматериалов активно осваивают это направление. Яркий пример тому - Корпорация «Харьковские стройматериалы» (ХСМ).
Где и почем покупать конечно же выбор потребителя, мы можем дать лишь несколько рекомендаций.

Где покупать?

Существует несколько способов купить необходимые для строительства или ремонта материалы, разумеется способ их приобретения каждый потребитель выбирает основываясь на собственных предпочтениях и привычках. а и мнения у всех разные.
Одни ждут распродаж в крупных гипермаркетах специализирующихся на торговле стройматериалами, как правило на определенные группы товаров такие магазины могут предоставить значительные скидки. Другие предпочитают пользоваться услугами строительных рынков. Приобретая на них стройтовары оптом также можно значительно сэкономить.

Еще один способ купить стройматериалы не дорого - использовать для поиска, сравнения и покупки таких материалов интернет. В этом случае можно не только избежать траты времени и сил на сравнение доступных предложений, но и зачастую прямо из дома и заказать необходимые стройматериалы.
В общем способов покупки много, каким из них воспользоваться решать вам.

Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зда-ний и сооружений, делятся на природные и искусствен-ные, которые, в свою очередь, подразделяются на две ос-новные категории. К первой категории относят строи-тельные материалы общего назначения: кирпич, бетон, цемент, лесоматериал, рубероид и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекры-тий, покрытий, кровель, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, тепло-изоляционные, огнеупорные, акустические и др.

Основными видами строительных материалов и изде-лий являются: каменные природные строительные мате-риалы и изделия из них; вяжущие материалы неоргани-ческие и органические; искусственные каменные материа-лы и изделия и сборные конструкции; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия, синтети-ческие смолы и пластмассы. В зависимости от назначе-ния, условий строительства и эксплуатации зданий и со-оружений подбираются соответствующие строительные материалы, изделия и конструкции, которые обладают определенными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определенными строительно-техническими свой-ствами. Так, например, материал для наружных стен зданий (кирпичи, бетонные и керамические блоки) дол-жен обладать наименьшей теплопроводностью при доста-точной прочности, чтобы защищать помещения от на-ружного холода и выдерживать нагрузки, передаваемые на стены от других конструкций (перекрытий, крыши); материал сооружений гидромелиоративного назначения (облицовка каналов, лотки, трубы и др.) - водонепрони-цаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению (в полевой сезон) и высыханию (в перерывах между по-ливами); материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истирае-мость, чтобы выдерживать нагрузки от проходящего транспорта и не разрушаться от систематического воздействия воды, температурных перепадов и мороза.

Приступая к изучению раздела «Строительные мате-риалы и изделия», необходимо уяснить, что все строи-тельные материалы и изделия можно классифицировать на группы по различным классификационным признакам: видам продукции (штучные, рулонные, мастичные и т. д.); применяемому основному сырью (керамические, на осно-ве минеральных вяжущих, полимерные); способам произ-водства (прессованные, вальцево-каландровые, экструзионные и т. д.); назначению (конструкционные, конструк-ционно-отделочные, декоративно-отделочные); конкрет-ным областям применения (стеновые, кровельные, теплоизоляционные); происхождению (естественныеили природные, искусственные, минерального и органическо-го происхождения).

Строительные материалы делятся на сырьевые ма-териалы (известь, цемент, гипс, необработанная древеси-на), материалы-полуфабрикаты (древесноволокнистые и древесностружечные плиты, фанера, брусья, металли-ческие профили, двухкомпонентные мастики) и материа-лы, готовые к применению (кирпичи, керамические обли-цовочные плитки, плитки для полов и подвесных акусти-ческих потолков).

К изделиям относятся столярные (оконные и двер-ные блоки, щитовой паркет и т. д.), скобяные (замки, ручки, другая столярная фурнитура и т. д.), электротех-нические (осветительная арматура, розетки, выключате-ли и т. д.), санитарно-технические изделия (ванны, рако-вины, мойки и арматура к ним и т. д.). К изделиями от-носятся детали строительных конструкций - бетонные и железобетонные стеновые и фундаментные блоки, бал-ки, колонны, плиты перекрытий и другая продукция ком-бинатов железобетонных изделий и предприятий стройиндустрии.

Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошим свойством и качеством. Свойство - характеристика материала (из-делия), проявляющаяся в процессе его обработки, при-менения или эксплуатации. Качество - совокупность свойств материала (изделия), обусловливающих его способность удовлетворять определенным требованиям всоответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий клас-сифицируются на три основные группы - физические, механические, химические. Важными свойствами, влия-ющими на выбор способа производства строительных материалов, являются технологичность, т. е. простота и легкость обработки или переработки их для получения изделий нужной формы и размеров, и энергоемкость - количество энергии, необходимое для добычи сырья и получения строительного материала и изделий из него.

При оценке экономической эффективности строитель-ных материалов кроме указанных свойств очень важное значение имеет долговечность материала, которая харак-теризуется его сроком службы в конструкции без ремон-та и восстановленияили замены.

Если материалыдобываются недалеко от места стро-ительства, их называют местными строительными мате-риалами. Стоимость таких материалов значительно сни-жается за счет экономии транспортных расходов.

Легкие стальные тонкостенные конструкции обладают хорошими теплотехническими характеристиками, низкой себестоимостью, простотой строительства. Технология ЛСТК позволяет строить быстровозводимые дома , коттеджи, многоквартирные дома и др.

Строительные материалы и изделия классифицируют по степени готовности, происхождению, назначению и технологическому признаку. По степени готовности различают собственно строительные материалы 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, тешут и т. д. По происхождению строительные материалы подразделяют на природные и искусственные . Природные материалы - это древесина, горные породы (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 материалов по назначению и технологическому признаку. По назначению материалы подразделяют на следующие группы : конструкционные материалы - материалы которые воспринимают и передают на грузки 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. Керамические материалы и изделия - получают из глины с добавками путем формования, сушки и обжига: кирпич, керамические блоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, плитки облицовочные и для настилки полов, керамзит (искусственный гравий для легких бетонов) и др. Стекло и другие материалы и изделия из минеральных расплавов - оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, стекло профилит (для ограждений), плитки, трубы, изделия из ситаллов и шлакоситаллов, каменное литье. 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 - группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластических нетермореактнвных 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

П

лотность материала бывает средней и истинной. Средняя плотность ρ с - масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами. Среднюю плотность (в кг/м3, кг/дм3, г/см3) вычисляют по формуле: где m -масса материала, кг, г; Vе - объем материала, м3, дм3, см3. 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/м3. Относительная плотность (безразмерная величина) определяется по формуле: Истинная плотность ρ u - 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, м3, дм3, см3. У неорганических материалов, природных и искусственных камней, состоящих в основном из оксидов кремния, алюминия и кальция, истинная плотность находится в пределах 2400-3100 кг/м3, 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) . По величине пор материалы разделяют на мелкопористые, у которых размеры пор измеряются в сотых и тысячных долях миллиметра, и крупнопористые (размеры пор - от десятых долей миллиметра до 1~2 мм).

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 К разм, 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 К ф, 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 Р 1 - Р 2 = 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.

Теплофизические свойства строительных материалов

Теплопроводность - способность материалов проводить тепло. Теплопередача происходит в результате перепада температур между поверхностями, ограничивающими материал. Теплопроводность зависит от коэффициента теплопроводности λ, Вт/(мx°С), который равен количеству тепла Q, Дж, проходящего через материал толщиной d = 1 м, площадью S = 1 м2 за время t = 1 ч, при разности температур между поверхностями t2- t1 = 1 °С: При известной средней плотности, пользуясь нижеприведенной формулой, можно ориентировочно вычислить коэффициент теплопроводности λ, Вт/(мх°С), материала в воздушно-сухом состоянии: Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(мх°С), а воздуха 0,023 Вт/(мх°С), т.е. превышает его в 25 раз. Теплоемкость - способность материалов поглощать тепло при нагревании. Она характеризуется удельной теплоемкостью с, Дж/(кгх°С), которая равна количеству тепла Q, Дж, затраченному на нагревание материала массой m = 1 кг, чтобы повысить его температуру на t 2 -t 1 = 1°С: Огнестойкость - способность материала выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время в часах от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые, сгораемые . Несгораемые материалы под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии огня; сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня. Огнеупорность - способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные , которые выдерживают действие температур от 1580 °С и выше; тугоплавкие , которые выдерживают температуру 1360... 1580°C; легкоплавкие , выдерживающие температуру ниже 1350 °С.

Механические свойства строительных материалов

К основным механическим свойствам материалов относят прочность, упругость, пластичность, релаксацию, хрупкость, твердость, истираемость и др. Прочность - способность материалов сопротивляться разрушению и деформациям от внутренних напряжений, возникающих в результате воздействия внешних сил или других факторов, таких как неравномерная осадка, нагревание и т. п. Оценивается она пределам прочности. Так называют напряжение, возникающее в материале от действия нагрузок, вызывающих его разрушение. Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Предел прочности при сжатии и растяжении R СЖ(Р), МПа, вычисляется как отношение нагрузки, разрушающей материал Р, Н, к площади поперечного сечения F, мм 2: Предел прочности при изгибе R И, МПа, вычисляют как отношение изгибающего момента M, Нхмм, к моменту сопротивления образца, мм 3: Важной характеристикой материалов является коэффициент конструктивного качества . Это условная величина, которая равна отношению предела прочности материала R, МПа, к его относительной плотности: к.к.к. = R/d Упругость - способность материалов под воздействием нагрузок изменять форму и размеры и восстанавливать их после прекращения действия нагрузок. Упругость оценивается пределом упругости буп , МПа, который равен отношению наибольшей нагрузки, не вызывающей остаточных деформаций материала, P УП, Н, к площади первоначального поперечного сечения F 0 , мм2: б УП = Р УП /F 0 Пластичность - способность материалов изменять свою форму и размеры под воздействием нагрузок и сохранять их после снятия нагрузок. Пластичность характеризуется относительным удлинением или сужением. Разрушение материалов может быть хрупким или пластичным. При хрупком разрушении пластические деформации незначительны. Релаксация - способность материалов к самопроизвольному снижению напряжений при постоянном воздействии внешних сил. Это происходит в результате межмолекулярных перемещений в материале. Твердость - способность материала оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. Для разных материалов она определяется по разным методикам. Так, при испытании природных каменных материалов пользуются шкалой Мооса, составленной из 10 минералов, расположенных в ряд, с условным показателем твердости от 1 до 10, когда более твердый материал, имеющий более высокий порядковый номер, царапает предыдущий. Минералы расположены в следующем порядке: тальк или мел, гипс или каменная соль, кальцит или ангидрит, плавиковый шпат, апатит, полевой шпат, кварцит, топаз, корунд, алмаз. Твердость металлов, бетона, древесины, пластмасс оценивают вдавливанием в них стального шарика, алмазного конуса или пирамиды. Твердость материала не всегда соответствует прочности. Так, древесина имеет прочность, одинаковую с бетоном, но значительно меньшую твердость. Истираемость - способность материалов разрушаться под действием истирающих усилий. Истираемость И в г/см 2 вычисляется как отношение потери массы образцом m 1 -m 2 в г от воздействия истирающих усилий к площади истирания F в см2; И = (m 1 - m 2) / Р. Определяется И путем испытания образцов на круге истирания или в полочном барабане. Износ - свойство материала сопротивляться одновременному воздействию истирания и ударов. Износ материала зависит от его структуры, состава, твердости, прочности, истираемости. Хрупкость - свойство материала внезапно разрушаться под воздействием нагрузки, без предварительного заметного изменения формы и размеров. Хрупкому материалу, в отличие от пластичного, нельзя придать при прессовании желаемую форму, так как такой материал под нагрузкой дробится на части, рассыпается. Хрупки камни, стекло, чугун и др.

Понятие горная порода и минерал. Основные породообразующие минералы

Горные породы - главный источник получения строи-тельных материалов. Горные породы используют в про-мышленности строительных материалов как сырье для изготовления керамики, стекла, теплоизоляционных и других изделий, а также для производства неорганиче-ских вяжущих веществ - цементов, извести и гипсовых. Горные породы - это природные образования более или менее определенного состава и строения, образую-щие в земной коре самостоятельные геологические тела. Минералами называют однородные по химическому составу и физическим свойствам составные части горной породы. Большинство минералов - твердые тела, иногда встречаются жидкие (самородная ртуть). В зависимости от условий формирования горные по-роды делят на три генетические группы: 1) магматиче-ские породы , образовавшиеся в результате охлаждения и затвердевания магмы; 2) осадочные породы , возникшие в поверхностных слоях земной коры из продуктов вывет-ривания и разрушения различных горных пород; 3) мета-морфические породы , являющиеся продуктом перекри-сталлизации и приспособления горных пород к изменив-шимся в земной коре физико-химическим условиям. Породообразующие минералы В настоящее время известно около 5000 минералов. В образовании же горных пород преимущественно участвуют 25 минералов. Основными породообразующими минералами являются кремнезем, алюмосиликаты, железисто-магнезиальные, карбонаты, сульфаты . Минералы группы кремнезема . К минералам этой группы относят кварц . Он может находиться как в кристаллической, так и аморфной форме. Кристаллический кварц в виде диоксида кремния SiО 2 - один из самых распространенных минералов в природе. Аморфный кремнезем встречается в виде опала SiО2 x NH 2 О. Кварц отличается высокой химической стойкостью при обычной температуре. Кварц плавится при температуре около 1700 о С, поэтому широко используется в огнеупорных материалах. Минералы группы алюмосиликатов - полевые шпаты, слюды, каолиниты . Полевые шпаты составляют 58% всей литосферы и являются самыми распространенными минералами. Разновидностями их являются ортоклаз и плагиоклазы . Ортоклаз - калиевый полевой шпат - K2О x Al2О3 x 6SiО2. Имеет среднюю плотность 2,57 г/см3, твердость - 6-6,5. Является основной частью гранитов, сиенитов. Плагиоклазы - минералы, состоящие из смеси твердых растворов альбита и анортита . Альбит - натриевый полевой шпат - Na2О x Al2О3 x 6SiО2. Анортит - кальциевый полевой шпат – CaO x Al2О3 x 2SiО2. Плагиоклазы входят в состав кислых и основных горных пород. Предел прочности полевых шпатов при сжатии составляет 120-170 МПа, что ниже прочности кварца. Они выветриваются под воздействием воды, содержащей углекислоту, в результате чего образуется каолинит . Слюды - водные алюмосиликаты слоистого строения, способные расщепляться на тонкие пластинки. Наиболее часто встречаются два вида - мусковит и биотит . Мусковит - калиевая бесцветная слюда. Обладает высокой химической стойкостью, тугоплавка. Биотит - железисто-магнезиальная слюда черного или зелено-черного цветов. Водной разновидностью слюды является вермикулит. Он образован из биотита в результате воздействия гидротермальных процессов. При нагревании вермикулита до 750 °С теряется химически связанная вода, в результате чего объем его увеличивается в 18-40 раз. Вспученный вермикулит применяют в качестве теплоизоляционного материала. Каолинит - Al2О3 x 2SiО2 x 2H3О - минерал, получаемый в результате разрушения полевых шпатов и слюд. Залегает в виде землистых рыхлых масс. Применяют для изготовления керамических материалов. Железисто-магнезиальные силикаты . Минералами этой группы являются пироксены, амфиболы и оливин. К пироксенам относят авгит, входящий в состав габбро, к амфиболам - роговую обманку , входящую в состав гранитов. Оливин входит в состав диабазов и базальтов . Продукт выветривания оливина - хризотил-асбест. Эти минералы являются силикатами магния и железа и имеют темную окраску. Они обладают высокой ударной вязкостью и стойкостью против выветривания. Минералы группы карбонатов . К ним относят кальцит, магнезит, доломит . Они входят в состав осадочных горных пород. Кальцит - СаСО3 - имеет среднюю плотность 2,7 г/см3, твердость - 3. Вскипает при воздействии слабого раствора соляной кислоты. Входит в состав известняков, мраморов, травертинов. Магнезит - MgCО3 - имеет среднюю плотность 3,0 г/см3, твердость - 3,5-4. Вскипает от горячей соляной кислоты. Образует породу с тем же названием. Доломит - CaCО3 x MgCО3 - имеет плотность 2,8-2,9 г/см3, твердость - 3,5-4. По свойствам занимает среднее положение между кальцитом и магнезитом. Входит в состав мраморов. Образует породу с таким же названием. Минералы группы сульфатов - гипс и ангидрит. Гипс - CaSО4 x 2H3О - имеет среднюю плотность 2,3 г/см3, твердость - 1,5-2,0, цвета - белый, серый, красноватый. Строение - кристаллическое. Хорошо растворяется в воде. Образует породу - гипсовый камень. Ангидрит - CaSО4 - имеет среднюю плотность 2,9-3 г/см3, твердость - 3-3,5, строение - кристаллическое. При насыщении водой переходит в гипс.

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.