Размещено на http://www.allbest.ru/

Материалы, применяемые в строительстве

Строительные материалы являются главным элементом при осуществлении строительно-монтажных работ, так как без строительных материалов мы бы не смогли построить ни одного дома. Сегодня с развитием технического и технологического прогресса производство материалов для строительства растет достаточно высокими темпами, которые даже опережают темп роста объема строительных и монтажных работ. Для производства материалов, для строительства существует нескончаемая сырьевая база. Только из нерудного сырья на сегодняшний день производят большое количество высококачественных строительных материалов. Отрасль производства стройматериалов уверенно движется вперед в направлении обеспечения строительных нужд различных регионов страны. Капитальное строительство жилых зданий является одной из главных отраслей промышленности. Огромные масштабы капитального строительства требуют все нового внедрения современных проектных решений.

К строительным товарам относятся различные материалы и изделия, применяемые для сооружения оборудования и ремонта жилых и других строений и помещений. 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. 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 четыре основные группы:

Физические (средняя, насыпная, истинная и относительная плотность, пористость материалы и изделия на основе волокнистых веществ, бумаги, и полимеров (отделочные материалы - обои, линкруст, линолеум, рубероид и др.). По назначению подразделяются на: вяжущие вещества; материалы для стен и перегородок; кровельные материалы; облицовочные и отделочные материалы; тепло - и звукоизоляционные материалы; материалы для полов; материалы для остекления; санитарно-техническое оборудование. Природные каменные материалы Натуральность и доступность, а также прочность, наряду с податливостью обработки - именно эти качества делают природные каменные материалы незаменимым элементом любого строительного процесса.

Свойства строительных материалов

Свойства строительных материалов определяют области их применения. Только при правильной оценке качества материалов, т. Е. Их важнейших свойств, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. Все свойства строительных материалов по совокупности признаков подразделяют на физические, химические, механические и технологические.

- К физическим свойствам относятся весовые характеристики материала, его плотность, проницаемость для жидкостей, газов, тепла, радиоактивных излучений, а также способность материала сопротивляться агрессивному действию внешней эксплуатационной среды. Последнее характеризует стойкость материала, обусловливающую в конечном итоге сохранность строительных конструкций.

- Химические свойства оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и разрушение его.

Свойства строительного материала определяются его структурой. Для получения материала заданных свойств следует создать его внутреннюю структуру, обеспечивающую необходимые технические характеристики. В конечном итоге знание свойств материалов необходимо для наиболее эффективного его использования в конкретных условиях эксплуатации.

Структуру строительного материала изучают на трех уровнях: макроструктура -- строение материала, видимое невооруженным глазом; микроструктура -- строение, видимое через микроскоп; внутреннее строение вещества, изучаемое на молекулярно-ионном уровне (физико-химические методы исследования -- электронная микроскопия, термография, рентгеноструктурный анализ и др.).

Макроструктуру твердых строительных материалов (исключая горные породы, имеющие свою геологическую классификацию) делят на следующие группы: конгломератная, ячеистая, мелкопористая, волокнистая, слоистая и рыхло-зернистая (порошкообразная). Искусственные конгломераты представляют собой большую группу; это различного вида бетоны, керамические и другие материалы. Ячеистая структура материала отличается наличием макропор; она свойственна газо- и пенобетонам, газо-силикатам и др. Мелкопористая структура характерна, например, для керамических материалов, получаемых в результате выгорания введенных органических веществ. Волокнистая структура присуща древесине, изделиям из минеральной ваты и др. Слоистая структура характерна для листовых, плитных и рулонных материалов. Рыхло-зернистые материалы -- это заполнители для бетонов, растворов, различного вида засыпка для тепло-звукоизоляции и др.

Микроструктура строительных материалов может быть кристаллическая и аморфная. Эти формы нередко являются лишь различными состояниями одного и того же вещества, например кварц и различные формы кремнезема. Кристаллическая форма всегда устойчива. Чтобы вызвать химическое взаимодействие между кварцевым песком и известью в производстве силикатного кирпича, применяют автоклавную обработку сырца насыщенным водяным паром с температурой 175°С и давлением 0,8 мпа, в то же время трепел (амфорная форма диоксида кремнезема) с известью при затворении водой образует гидро-силикат кальция при нормальной температуре 15...25°С. Амфорная форма вещества может перейти в более устойчивую кристаллическую.

Для каменных материалов практическое значение имеет явление полиморфизма, когда одно и то же вещество способно существовать в различных кристаллических формах, называемых модификациями. Полиморфные превращения кварца сопровождаются изменением объема. Для кристаллического вещества характерны определенная температура плавления и геометрическая форма кристаллов каждой модификации. Свойства монокристаллов в разных направлениях неодинаковы. Теплопроводность, прочность, электропроводность, скорость растворения и явления анизотропии являются следствием особенностей внутреннего строения кристаллов. В строительстве применяют поликристаллические каменные материалы, в которых разные кристаллы ориентированы хаотично. Эти материалы по своим свойствам относятся к изотропным, исключение составляют слоистые каменные материалы (гнейсы, сланцы и др.).

Внутренняя структура материала определяет его механическую прочность, твердость, теплопроводность и другие важные свойства.

Кристаллические вещества, входящие в состав строительного материала, различают по характеру связи между частицами, образующими кристаллическую решетку. Она может быть образована: нейтральными атомами (одного и того же элемента, как в алмазе, или разных элементов, как в sicl₂); ионами (разноименно заряженными, как в кальците сасo₃, или одноименными, как в металлах); целыми молекулами (кристаллы льда). Ковалентная связь, обычно осуществляемая электронной парой, образуется в кристаллах простых веществ (алмазе, графите) или в кристаллах, состоящих из двух элементов (кварце, карборунде). Такие материалы отличаются высокой прочностью и твердостью, они весьма тугоплавки.

Ионные связи образуются в кристаллах материалов, где связь имеет в основном ионный характер, например гипс, ангидрид. Они имеют невысокую прочность, не водостойки.

В относительно сложных кристаллах (кальците, полевых шпатах) имеют место и ковалентная и ионная связи. Например, в кальците внутри сложного иона связь ковалентная, но с ионами -- ионная. Кальцит сасo₃ обладает высокой прочностью, но малой твердостью, полевые шпаты имеют высокие прочность и твердость.

Молекулярные связи образуются в кристаллах тех веществ, в молекулах которых связи являются ковалентными. Кристалл этих веществ построен из целых молекул, которые удерживаются друг около друга относительно слабыми ван-дер-ваальсовыми силами межмолекулярного притяжения (кристаллы льда), имеющими низкую температуру плавления.

Силикаты имеют сложную структуру. Волокнистые минералы (асбест) состоят из параллельных силикатных цепей, связанных между собой положительными ионами, расположенными между цепями. Ионные силы слабее ковалентных связей внутри каждой цепи, поэтому механические силы, недостаточные для разрыва цепей, расчленяют такой материал на волокна.

Пластинчатые минералы (слюда, каолинит) состоят из силикатных групп, связанных в плоские сетки. Сложные силикатные структуры построены из тетраэдров, связанных между собой общими вершинами (атомами кислорода) и образующих объемную решетку, поэтому их рассматривают как неорганические полимеры.

Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом. Химический состав строительных материалов позволяет судить о ряде свойств материала -- механических, огнестойкости, биостойкости, а также других технических характеристиках. Химический состав неорганических вяжущих материалов (извести, цемента и др.) И естественных каменных материалов удобно выражать содержанием в них оксидов (%). Основные и кислотные оксиды химически связаны и образуют минералы, которые характеризуют многие свойства материала. Минеральный состав показывает, каких минералов и в каком количестве содержится в данном материале, например в портландцементе содержание трехкальциевого силиката составляет 45...60 %, причем при большем содержании этого минерала ускоряется процесс твердения и повышается прочность. Фазовый состав и фазовые переходы воды, находящейся в его порах, оказывают большое влияние на свойства материала. В материале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, т. Е. Каркас и поры, наполненные воздухом или водой. Изменение содержания воды и ее состояния меняет свойства материала.

Под истинной плотностью (кг/м³) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала.

Под средней плотностью понимают массу единицы объема материала (изделия) в естественном состоянии (с пустотами и порами). Средняя плотность одного и того же вида материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности.

Сыпучие материалы (песок, щебень, цемент и др.) Характеризуются насыпной плотностью -- отношением массы зернистых и порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая и пространство между частицами. От плотности материала в значительной мере зависят его технические свойства, например прочность, теплопроводность. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств, подъемно-транспортного оборудования и др. Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах.

Плотность зависит от пористости и влажности материала. С увеличением влажности плотность материала увеличивается. Показатель плотности является характерным и для оценки экономичности.

Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться всем видам внешних воздействий с приложением силы. По совокупности признаков различают прочность материала при сжатии, изгибе, ударе, кручении и т. Д., твердость, пластичность, упругость, истираемость.

Прочность -- свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки. Изучением этого свойства материалов занимается специальная наука -- сопротивление материалов. Ниже излагаются общие понятия о прочности материалов, необходимые для изучения основных свойств строительных материалов.

Материалы, находясь в сооружении, могут испытывать различные нагрузки. Наиболее характерными для строительных конструкций являются сжатие, растяжение, изгиб и удар. Каменные материалы (гранит, бетон) хорошо сопротивляются сжатию и намного хуже (в 5...50 раз) -- растяжению, изгибу, удару, поэтому каменные материалы используют главным образом в конструкциях, работающих на сжатие. Такие материалы, как металл и древесина, хорошо работают на сжатие, изгиб и растяжение, поэтому их используют в конструкциях, испытывающих эти нагрузки.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности.

Требования, влияющие на область использования

При выборе строительных материалов необходимо обратить внимание на 4 группы их свойств, влияющих на сферу применения. Физические свойства определяют плотность - относительную, истинную, среднюю, насыпную. От механических характеристик зависят пределы прочности при сдвиге, растяжении, сжатии, изгибе, а также пластичность, твердость и жесткость. Химические свойства выявляют устойчивость материалов к агрессивному воздействию внешней среды. Технологические свойства заключаются в теплоустойчивости, скорости плавления, высыхания, затвердевания.

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Теплоизоляционные материалы характеризуются малой теплопроводностью, это позволяет использовать их для тепловой защиты помещений, защиты от нагревания и технической изоляции. Данные материалы бывают неорганическими (минеральная вата, стекловата, пеностекло), растительными (целлюлозная вата, ДСП, ДВП), пробковыми, полимерными (пенопласт, пенополиуретан, пенополистирол), отражающими.Важные характеристики теплоизоляционных материалов: коэффициент теплопроводности, пористость, плотность, влажность, паропроницаемость, водопоглощение, биостойкость, водостойкость, прочность, теплоемкость, морозостойкость.

ПИЛОМАТЕРИАЛЫ

В строительстве востребованы лиственницы, ели, сосны и их пиломатериалы. Чаще всего используется сосна, так как она характеризуется оптимальным процентом смол, которые способны предотвратить загнивание даже в условиях повышенной влажности. Ель больше пригодна для несущих конструкций, так как в ней меньше смолистых веществ. Кроме бревен, востребованы и брусья, а также обрезные материалы и полуфабрикаты, например, доски, облицовочные и половые рейки. Погонажные изделия - это наличники, поручни, подоконники, плинтусы.

Древесину принято подразделять на типы в зависимости от уровня ее влажности: абсолютно сухая, комнатно-сухая, воздушно-сухая, влажная и естественно-влажная. На основе приведенной классификации определяется назначение пиломатериалов в строительстве.

ОБЛИЦОВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Для наружной облицовки - это композитные панели, фасадный керамогранит, сайдинг, фасадные кассеты, плиты, штукатурные смеси, металлокассеты и др. Облицовочные материалы, чаще всего, выполняют декоративные и защитные функции. Для внутренней облицовки используются природные и искусственные материалы, украшающие холлы, лестницы, вестибюли, залы, стации, помещения, отличающиеся повышенной влажностью.

ОТДЕЛОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Материалы, предназначенные для внутренней и наружной отделки, используются с целью усиления декоративных и эксплуатационных качеств строений, защиты конструкций от внешних воздействий. К ним можно отнести бетоны и отделочные растворы, керамику, древесные изделия, каменные материалы (искусственные и природные), металл, бумагу, пластмассу, стекло. В отдельную группу выделены материалы, предназначенные для обработки полов.

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Лакокрасочными называют материалы, наносимые в порошкообразном или жидком состоянии на очищенную поверхность с целью образования плотно прилегающей пленки. Данные вещества используются для защиты деревянных и металлических изделий от разрушения под действием внешней среды. Ассортимент лакокрасочных материалов включает в себя лаки, грунтовки, эмали, шпаклевки, краски. В качестве основных их компонентов можно выделить наполнители, растворители, пленкообразующие пигменты, пластификаторы, добавки и сиккативы.

И в заключении хотел бы сказать, что строительные материалы классифицируют по назначению, технологическому признаку и способу изготовления.

По назначению строительные материалы делят на следующие группы:

Конструкционные, воспринимающие и передающие нагрузки;

Теплоизоляционные, обеспечивающие тепловой режим здания;

Акустические для звукопоглощения и звукоизоляции;

Гидроизоляционные и кровельные для создания водонепроницаемых слоев на кровлях и других конструкциях зданий;

Герметизирующие для заделки стыков в сборных конструкциях;

Отделочные для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты их от внешних воздействий;

Специального назначения для специальных сооружений (огнеупорные, кислотоупорные);

Общего назначения, служащие разным целям (цемент, известь, бетон, древесина).

По технологическому признаку строительные материалы классифицируют с учетом вида сырья, из которого они сделаны, способа изготовления, свойства материала и области применения.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

строительный материал прочность твердость

1.Бутт, Ю.М. Строительные материалы. Их свойства. / Ю.М.Бутт, М.М.Сычев. - М.: Высшая школа.

2.Лысенко, Е.И. Применение и использование строительных материалов : Учебно-справочное пособие / Е.И.Лысенко, Л.В.Котлярова, Г.А.Ткаченко, И. В. Трищенко, А. Н. Юндин. - Ростов н/д.: «Феникс».

Размещено на Allbest.ru