- •Isbn 5—06—001250—6
- •Глава 1 основные свойства строительных материалов
- •§ 1.1. Свойства, строение и состав строительных материалов
- •§ 1.2. Физические свойства и структурные характеристики
- •§ 1.3. Механические свойства • Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться всем видам внешних воздействий с приложением силы. По совокупности признаков различают проч
- •Шкала твердости Мооса
- •Глава 2
- •§ 2.1. Классификация горных пород
- •§ 2.2. Породообразующие минералы
- •§ 2.3. Изверженные горные породы
- •§ 2.4. Осадочные горные породы
- •§ 2.5. Метаморфические (видоизмененные) горные породы
- •§ 2.6. Разработка и обработка природных каменных материалов
- •§ 2.7. Материалы и изделия из природного камия
- •§ 2.8. Методы защиты природных каменных материалов от разрушения
- •§ 2.9. Экономика производства и применения природных каменных материалов и изделий
- •§ 3.1. Сырьевые материалы
- •§ 3.2. Общая технологическая схема производства керамических изделий
- •§ 3.3. Стеновые материалы
- •§ 3.4. Кирпич и камни керамическйе специального назначения
- •§ 3.5. Керамические конструкции для стен
- •§ 3.6. Изделия керамические для облицовки фасадов зданий
- •§ 3.7. Изделия керамические для внутренней облицовки
- •Упаковка
- •§ 3.8. Кровельная черепица
- •§ 3.9 Трубы керамические канализационные и дренажные
- •§ 3.10. Изделия керамические кислотоупорные
- •§ 3.11. Изделия санитарно-технической керамики
- •§ 3.12. Керамзит
- •В ссср открыт новый способ производства портландцемента — путем обжига клинкера в солевом растворе хлоридов. 150
- •§ 3.14. Экономика производства и применения керамических материалов
- •§ 4.1. Физико-химические основы получения изделий из стекольных расплавов
- •§ 4.2. Материалы и изделия из стекольных расплавов
- •Для вытягивания стекла
- •§ 4.3. Материалы и изделия из каменного литья
- •§ 4.4. Материалы и изделия из шлаковых расплавов
- •§ 4.5* Ситаллы и шлакоситаллы
- •§ 4.6. Экономика производства материалов и изделий из минеральных расплавов
- •Глава 5 минеральные вяжущие вещества
- •5. А. Воздушные вяжущие вещества § 5.1. Гипсовые вяжущие вещества
- •Выгрузочный желоб
- •§ 5.3. Ангидритовые вяжущие вещества
- •§ 5.4. Экономика производства гипсовых вяжущих веществ
- •§ 5.5. Магнезиальные вяжущие вещества
- •§ 5.6. Кислотоупорные цементы
- •§ 5.7. Строительная известь
- •§ 5.8. Экономика производства извести
- •5.Б. Гидравлические вяжущие вещества
- •§ 5.9. Гидравлическая известь
- •§ 5.10. Портландцемент
- •Коррозия цементного камня водами, содержащими свободные
- •§ 5.11. Добавки для цементов
- •§ 5.13. Специальные виды цемента
- •§ 5.14. Цементы с минеральными добавками
- •§ 5.15. Шлаковые цементы
- •Площадка
- •§ 5.16. Гипсоцементно-пуццолановое вяжущее
- •§ 5.17. Глиноземистый цемент
- •§ 5.18. Расширяющийся цемент
- •§ 5.19. Экономика производства цемента
- •Глава 6 бетоны
- •§ 6.1. Классификация бетона и требования к нему
- •§ 6.2. Материалы для тяжелого бетона
- •§ 6.3. Свойства бетонной смеси и бетона
- •§ 6.4. Проектирование состава бетона
- •§ 6.5. Приготовление и транспортирование бетонной смеси
- •§ 6.6. Укладка бетонной смеси.
- •§ 6.7. Особые свойства бетона
- •§ 6.8. Особенности бетонирования в зимнее время
- •§ 6.9 Специальные виды тяжелых бетонов
- •§ 6.10. Легкие бетоны
- •§ 6.11. Материалы для легких бетонов
- •Сбора просыпн
- •§ 6.12. Основы проектирования состава легких бетонов
- •§6.13. Ячеистые бетоны
- •§ 6.14. Экономика производства и применения легких бетонов
- •Глава 7 строительные растворы
- •§ 7.1. Классификация строительных растворов
- •§ 7.2. Свойства строительных растворов
- •§ 7.3. Растворы для каменной кладки
- •§ 7.4. Отделочные растворы
- •§ 7.6. Приготовление строительных растворов
- •8.А. Гипсовые и гипсобетонные изделия
- •§ 8.1. Общие сведения о гипсовых и гипсобетонных
- •§ 8.3. Гипсовые плиты для перегородок
- •§ 8.4. Гипсовые вентиляционные блоки
- •§ 8.5 Гипсокартонные листы
- •§ 8.7. Силикатный кирпич
- •§ 8.9. Крупноразмерные изделия из силикатного бетона
- •§ 8.10 Ячеистые силикатные изделия
- •§ 8.11. Экономика производства и применения изделий из силикатного бетона
- •8.В. Асбестоцементные изделия
- •§ 8.12. Общие сведения и классификация асбестоцементных
- •§ 8.13. Материалы для производства асбестоцементных
- •§ 8.14. Производство асбестоцементных изделий
- •§ 8.15. Цветные асбестоцементные изделия
- •§ 8.16. Основные свойства асбестоцементных изделий
- •§ 8.17. Экономика производства асбестоцементных изделий
- •Глава 9
- •§ 9.1. Общие сведения о металлах и сплавах
- •§ 9.2. Черные металлы и стали
- •§ 9.4. Производство металлических изделий и конструкций
- •§ 9.5. Стальная арматура для железобетона
- •§ 9.6. Сварка металлов
- •§ 9.7 Цветные металлы и их сплавы
- •§ 9.8. Коррозия металлов и меры защиты от нее
- •§ 9.9. Технико-экономическое обоснование применения металлических конструкций
- •Глава 10 железобетонные изделия
- •§ 10.2 Номенклатура и технико-экономическая оценка железобетонных изделий
- •§ 11.1. Способы уплотнения бетонной смеси
- •§ 11.2. Армирование железобетонных изделий
- •§ 11.3. Формование железобетонных изделий
- •§ 11.4. Твердение железобетонных изделий
- •§ 11.5. Отделка поверхности железобетонных изделий
- •§ 11.7. Экономика производства железобетонных изделий
- •Глава 12 лесные материалы
- •§ 12.1. Строение дерева
- •Рнс. 12.2. Торцовый разрез ствола: / — кора; 2 — луб; 3 — камбий; 4 — заболонь, 5 — ядро, 6 — сердцевина
- •§ 12.2. Свойства древесины
- •§ 12.3. Пороки древесины
- •§ 12.4. Предохранение древесины от разрушения и возгорания
- •§ 12.5. Породы древесины и их применение в строительстве
- •§ 12.8. Заготовки из древесины хвойных и лиственных пород
- •§ 12.9. Фанера и материалы для кровель временных зданий
- •§ 12.10 Столярные изделия
- •§ 12.11. Конструкции из древесины
- •§ 12.12. Приемка, транспортирование и хранение
- •§ 12.13. Экономика применения материалов и изделий из древесины
- •Глава 13 теплоизоляционные и акустические материалы и изделия
- •§ 13.1. Структура и свойства теплоизоляционных материалов
- •§ 13.3. Неорганические теплоизоляционные материалы
- •§ 13.4. Органические теплоизоляционные материалы и изделия
- •§ 13.5. Звукоизоляционные материалы и изделия
- •§ 13.6. Звукопоглощающие материалы и изделия
- •§ 13.7. Экономика применения теплоизоляционных материалов и изделий
- •Приведенные затраты дельные капи- себестоимость тальные вложения
- •§ 14.1. Битумы
- •§ 14.2. Дегти
- •Тальный дымоотвод
- •§ 14.5. Эмульсии и пасты
- •§ 14.6. Мастики
- •§ 14.7. Штучные изделия
- •§ 14.8. Герметизирующие материалы
- •§ 15. 1. Классификация пластмасс
- •§ 15.2. Основные свойства пластмасс
- •§ 15.3. Полимеры
- •§ 15.4. Материалы для покрытия полов
- •§ 15.5. Материалы для внутренней отделки стен
- •Обрезки плнт
- •§ 15.7. Конструкционные материалы
- •§ 15.8. Погонажные изделия на основе полимеров
- •§ 15.9. Трубы и санитарно-технические изделия
- •§ 15.10. Клеи и мастики
- •§ 15.11. Экономика применения пластмасс в строительстве
- •I Рис. 15.10. Конструкции перекрытий жилых домов: /2
- •§ 16.1. Пигменты и наполнители
- •§ 16.2. Связующие вещества
- •§ 16.3. Красочные составы
- •§ 16.4. Вспомогательные материалы
- •§ 16.5. Обои бумажные
- •§ 16.6. Экономика применения лакокрасочных материалов
- •Глава 1. Основные свойства строительных материалов
- •Глава 2. Природные каменные материалы и изделия
- •Какие строительные материалы и изделия получают из горных пород?
- •Экономика производства и применения природных каменных материалов и изделий?
- •Глава 3. Керамические материалы и изделия
- •Виды и особенности производства изделий санитарно-технической керамики.
- •Глава 4. Материалы и изделия из минеральных расплавов
- •Глава 5. Минеральные вяжущие вещества
- •Развитие цементной промышленности и рост выпуска цемента в ссср.
- •Глава 6. Бетоны
- •Материалы для легких бетонов и особенности проектирования состава их.
- •Что такое товарный бетон и в чем его преимущество? 21. Как и для каких целей определяют коэффициент выхода бетонной смеси?
- •Глава 7. Строительные растворы
- •Глава 8. Искусственные каменные изделия иа основе минеральных вяжущих
- •1. Из каких материалов изготавливают гипсовые и гипсобетонные изделия?
- •Глава 9. Металлические материалы и изделия
- •Как получают чугун и сталь? 2. Назовите предельное содержание углерода, в чугуие и стали. 3. Какие марки стали и чугуна применяют в строительстве?
- •Глава 10. Железобетонные изделия Глава 11. Производство железобетонных изделий
- •1. Что такое железобетон? Какую роль играет арматура в железобетоне?'
- •Глава 12. Лесные материалы
- •Эффективность применения изделий и конструкций из древесины.
- •Глава 13. Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия
- •Глава 14. Органические вяжущие и материалы иа их основе
- •Глава 15. Пластмассы. Материалы и изделия иа их основе
- •Клеи и мастики на основе полимеров. 19. Технико-экономическая целесообразность применения пластмасс в строительстве.
- •Глава 16. Лакокрасочные материалы и обои
- •В ссср открыт новый способ производства портландцемента — путем обжига клинкера в солевом растворе хлоридов. 150
- •В ссср открыт новый способ производства портландцемента — путем обжига клинкера в солевом растворе хлоридов. 150
Глава 1 основные 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.
ф К физически*} 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.
ф Химические свойства оцениваются показателями стойкости материала при действии кислот, щелочей, растворов солей, вызывающих обменные реакции в материале и разрушение его.
Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться сжатию, растяжению, удару, вдавливанию в него постороннего тела и другим видам воздействий на материал с приложением силы.
Технологические свойства — способность материала подвергаться обработке при изготовлении из него изделий. Эти свойства рассматриваются в соответствующих разделах курса применительно к конкретному материалу.
§ 1.1. Свойства, строение и состав строительных материалов
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 — элек-
— П —
тронная 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 рыхлозернистая (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, газосиликатам 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. Рыхлозернистые 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 гидросиликат 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 поли- кристаллические 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 БЮг); ионами (разноименно заряженными, как в кальците СаС03, 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 СО2” связь ковалентная, но с ионами Са2+ — ионная. Кальцит СаС03 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. Иониые 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 Si04, связанных между собой общими вершинами (атомами кислорода) и образующих объемную решетку, поэтому их рассматривают как неорганические полимеры.
Строительный материал характеризуется химическим, мине* ральным 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 (3Ca0-Si02) 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.