8 Билет. Строительные материалы. Технологии производства строительных материалов.

К строительным материалам (материал от лат. materia — вещество) относят природные и искусственные вещества, композиции и изделия из них, применяемые для возведения зданий и сооружений. Взаимосвязи параметров технологии, состава и строения материалов с их строительно-техническими свойствами изучает строительное материаловедение, основанное на фундаментальных закономерностях естественных наук.

Свойства материалов — это особенности, характеризующие их состояние или отношение к различным явлениям. Совокупность свойств, определяющих пригодность материалов для использования, характеризует их качество и зависит от вида строительных материалов. Уровень качества оценивается с привлечением системы показателей назначения, надежности, технологичности и др.

Показатели качества материалов определяют экспериментально — с помощью технических измерительных средств. В некоторых случаях оценку качества материалов производят эксперты расчетными методами. Различают входной, технологический и приемочный контроль качества строительных материалов. Входной контроль производится для материалов, поступающих на предприятие или стройку. Технологический или операционный контроль производится по мере выполнения отдельных технологических операций, а приемочный — для готовых изделий.

Классификация материалов. Строительные материалы можно классифицировать по составу, структуре, свойствам, способу получения и области применения.

Состав материалов выражают содержанием химических элементов или оксидов (химический состав) и отдельных частей — фаз, однородных по химическому составу и физическим свойствам, отделенных друг от друга поверхностями раздела (фазовый состав).

По составу разделяют металлические и неметаллические материалы. Из металлических материалов в строительстве широко применяют железистые сплавы — чугун и сталь, а также сплавы алюминия. В группу неметаллических входят органические и неорганические материалы. Среди органических преобладают строительные материалы на основе древесины, битумов и синтетических полимеров. В их состав входят преимущественно высокомолекулярные углеводороды и их неметаллические производные.

Виды строительных материалов разнообразны. Наиболее обширна группа неорганических строительных материалов. Химический состав их выражают в основном содержанием оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия, водорода. Фазовый состав неорганических материалов, применяемых в строительстве (природных камней, цементов, бетона, стекла и др.), представлен силикатами, алюмосиликатами, алюминатами, ферритами, оксидами и их гидратами.

Керамическими называют материалы, получаемые из минерального сырья путем формования, сушки и спекания при высокой температуре.

По области применения керамические материалы подразделяются на строительные, огнеупорные, электротехнические, специального назначения (техническая керамика), химически стойкие, хозяйственно-бытовые.

Основным сырьевым компонентом для получения большинства керамических материалов является глина.

Структура, состав и свойства сплавов

Металлы — типичные кристаллические вещества, свойства которых обусловлены особенностями их кристаллической структуры. Для каждого металла характерна определенная кристаллическая решетка. В реальных металлах однако прочность оказывается во много раз ниже теоретической, что объясняется дефектами слагающих их кристаллов — микротрещинами

Материалы и изделия на основе полимеров

Для полимерных материалов характерен ряд общих свойств, определяющих их применение в строительстве: легкость в сочетании с высокой прочностью, стойкость к воде и различным химическим реагентам, высокая износостойкость, технологичность, способность легко окрашиваться, малая теплопроводность. Общими недостатками полимерных материалов являются низкая теплостойкость, значительное линейное расширение, ползучесть, способность к старению, т. е. ухудшению физико-механических свойств под действием различных факторов окружающей среды.

Получение стекла и его свойства

Строительные стекла являются продуктами быстрого охлаждения силикатных расплавов. В отличие от кристаллических тел они изотропны, т. е. свойства их одинаковы во всех направлениях. Вязкость стекол при нагревании и охлаждении изменяется постепенно и непрерывно. Важнейшим признаком стеклообразного состояния является стремление к кристаллизации в определенном интервале температур. Кристаллизации препятствует высокая вязкость стекла.

Бетоны на цементных вяжущих

Бетонами называют искусственные камневидные материалы, представляющие собой затвердевшую смесь вяжущих, заполнителей, затворителей и необходимых добавок. Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью.

Основы технологии бетонных смесей

Под бетонной смесью понимают тщательно перемешанную смесь вяжущего, воды, заполнителей и добавок, взятых в необходимой пропорции. Бетонные смеси изготавливают на бетоносмесительных узлах, бетонных заводах или цехах заводов железобетонных изделий.

Процесс производства бетонной смеси состоит из следующих технологических операций: подготовки материалов, дозирования, перемешивания.

Основной стадией при производстве бетонной смеси является перемешивание, от тщательности которого зависят прочность и однородность бетона.

Теплоизоляционные и акустические материалы

К теплоизоляционным относят материалы с низкой теплопроводностью, предназначенные для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов

Армирование железобетонных конструкций

Арматура в железобетоне в виде стальных стержней, сеток, каркасов и других элементов предназначена в основном для восприятия растягивающих напряжений. Кроме рабочей арматуры, в изделиях устанавливают также закладные детали для соединения конструкций при монтаже, монтажные петли, распределительную арматуру.

Различают обычное и предварительно напряженное армирование.

Строительные растворы

Строительные растворы в отличие от бетонов не содержат крупный заполнитель и укладываются тонкими слоями обычно на пористое основание и без интенсивного механического воздействия.

В строительстве применяют в основном известковые, гипсовые, цементные и смешанные растворы.

Древесные материалы

Древесные материалы целиком или преимущественно состоят из древесины, под которой понимают освобожденную от коры ткань волокон, содержащихся в стволе дерева.

В строительстве древесину широко применяют в виде пиломатериалов, фанеры, столярных изделий, клееных конструкций, сборных деревянных домов, изделий из отходов деревообработки и лесопиления.

Древесные материалы отличает ряд положительных особенностей: сравнительно высокая механическая прочность при небольшой средней плотности, легкая обрабатываемость, упругость, малая теплопроводность, значительная стойкость к переменному замораживанию и оттаиванию и некоторым другим агрессивным воздействиям.

К факторам, ограничивающим применение древесных материалов в строительстве, относятся их гигроскопичность, подверженность в переменно-влажностных условиях к загниванию, короблению, разбуханию и растрескиванию, неоднородность физико-механических свойств в различных направлениях (анизотропность, возгораемость).