Классификация строительных материалов Строительные материалы классифицируются по различным признакам. Основные виды стройматериалов

Вопросы:

1) Основные виды строительных материалов;

2) Достоинства и недостатки конструкций из железобетона, камня, стали, дерева;

Основными видами строительных материалов являются: железобетон, сталь, камень (искусственный и естественный), дерево. К искусственным камням относятся керамический и силикатный кирпич, и также бетонные, шлакобетонные, пенобетонные, газобетонные, полистиролбетонные, керамические и др. блоки. К естественным камням относятся блоки из туфа, ракушечника, известняка, бута и т. п. Также для изготовления строительных конструкций применяют алюминий , дюралюминий, полимеры, битум и деготь.

Многообразие материалов и конструкций, применяемых в строительстве, обуславливается большим количеством предъявляемых к ним требований (прочностных, деформативных, теплотехнических, противопожарных, акустических, экономических, эстетических и т. п.). Не существует идеального строительного материала, отвечающего всем этим требованиям.

У конструкций из разных материалов имеются свои достоинства и недостатки.

Конструкции из бетонов были известны еще до нашей эры. Однако настоящим прорывом в строительстве было изобретение железобетона в середине позапрошлого века. Хотя конструкции из железобетона широко стали применяться в 1950-х годах. Бетоном называют композитный материал, изготовленный с применением заполнителей (гравия, щебня, песка) и вяжущего (клеящего состава). Железобетоном называют материал, состоящий из бетона и арматуры. Термин железобетон традиционный, но не совсем корректный. Дело в том, что железом раньше называли сталь, которую сейчас применяют для армирования. Бетонные конструкции не получили широкого распространения ввиду его серьезного недостатка. Бетон хорошо работает на сжатие, но плохо на растяжение. Сталь же наоборот хорошо работает на растяжение, а при больших сжимающих напряжениях теряет устойчивость. Поэтому основным принципом проектирования железобетонных конструкций является установка арматуры в растянутые при эксплуатации, изготовлении, транспортировке и монтаже зоны. Суть получения такого высокоэффективного материала заключается в целом ряде факторов:

1) сталь и бетон имеют приблизительно одинаковые коэффициенты температурного расширения;

2) бетон стоек ко многим агрессивным воздействиям и прекрасно защищает сталь от них;

3) бетон имеет высокую теплоемкость, что защищает арматуру при аварийных температурных воздействиях (пожарах);

4) бетон и арматура взаимно компенсируют недостатки друг друга при силовых воздействиях (растяжении и сжатии).

Железобетонные конструкции обладают следующими достоинствами:

1) прочностью, особенно на сжатие и изгиб;

2) жесткостью;

3) долговечностью;

4) огнестойкостью и огнеупорностью;

5) стойкостью к агрессивным воздействиям;

6) способностью быть изготовленными любой формы;

7) индустриальностью.

Несмотря на все достоинства, железобетон обладает рядом недостатков. Бетон обладает высокой теплопроводностью. Из железобетона проблематично выполнять ограждающие конструкции. Существуют способы повышения теплоизолирующей способности бетона: изготовление воздушных пустот (пустотных блоков), повышение пористости (пено - и газобетоны), внедрение теплоизолирующих материалов (полистирол-, шлако-, керамзитобетоны и т. п.). Все эти способы приводят к изменению в худшую сторону прочностных и деформативных свойств изготавливаемых изделий и конструкций.

Железобетонные конструкции обладают большим весом. В связи с этим их применение в высотных и большепролетных сооружениях затруднено.

Железобетон – пористый материал с открытыми и закрытыми порами. Это способствует его водо - и воздухопроницаемости. Из железобетона можно выполнять резервуары и трубопроводы для некоторых жидкостей, но невозможно делать газгольдеры.

Сборные железобетонные конструкции требуют дополнительного расхода стали на закладные детали для их соединения. Кроме того, они зачастую требуют дополнительного армирования из-за особенностей транспортировки и монтажа. Однако сборные конструкции обладают высокой индустриальностью и требуют меньше времени для изготовления и монтажа, что сокращает сроки строительства.

Каменные конструкции по характеру работы под нагрузкой и по свойствам похожи на бетонные. Камень – один из древних строительных материалов. Каменные материалы хорошо работают на сжатие и плохо на растяжение. Они стойки к агрессивным воздействиям, огнестойки, огнеупорны, долговечны. Однако такие конструкции имеют ряд недостатков:

1) из камня затруднительно изготовить изгибаемые конструкции и практически невозможно – растянутые;

2) они не могут принимать разнообразную форму;

3) они обладают низкой индустриальностью, что приводит к увеличению сроков строительства;

4) они обладают высокой теплопроводностью, что приводит к перерасходу материала;

5) они имеют большой вес.

3) большие эксплуатационные затраты.

Деревянные конструкции без специальных мероприятий обладают низкой долговечностью. К тому же следует помнить о слабой воиспроизводимости данного ресурса.

В нефтяной и газовой отрасли деревянные конструкции применяются для временных зданий, а также для производства временных подпорных стен при

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 возможна по различным признакам: назначение строительных материалов, вид исходного сырья, основной показатель качества (прочность, масса, и пр.). Удобна классификация стройматериалов по функциональному назначению: теплоизоляционные материалы, акустические и т.д. По виду сырья (по технологическому признаку) материалы делятся на металлические, керамические, деревянные и др. Наиболее широкое деления стройматериалов – подразделение их на природные и искусственные. Каждой группе материалов соответствует своя отрасль промышленности – стекольная, цементная, деревообрабатывающая и мн.др.

По функциональному назначению строительные материалы делятся на группы:

теплоизоляционные, используемые для обеспечения теплового режима строения;

акустические, используемые для обеспечения звукоизоляции строения;

конструкционные, воспринимающие и передающие нагрузки. Из этих материалов устраивают фундаменты, несущие стены, балки, перегородки, колонны; гидроизоляционные и кровельные, используемые для защиты кровель, перекрытий и других частей строения;

герметизирующие, используемые для изоляции стыков в сборных конструкциях;

отделочные применяемые для улучшения декоративных качеств строения, а также для его защиты от внешних воздействий;

специального назначения, используемые в особенных специфических условиях. Материалы специального назначения – это огнеупорные, кислотоупорные, морозостойкие и пр.;

общего назначения, используемые для разных целей (цемент, известь, бетон, древесина).

По технологическому признаку строительные материалы подразделяются в зависимости от вида сырья, из которого они сделаны, технологии изготовления, качеств материала и т.д.

По способу изготовления все строительные материалы делятся на следующие типы:

естественные (не подвергаемые обработке),

подвергаемые механической обработке (щебень, доски),

получаемые путем обжига (керамика, минеральные вяжущие вещества),

плавлением (металлы, стекло),

производимые путем переработки органического сырья (битум, деготь, синтетические полимеры и растворители),

получаемые путем переработки органических вяжущих веществ (органические и кровельные и гидроизоляционные материалы, строительные пластмассы).

Природные строительные материалы получают непосредственно из окружающей среды, их добывают из недр земли, перерабатывают древесные материалы на доски и т.д. Природные материалы добывают, придают определенную форму и размер, однако не воздействуют на их внутреннее строение, химический состав и т.п. Наиболее востребованными природными строительными материалами являются дерево и камень – лесные и каменные стройматериалы. Помимо них существуют следующие природные материалы: асфальт, битум, озокерит, казеин, кир, солома, торф, камыш, костра, шерсть, коллаген, ракушняк и др. Эти материалы используются в качестве отделочных или строительных в дополнение к указанным основным материалам.

Искусственные строительные материалы производят из природного сырья путем обработки, из побочных продуктов сельского хозяйства и промышленности (например, ДСП), а также из искусственного, синтетического, сырья. Получаемые из природного сырья строительные материалы отличаются от исходных составляющих строением и химическим составом. Природное сырье может быть органическим (дерево, газ, нефть торф и пр.) и неорганическим (минералы, породы, руды, шлаки и т.д.).

В современном строительстве широко используются искусственные, особенно синтетические, материалы. Однако интерес к природным натуральным материалам не падает, а, напротив, с каждым годом растет все сильнее. Предпочтение отдается натуральным отделочным материалам – обоям из бумаги, джутовым циновкам, коврам из натуральных волокон, мебели из натурального, а не прессованного, дерева. Экодизайн жилья находит все больше последователей в современном мире, где людей окружает чересчур большое количество синтетики.

Строительные материалы, природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. По совокупности технологических и эксплуатационных признаков Строительные материалы принято подразделять на следующие основные группы.

Природные каменные материалы - горные породы, подвергнутые механической обработке (облицовочные плиты, стеновые камни, щебень, гравий, бутовый камень и др.). Внедрение прогрессивных методов добычи и обработки камня (например, алмазной распиловки, термообработки) существенно снижает трудоёмкость изготовления и стоимость каменных материалов и расширяет объём их применения в строительстве.

Лесные материалы и изделия - Строительные материалы, получаемые главным образом механической обработкой древесины (круглый лес, пиломатериалы и заготовки, паркет, фанера и др.). В современном строительстве в большом масштабе используются пиломатериалы и заготовки для различных столярных изделий, встроенного оборудования зданий, погонажных изделий (плинтусов, поручней, накладок и др.). Перспективны клеёные изделия из древесины (см. Клеёные конструкции).

Керамические материалы и изделия изготовляют из глиносодержащего сырья посредством его формования, сушки и обжига. Широкий ассортимент, высокая прочность и долговечность керамических Строительные материалы обусловливают разнообразные области их применения в строительстве: в качестве стеновых материалов (кирпич, керамические камни) и санитарно-технических изделий, для наружной и внутренней облицовки зданий (керамическая плитка) и др. К керамической Строительные материалы относится также пористый заполнитель лёгких бетонов - керамзит.

Неорганические вяжущие вещества - преимущественно порошкообразные материалы (цементы различных видов, гипс, известь и др.), образующие при смешении с водой пластичное тесто, приобретающее затем камневидное состояние. Один из важнейших неорганических вяжущих материалов - портландцемент и его разновидности.

Бетоны и растворы - искусственные каменные материалы с широким диапазоном физико-механических и химических свойств, получаемые из смеси вяжущего вещества, воды и заполнителей. Основной вид бетона - цементный бетон. Наряду с ним в современном строительстве применяют изделия из силикатного бетона. Весьма эффективны лёгкие бетоны, используемые для изготовления крупноразмерных сборных конструкций и изделий. Для увеличения прочности конструктивных элементов на изгиб и растяжение используют материал, представляющий собой сочетание бетона со стальной арматурой - железобетон. Бетоны и строительные растворы применяют непосредственно на строительных объектах (монолитный бетон), а также для изготовления строительных изделий в заводских условиях (сборный железобетон). К этой же группе Строительные материалы относятся асбестоцементные изделия и конструкции, получаемые из цементного теста, армированного асбестовым волокном.

Металлы . В строительстве применяют в основном стальной прокат. Сталь используют для изготовления арматуры в железобетоне, каркасов зданий, пролётных строений мостов, трубопроводов, отопительных приборов, как кровельный материал (кровельная сталь) и т.д. Получают распространение в качестве конструкционных и отделочных Строительные материалы алюминиевые сплавы.

Теплоизоляционные материалы - Строительные материалы, применяемые для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, сооружений, промышленного оборудования, трубопроводов. В эту группу входит большое количество разнообразных по составу и строению материалов: минеральная вата и изделия из неё, ячеистые бетоны, асбестовые материалы, пеностекло, вспученные перлит и вермикулит, древесноволокнистые плиты, камышит, фибролит и др. Использование теплоизоляционных Строительные материалы в ограждающих конструкциях позволяет значительно снизить массу последних, уменьшить общий расход материалов и сократить энергозатраты на поддержание необходимого теплового режима здания (сооружения). Некоторые теплоизоляционные материалы находят применение в качестве акустических материалов.

Стекло. Применяется главным образом для устройства светопрозрачных ограждений. Наряду с обычным листовым стеклом выпускаются стекло специального назначения (армированное, закалённое, теплозащитное и др.) и стеклянные изделия (стеклоблоки, стеклопрофилит, стеклянные облицовочные плитки и др.). Перспективно использование стекла для наружной отделки зданий (стемалит и др.). По технологическим признакам к стеклянным Строительные материалы относят также каменное литьё, ситаллы и шлакоситаллы.

Органические вяжущие вещества и гидроизоляционные материалы - битумы, дёгти и получаемые на их основе асфальтобетон, рубероид, толь и др. материалы; к этой группе Строительные материалы относятся также полимерные вяжущие, используемые для получения полимербетонов. Для нужд сборного домостроения выпускают герметизирующие материалы в виде мастик и эластичных прокладок (гернит, изол, пороизол и др.), а также гидроизоляционные полимерные плёнки.

Полимерные с троительные материалы - большая группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров. Они отличаются высокими механическими и декоративными свойствами, водо- и химической стойкостью, технологичностью. Основные области их применения: в качестве материалов для покрытия полов (линолеум, релин, поливинилхлоридные плитки и др.), конструкционных и отделочных материалов (бумажнослоистый пластик, стеклопластики, древесностружечные плиты, декоративные плёнки и др.), тепло- и звукоизоляционных материалов (пенопласты, сотопласты), погонажных строительных изделий.

Лаки и краски - отделочные Строительные материалы на органических и неорганических связующих, образующие на поверхности окрашиваемой конструкции декоративное и защитное покрытия. Широкое распространение получают синтетические лакокрасочные материалы и водоэмульсионные краски на полимерном связующем.

Металл и твердый сплав, композиционные материалы (железобетон)

Неметаллич.материалы,волокнистые,монолитные(утеплители)

Древесина

Камень естественный (известняк,песчаник,мрамор,гранит)

Керамика и силикатные материалы для кладки

Бетон-материал, полученный в результате смешивания вяжущего материала, цемента, извести, глины с инертными добавками (песка, гравия, щебня)

Стекло и светопрозрачные материалы

Жидкости

Грунт.основа

Засыпка(щебень,песок)