Строительные материалы

Строительная индустрия как отрасль занимает одно из ведущих мест в народном хозяйстве нашей страны. Непрерывному развитию строительной индустрии способствуют научные достижения отечественных и зарубежных ученых. На основе научных разработок были утверждены для обязательного применения строительные нормы и правила (СНиПы) — свод основных нормативных требований и положений, регламентирующих проектирование, производство строительных материалов и конструкций, а также строительство во всех отраслях. Кроме СНиПов по отдельным вопросам проектирования и строительства действуют также различные инструкции

и нормы.

Строительство как жилых, так и промышленных объектов ведут по типовым проектам с широким использованием сборных элементов конструкций и прежде всего железобетонных.

Проведены большие работы по унификации архитектурно-планировочных решений зданий различного назначения и совершенствованию их конструкций. Широко внедряются в производство эффективные железобетонные конструкции в виде сводов, оболочек, балок, ферм, колонн, длинномерных настилов, металлических решетчатых перекрытий, штампованных стальных настилов, алюминиевых конструкций, деревянных клееных конструкций, конструкций на основе асбеста и пластических масс, а также композиционные материалы.

Все это стало возможным благодаря созданию мощной промышленности строительных материалов.

В соответствии с принятыми в последнее время решениями, осуществляется процесс децентрализации управления строительством и промышленностью строительных материалов. Непосредственное управление этими отраслями передано правительствам суверенных независимых государств.

В строительном производстве это означает предоставление широкой самостоятельности строительно-монтажным организациям, развитие арендных отношений, создание строительных кооперативов, осуществляющих свою деятельность на основе государственных цен на   строительную   продукцию,   установление   прямой   зависимости доходов коллектива от эффективности его работы.

Данный   учебник   поможет   будущим   инженерам   на   практике применять современные научно-технические достижения, расширять использование   эффективных   видов   строительных   материалов   и конструкций,    более    полно    использовать    вторичное    сырье   для производства строительных материалов и т.д.

Физические свойства

Физические свойства материала характеризуются особенностью его физического состояния или отношением к различным физическим процессам. К основным физическим свойствам относятся: плотность, пористость, водопоглощение, влажность, гигроскопичность, влагоотдача, водопроницаемость, теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность, паро- и газопроницаемость, звукопроницаемости .

 
Гигроскопичность — способность строительных материалов поглощать водяные пары из окружающего воздуха.

Поглощение водяных паров из воздуха вызывается также адсорбцией, обусловленной большой внутренней поверхностью пористого материала. При уменьшении влажности и повышении температуры воздуха этот процесс носит, обратимый характер. Повышенная гигроскопичность некоторых пористых материалов ухудшает их физико-механические свойства. Поэтому материалы с повышенной гигроскопичностью не рекомендуется применять в ограждающих конструкциях зданий и сооружений.

Допустимая потеря прочности после испытания на морозостойкость устанавливается ГОСТом на данный материал. Материал считается морозостойким, если Кмрз S; 0,75.

Строительные материалы, используемые для ограждающих конструкций, должны быть не только прочными и долговечными, но и обладать надлежащими теплотехническими свойствами, например теплопроводностью, теплоемкостью, огнестойкостью, огнеупорностью, термической стойкостью.

В строительной технике коэффициент теплопроводности является одной  из  главных  характеристик  стеновых  и  теплоизоляционных материалов. Ниже приводится теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов.

Теплоемкость материалов необходимо учитывать при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций, при расчете степени подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при проектировании печей.

Огнестойкость — способность материалов 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 более чем на 140 °С в среднем или на 180 °С в любой точке по сравнению с температурой до испытания.

Огнеупорность — способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные (например, шамотные изделия) — выдерживающие действие температур от 1580 °С и выше, тугоплавкие (например, гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1360...1580 °С, легкоплавкие (обыкновенный керамический кирпич), выдерживающие температуру ниже 1350 °С.

Термическая стойкость материала характеризуется максимальной величиной длительно действующей температуры, при которой конструкционные свойства материала сохраняются. Например, для древесины термическая стойкость равна 50 °С, обычного бетона — 2ОО...2£О, полимербетона — 140 °С.

Под механическими свойствами материалов понимается их способность сопротивляться различным силовым воздействиям.

Прочностью материала называют его свойство сопротивляться разрушению в результате воздействия внешних сил, вызывающих в материале предельное (критическое) напряженно-деформированное состояние. Строительные материалы, подвергаясь нагрузкам в конструкциях, испытывают различные напряжения — сжатие, растяжение, изгиб, кручение, срез и др. Иногда они испытывают и сложное напряженное состояние (плоское или объемное). В зависимости от того, как они работают в конструкциях, их испытывают на прочность при сжатии, растяжении, изгибе и т.д. Требования по прочности к строительным материалам изложены в соответствующих ГОСТах и ТУ.

Изучением прочности материалов занимается наука «Сопротивление материалов», поэтому здесь приведены лишь краткие сведения о прочности.

Строительные материалы обладают разной прочностью и способностью сопротивляться действию сил сжатия, растяжения и изгиба.

Для обеспечения сооружениям достаточной прочности при действии различных факторов, а также нагрузок, не учтенных в расчетах, в нормах на строительное проектирование установлены определенные значения запаса прочности для различных материалов и конструкций.

Твердость — способность материалов сопротивляться проникновению в него другого более твердого материала. Это свойство, например, у природных каменных материалов определяют по методу нанесения черты одним материалом на другом.

Твердость каменных материалов определяют по шкале твердости, в которой 10 специально подобранных минералов расположены так, что на каждом предыдущем все последующие могут оставлять при царапании черту.

Числовое значение твердости при испытании образца может оказаться между показателями двух соседних минералов, взятых по шкале твердости. Например, если испытываемый материал чертится топазом, но сам не чертит кварц, то его твердость принимают 7,5.

Твердость   металлов   определяют   другими   методами,   например

методом Бринелля.

Истираемость — свойство  материала уменьшаться в объеме и массе под действием истирающих усилий. На истираемость (И, г/см ) испытывают материалы, применяемые для устройства полов, лестничных ступеней, каменных тротуаров и пр.:

l/l = (m-ml)/A, 

где т и mi — масса испытуемого образца до и после истирания, г; А — площадь истирания, см .

Числовые значения истираемости (г/см) гранита 0,1...0,5; керамических плит для полов — 0,25...0,3; известняка — 0,3...0,8.

В тех случаях, когда конструкции работают в условиях влажной и агрессивной сред, учитывают такие свойства материалов, как био-, кислото-, щелочестойкость и др.