ПРЕДИСЛОВИЕ
Материаловедение — одна из главных дисциплин для строителей
всех профессий, особенно каменщиков, бетонщиков и монтажников
конструкций. Это объяснимо: строитель возводит здание
из кирпича, бетона, сборных железобетонных деталей и т. п.,
и поэтому правильный выбор материалов, умение оценить и
сохранить свойство материала — залог качества и долговечности
сооружения.
Курс материаловедения состоит из двух частей: вводной —
описание общих свойств материалов, методов их оценки и других
общих вопросов и основной — детальной характеристики свойств
материалов, применяемых при каменных работах, монтаже конструкций,
работе с бетоном и др.
В 4-м издании более подробно рассмотрены технология бетона
и материалы на основе бетонных смесей. Добавлены сведения
о сухих строительных смесях, современных кровельных материалах.
Главы, в которых рассматриваются главные виды материалов,
заканчиваются лабораторными работами, рекомендуемыми
для более глубокого усвоения предмета. Проведение лабораторных
работ предусматривается бригадным методом, при котором
учащиеся объединяются по 2—4 человека и совместно проводят
все исследования, предусмотренные в работе. Затем результаты,
полученные отдельными бригадами, обобщают и вычисляют
средние значения исследуемых величин. По этим значениям
учащиеся совместно с преподавателем делают заключения
о свойствах исследуемого материала, его пригодности для строительства
и т. п.
Автор
ВВЕДЕНИЕ
Строительство — одна из главных отраслей экономики страны.
Для возведения зданий и инженерных сооружений требуется
большое количество различных строительных материалов. Стоимость
строительных материалов в среднем составляет 60 %
(а в ряде случаев и более) общей стоимости строительства.
Перед промышленностью строительных материалов стоят
серьезные задачи, заключающиеся не только и не столько в увеличении
выпуска материалов и изделий, но прежде всего в повышении
их качества и расширении ассортимента эффективных
материалов и изделий, позволяющих снизить материалоемкость
строительства и трудоемкость возведения зданий и сооружений.
Промышленность строительных материалов представляет собой
сложный комплекс специализированных отраслей производства.
По объему производимой продукции она занимает одно из
первых мест в экономике страны, однако уровень ее технической
оснащенности отстает от уровня многих других отраслей.
Ассортимент строительных материалов, изделий и конструкций,
особенно заводского изготовления, постоянно расширяется.
Увеличивается выпуск материалов и изделий повышенной заводской
готовности, индустриальных конструкций, легких заполнителей
и бетонов на них, снижающих массу зданий и сооружений.
Особое развитие должно получить производство слоистых
конструкций с использованием профилированного стального листа,
покрытого пластмассами, изделия из алюминиевых сплавов
и стеклопластиков в сочетании с эффективными утеплителями на
основе минерального волокна и газонаполненных пластмасс.
Одновременно с индустриальным городским строительством
получает активное развитие малоэтажное, в том числе индивидуальное,
поселковое и сельское строительство. Для его обеспечения
требуется увеличить выпуск традиционных материалов: кирпича,
лесоматериалов, асбестоцементных изделий, а также шире
применять местные строительные материалы.
Промышленность строительных материалов использует в качестве
сырья попутные продукты и отходы других отраслей
промышленности (металлургические шлаки, золы ТЭС, отходы
деревообработки), внося свою лепту в решение экологических
проблем, относящихся к главнейшим проблемам, вставшим пе-
I ред человечеством во второй половине XX в. К сожалению,
? используется пока лишь небольшая доля попутных продуктов
I и промышленных отходов, и это остается одним из актуальных
I направлении развития промышленности строительных матери-
I алов.
Существует большое количество материалов специального
| назначения, например гидроизоляционные, акустические.
Для того чтобы правильно использовать строительные мате-
I риалы, надо знать их свойства и назначение. Изучением свойств
I I материалов занимается материаловедение. В развитие строитель-
I ного материаловедения большой вклад внесли русские и совет-
I ские ученые и инженеры. Еще в начале XIX в. по инициативе
I профессора Н. А. Белелюбского были приняты используемые
I и поныне стандартные методы оценки свойств строительных
I материалов (определение марки цементов, морозостойкости
I и др.). В Советском Союзе была разработана теория твердения
| вяжущих веществ (А. А. Байков, В. Н. Юнг), созданы новые виды
I вяжущих (П. П. Будников, В. В. Михайлов), разработаны и вне-
I дрены в практику новые виды бетонов и растворов (А. В. Вол-
I женский, Н. А. Попов, Б. Г. Скрамтаев).
Цель настоящего учебника — ознакомить учащихся со свой-
I ствами материалов, применяемых при возведении основных кон-
[ струкций зданий (фундаментов, наружных и внутренних стен,
I лестниц, перекрытий и кровельных покрытий).
ГЛАВА L КЛАССИФИКАЦИЯ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
Классификация
Строительных материалов
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, из них
выполняли все части здания: фундамент, стены, кровлю. Такая
вынужденная универсальность материала (других материалов не
было) 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); 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 и материалоемкие
деревянные здания недолговечны из-за пожароопасности.
С развитием промышенности 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.
На основе синтетических полимеров стали изготовлять высокоэффективные
пластмассы, в том числе и строительного назначения:
линолеум, декоративные листы и пленки, герметики, пено-
пласты и др.
Специализация и промышленное изготовление строительных
материалов и изделий коренным образом изменили характер
строительства. Материалы, а затем и изделия из них на стройку
поступают практически в готовом виде, строительные конструкции
стали легче и эффективнее (например, лучше предохраняют
от потерь теплоты, от воздействия влаги). 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: керамические
плитки для полов, для внутренней облицовки, фасадные, ковровую
мозаику; рубероид и пергамин для устройства кровли,
изол и гидроизол — для гидроизоляции. Чтобы легче было 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, в 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
конструкции, а также для защиты конструкционных,
теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;
• специального назначения (например, огнеупорные или кис-
лупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.
Некоторые материалы (например, цемент, известь, древесину)
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), омоно-
личиванием 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.