1.1. Материаловедение

Строительные материалы — это природные или искусственно полученные материалы, применяемые при строительстве, ремонте, реконструкции и отделке зданий, сооружений и инженерных конструкций. Качество строительных материалов оказывает непосредственное влияние на надежность, долговечность, безопасность и эксплуатационные характеристики объектов строительства.

К современным строительным материалам предъявляются следующие требования:

• высокая прочность;
• долговечность;
• устойчивость к воздействию окружающей среды;
• пожарная безопасность;
• экологическая безопасность;
• технологичность обработки;
• экономичность.

Строительные материалы классифицируют по происхождению, назначению и составу.

По происхождению:

• природные;
• искусственные.

По назначению:

• конструкционные;
• отделочные;
• теплоизоляционные;
• гидроизоляционные;
• вяжущие;
• заполнители;
• армирующие;
• вспомогательные материалы.

По химическому составу:

• минеральные;
• органические;
• металлические;
• полимерные.

Все строительные материалы должны соответствовать требованиям государственных стандартов (ГОСТ). ГОСТ — это нормативный документ, устанавливающий требования к качеству продукции, методам испытаний, условиям хранения, транспортирования и применения материалов. Стандарты определяют:

• технические характеристики;
• размеры изделий;
• требования к качеству;
• методы контроля;
• правила маркировки;
• условия хранения.

Применение материалов, не соответствующих требованиям ГОСТ, не допускается.

При выборе строительного материала учитывают его свойства.

Все свойства подразделяются на:

• механические;
• физические;
• химические;
• технологические.

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться воздействию нагрузок. Основные механические свойства:

• прочность -способность материала выдерживать нагрузки без разрушения.
• твердость - сопротивление проникновению другого тела.
• пластичность - способность изменять форму без разрушения.
• упругость - способность восстанавливать первоначальную форму после снятия нагрузки.
• износостойкость - способность противостоять истиранию.
• хрупкость.

Физические свойства. К физическим свойствам относятся:

• плотность характеризует массу материала в единице объема.
• пористость показывает содержание пустот в материале.
• влажность;
• водопоглощение определяет способность материала впитывать воду.
• морозостойкость характеризует способность выдерживать многократные циклы замораживания и оттаивания.
• теплопроводность;
• звукопоглощение.

Химические свойства определяют устойчивость материала к воздействию различных химических веществ. Основные показатели:

• коррозионная стойкость;
• кислотостойкость;
• щелочестойкость;
• биостойкость.

К технологическим свойствам относятся:

• удобоукладываемость;
• пластичность;
• формуемость;
• способность к обработке;
• сроки схватывания;
• скорость твердения.

Свойства материалов по отношению к воздействию внешней среды

Строительные материалы должны обладать устойчивостью к воздействию:

Тепла, Характеризуются:

• теплостойкостью;
• огнестойкостью;
• теплопроводностью.

Звука, Материалы обладают:

• звукопоглощением;
• звукоизоляцией.

Электричества, Различают материалы:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики.

Воды, Основные показатели:

• водопоглощение;
• водостойкость;
• водонепроницаемость.

Вяжущие вещества

Вяжущими называют материалы, которые при смешивании с водой образуют пластичную массу, а затем твердеют и приобретают прочность. Они являются основой большинства строительных растворов и бетонов.

Классификация вяжущих материалов:

По химико-минералогическому составу различают:

• известковые;
• гипсовые;
• цементные;
• магнезиальные;
• силикатные.

По условиям твердения:

• воздушные;
• гидравлические.

Известь строительная. Известь получают путем обжига известняка.

Различают:

Воздушную известь. Твердеет только на воздухе. Используется:

• для штукатурных растворов;
• кладочных растворов;
• побелки.

Гидравлическую известь. Твердеет как на воздухе, так и в воде. Применяется при повышенной влажности.

Глина. Используется в строительстве как самостоятельный материал и компонент растворов.

Различают:

• белую. применяется для изготовления декоративных материалов.
• красную. используется при производстве кирпича и керамики.

Цемент является основным гидравлическим вяжущим веществом. После смешивания с водой образует прочный искусственный камень.

Основные виды:

• портландцемент;
• шлакопортландцемент;
• быстротвердеющий;
• сульфатостойкий;
• белый;
• цветной.

Жидкое стекло представляет собой водный раствор силикатов натрия или калия.

Используется:

• для гидроизоляции;
• повышения огнестойкости;
• приготовления специальных растворов.

Строительный гипс Получают путем обжига гипсового камня при температуре около 150–180 °С.

Основные свойства:

• быстрое схватывание;
• высокая пластичность;
• экологическая безопасность.

Применяется:

• при изготовлении перегородок;
• лепных изделий;
• штукатурных растворов.

Сроки схватывания гипса

Начало схватывания — не ранее 4 минут.

Конец схватывания — не позднее 30 минут.

Ускорители схватывания. Используют:

• поваренную соль;
• измельченный гипс;
• сульфат калия.

Замедлители схватывания. Используют:

• столярный клей;
• лимонную кислоту;
• специальные химические добавки.

Портландцемент

Получают совместным обжигом известняка и глины с последующим помолом клинкера. Наиболее распространенные марки:

• М400;
• М500;
• М600.

Чем выше марка цемента, тем выше его прочность.

Белый и цветные цементы

Белый цемент применяется:

• для декоративных штукатурок;
• архитектурного бетона;
• фасадных работ.

Цветные цементы получают введением минеральных пигментов.

Правила хранения цемента

Цемент необходимо хранить:

• в сухих помещениях;
• на деревянных поддонах;
• в герметичной упаковке;
• отдельно от влаги.

При длительном хранении прочность цемента снижается.

Строительные растворы

Раствор — смесь вяжущего вещества, заполнителя, воды и при необходимости специальных добавок. После твердения раствор образует искусственный камень.

Виды растворов

Простые, содержат:

• одно вяжущее;
• песок;
• воду.

Например:

• цементный;
• известковый;
• гипсовый.

Сложные, содержат два и более вяжущих.

Например:

• цементно-известковый;
• известково-гипсовый.

Свойства растворных смесей

Основные показатели:

• подвижность. Подвижность показывает способность раствора растекаться под действием собственного веса. Определяется стандартным конусом.
• пластичность;
• водоудерживающая способность;
• сцепление с основанием;
• расслаиваемость;
• водопоглощение.

Специальные растворы

К ним относятся:

• гидроизоляционные;
• жаростойкие;
• кислотостойкие;
• декоративные;
• теплоизоляционные.

Сухие строительные смеси Представляют собой готовые заводские смеси. Перед использованием добавляется только вода. Преимущества:

• стабильное качество;
• удобство приготовления;
• высокая производительность работ.

Приготовление растворов

Последовательность приготовления:

1. Отмеряют компоненты.
2. Загружают заполнители.
3. Добавляют вяжущее.
4. Перемешивают.
5. Добавляют воду.
6. Повторно перемешивают до получения однородной массы.

Заполнители уменьшают расход вяжущих материалов и повышают прочность растворов. Основной заполнитель — песок.

Виды песка:

• Горный, Имеет шероховатые зерна. Обеспечивает хорошее сцепление.

• Речной, Имеет округлые зерна. Содержит меньше примесей.

• Шлаковый, Получают из металлургических отходов. Используют для легких растворов.

Вредные примеси в песке

Не допускается большое содержание:

• глины;
• ила;
• органических веществ;
• растительных остатков.

Легкие заполнители используются для приготовления теплоизоляционных растворов.

К ним относятся:

• керамзит;
• перлит;
• вермикулит;
• пемза.

Наполнители повышают декоративные и технологические свойства растворов.

Основные виды:

• молотый мел;
• древесные опилки;
• белый кварцевый песок;
• древесная мука.

Вспомогательные материалы

Материалы для изготовления опалубки

Используются:

• древесина;
• фанера;
• металл;
• пластик.

Опалубка должна быть:

• прочной;
• ровной;
• влагостойкой.

Смазочные материалы для опалубки Применяются для облегчения снятия опалубки.

Основные требования:

• хорошее отделение бетона;
• отсутствие пятен;
• экономичный расход.

Хранятся в герметичной таре вдали от нагревательных приборов.

Материалы для армирования

Арматура служит для повышения прочности железобетонных конструкций.

Основные виды:

• гладкая;
• периодического профиля;
• проволочная;
• сетки;
• каркасы.

Прокатная сталь, Для изготовления арматуры применяют:

• круглую сталь;
• уголки;
• швеллеры;
• двутавры;
• полосовую сталь.

Выбор зависит от конструкции и расчетной нагрузки.

Материаловедение является основой профессиональной подготовки специалистов строительной отрасли. Знание свойств строительных материалов, особенностей вяжущих веществ, растворов, заполнителей, наполнителей и армирующих материалов позволяет правильно выбирать материалы для конкретных условий эксплуатации, обеспечивать высокое качество строительных работ и долговечность возводимых конструкций.