Определение, классификация и свойства строительных материалов
Строительными называют материалы, из которых возводят здания и сооружения различного назначения, изготавливают отдельные детали и конструкции. Промышленность строительных материалов многопрофильна, она включает производство строительных природных материалов, керамики, бетонных и железобетонных изделий, вяжущих.
Объемы строительных материалов составляют более четверти грузооборота страны. В общей стоимости строительно-монтажных работ их доля составляет около 60%.
Разнообразие этих материалов вызывает необходимость их классификации, которая проводится по производственному назначению, виду исходного сырья, показателям качества (например, их массе, прочности и т.д.). наиболее общей можно считать классификацию по генезису (происхождению): природные и искусственные строительные материалы.
Природные (естественные) строительные материалы и изделия получают непосредственно из земных недр или из возобновляемых источников растительного и животного происхождения. Обработкой им придают необходимые форму и размер, воздействуя на них физическими методами. Из природных особенно широко применяют каменные материалы и изделия, лесоматериалы, а также некоторые другие продукты растительного (солома, камыш, торф и др.) и животного (шерсть) происхождения.
Искусственные строительные материалы и изделия производят из природного сырья, побочных продуктов промышленности, сельского хозяйства, используя физические и химические методы их переработки.
По химическому составу строительные материалы можно разделить на неорганические и органические. Наиболее распространена первая группа.
Технологии производства искусственных строительных материалов по температуре их осуществления классифицируют на безобжиговые и обжиговые.
При производстве безобжиговых материалов отсутствуют процессы плавления и спекания отдельных составляющих смеси. К наиболее распространенным безобжиговым неорганическим материалам относятся бетон и железобетон, строительные растворы, к органическим – асфальты, битумы.
Обжиговые строительные материалы синтезируют из неорганических веществ при температурах сжигания исходных сырьевых смесей или образования расплавов, при охлаждении и застывании которых образуется упрочняющая связка. Из этого класса материалов наиболее известны керамика, стекло, изделия из шлаковых расплавов.
Химический состав и структура в значительной степени определяют свойства строительных композиций. Ряд из них имеет общетехнологическое значение, например, плотность, пористость, теплоемкость, механические характеристики (прочность, твердость истираемость и т.д.). Строительные материалы характеризуются водостойкостью, водопроницаемостью, морозостойкостью, теплопроводностью, огнестойкостью и термостойкостью.
Водостойкость – способность материала сохранять прочность при водонасыщении.
Водопроницаемость характеризуется давлением, при котором образцы начинают пропускать воду. Это свойство существенно важно для материалов гидротехнических сооружений, резервуаров, труб, коллекторов и других конструкций, подвергающихся гидростатическому воздействию. Особо плотные вещества (стекло, металлы, полиэтилен и др.) практически водонепроницаемы. Достаточно высока водопроницаемость гидротехнического бетона, достигающая 10–12 атм.
Морозостойкость – способность материала в водонасыщенном состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без выраженных признаков разрушения и потери прочности. Число циклов замораживания и оттаивания для тяжелых бетонов составляет 25–200, для гидротехнических бетонов оно равно 50–300.
Теплопроводность определяется количеством тепла, передаваемого через толщу материала при наличии разности температур по обе его стороны. Величина теплопроводности характеризуется коэффициентом теплопроводности, равным качеству теплоты, проходящей через образец толщиной 1м, площадью 1м2 за 1 час при разности температур на противоположных сторонах образца в 1°С. Этот показатель является одним из главных для стеновых и теплоизоляционных материалов и изменяется от 0,035–0,10 для минеральной ваты и древесноволокнистых плит до 1,3–1,5 – в тяжелых бетонах и 55–60 – в стали.
Огнестойкость – способность материала выдерживать без разрушения одновременно действие высоких температур и воды.
Термостойкость материала определяется максимальной температурой, при которой его конструкционные свойства сохраняются неопределенно долго. Например, для древесины она равна 50°С, для обычного бетона – 200–250°С, термостойкого бетона – 1200°С.