Использования в строительстве материала в виде. Виды строительных материалов и их классификация. Влияние технического прогресса на строительство

Чтобы легче ориентироваться в многообразии строительных материалов, их классифицируют по назначению, исходя из условий работы материалов в сооружениях или по технологическому признаку, учитывая вид сырья, из которого получают материал и способ изготовления.

По назначению материалы можно условно разделить на две группы:

конструкционные и материалы специального назначения.

Конструкционные материалы, применяемые главным образом для несущих конструкций, различают следующие:

Природные каменные материалы.

Неорганические вяжущие.

Искусственные каменные, получаемые:

омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетон, железобетон, растворы);

спеканием (керамические материалы);

плавлением (стекло).

Металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы).

Полимеры и пластмассы.

Древесина.

Композиционные (асбестоцемент, стеклопластик, …).

Строительные материалы специального назначения , необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды или повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта, следующие:

Теплоизоляционные.

Акустические.

Гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие.

Отделочные.

Антикоррозионные.

Огнеупорные.

Материалы для защиты от радиации и др.

Каждый материал обладает комплексом разнообразных свойств, определяющих область его применения и возможность сочетания с другими материалами.

Известно, что свойства строительных материалов определяют область их применения. Только при правильной и качественной оценке свойств материалов, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений.

Свойство - способность материала определенным образом реагировать на отдельный или чаще всего действующий в совокупности с другими внешний или внутренний фактор. Действие того или другого фактора обу­словлено как составом и строением материала, так и эксплуатационными условиями материала в конструкции зданий и сооружений.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОВЕДЕНИЕ

СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА

Эксплуатационные факторы:

Чтобы здание или сооружение выполняло свое назначение, и было долговечным, необходимо отчетливо представлять те эксплуатационные условия, в которых будет работать каждая изготовленная ими конструкция. Зная эти условия, можно установить, какие свойства должен иметь материал, предназначенный для изготовления данной конструкция.

Например, главным требованием к материалам, из которых изготовляются несущие конструкции, является их способность хорошо сопротивляться изменению формы и разрушению под действием нагрузок, а также в ряде случаев низкие теплопроводность и звукопроницаемость (например, для ограждающих конструкций).

К эксплуатационным факторам относятся:

Область применения материала.

Условия эксплуатации.

Факторы пожара:

Температурный режим и продолжительность пожара.

Средства пожаротушения.

Агрессивная среда при пожаре (токсичность продуктов горения, разрушающая материалы).

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 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) из-за того, что природный камень -- хороший проводник теплоты. Для устройства перекрытий и кровель ставили много колонн или делали тяжелые каменные своды, так как прочность камня при изгибе и растяжении недостаточна для перекрытия больших пролетов. У каменных зданий есть одно положительное качество -- долговечность. Менее трудоемкие и материалоемкие, но недолговечные деревянные здания часто разрушались при пожарах.

С развитием промышленности появились новые, специализированные по назначению строительные материалы: для кровли -- листовое железо, рулонные материалы и асбестоцемент; для несущих конструкций -- стальной прокат и высокопрочный бетон; для тепловой изоляции -- фибролит, минеральная вата и др.

Появившиеся в XX в. синтетические полимеры дали толчок к внедрению в строительство высокоэффективных полимерных материалов (пластмасс). В современном строительстве широко применяются полимерные отделочные материалы, материалы для полов (линолеум, плитка), герметики, пенопласты 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 началось массовое строительство жилых зданий из железобетонных элементов заводского изготовления (блочное и крупнопанельное строительство).

Современная промышленность строительных материалов и изделий производит большое количество готовых строительных материалов и изделий различного назначения, например: керамические плитки для полов, для внутренней облицовки, фасадные, ковровую мозаику; рулонные и штучные материалы для устройства кровли, специальные материалы для гидроизоляции. Чтобы легче было ориентироваться в этом многообразии строительных материалов и изделий, их принято классифицировать.

Наибольшее распространение получили классификации по назначению и технологическому признаку.

По назначению материалы делят на следующие группы:

• - конструкционные, которые воспринимают и передают нагрузки;
• - теплоизоляционные, основное назначение которых -- свести до минимума перенос теплоты через ограждающие конструкции и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим помещения при минимальных затратах энергии;
• - акустические (звукопоглощающие и звукоизоляционные) -- снижающие уровень «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 (огнеупорные, кислотоупорные и др.), применяемые при возведении специальных сооружений.

Некоторые материалы (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в исходном состоянии, 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);
• - механической обработкой природного сырья (природный камень, древесные материалы).

Так как свойства материалов зависят главным образом от вида сырья и способа его переработки, в строительном материаловедении используют классификацию по технологическому признаку и лишь в отдельных случаях рассматриваются группы материалов по назначению.

Огромное количество наименований строительных материалов, составляющих сейчас широкую их номенклатуру, стремятся представить в виде системных классификаций из более или менее сходных по каким-либо признакам групп.

В качестве классификационных признаков выбирают: производственное назначение строительных материалов, вид исходного сырья, основной показатель качества, например их масса, прочность, и другие. В настоящее время в классификации учитывают также и функциональное назначение, например теплоизоляционные материалы, акустические материалы и другие в дополнение к делению на группы по признаку сырья -- керамические, полимерные, металлические и т.п. Одна часть материалов, объединенных в группы, относится к природным, а другая их часть -- к искусственным.

Каждой группе материалов или отдельным их представителям в промышленности соответствуют определенные отрасли, например цементной промышленности, стекольной промышленности и т.п., а планомерное развитие этих отраслей обеспечивает выполнение планов строительства объектов.

Природные, или естественные, строительные материалы и изделия получают непосредственно из недр земли или путем переработки лесных массивов в «деловой лес». Этим материалам придают определенную форму и рациональные размеры, но не изменяют их внутреннего строения, состава, например химического. Чаще других из природных используются лесные (древесные) и каменные материалы и изделия. Кроме них в готовом виде или при простой обработке можно получить битум и асфальт, озокерит, казеин, кир, некоторые продукты растительного происхождения, например солому, камыш, костру, торф, лузгу и др., или животного мира, например шерсть, коллаген, боннскую кровь и др. Все эти природные продукты в сравнительно небольших количествах тоже используют в строительстве, хотя главными остаются лесные и природные каменные материалы и изделия.

Искусственные строительные материалы и изделия производят в основном из природных сырьевых материалов, реже -- из побочных продуктов промышленности, сельского хозяйства или сырья, получаемого искусственным путем. Вырабатываемые строительные материалы отличаются от исходного природного сырья как по строению, так и по химическому составу, что связано с коренной переработкой сырья в заводских условиях с привлечением для этой цели специального оборудования и энергетических затрат. В заводской переработке участвует органическое (дерево, нефть, газ и др.) и неорганическое (минералы, камень, руды, шлаки и др.) сырье, что позволяет получать многообразный ассортимент материалов, употребляемых в строительстве. Между отдельными видами материалов имеются большие различия в составах, внутреннем строении и качестве, но они и взаимосвязаны как элементы единой материальной системы.

И хотя еще немного имеется известных общих закономерностей, выражающих связь между качественно разнородными и отличными по происхождению материалами или между явлениями и процессами при образовании их структур, но и того, что уже известно, достаточно для объединения практически всех материалов в одну систему.

В строительстве гораздо большим многообразием отличаются материалы искусственные, что относится к важному достижению человечества. Но и природные материалы продолжают находить широкое применение в своем «первозданном» виде с приданием им необходимых внешних форм и размеров.

Выбор строительных материалов является одним из основных вопросов при строительстве любого объекта: промышленного комплекса, загородного дома, коттеджа, небольшой дачи или, пусть даже, бани, сарая или бытовки. От качества стройматериалов зависит долговечность зданий, а так же их эстетический вид. Поэтому покупать строительные материалы следует только у проверенных поставщиков.

Все материалы имеют определенную структуру на уровне макро или микроструктуры. Макро- большой, структура видимая невооруженным глазом. Микроструктура видимая с помощью оптического прибора.

Различают по структуре материалы гомогенные и гетерогенные. Гомогенные материалы, когда единица объема содержит в среднем одинаковое число однородных структурных элементов.

Гетерогенные материалы содержат различные структурные элементы или различное их число. Не всегда гомогенная структура может оказать таковой на уровне микроструктуры материала.

Строительные материалы классифицируют по:

А) назначениям:

Б) по сырью:

В) поусловию работы;

Г) по происхождению:

Д) способу производства:

А) Классификация по назначению.

Материалы по назначению делятся на конструктивные и отделочные. Конструктивные элементы здания делятся на несущие и ограждающие, на горизонтальные и вертикальные. К вертикальным относятся фундаменты, стены, колонны. К горизонтальным перекрытия, балки, ригели, фермы, плиты. Несущие конструкции несут нагрузку не только собственного веса, но и выше лежащих конструкций и оборудования, мебели, людей и т. д. Ограждающие конструкции разделяют внутреннее пространство на отдельные помещения и защищают здание от атмосферного воздействия.

Б) Классификация по сырью:

Природные каменные материалы – рыхлые (песок, щебень, гравий…), штучные материалы.

Неорганические вяжущие вещества – продукт обжига природного сырья или искусственных смесей с последующим измельчением (портландцемент, шлакопортландцемент, известь, гипс).

Бетоны и строительные растворы на основе неорганических вяжущих

Керамические материалы. Получают из глины путем формования, сушки, обжига. (кирпич, кафель, трубы).

Материалы из минеральных расплавов (стекло).

Теплоизоляционные и акустические материалы на органическом (мягкие двп, торфоплиты) и неорганическом (мин. вата, стекловата) вяжущем.

Битумные и дегтевые материалы (рубероид, мастика, толь).

Полимерные строительные материалы (стеклопластик, пенопласты…).

Лакокрасочные материалы.

Лесные материалы.

Металлические материалы.

Эффективные материалы те, которые имеют низкую стоимость, долговечные, высокопрочные. С целью снижения стоимости в качестве сырья стараются использовать отходы различных производств. используют энергосберегающие технологии. Производство цемента по сухому способу способствует сокращению тепла в 1,5 – 2 раза.

В) Классификация по условию работы материала :

Конструктивные строительные материалы, которые воспринимаю и передают нагрузку – природные каменные, бетоны и строительные, керамические, полимерные, лесные, металлические, композиционные, полимербетон.

Материалы специального назначения –теплоизоляционные (пенопласты, мин. ваты), акустические, гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие, огнеупорные, для радиационной защиты, антикоррозийные.

Г) Строительные материалы по происхождению делятся на естественные и искусственные. Естественные встречающиеся в природе. К ним относятся древесина, природные каменные материалы, битумы. Искусственные материалы не встречаются в природе, а получаются путем обработки при высокой температуре и давлении или одновременном действии высокой температуры и давлении. Процессы переработки или получения материалов связаны со сложными физическими или химическими процессами изменения стркутуры и т.д.

Д) По способу производства строительные материалы, например из металлов классифицируются на изготавливаемые методами:

Прессованием

Прокаткой

Все строительные материалы по своим свойствам должны удволетворять ГОСТу.

Категория общестроительных материалов включает список незаменимой продукции, которая широко используется в различных отраслях строительства. Они применяются при возведении новых объектов и реконструкции уже существующих, поэтому являются чрезвычайно востребованными. Материалы общестроительного назначения - это базовая основа любого строительства, поэтому к ним предъявляются наиболее высокие требования касательно прочности, надежности, а также сроков эксплуатации.

• железобетонные изделия;
• кирпичи;
• блоки;
• сыпучие и насыпные вещества.

Первая группа - ЖБИ . Железобетонные изделия представляют собой конструкции, изготовленные в заводских условиях литьевым способом с последующим затвердеванием. Такой метод производства позволяет контролировать качество продукции и осуществлять ряд испытаний материала на соответствие нормативным требованиям. К данной группе относятся плиты, сваи, бордюрный камень, фундаментные блоки и множество других изделий. Они используются на всех этапах строительства

Следующая категория - кирпичи . Изделия представляют собой искусственные камни правильной формы, изготовленные из минеральных материалов (глины, силикатных составов, самана и других). Используются в качестве основного материала для строительства объектов. Что касается блоков, то они применяются для возведения наружных ограждающих конструкций объектов жилого, общественного, промышленного и сельскохозяйственного назначения с нормальным температурно-влажностным режимом внутреннего пространства. Могут изготавливаться из газобетона, известково-песчаной смеси и других композитных материалов.

Последняя группа - сыпучие вещества . К ним относятся песок, керамзит, гравий и множество других. Различаются фракцией (размером гранул), плотностью и прочностью. Они используются в различных целях - в качестве заполнителя составов и смесей, теплоизоляционного слоя, а также насыпного материала для обустройства подушки.

От их качества зависит надежность и долговечность сооружения. Поэтому, если нужно , необходимо обращаться к компаниям, предлагающим только сертифицированную продукцию.