Вводная лекция

Курс строительных материалов – это наука об изучении свойств материалов, применяемых в строительстве, способах их получения, хранения, транспортирования и правильного использования для той или иной конструкции, или сооружения.

Строительные материалы – это первый курс по высшей специальности, он послужит основой для прохождения в дальнейшем ряда специальных инженерных дисциплин: строительные конструкции, строительное производство, водоснабжение, вентиляция и др.

Значение курса «Строительные материалы» в учебном плане подготовки инженеров-строителей любых специальностей очень велико, т.к. ни одно сооружение нельзя правильно спроектировать, а готовые сооружения нельзя технически грамотно эксплуатировать без знания свойств строительных материалов. Вот почему для будущего инженера-строителя изучение строительных материалов является необходимым.

Под строительными материалами понимают как естественные, так и искусственные материалы минерального или органического происхождения.

По своему происхождению СМ можно разделить на:

• естественные строительные материалы - материалы, которые применяются в строительстве, не проходя сложную, т.е. химическую или тепловую обработку. Это, прежде всего, естественные каменные материалы, полученные разработкой и последующей механической обработкой: дробление, шлифовка, распиловка и т.д. Это гранит, мрамор, известняк, песчаник, ракушечник, туф. Эти породы или дробят на мелкие камни – щебень, или обрабатывают и делают из них облицовочные плиты, кирпичи или камни для дорог.
• Искусственные материалы получаются в результате более сложной переработки – обжига, плавки, пропаривания или сушки исходного сырья. В результате такой переработки существенно изменяются химический состав продукта и его свойства. К таким материалам относятся: керамика – полученная из глины при помощи обжига; цемент – получают тонким измельчением клинкера с гипсом – материалом, полученным обжигом тонкоизмельченной смеси известняка с глиной; шлаковая вата – распылением шлакового расплава; известь – получаемая из известняковых пород.

По назначению и области применения СМ классифицируют следующим образом:

• Кровельные (рубероид, асбестоцемент и т.д.);
• Стеновые (кирпич, блоки);
• Отделочные (растворы, краски, лаки);
• Облицовочные;
• Гидроизоляционные и т.д.

По условию работ в сооружениях:

• Конструкционные – для несущих конструкций (природные каменные, искусственные каменные), которые получают на основе вяжущих или путем обжига мин. сырья, металлы, конструкционные пластмассы, древесно-композиционные (асбестоцемент, бетонополимер, стеклопластик). Главное требование – прочность.
• Специального назначения – для защиты конструкций от вредного влияния среды, для повышения эксплуатационных свойств здания, для создания комфорта: теплоизоляционные, акустические, гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие (заполняют швы), отделочные, антикоррозионные, огнеупорные и т.д.

Особую группу СМ составляют теплоизоляционные материалы, которые изготавливают из материалов различной природы, используются они в различных конструкциях, но отличаются от всех прочих малой плотностью и низкой теплопроводностью.

Основные и специальные свойства СМ можно разделить на группы:

Физические – параметры состояния (средняя и истинная плотность), структурные характеристики (пористость, пустотность, сыпучесть, гидрофизические, теплофизические).

Механические – деформативные и прочность.

Химические – долговечность и надежность.

Свойства материалов оцениявают числовыми показателями, которые устанавливаются путем тспытания в соответствии со стандартами. На все виды СМ имеются ГОСТы.

СМ, которые добывают или изготавливают в районе строящегося объекта называют местными СМ, к ним прежде всего относятся: песок, гравий, щебень, кирпич, известь и другие. При строительстве зданий и сооружений в первую очередь используют местные СМ для сокращения транспортных расходов, которые составляют значительную часть от стоимости материалов.

Большое значение в строительстве имеют вяжущие вещества. При этом особую роль играет цемент, сейчас известно 36 наименований цемента и постоянно разрабатываются новые виды цемента. За последние годы значительно повысилась средняя марка цементов. Организовано производство быстро и особобыстротвердеющих ПЦ, без усадочных и расширяющихся цементов.

В современном строительстве широко используются вяжущие на основе гипса (строительный гипс, высокопрочный и т.д.). Из него при помощи прокатных станов изготавливают гипсо-картон, перегородочные панели и др.

Известь – практически самое древнее вяжущее и до настоящего времени широко используемых. Советские ученые разработали теорию гидротермального твердения известково-кремнеземистых композиций.

С 1559 г. в СССР используются в строительстве пластмассы и синтетические смолы, производство которых в нале 1967 г. уже превысило 1 млн. тонн. Большой интерес представляют: полимербетоны, полимеррастворы, мастики, замазки и т.д., где роль цемента выполняет отверждающая смола. На основе полимеров изготавливают: сан.-тех. оборудование, различные материалы для теплоизоляции, гидроизоляции, облицовочные материалы и др. Синтетические смолы широко используют также в производстве лакокрасочных материалов взамен природных и растительных масел.

Значительно преобразилась одна из старейших отраслей промышленности строительных материалов – керамическая, и особенно керамическая, производящая сан.-тех. изделия, облицовочные плитки, кислотоупорную керамику и т.д.

Строительное стекло является одним из непременных материалов при возведении зданий и сооружений. Помимо оконного стекла получило развитие витринное, полированное, увиолевое, армированное, теплопоглощающее стекла и изделия из стекла такие как, трубы, газостекло, стеклопрофилит, изделия из ситаллов и шлакоситаллов.

Расходы на строительные материалы составляют более 60% стоимости строительно-монтажных работ.

В начале применения строительных материалов приходится решать следующие вопросы:

1) необходимость правильного выбора материала, который соответствовал бы назначению данной конструкции и условиям эксплуатации. Например, а) кирпич, обладающий относительно хорошими теплоизоляционными свойствами лучше применять для стен зданий, а не для фундаментов; б) в ряде случаев сборный железобетон применяется недостаточно обоснованно взамен монолитного и конструкций из других материалов, например, при больших пролетах с тяжелыми нагрузками или в сельском хозяйстве. Это явилось причиной нетехнологичности и высокой стоимости конструкций;

2) необходимо знать правила хранения и транспортирования материалов. Так цемент и известь надо перевозить и хранить в плотной таре, чтобы не попадала вода, т.к. материалы комкуются и резко снижается их качество;

3) индустриализация строительства. Отличительной особенностью такого строительства является применение сборных строительных конструкций, стеновых панелей, плит перекрытий и т.д., изготовленных на специальных заводах. А на строительной площадке лишь монтируют готовые сборные элементы;

4) в случае отсутствия необходимого материала или большой его дефицитности, необходимо правильно заменить недостающий материал другим, не снижая качества этого материала. При этом лучше использовать местные строительные материалы;

5) необходимо знать виды разрушения материала, чтобы правильно уметь защитить материал во время эксплуатации от коррозии и различных разрушающих факторов: воды, газа, хим. веществ, температуры.