СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Наталья Ивановна

искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий

и сооружений.
Различные условия эксплуатации и назначение зданий и сооружений и их конструкций определяют разнообразные требования к строительным материалам, а также их широкую номенклатуру.

изделия.
Строительными материалами называют природный камень, древесину, металлы, цемент, бетон,

кирпич, песок, строительные растворы и т. д.
К строительным изделиям относятся сборные железобетонные конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и др.

– древесина, природные каменные материалы, торф, природные битумы и др.

Их получают из природного сырья в результате несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.
К искусственным материалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Эти материалы производят с применением более глубокой специальной технологической переработки природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства.

строительные материалы делят на следующие группы:
• конструкционные строительные материалы, используемые

в несущих конструктивных элементах, воспринимающие и передающие нагрузки;
• теплоизоляционные, предназначенные для обеспечения требуемого теплового режима помещений;
• акустические, ᴛ.ᴇ. звукопоглощающие и звукоизоляционные;
• гидроизоляционные и кровельные, служащие для защиты элементов зданий и сооружений от воздействия воды или водяных паров;
• герметизирующие, для гидроизоляции стыков в сборных конструкциях;
• отделочные, предназначенные для улучшения декоративных качеств, а также защиты конструкций от внешних воздействий;
• специального назначения, к примеру, огнеупорные, кислотоупорные, для защиты от радиоактивного излучения и др.

цемент;
- плавлением – стекло, металлы, каменное литье;
- омоноличиванием с помощью

вяжущих веществ – бетоны, растворы;
- механической обработкой природного сырья – природный камень, изделия из древесины.

следующие группы:
- органические – древесина, битум, пластмассы и др.
- минеральные

– природный камень, бетоны, керамика и др.
- металлические – сталь, цветные металлы, различные сплавы.

материалов и изделий (независимо от страны происхождения), работы в строительстве,

подлежит подтверждению соответствия существенным требованиям безопасности технического регламента Республики Беларусь «Здания и сооружения, строительные материалы и изделия. Безопасность» (ТР 2009/013/BY).

таким образом и построено из таких строительных материалов, изделий и

конструкций, а также с соблюдением установленных требований к выполнению работ в строительстве, чтобы в течение расчетного периода эксплуатации обеспечивалось соблюдение существенных требований безопасности:
- механической прочности и устойчивости;
- пожарной безопасности;
- гигиены, защиты здоровья и наследственности человека, охраны окружающей среды;
- защиты от шума и вибрации;
- безопасности при эксплуатации;
- экономии энергии и тепловой защиты.

крепежные изделия.
2. Арматура трубопроводная для устройства трубопроводов наружных сетей

и внутренних систем газоснабжения, водоснабжения, канализации, водоотведения (дренажа), отопления (теплоснабжения).
3. Заполнение проемов в строительных ограждающих конструкциях с нормируемым пределом огнестойкости.
4. Заполнители для бетонов и растворов.
5. Зенитные фонари и люки дымоудаления.
6. Изделия бетонные и железобетонные.
7. Изделия для заполнения проемов: окна, двери, двери шахт лифтов, ворота, люки.
8. Изделия для наружных систем сбора и отвода дождевых вод.
9. Изделия для устройства стен, покрытий, перекрытий и перегородок.
10. Изделия и арматура электромонтажные.
11. Изделия профильные погонажные из полимерных материалов, в том числе профили поливинилхлоридные для окон и дверей.
12. Комплекты изделий из различных материалов для конструктивных систем несущих и ограждающих конструкций сооружений.

защиты строительных изделий и конструкций от коррозии.
14. Материалы и

изделия кровельные и гидроизоляционные.
15. Материалы вяжущие.
16. Материалы и изделия из древесины.
17. Материалы и изделия изоляционные, звукоизоляционные, теплоизоляционные, герметизирующие и уплотняющие.
18. Материалы и изделия отделочные и облицовочные для внутренней и наружной отделки сооружений.
19. Материалы и изделия геосинтетические.
20. Материалы и изделия для устройства покрытия пола.
21. Металлические изделия и конструкции.
22. Панели стен, покрытий, перекрытий и перегородок.
23. Смеси и добавки для бетонов и растворов.
24. Средства противопожарной защиты и пожаротушения.
25. Стекло строительное и изделия строительного назначения из него.
26. Трубы и фасонные части к ним для устройства трубопроводов наружных сетей и внутренних систем газоснабжения, водоснабжения, канализации, водоотведения (дренажа), отопления (теплоснабжения).
27. Штучные стеновые материалы.

определенным образом на отдельные или совокупные внешние и внутренние воздействия

— механические, химические, биологические и др.
Количественно свойства определяются при испытании (реже расчетным путем) и выражаются физическими величинами в соответствии с действующими нормативными документами.
По совокупности признаков различают
физические,
механические,
химические,
технологические,
эксплуатационные,
специальные и другие свойства.

состояния и структуры.
Они характеризуют вещество и структуру материала, а

также способность реагировать на внешние воздействия, не вызывающие изменения их химического состава и структуры.
К ним относятся плотность (истинная, средняя, насыпная, зерен), пористость, пустотность.

им объему, т.е. масса единицы объема материала:
Р=m/V (кг/м3, г/см3, т/м3,

кг/л)
где m — масса, кг (г);
V — объем, м3 (см3).
Различают истинную, среднюю и насыпную (для сыпучих или зернистых материалов) плотность, а также плотность зерен сыпучих материалов (чаще всего крупных заполнителей для бетона).

единицы объема материала в абсолютно плотном состоянии. Это значит, что

при измерении объема (Vа) в него не входят поры, пустоты, трещины и другие полости, присущие материалу в естественном состоянии:
ρи = m/ Vа
Истинная плотность — это характеристика не материала, а вещества, из которого состоит материал.
Для определения истинной плотности материал предварительно измельчают в порошок , чтобы при определении объема исключить поры. Масса порошка определяется взвешиванием, а объем в абсолютно плотном состоянии — в пикнометре или приборе Ле Шателье по объему вытесненной жидкости.
Для строительных материалов истинная плотность имеет вспомогательное значение. Ее используют при вычислении показателей плотности и пористости материалов, в расчетах состава бетона и т.п.

единицы объема материала в естественном состоянии, т.е. объем материала измеряется

вместе с имеющимися в нем порами и пустотами:
ρс = m/ Vс
При определении средней плотности объем материала устанавливают по внешним размерам образца или по объему вытесненной им жидкости, если испытываемый образец имеет неправильную форму.
Средняя плотность является необходимой характеристикой при расчете прочности сооружений с учетом собственной массы, для определения стоимости и способа перевозок материалов, для расчета складов и подъемно-транспортного оборудования, при переводе количества материала из массовых единиц в объемные, при расчете пористости, подборе состава бетона, дозировке материалов в бетон и т.д. Для сыпучих или зернистых материалов (заполнителей для бетона) характеристикой плотности являются насыпная плотность и плотность зерен.

порошкообразных материалов ко всему занимаемому ими объему, включая поры в

зернах и объем пустот между зернами, так называемую межзерновую пустотность.
Определяется в стандартных мерных сосудах, выбор объема (вместимости) которых зависит от вида и величины зерен сыпучего материала.
Насыпная плотность сыпучих материалов — величина непостоянная и зависит не только от пористости самих зерен и межзерновой пустотности, но и от степени их уплотнения и влажности.

суммарному объему его зерен, т.е. без объема межзерновых пустот, но

с учетом пор, содержащихся в зернах заполнителя.
Например,
истинная плотность гранитного щебня составляет - 2700 кг/м3,
плотность зерен — 2650-2670 кг/м3,
а насыпная плотность равна 1450 кг/м3.
При определении плотности зерен заполнителя их объем устанавливается путем гидростатического взвешивания навески заполнителя.

до 2 мм.
Величина, обратная показателю плотности, является показателем пористости (П).

Пористостью называют совокупность пор и трещин в единице объема материала, заполненных или не заполненных жидкой или газообразной фазой. Пористость дополняет показатель плотности до 1,0 или 100%.
Численное значение пористости:
П = (1 – ρс/ ρи ) 100%

зернами сыпучего материала называют пустотами.
Поэтому пористость не следует отождествлять с

понятием пустотность, которая, например, в пустотелом кирпиче составляет 15...50% или между зернами заполнителя 35...45%.
Численное значение пустотности:
П = (1 – ρн/ ρи ) 100%

ними связаны такие свойства строительных материалов, как прочность, теплопроводность, водопоглощение,

влажность, водопроницаемость, морозостойкость, кислотостойкость и др.

(пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой (в процентах).
Вычисляют

по следующим формулам:

Wм = (mн – mс)/mс · 100%;

Wоб = (mн – mс)/(ρв·V)· 100%;

 где mн — масса образца, насыщенного водой, г;
mс — масса сухого образца, г;
рв — плотность воды, г/см3;
V — объем образца в сухом состоянии, см3.

отнесенное к массе материала в сухом состоянии.
Влажность материала (W,%)

вычисляют по формуле

Wм = (mв – mс)/mс • 100%;

где mв — масса влажного образца, г.

конденсировать водяные пары из воздуха до установления равновесия и удерживать

их вследствие капиллярной конденсации.
Характеризуется отношением массы поглощенной материалом влаги при относительной влажности воздуха 100% и температуре 20°С к массе сухого материала.

условиях (нагрев, движение и изменение влажности воздуха и др.).
Характеризуется

количеством воды в процентах от массы стандартного образца, теряемом материалом в течение одних суток при относительной влажности воздуха 60% и температуре 20 °С.
Скорость влагоотдачи в значительной степени зависит от разности между влажностью материала и относительной влажностью воздуха.

давлением.
Характеристикой водопроницаемости служит количество воды, прошедшее в течение 1

с через 1 м2 поверхности материала при заданном давлении воды.
Водопроницаемость зависит от плотности и строения материала. Чем больше в материале открытых, сообщающихся пор и чем эти поры крупнее, тем больше водопроницаемость материала.

тепло через свою толщу при наличии разности температур на противоположных

поверхностях (от более нагретого участка к менее нагретому), что обусловливает выравнивание температуры материала.
Термическое сопротивление, или сопротивление теплопередаче (м2•К)/Вт, является величиной, обратной теплопроводности, и характеризует способность материала или конструкции препятствовать распространению теплового потока или теплового движения молекул.

Оценивается удельной теплоемкостью, или коэффициентом теплоемкости, измеряется в Дж/(кг•К), т.е.

это количество тепла, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1 К.
Тепловое расширение (сжатие) — способность материалов изменять в процессе нагревания или охлаждения свои размеры и форму при постоянном давлении. Характеристиками теплового расширения являются температурные коэффициенты линейного или объемного расширения.

свойствами строительных материалов понимают их способность сопротивляться различного рода деформациям

и разрушению (в сочетании с упругим и пластическим поведением) под действием внутренних или внешних сил (нагрузок).

кручение;
г — срез (сдвиг); д — изгиб

и размеры после снятия нагрузки.
Количественно характеризуется модулем упругости Е (модулем

Юнга). Определяется по формуле:
E = σ/ε (МПа, ГПа)
где σ — нормальное напряжение, МПа; ε — относительная деформация.
Чем больше величина этой характеристики материала, тем меньше деформация при прочих равных условиях.

нарушения сплошности структуры (появления трещин) и частично сохранять ее после

снятия нагрузки.

Пластичность определяет возможность обработки материалов давлением (ковка, прокатка).

напряжений, возникающих от внешних нагрузок или других факторов (неравномерная усадка,

нагревание и т.п.).

Предел прочности определяют нагружением до разрушения испытываемых образцов материала с помощью гидравлических прессов или разрывных машин. Испытание проводят на образцах (кубах, цилиндрах, призмах, балочках), форма и размеры которых указаны в стандартах на соответствующий материал.

максимальной нагрузки при разрушении образца (F) на площадь первоначального поперечного

сечения (А):
Rсж(раст) = F/A
Предел прочности при изгибе (Rизг, МПа) определяют на образцах-призмах, расположенных на двух опорах. Сила (F) прикладывается, как правило, в середине образца:
Rизг = 3Fl/2bh2
где l — расстояние между опорами, см; b — ширина образца, см; h — высота, см.

— распределенная нагрузка;
l — пролет;
1 - образец;
2

– шарнирно-неподвижная опора;
3 — шарнирно-подвижная опора

Схема испытания на растяжение при изгибе

твердого тела (индентора) или способность поверхностных слоев сопротивляться местным деформациям.

Существует ряд методов определения твердости в зависимости от вида и назначения материала (Бринеля, Роквелла, Шора).

которая состоит из 10 минералов, принятых за эталон и расположенных

по степени возрастания их твердости: первый — тальк (самый мягкий), гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, красный корунд и алмаз (самый твердый). Шкала Мооса предназначена для грубой сравнительной оценки твердости материалов.

Твердость большинства материалов (металлов, пластмасс, древесины, бетона) определяют вдавливанием в образцы с установленным усилием стального шарика либо твердого наконечника правильной геометрической формы (конуса или пирамиды) в течение определенного времени.

Хрупкому материалу в отличие от пластичного нельзя придать форму, так

как под нагрузкой материал быстро разрушается, т.е. дробится на части или рассыпается.

Хрупкими являются природные и искусственные камни, стекло, чугун и некоторые полимерные материалы.

и при сравнительно незначительных нагрузках. Деформации их могут составить более

100%. К таким материалам (эластомерам) относят каучуки, резину, полимеры линейной структуры и др.
Ударная вязкость (свойство, обратное хрупкости) — способность материала оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам.

длительного периода времени под действием постоянной нагрузки.

Учитывают при расчете

и изготовлении строительных конструкций, особенно железобетонных и на основе синтетических полимерных материалов.

отрыв и удаление с поверхности материала мелких частиц.
Сопротивление материала

истиранию определяют на специальных приборах (кругах истирания) путем воздействия на образец абразивами.
Оценивается истираемость по формуле:

И = (m1-m2)/A

где m1 и m2 — масса образца до и после истирания, г; А — площадь истирания, см2.
Например, для гранита показатель истираемости равен 0,03...0,07 г/см2, а для известняка и мрамора — в 10—15 раз больше.

ударов.

Показателем износа служит потеря массы пробы материала в результате

проведенного испытания (в про­центах от первоначальной массы).

или иному виду обработки с целью изменения формы, размеров, характера

поверхности, плотности.

относительно другого.
Характеризуется коэффициентом динамической вязкости и измеряется в паскаль-секундах

(Па•с). Зависит от вещественного состава и температуры.
Вязкость является одной из основных характеристик органических вяжущих веществ, клеев, масел, лакокрасочных материалов.
Например, чем меньше вязкость лакокрасочного состава, тем легче наносить его пульверизатором, но в то же время, чем выше вязкость, тем больше можно его развести.

Ее оценивают предельным напряжением сдвига, соответствующим напряжению в материале, при

котором он начинает течь подобно жидкости.
Это происходит тогда, когда в материале нарушаются внутренние связи между его частицами, т.е. разрушается его структура.
Свойство терять структурную вязкость и временно превращаться в вязкую жидкость называется тиксотропией.
Это характерно для бетонных и растворных смесей, мастик и лакокрасочных составов. Явление тиксотропии используется при виброуплотнении бетонных смесей и при нанесении мастичных и окрасочных составов шпателем или кистью.

это связь между приведенными в контакт разнородными поверхностями.
Зависит от

природы материала, формы и состояния поверхности, условий контакта и т.д. Характеризуется прочностью сцепления при отрыве одного материала от другого и обусловливает склеивание твердых тел с помощью клеящего вещества — адгезива. Имеет большое значение при получении композиционных материалов и изделий (бетонов разных видов, клееных изделий и конструкций, отделочных материалов).
Когезия — сцепление частиц одного и того же вещества, обусловленное химическим межмолекулярным воздействием. Она оказывает влияние практически на все физико-механические и химические свойства материалов и отвечает за их целостность (например, у цементного камня).

время высыхания принимают время, за которое слой материала определенной толщины,

нанесенный на пластинку, достигает необходимой степени высыхания при заданных условиях сушки.

температуре сушки в стандартных условиях испытания.
При этом различают:
• высыхание от

пыли — момент, когда на окрашиваемой поверхности образуется тончайшая пленка;
• практическое высыхание — пленка утрачивает липкость и изделие с лакокрасочным покрытием может подвергаться дальнейшим операциям;
• полное высыхание — окончание формирования пленки на окрашиваемой поверхности.

воздействию воды. Практически это степень снижения прочности материала при предельном

его водонасыщении.
Водостойкость материалов можно повысить путем пропитки или нанесения на их поверхность гидрофобных покрытий.

и оттаивание без признаков разрушения и значительного снижения прочности, т.е.

на заданном уровне.
Нормативными документами приняты следующие марки строительных материалов по морозостойкости — F 10...F 300 (10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200) и более.
Морозостойкость материала зависит от плотности, прочности, пористости и степени насыщения водой. Пористые материалы являются морозостойкими, если они имеют закрытые поры. Плотные материалы (гранит, стекло и др.), как правило, морозостойки.

свойства при чередовании резких тепловых изменений (нагревание и охлаждение).
Зависит

от однородности материала и температурного коэффициента расширения. Чем более однородный материал, тем он, как правило, более термостойкий.

среды (жидкой, газообразной, твердой) или физическому воздействию (нагревание, облучение, электрический

ток).

материалов вследствие перехода их компонентов в состав химических соединений с

компонентами среды.
Основными агрессивными агентами, вызывающими коррозию строительных материалов, являются пресная и соленая вода, минерализованные почвенные воды, растворенные в дождевой воде газы (S03, S02, С02, N02) от промышленных предприятий и автомашин, микроорганизмы (биокоррозия).
Модифицирование коррозионной системы, ведущее к снижению скорости коррозии, является противокоррозионной защитой.

и технические характеристики в процессе и (или) после воздействия ионизирующих

излучений.
Существенно зависит от вида радиации, величины и мощности поглощенной дозы, режима облучения (непрерывное или импульсное, кратковременное или длительное), условий эксплуатации материала (температура, давление, механические нагрузки), размеров конструкции, удельной поверхности и других факторов.
Для защиты от радиоактивных излучений применяют гидратные, имеющие повышенное содержание химически связанной воды, и особо тяжелые бетоны (плотность 3000...5000 кг/м3). Такие бетоны применяют на атомных электростанциях, в исследовательских центрах и других сооружениях, где имеются радиоактивные источники.

комплексному воздействию внешних и внутренних факторов в условиях эксплуатации.
К

таким факторам можно отнести интенсивность воздействия нагрузок, изменение температуры и влажности, действие различных газов или растворов солей, совместное действие воды и мороза, солнечных лучей и т.п.
При длительном воздействии этих факторов может произойти нарушение сплошности структуры (образование микро- и макротрещин), ухудшение состояния вещества (изменение кристаллической решетки, перекристаллизация, переход из аморфного состояния в кристаллическое и др.).
Долговечность оценивается экспериментальным или расчетным путем в годах от начала эксплуатации в заданных условиях до момента достижения предельного состояния (критических уровней).

изделий и конструкций являются (СНБ 2.02.01, СТБ ЕN 13501):
горючесть,

воспламеняемость,
распространение пламени по поверхности,
дымообразующая способность,
токсичность продуктов горения и огнестойкость

материалов характеризуются их способностью к химическим превращениям под влиянием веществ

(воздействий), с которыми они находятся в соприкосновении, а также способностью сохранять постоянными состав и структуру в условиях инертной окружающей среды.

реакциях с образованием новых соединений. Характеристикой химической активности может быть

как разнообразие возможных реакций, так и их скорость.
Дисперсность - означает рассеянность, раздробленность вещества и характеризует размер твердых частиц и капель жидкости.
Растворимость — способность вещества в смеси с одним или несколькими другими веществами образовывать однородные системы (растворы), в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц.

молекулярного взаимодействия поверхности веществ (материалов) с водой, т.е. способности их

смачиваться водой.

- фактура,
- рисунок,
- текстура.