Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зда-ний и сооружений, делятся на природные и искусствен-ные, которые, в свою очередь, подразделяются на две ос-новные категории. К первой категории относят строи-тельные материалы общего назначения: кирпич, бетон, цемент, лесоматериал, рубероид и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекры-тий, покрытий, кровель, полов). Ко второй категории — специального назначения: гидроизоляционные, тепло-изоляционные, огнеупорные, акустические и др.

Основными видами строительных материалов и изде-лий являются: каменные природные строительные мате-риалы и изделия из них; вяжущие материалы неоргани-ческие и органические; искусственные каменные материа-лы и изделия и сборные конструкции; лесные материалы и изделия из них; металлические изделия, синтети-ческие смолы и пластмассы. В зависимости от назначе-ния, условий строительства и эксплуатации зданий и со-оружений подбираются соответствующие строительные материалы, изделия и конструкции, которые обладают определенными качествами и защитными свойствами от воздействия на них различной внешней среды. Учитывая эти особенности, любой строительный материал должен обладать определенными строительно-техническими свой-ствами. Так, например, материал для наружных стен зданий (кирпичи, бетонные и керамические блоки) дол-жен обладать наименьшей теплопроводностью при доста-точной прочности, чтобы защищать помещения от на-ружного холода и выдерживать нагрузки, передаваемые на стены от других конструкций (перекрытий, крыши); материал сооружений гидромелиоративного назначения (облицовка каналов, лотки, трубы и др.) - водонепрони-цаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению (в полевой сезон) и высыханию (в перерывах между по-ливами); материал для покрытия дорог (асфальт, бетон) должен иметь достаточную прочность и малую истирае-мость, чтобы выдерживать нагрузки от проходящего транспорта и не разрушаться от систематического воздействия воды, температурных перепадов и мороза.

Приступая к изучению раздела «Строительные мате-риалы и изделия», необходимо уяснить, что все строи-тельные материалы и изделия можно классифицировать на группы по различным классификационным признакам: видам продукции (штучные, рулонные, мастичные и т. д.); применяемому основному сырью (керамические, на осно-ве минеральных вяжущих, полимерные); способам произ-водства (прессованные, вальцево-каландровые, экструзионные и т. д.); назначению (конструкционные, конструк-ционно-отделочные, декоративно-отделочные); конкрет-ным областям применения (стеновые, кровельные, теплоизоляционные); происхождению (естественныеили природные, искусственные, минерального и органическо-го происхождения).

Строительные материалы делятся на сырьевые ма-териалы (известь, цемент, гипс, необработанная древеси-на), материалы-полуфабрикаты (древесноволокнистые и древесностружечные плиты, фанера, брусья, металли-ческие профили, двухкомпонентные мастики) и материа-лы, готовые к применению (кирпичи, керамические обли-цовочные плитки, плитки для полов и подвесных акусти-ческих потолков).

К изделиям относятся столярные (оконные и двер-ные блоки, щитовой паркет и т. д.), скобяные (замки, ручки, другая столярная фурнитура и т. д.), электротех-нические (осветительная арматура, розетки, выключате-ли и т. д.), санитарно-технические изделия (ванны, рако-вины, мойки и арматура к ним и т. д.). К изделиями от-носятся детали строительных конструкций - бетонные и железобетонные стеновые и фундаментные блоки, бал-ки, колонны, плиты перекрытий и другая продукция ком-бинатов железобетонных изделий и предприятий стройиндустрии.

Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошим свойством и качеством. Свойство - характеристика материала (из-делия), проявляющаяся в процессе его обработки, при-менения или эксплуатации. Качество - совокупность свойств материала (изделия), обусловливающих его способность удовлетворять определенным требованиям всоответствии с его назначением.

Свойства строительных материалов и изделий клас-сифицируются на три основные группы - физические, механические, химические. Важными свойствами, влия-ющими на выбор способа производства строительных материалов, являются технологичность, т. е. простота и легкость обработки или переработки их для получения изделий нужной формы и размеров, и энергоемкость - количество энергии, необходимое для добычи сырья и получения строительного материала и изделий из него.

При оценке экономической эффективности строитель-ных материалов кроме указанных свойств очень важное значение имеет долговечность материала, которая харак-теризуется его сроком службы в конструкции без ремон-та и восстановленияили замены.

Если материалыдобываются недалеко от места стро-ительства, их называют местными строительными мате-риалами. Стоимость таких материалов значительно сни-жается за счет экономии транспортных расходов.

Легкие стальные тонкостенные конструкции обладают хорошими теплотехническими характеристиками, низкой себестоимостью, простотой строительства. Технология ЛСТК позволяет строить быстровозводимые дома , коттеджи, многоквартирные дома и др.

Вопросы:

1) Основные виды строительных материалов;

2) Достоинства и недостатки конструкций из железобетона, камня, стали, дерева;

Основными видами строительных материалов являются: железобетон, сталь, камень (искусственный и естественный), дерево. К искусственным камням относятся керамический и силикатный кирпич, и также бетонные, шлакобетонные, пенобетонные, газобетонные, полистиролбетонные, керамические и др. блоки. К естественным камням относятся блоки из туфа, ракушечника, известняка, бута и т. п. Также для изготовления строительных конструкций применяют алюминий , дюралюминий, полимеры, битум и деготь.

Многообразие материалов и конструкций, применяемых в строительстве, обуславливается большим количеством предъявляемых к ним требований (прочностных, деформативных, теплотехнических, противопожарных, акустических, экономических, эстетических и т. п.). Не существует идеального строительного материала, отвечающего всем этим требованиям.

У конструкций из разных материалов имеются свои достоинства и недостатки.

Конструкции из бетонов были известны еще до нашей эры. Однако настоящим прорывом в строительстве было изобретение железобетона в середине позапрошлого века. Хотя конструкции из железобетона широко стали применяться в 1950-х годах. Бетоном называют композитный материал, изготовленный с применением заполнителей (гравия, щебня, песка) и вяжущего (клеящего состава). Железобетоном называют материал, состоящий из бетона и арматуры. Термин железобетон традиционный, но не совсем корректный. Дело в том, что железом раньше называли сталь, которую сейчас применяют для армирования. Бетонные конструкции не получили широкого распространения ввиду его серьезного недостатка. Бетон хорошо работает на сжатие, но плохо на растяжение. Сталь же наоборот хорошо работает на растяжение, а при больших сжимающих напряжениях теряет устойчивость. Поэтому основным принципом проектирования железобетонных конструкций является установка арматуры в растянутые при эксплуатации, изготовлении, транспортировке и монтаже зоны. Суть получения такого высокоэффективного материала заключается в целом ряде факторов:

1) сталь и бетон имеют приблизительно одинаковые коэффициенты температурного расширения;

2) бетон стоек ко многим агрессивным воздействиям и прекрасно защищает сталь от них;

3) бетон имеет высокую теплоемкость, что защищает арматуру при аварийных температурных воздействиях (пожарах);

4) бетон и арматура взаимно компенсируют недостатки друг друга при силовых воздействиях (растяжении и сжатии).

Железобетонные конструкции обладают следующими достоинствами:

1) прочностью, особенно на сжатие и изгиб;

2) жесткостью;

3) долговечностью;

4) огнестойкостью и огнеупорностью;

5) стойкостью к агрессивным воздействиям;

6) способностью быть изготовленными любой формы;

7) индустриальностью.

Несмотря на все достоинства, железобетон обладает рядом недостатков. Бетон обладает высокой теплопроводностью. Из железобетона проблематично выполнять ограждающие конструкции. Существуют способы повышения теплоизолирующей способности бетона: изготовление воздушных пустот (пустотных блоков), повышение пористости (пено - и газобетоны), внедрение теплоизолирующих материалов (полистирол-, шлако-, керамзитобетоны и т. п.). Все эти способы приводят к изменению в худшую сторону прочностных и деформативных свойств изготавливаемых изделий и конструкций.

Железобетонные конструкции обладают большим весом. В связи с этим их применение в высотных и большепролетных сооружениях затруднено.

Железобетон – пористый материал с открытыми и закрытыми порами. Это способствует его водо - и воздухопроницаемости. Из железобетона можно выполнять резервуары и трубопроводы для некоторых жидкостей, но невозможно делать газгольдеры.

Сборные железобетонные конструкции требуют дополнительного расхода стали на закладные детали для их соединения. Кроме того, они зачастую требуют дополнительного армирования из-за особенностей транспортировки и монтажа. Однако сборные конструкции обладают высокой индустриальностью и требуют меньше времени для изготовления и монтажа, что сокращает сроки строительства.

Каменные конструкции по характеру работы под нагрузкой и по свойствам похожи на бетонные. Камень – один из древних строительных материалов. Каменные материалы хорошо работают на сжатие и плохо на растяжение. Они стойки к агрессивным воздействиям, огнестойки, огнеупорны, долговечны. Однако такие конструкции имеют ряд недостатков:

1) из камня затруднительно изготовить изгибаемые конструкции и практически невозможно – растянутые;

2) они не могут принимать разнообразную форму;

3) они обладают низкой индустриальностью, что приводит к увеличению сроков строительства;

4) они обладают высокой теплопроводностью, что приводит к перерасходу материала;

5) они имеют большой вес.

3) большие эксплуатационные затраты.

Деревянные конструкции без специальных мероприятий обладают низкой долговечностью. К тому же следует помнить о слабой воиспроизводимости данного ресурса.

В нефтяной и газовой отрасли деревянные конструкции применяются для временных зданий, а также для производства временных подпорных стен при

До сих пор нет однозначного ответа на вопрос, из какого материала лучше делать стены жилого дома. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Строители и проектировщики не могут прийти к одному мнению относительно выбора самого оптимального изделия для выполнения стен. Всё дело в том, что в каждом конкретном случае лучший материал нужно подбирать, исходя из назначения постройки, её конфигурации, климатических условий местности и финансовых возможностей владельца. В нашей статье мы рассмотрим самые распространённые стеновые материалы, опишем их свойства, плюсы и минусы, а вы сами сможете выбрать лучший из них, исходя из условий строительства.

Факторы, влияющие на выбор

Четвёртая часть всех расходов на строительство идёт на возведение стен. Поскольку неправильно подобранный материал для строительства стен в будущем может привести к ещё большим тратам, при его выборе стоит учитывать следующие факторы:

1. Если вы хотите сэкономить на обустройстве фундамента, сделав мелкозаглублённый облегчённый вариант, то для стен выбирайте лёгкий материал. Дополнительная экономия в случае использования лёгких элементов для стен дома будет при транспортировке и укладке, ведь её можно выполнить своими руками без использования дорогой грузоподъёмной техники.
2. Выбирайте стройматериалы, отличающиеся хорошими теплоизоляционными характеристиками. В противном случае холодные стены зимой обойдутся вам дорого из-за расходов на отопление.

Совет: лучше всего выполнить теплотехнический расчёт с учётом климатических условий региона строительства. Только так можно быть уверенным, что вы правильно выбрали материал и конструкцию стен. Так, в северных регионах нашей страны даже стены из материалов с высокими теплоизоляционными свойствами нуждаются в утеплении.

1. Если для строительства стен дома использовать штучные материалы, например, кирпич, то немалую долю расходов составят затраты на оплату труда каменщиков. Даже если вы будете делать всю работу сами, то учитывайте временные и физические затраты. Намного выгоднее и быстрее строить из крупноразмерных элементов. Самая большая скорость возведения стен у домов, построенных по каркасно-щитовой и каркасно-панельной технологии.
2. Выбирая строительные материалы для стен, стоит учитывать то, насколько легко они поддаются отделке и нуждаются ли в ней вообще. Например, стены каркасного дома из ОСП можно вообще не отделывать, а просто покрасить, а дом из брёвен нуждается в основательной отделке снаружи и внутри.

Чтобы понять, из чего строить свой дом, вам необходимо разбираться в характеристиках стройматериалов, поэтому дальше мы опишем свойства каждого из них, перечислим достоинства и недостатки.

Кирпич

Дом, построенный из кирпича, может простоять век, а то и полтора. Существует множество разновидностей кирпича, отличающихся важными эксплуатационными и техническими характеристиками.

Так, для возведения стен используют силикатные и керамические виды кирпича. Рассмотрим их особенности:

• Керамический кирпич делается из обожжённой красной глины. Это прочный, влагостойкий, экологически чистый материал. В продаже есть полнотелый и пустотелый кирпич. Чем больше пустот в кирпиче, тем выше его теплоизоляционные показатели.
• Силикатный кирпич делается на основе извести, песка и некоторых добавок. Он также бывает полнотелый и пустотелый. Последний вариант отличается лёгкостью и улучшенными теплоизоляционными качествами. Силикатные полнотелые изделия отличаются хорошими звукоизоляционными свойствами, но высокой теплопроводностью.

Также этот стеновой материал делится на лицевой и рядовой:

• Строить стены дома лучше из рядового кирпича . Изделия могут иметь небольшие дефекты в виде трещинок и сколов, но за счёт этого их цена более приемлемая. К тому же для внутренней кладки стен не так важен внешний вид изделия, как для лицевой кладки.
• Облицовочный кирпич (лицевой) – это стеновой материал, которым оформляется фасад. Все изделия должны иметь правильную геометрическую форму, гладкую или рельефную поверхность, быть без изъянов и дефектов. Цена лицевого кирпича выше, чем у его рядового собрата.

Прочность этого стенового материала напрямую связана с его маркой, которая может быть от М 75 до М 300. Число обозначает нагрузку, которую может выдержать один квадратный сантиметр изделия. Чем выше марка, тем больше удельный вес изделия. Чтобы построить 2-х или 3-х этажный дом, достаточно кирпича марки 100-125. Для выполнения фундамента и цоколя используют изделия с маркой 150-175.

Также при выборе кирпича важно учитывать его морозоустойчивость, то есть количество циклов замораживания и оттаивания, которые изделие может выдержать без повреждения и снижения прочности не более чем на 20 %. Маркируется этот показатель буквой F и числом от 15 и выше. Для тёплых регионов можно использовать изделия с маркой морозостойкости 15, в более холодных широтах применяют кирпичи марки F25. Для облицовочных работ подойдёт кирпич с морозостойкостью не ниже 50.

Преимущества и недостатки кирпича

Среди плюсов этого стенового материала стоит перечислить следующее:

• Внушительный срок службы.
• Эстетическую привлекательность.
• Неограниченные возможности в плане дизайна и воплощения сложнейших проектов.
• Материал не поддаётся коррозии, порче грибами и микроорганизмами.
• Изделие не горит.
• Высокие звуко- и теплоизоляционные характеристики.

К недостаткам можно отнести такое:

• Из-за мелких размеров и большого удельного веса укладка стен из кирпича выполняется долго и стоит немало.
• Под стены из кирпича необходимо обустраивать основательный заглублённый фундамент, а это влечёт за собой повышенные расходы на материалы и земляные работы.
• В большинстве случае кирпичные стены нужно дополнительно утеплять.

Керамические блоки

Керамоблок – это материал, изготовленный из смеси глины и древесных опилок, после чего элемент обжигается в печи. Это достаточно долговечное изделие, которое позволяет быстро возвести стены дома. Прочность керамоблока настолько высокая, что из него можно сделать многоэтажный дом. Внутри материал имеет пористую структуру, а внешняя поверхность рифлёная. Для герметичного соединения торцы материала имеют пазы и гребни.

Высота керамоблока кратна рядам кирпичной кладки, а остальные размеры могут быть разными. Таким образом, из керамоблока можно строить по проектам, которые рассчитаны на кирпич. Но скорость строительства значительно выше, поскольку один керамоблок размером 238х248х500 мм, который весит 25 кг, приравнивается к 15 кирпичам, каждый из которых весит по 3,3 кг. Помимо повышения скорости строительства сокращаются расходы на раствор, ведь его понадобится меньше.

Важно: ширина керамоблока может быть 230, 240 и 250 мм, а длина бывает в пределах 250-510 мм. По длинной стороне изделия идёт замок гребень-паз.

Стены толщиной от 380 мм из этого материала не нуждаются в утеплении, поскольку теплопроводность изделия составляет всего 0,14-0,29 Вт/м²х°С. Маркировка широких блоков М 100. Если нужно выполнить тонкие, но прочные стены, то можно взять элементы с маркировкой 150. Морозостойкость керамоблоков составляет не менее 50 циклов.

Плюсы и минусы керамоблоков

К достоинствам можно отнести:

• Небольшой удельный вес и высокая прочность значительно расширяют сферу использования этого материала.
• Монтаж крупноразмерных изделий выполняется быстро и без лишних трудозатрат.
• Экономия раствора за счёт размеров элементов и отсутствия необходимости делать вертикальные швы.
• Морозостойкость обычного керамоблока выше, чем у рядового кирпича.
• Хорошая огнеупорность. Изделие способно противостоять горению на протяжении 4 часов.
• В помещении из керамоблоков создаётся оптимальный микроклимат, поскольку стены могут «дышать» и регулировать влажность воздуха.
• Дом может прослужить полтора века и при этом не потеряет свои теплоизоляционные характеристики.

Есть у этого материал и недостатки, среди которых стоит назвать следующие:

• Цена керамоблоков достаточно высока.
• Поскольку на нашем рынке эти изделия относительно новые, сложно найти хорошего каменщика для выполнения кладки.
• Этот хрупкий материал нужно очень осторожно складировать и транспортировать.

Газоблоки

Этот материал отличается превосходными теплоизоляционными характеристиками. По теплопроводности стена из газоблока шириной 300-400 мм не уступает многослойной кирпичной конструкции. Стены из газоблоков поддерживают оптимальный температурный и влажностный режим внутри помещения. Материал не подвержен гнили и отличается внушительным сроком службы. Теплоизоляционные качества газоблока в 3 раза больше, чем у кирпичной стены.

Газобетон довольно лёгкий, поэтому его несложно транспортировать и укладывать. Он легко режется обычной ножовкой до нужных размеров. Кладка элементов выполняется на растворе или специальном клее, которого требуется немного. Гладкая ровная поверхность газоблоков легко поддаётся отделке. Газобетон считается экологически чистым и негорючим. Он имеет достаточно высокую морозостойкость.

Внимание: для газобетона важна характеристика плотности. Этот показатель может быть в пределах 350-1200 кг/м³. Для обычного жилого дома достаточно взять элементы с маркировкой 500-900.

Преимущества и недостатки газоблоков

Плюсов у этого стенового изделия немало:

• Кладка стен из газоблоков ведётся в 9 раз быстрее, чем кладка из кирпича.
• Невысокая теплопроводность изделия – большой плюс в его пользу.
• Газобетон имеет высокую пожароустойчивость, он даже при горении не выделяет вредных веществ.
• Пористая структура материала способствует высокой морозостойкости.
• По паропропускающей способности газобетон сравним только с древесиной.

Минусы газобетона:

• Низкая прочность на изгиб.
• Материал подвержен растрескиванию.
• Гигроскопичность. После впитывания влаги снижаются теплоизоляционные показатели газобетона, поэтому фасад нуждается в защитной отделке.
• Прямо на газоблоки нельзя укладывать плиты перекрытия и балки, поэтому перед их укладкой придётся делать монолитный армопояс. Это влечёт за собой дополнительные расход и затраты времени.

Дерево

Многие люди, решившие строить дом, делают выбор в пользу дерева. Этот натуральный материал отличается экологической чистотой. Он создаёт в доме благоприятный микроклимат, поддерживает оптимальную влажность и насыщает воздух целебными фитонцидами. В деревянном доме тепло зимой и не жарко летом, поскольку древесина отличается хорошими теплоизоляционными характеристиками.

Деревянный домик можно построить из следующих изделий:

1. Бревно может быть естественной формы или оцилиндрованным. В последнем случае материал имеет правильную форму и гладкую поверхность, но нуждается в дополнительной защитной обработке, поскольку естественный защитный смоляной слой, который находится под корой, снимается в процессе оцилиндровки.
2. Можно использовать клееный (профилированный) и пиленый или строганный брус. Более качественные дома получаются из клееного бруса, который имеет специальные пазы и гребни для плотного прилегания элементов. Пиленый брус чаще используется для выполнения каркасных домов.
3. Каркасно-щитовые дома делаются из ОСП, ДСП, влагостойкой фанеры, которые крепятся на каркас. Внутри стены закладывается утеплитель.

Главные плюсы деревянных домов – их экологичность, комфортность и приемлемая цена. Под такой дом можно сделать облегчённый фундамент. Недостатки – пожароопасность, усадка.

Строительные материалы предназначены для строительства или выполнения тех или иных строительных и ремонтных работ. По типу происхождения подразделяются на материалы природного происхождения и искусственные. К первому типу относятся древесина и ее подвиды, песок, щебень, земля, гранит мрамор, известняк, ракушняк, все, чей состав остается не измененным технически, такой вид материалов может поддаваться обработке, но его состав не меняется.

Что касается искусственных материалов, то это может быть что угодно, например кирпич, пусть его и производят из природных материалов, но – это их смесь, а значит – искусственный материал. Сюда можно отнести смеси, растворы, любые отделочные материалы.

Виды материалов по назначению

• Общего назначения . Их назначение – возведение зданий, сюда относятся цемент, известь, шлакоблоки, древесина.
• Специального назначения , к этому варианту можно отнести группу предназначенную например для возведения объекта повышенной прочности или бомбоубежища – это может быть огнеупорные кирпичи, или специальный закаленный бетон.
• Конструкционные виды строительных материалов. Сюда относятся детали, которые применяются для производства различных сооружений. Это может быть чугун, сталь.
• Теплоизоляционные стройматериалы , они нужны для обеспечения теплового режима сооружений или построек. . Это могут быть утеплители, пенополистирол, пенопласт, изовата и другие материалы.
• Акустические строительные материалы , они нужны для звукоизоляции и звукопоглощения. Это могут быть специальные панели, или сыпучие материалы, а могут быть даже обои.
• Кровельные и гидроизоляционные материалы . . Используются для кровельных работ – к ним можно отнести: гидроизоляционную мастику, грунтовку, а так же разные виды рубероида.
• Герметизирующие строительные материалы – это группа основной функцией, которой является герметизация и уплотнение швов, стыков как внутри помещения, так и снаружи. К ним относятся замазки, пасты, мастики.
• Последний подвид по назначению – отделочные стройматериалы . Они предназначены для декоративных, отделочных работ. Сюда относятся обои, керамическая плитка, паркет, ламинат, краска, лаки, пластиковые панели и многое другое.

Так же строительные материалы подразделяются по технологическому признаку и способу изготовления. К подтипам этой категории можно отнести:

• Природные каменные материалы и изделия из них. Их можно использовать как для уличной отделки, так и внутренней – декоративной.
• Вяжущие материалы , они бывают органического и не органического происхождения. Соответственно к ним можно отнести – битумы, дегти, синтетические полимеры и олигомеры.
• Не органические – известь, цемент, гипсовые вяжущие и др. Лесные материалы () и изделия из них

Могут быть произведены из разных пород древесины. Их вариант исполнения бывает разный как для отделочных работ, так и основной – для возведения целых домов. Это могут быть брёвна, плинтуса, доска для пола, вагонка для бани, лаги для потолков, брус, декоративные изделия и много другое. Последний подвид технологического вида – металлические изделия. Это изделия из металла – любого предназначения. К ним можно отнести поручни, сливы, трубы, опоры и много другое.

Все виды и подвиды материалов необходимы для строительства. Во всех есть положительные и отрицательные стороны.

Строительные материалы, используемые при строительстве и ремонте, должны обеспечивать определенный срок эксплуатации, комфорт и безопасность дома, коттеджа, квартиры. Для выбора подходящего стройматериала необходимо знать виды и классификацию выпускаемой продукции, ориентироваться в перечне контролируемых свойств и их показателей.

Ниже дано описание классификации и свойств строительных материалов, которое поможет лучше ориентироваться при выборе стройматериалов для строительства или ремонта.

Классификация стройматериалов

Все строительные материалы классифицируют по назначению, виду и способу получения:

По назначению строительные материалы делят на:

• конструкционные;
• отделочные;
• теплоизоляционные;
• гидроизоляционные;
• акустические;
• герметизирующие;
• антикоррозионные.

По виду различают стройматериалы:

• каменные;
• лесные;
• металлические;
• полимерные;
• керамические;
• стеклянные и т.п.

По способу получения строительные материалы делятся на:

• природные – их добывают в месте, где они образовались (например, горные породы) или выросли (древесина). При использовании природных строительных материалов применяют главным образом механическую обработку – распиловку или дробление. Соответственно свойства природных стройматериалов зависят от происхождения исходной породы и способа обработки;
• искусственные – их изготавливают из природного сырья ( , глина, известняк, газ, нефть и т.п.) с добавлением промышленных отходов (зола, шлаки). Искусственные стройматериалы приобретают новые свойства, которые могут значительно отличаться от свойств исходного природного сырья.

Свойства стройматериалов

Свойства любого материала зависят от его состава и структуры и могут изменяться в широких пределах. При этом они не являются постоянными, а изменяются с течением времени под воздействием среды, в которой эксплуатируется здание.

Скорость изменений может меняться от очень медленной (например, разрушение горных пород) до быстрой (повышение хрупкости полимеров под воздействием ультрафиолетовых лучей или вымывание из растворимых веществ).

Поэтому при выборе стройматериалов для строительства дома необходимо руководствоваться не только теми свойствами, которыми они обладают в изначальном состоянии, но и их стойкостью, обеспечивающей срок эксплуатации, как отдельного изделия, так и сооружения в целом.

Свойства строительных материалов условно делят на:

• механические;
• физические;
• химические и технологические.

Ниже дана наглядная схема с указанием перечня конкретных свойств, по которым нужно сравнивать и выбирать стройматериалы.

Механические свойства

Механические свойства отражают поведение строительных материалов под воздействием различного вида нагрузок (сжимающих, растягивающих, изгибающих и т.п.).

Механические воздействия вызывают некоторые деформации. В случае, когда внешние нагрузки невелики, деформации вызванные ими, являются упругими, так как после того как нагрузки снимаются, материал возвращается к прежним размерам.

При достижении внешнего воздействия значительной величины помимо упругих деформаций появляются пластические, которые приводят к необратимым изменениям, а при достижении определенной предельной величины материал начинает разрушаться.

В зависимости от поведения под нагрузкой стройматериалы подразделяются на:

• пластичные – те, которые изменяют форму без появления трещин, а после снятия нагрузки сохраняют измененную форму. Они, как , имеют однородную структуру и состоят из крупных молекул, способных смещаться относительно друг друга (органические вещества) или из кристаллов с легко деформируемой кристаллической решеткой (металлы);
• хрупкие – они хорошо сопротивляются сжатию и гораздо хуже (в 5-50 раз) растяжению, удару, изгибу. К хрупким материалам относятся: природный , бетон, стекло, гранит.

Ниже дан перечень механических свойств, определяемых для разных видов стройматериалов:

1. Прочность — характеризуется пределом прочности – отношение нагрузки, влекущей разрушение материала, к площади сечения. В зависимости от вида воздействующих сил различают:

• предел прочности на сжатие (растяжение) – определяется как отношение разрушающей нагрузки к площади поперечного сечения образца до испытания. Единица измерения МПа (кгс/см 2);
• предел прочности на изгиб – единица измерения также МПа (кгс/см 2).

Шкала твердости Мооса

При выборе строительных материалов руководствуются тем, что допускаемые в конструкциях напряжения на прочность должны составлять только часть их предела прочности. Иными словами должен быть некоторый запас прочности.

Запас прочности необходим из-за неоднородности строения строительных материалов и невозможности учета многократного переменного действия нагрузки, старения материалов и т.п. Обязательный запас прочности устанавливается в СНиПах и других строительных нормативах в зависимости от вида материала, его использования, долговечности строящегося здания.

2. Твердость - способность вещества сопротивляться проникновению в его поверхность иного более твердого тела правильной формы. Есть несколько методов определения твердости:

• твердость каменных материалов и стекла – оценивают по шкале твердости Мооса, которая состоит из 10 минералов, расположенных по возрастанию их твердости: за 1 берут тальк или мел, а за 10 — алмаз. Показатель твердости испытуемого вещества находится между показателями 2 соседних материалов, из которых один чертит, а другой сам чертится испытуемым веществом;
• твердость пластмасс и металлов – рассчитывается: по диаметру отпечатка от вдавливаемого стального шарика (это метод Бринелля); по глубине погружения алмазного конуса под действием нагрузки (это метод Роквелла); площади отпечатка алмазной пирамиды (метод Виккерса).

Показатель твердости важен при выборе материалов, используемых в конструкциях, подвергающихся износу и истиранию: дорожные покрытия, полы и т.п.

3. Истираемость - величина потери первоначальной массы материала, отнесенной к единице площади истирания. Сопротивление истираемости учитывают для строительных материалов полов, лестничных ступеней, дорожных покрытий.

4. Сопротивление удару — характеризуется количеством работы, требуемой для разрушения образца, отнесенным к единице объема. Применяется для материалов покрытия полов в цехах заводов и фабрик.

5. Износ - разрушение материалов, возникающее при одновременном воздействии истирающих и ударных нагрузок. Определяется для материалов покрытия дорог, полов заводов, аэродромов.

Физические свойства

Строительные материалы имеют следующие физические свойства:

• общефизические;
• гидрофизические;
• теплофизические;
• акустические.

Общефизические характеристики:

1. Плотность:

- истинная плотность (р) – масса единицы объема вещества, находящегося в абсолютно плотном состоянии, без пустот, пор и трещин. Единица измерения – кг/м 3 .

За единицу условно берут плотность при температуре 4 0 С. Большинство строительных материалов имеют истинную плотность больше единицы:

• для каменных материалов – 2200-3300 кг/м 3 ;
• для органических (битумы, пластмассы, дерево) – 900-1600 кг/м 3 ;
• для черных металлов (сталь, чугун) – 7250-7850 кг/м 3 .

- средняя плотность (р ср) – масса единицы объема материала в естественном состоянии, включая пустоты и поры. Единица измерения – кг/м 3 . Средняя плотность отражает показатели прочности. При одном и том же составе материал тем прочнее, чем выше его плотность.

Средняя плотность стройматериалов колеблется от 10 кг/м 3 ( воздухонаполненная мипора) до 2500 кг/м 3 (тяжелый бетон) и 7850 кг/м 3 (сталь). Для пористых материалов средняя плотность меньше истинной, а для абсолютно плотных (лаки, краски, стекла, металлы) — эти показатели равны.

- насыпная плотность (р н) – определяется для насыпных стройматериалов и означает массу единицы объема сыпучих материалов в свободном насыпном состоянии (без уплотнения).

2. Пустотность - процент объема пустот в общем объеме. Используется для песка, керамзита, при изготовлении бетона.

3. Пористость:

- общая (полная) пористость (П п) – рассчитывается по величине истинной и средней плотности:

П п =(1-р ср /р)*100%.

Общая пористость прочного конструкционного бетона колеблется в интервале 5-10%, кирпича – 25-35%, пенопласта – 95%.

- открытая (капиллярная) пористость (П о) – определяется по водопоглощению материала:

П о =(m 1 -m)/v*100%,

где m – масса в сухом состоянии, m 1 - масса в водонасыщенном состоянии, v – объем образца.

На свойства материала влияет не только показатель пористости, но и размер пор. Так, если количество замкнутых пор увеличивается, а их величина уменьшается, то повышается морозостойкость материала, а его теплопроводность снижается. При наличии крупных пор материал становится неморозостойким, проницаемым для воды, но при этом появляются значительные звукопоглощающие свойства.

Гидрофизические свойства:

1. Гигроскопичность - способность поглощать водяные пары из воздуха, а затем удерживать их. Вычисляется как отношение поглощенной массы влаги к массе сухого материала, выражается в процентах.

При уменьшении размера пор гигроскопичность выше, при этом в случае снижении воздуха поглощенная влага испаряется. Гигроскопичность зависит от состава материала: некоторые из них притягивают молекулы воды и называются гидрофильными – бетон, стекло, древесина, кирпич; другие отталкивают и называются гидрофобными – полимерные стройматериалы, .

2. Водопоглощение – способность впитывать и удерживать воду. Показывает количество воды, поглощенной веществом, высушенным до постоянной массы и полностью погруженным в воду. Зависит от объема и природы пор (замкнутые или открытые), а также гидрофильности материала. Водопоглощение гранита 0,02-0,7%, тяжелого бетона – 2-4%, кирпича 8-15%. При насыщении водой стройматериалы меняют свои свойства: увеличивается их средняя плотность, объем и теплопроводность, а прочность снижается.

3. Водостойкость – характеризуется коэффициентом размягчения — отношение предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии в сухом состоянии. Коэффициент равен единице для металла и стекла, нулю для гипса и глины.

Материалы, у которых коэффициент водостойкости > 0,8 – считаются водостойкими, а если < 0,8, то неводостойкие и их нельзя применять в конструкциях, подвергающихся постоянному воздействию воды, например, дамбы, плотины, а также фундаменты при высоком уровне грунтовых вод.

4. Влагоотдача – способность отдавать влагу при снижении влажности воздуха. Для характеристики строительных материалов используют влагоотдачу в естественных условиях, т.е. интенсивность потери влаги при температуре 20 о С и относительной влажности воздуха 60%.

5. Водопроницаемость – способность пропускать воду под давлением. Оценивается по значению коэффициента фильтрации, равного количеству воды, просочившемуся в течение 1 часа через 1 кв.м. площади материала при постоянном давлении. Показатель важен при строительстве гидротехнических сооружений, резервуаров, стен подвалов при высоком уровне грунтовых вод.

6. Водонепроницаемость – характеризуется величиной, обратной коэффициенту фильтрации. Обозначается маркой W2, … W12, отражающей одностороннее гидростатическое давление в МПа (0,2; … ;1,2), при котором материал не пропускает воду.

Если через строительный материал проникают газообразные продукты, то контролируют газопроницаемость, если воздух – воздухопроницаемость, пар – паропроницаемость.

При выборе строительных материалов для стен, покрытий зданий и защиты фасадов важны показатели паро- и воздухопроницаемости. Они должны быть дышащими, т.е. свободно пропускать пар из помещения, чтобы избежать повышения влажности. Учет воздухопроницаемости важен и при возведении наружных стен, и если она высокая, как, например, у крупнопористого бетона, то поверхность необходимо штукатурить для предотвращения продуваемости.

7. Морозостойкость – способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде. Материал способен выдерживать морозное разрушение за счет наличия в его структуре замкнутых пор, в которые отжимается часть воды при кристаллизации льда. Марка морозостойкости строительных материалов обозначается F и показывает число циклов замораживания-оттаивания, которые способен выдержать материал без снижения прочности на 5-25% и массы на 3-5% в зависимости от назначения стройматериала: F50…F500 для тяжелого бетона; F25…F500 для легкого бетона; F15…F100 для кирпича, стеновых керамических камней.

8. Воздухостойкость - способность выдерживать многократное увлажнение и высушивание в течение длительного периода времени без потери механической прочности и деформаций. В таких условиях работают надводные части гидротехнических сооружений, дорожные покрытия и т.п.

Теплотехнические свойства:

1. Теплопроводность – способность пропускать тепловой поток в условиях разных температур поверхности изделия. Характеризуется коэффициентом теплопроводности, равному количеству тепла, проходящего через стену толщиной 1 м площадью 1 кв.м. за 1 час при разности температур противоположных поверхностей стены 1 К, единица измерения – Вт/(м*К).

Теплопроводность зависит от вида материала, его строения, характера его пористости, влажности и температуры. При волокнистом строении материала, тепло вдоль волокон передается быстрее, чем поперек. Крупнопористые стройматериалы имеют большую теплопроводность, чем мелкопористые. При наличии в материале замкнутых пор теплопроводность меньше, чем при наличии сообщающихся пор. Вода в порах повышает теплопроводность, а при замерзании воды в порах теплопроводность повышается ещё больше.

Измерение теплоемкости

2. Теплоемкость - способность поглощать тепло при нагревании. При охлаждении материалы отдают тепло, а скорость отдачи тем больше, чем выше теплоемкость. Коэффициент теплоемкости равен количеству тепла, необходимому для нагревания 1 кг строительного материала на 1 К, единица измерения – кДж/(кг*К).

Значение теплоемкости: неорганических строительных материалов (кирпич, бетон, природные камни) изменяется в пределах 0,75-0,92 кДж/(кг*К); древесины – 2,72 кДж/(кг*К). Так как вода обладает наибольшей теплоемкостью – 4 кДж/(кг*К), повышение влажности стройматериала влечет рост его теплоемкости.

3. Термостойкость – способность выдерживать без разрушения определенное количество резких колебаний температуры. Свойство определяется для огнеупорных и теплоизоляционных стройматериалов. Единица измерения – количество теплосмен.

4. Жаростойкость – способность выдерживать без нарушения сплошности и нарушения прочности температуру до 1000 о С.

5. Огнеупорность – способность выдерживать без разрушения и деформаций длительное воздействие высоких температур. В зависимости от показателей огнеупорности строительные материалы подразделяют на: огнеупорные – работающие без снижения свойств при температуре большей 1580 о С; тугоплавкие – 1580-1350 о С; легкоплавкие – менее 1350 о С.

6. Огнестойкость – способность в течение определенного времени сопротивляться действию огня при пожаре. В зависимости от категории здания по пожаробезопасности СНиПы устанавливают к конструктивным строительным материалам определенные требования по огнестойкости.

Оценка показателя осуществляется в зависимости от показателя возгораемости, основанного на 3 признаках предельного состояния: потеря , сплошности и теплоизолирующих свойств. Предел огнестойкости характеризуется временем в часах с начала теплового воздействия и до возникновения одного из признаков предельного состояния. При этом стройматериалы делятся на:

• несгораемые – кирпич, бетон, сталь, природные камни;
• трудносгораемые – фибролит, асфальтобетон, некоторые полимеры. Эти материалы воспламеняются с трудом, тлеют/обугливаются, а после удаления огня горение и тление прекращаются;
• сгораемые – битум, древесина, полимеры. Они загораются от огня, а горение продолжается даже после ликвидации источника огня.

Акустические свойства:

1. Звукопоглощение - способность поглощать шумовой звук. Определяется по величине коэффициента звукопоглощения, равного отношению количества поглощенной звуковой энергии к общему количеству звуковой энергии, попадающей на поверхность строительного материала в единицу времени.

Материал является звукопоглощающим, если у него коэффициент звукопоглощения больше 0,2. Такие материалы обладают открытой пористостью или шероховатой, рельефной поверхностью, поглощающей звук.

2. Звукоизоляция – способность ослаблять ударный звук, передающийся через строительные конструкции дома из одного помещения в другое.

3. Виброизоляция и вибропоглощение – предотвращение передачи вибрации от механизмов и машин к строительным конструкциям зданий.

Химические свойства

Химические свойства отражают способность строительного материала к химическому взаимодействию с другими веществами и определяются следующими показателями:

• химическая активность;
• химическая или коррозийная стойкость;
• растворимость;
• способность к адгезии и кристаллизации.

1. Химическая активность. Различают положительную и отрицательную химическую активность:

• положительная – в процессе взаимодействия происходит упрочнение структуры вещества. Например, образование гипсового, цементного камня;
• отрицательная – когда реакция взаимодействия вызывает разрушение материала – например, коррозия под действием кислот, солей, щелочей.

2. Адгезия — соединение жидких и твердых стройматериалов по поверхности, обусловленное межмолекулярным воздействием. В результате получаются многокомпонентные строительные материалы, например, железобетон, прочность которого обеспечивается монолитным соединением арматуры и заполнителей бетона с цементным камнем за счет адгезии.

3. Растворимость - способность материала образовывать с органическими растворителями или с водой однородные системы (растворы). Растворимость зависит как от состава самого вещества, так и от температуры, от давления.

Показатель растворимости вещества называется произведением растворимости (ПР), которое отражает предельное содержание растворенного вещества в граммах на 100 мл при нормальном давлении и заданной температуре.

4. Кристаллизация - процесс, при котором образуются кристаллы из паров, расплавов, растворов при химических реакциях и электролизе. В процессе кристаллизации выделяется тепло.

Растворение и кристаллизация – основные процессы для получения искусственных каменных строительных материалов на основе , извести, гипса.

5. Коррозийная (химическая) стойкость - способность стройматериала противостоять разрушению под воздействием агрессивных сред. Химическая стойкость оценивается по значению коэффициента, рассчитываемому как отношение прочности (массы) материала после коррозийного воздействия к прочности (массе) до проведения испытаний. Если значение коэффициента составляет 0,9-0,95, то вещество признается химически стойким к исследуемой среде.

Органические строительные материалы (битумы, древесина, пластмассы) при обычной температуре достаточно стойки к воздействию щелочей и кислот средней и слабой концентрации.

Стойкость неорганических строительных материалов к коррозии зависит от их состава.

В видео показан процесс проведения испытаний для определения свойств бетона: