Керамические материалы и изделия .

 

Материалы, полученные из глины с добавками или без них путем формования, просушки и последующего обжига, назы­ваются керамикой.

К ним относятся: кирпич глиняный, обыкновенный, пористый и пустотелый, керамические стеновые блоки, кро­вельная черепица и т. д. Кирпич и камни предназначаются для кладки и одновременной облицовки наружных и внутренних стен зданий и сооружений.

После обжига кирпич имеет красный цвет, поэтому его часто называют красным..

В РФ выпускаются кирпич обыкновенный (250*120*65 мм), утолщенный (толщиной 88 мм) и модульный (размером 288*138*63 мм); керамические камни обычные. (250*120* 128 мм), укрупненные (шириной 250 мм), модульные (288 * 138*138 мм), а также камни с горизонтальным расположением пустот (250*250* 120 мм). Камень массой не более 4,4 кг называют «одноручным», а массой до 13 - 16 кг - «двуручным» в зависимости от того, одной или двумя руками его может уклады­вать каменщик. Объемная масса обыкновенного глиняного кирпича – 1700 - 1900 кг/м³.

По прочности глиняный кирпич и камни подразделяются на марки: 300, 250, 200, 150, 125, 100 и 75.

По морозостойкости кирпич и камни подразделяют на марки: Мрз 25; Мрз 35 и Мрз 50.

По виду лицевой поверхности кирпич и камни подразделяются: с гладкой лицевой поверхностью; с рельефной лицевой поверхностью; с офактуренной лицевой поверхностью.

В строительстве приме­няют также силикатный (белый) кирпич. Его изготов­ляют из смеси кварцевого песка с воздушной известью. По своим показателям силикатный кирпич хуже, чем глиняный, поэтому его не применяют в стенах подземной части здания и некоторых других ответственных конст­рукциях.

Силикатные кирпич и камни, изготавливаются способом прессования увлажненной смеси из кремнеземистых материалов и извести или других известесодержащих вяжущих с последующим твердением под действием насыщенного пара в автоклаве.

 

Строительные растворы.

Строительные растворы для кладки и штукатурки состоят из вяжущего веще­ства, мелкого заполнителя и воды. Они должны быть удобны в работе, т. е. хорошо укладываться. После укладки растворы крепко сцепляются с поверхностью камней, создавая прочную кладку. Растворы для клад­ки стен разделяются на два типа: тя­желые (γ_о = 1700 - 2200 кг/м³) и легкие (γ_о = до 1700 кг/м³). За­полнителями для тяжелых растворов служит песок, для легких—шлаки, пемза, керамзит. Легкие растворы об­ладают меньшей прочностью, чем тяжелые, но лучши­ми теплозащитными качествами.

В зависимости от типа вяжущего растворы бывают цементные, известковые и гипсовые (цемент - песок - вода), (известь - песок - вода), (гипс - песок - вода). Растворы, содержащие в своем составе два или три вяжущих вещества, называются сложными (цементно - известковые, гипсо - известковые и др.).

Прочность растворов зависит от активности вяжущего, прочности заполнителей и других факторов и определяется по прочности на сжатие образца кубика размером 7,07*7.07*7.07 см в возрасте 28 дней. Различают следующие марки растворов: 4,10,25,50,100, 150 и 200.

Составы растворов определяются весовым или объем­ным соотношением вяжущего и наполнителя. Например: I: 3 (цемент - песок); 1: 2: 8 (цемент - известь - песок) и т. д.

Строительный раствор, применяемый для кладки стен, должен легко укладываться тонким равномерным по плотности слоем, прочно сцепляться с поверхностью кирпича. Удобоукладываемость раствора характери­зуется его подвижностью, определяемой глубиной погру­жения в раствор металлического конуса. Для улучшения удобоукладываемости в раствор добавляют пластификаторы в виде известкового теста или тонкоразмолотой каменной муки.

Строительные растворы применяются также и в от­делочных работах для нанесения слоя штукатурки. Для оштукатуривания помещений с влажным режимом берется известь с цементом и гидрав­лическими добавками, в сухих условиях применяют известковые, известково - гипсовые и цементно - известковые растворы.

Строительные растворы приготавливаются централизованно и транспортируются на стройку автобетономешалками или изготавливаются непосредственно на обьекте. В настоящее время широко используются т. н. сухие смеси, которые требуют только смешивания с водой и употребления в дело. Сухие смеси поставляются в мешках по 10 – 50 кг, имеют инструкцию по применению, напечатанную на мешке. Следует помнить, что после затворения водой раствор должен быть немедленно использован, т.к. сроки схватывания вяжущего составляют 45 мин. для портландцемента и 5 мин. для гипса.

 

Бетон и железобетон

 

Бетонами называют искусственные каменные материалы, получаемые в результате затвердевания тщательно перемешанной и уплотненной смеси из минерального или органического вяжущего вещества с водой, мелкого и крупного заполнителей, взятых в определенных пропорциях. До затвердевания эту смесь называют бетонной смесью.

В строительстве широко используют бетоны, приготовленные на цементах или других неорганических вяжущих веществах. Эти бетоны обычно затворяют водой. Цемент и вода являются активными составляющими бетона; в результате реакции между ними образуется цементный камень, скрепляющий зерна заполнителей в единый монолит.

Бетонную смесь на органических вяжущих веществах (битум, синтетические смолы и т.д.) получают без введения воды. Этим обеспечивается высокая плотность и непроницаемость бетонов.

Заполнители часто называют инертными материалами, т.к. между цементом и заполнителем обычно не происходит химического взаимодействия (за исключением силикатных бетонов, получаемых автоклавной обработкой).

В качестве заполнителей используют преимущественно местные горные породы и отходы производства (шлаки и др.).

Бетон классифицируют по объемному весу, виду вяжуще­го, по прочности, виду заполнителей и назначению. По объемной массе различают: особо тяжелый (γ_о ≥ 2500 кг/м³); тяжелый (γ_о = 1800 - 2500 кг/ м³), легкие (γ_о = 500 - 1800 кг/ м³) и особо легкие - ячеистые (γ_о <500 кг/ м³).

Вяжущее вещество является главной составляющей бетона, во многом определяющей его свойства,, по виду которого различают бетоны цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные. полимерцементные и специальные,

Цементные бетоны изготовляют на различных цементах и наиболее широко применяют в строительстве. Среди них основное место занимают бетоны на цементе (портландцемент) и его разновидностях (около 65% от общего объема производства), на шлакопортландцементе (20…25%) и пуццолановом цементе.

Силикатные бетоны готовят на основе извести с использованием автоклавного способа твердения.

Гипсовые бетоны готовят на основе гипса и применяют для внутренних перегородок, подвесных потолков и элементов отделки зданий. Разновидность этих бетонов -гипсоцементнопуццолановые бетоны, обладают повышенной водостойкостью.

Полимербетоны изготовляют на полимерных связующих (полиэфирные, эпоксидные, карбамидные смолы) и отвердителях. Такие бетоны используются в агрессивных средах и особых условиях воздействия (истирание). Полимерцементные бетоны получают на смешанном связующем, состоящем из цемента и полимерного вещества (водорастворимые смолы и латексы).

Специальные бетоны готовят с применением особых вяжущих веществ. Например, для изготовления кислотоупорных и жаростойких бетонов применяют жидкое стекло с кремнефтористым натрием, фосфатное связующее.

По назначению бетоны разделяют на следующие виды:

бетон обычный - для несущих конструкций зданий и соору­жений (колонны, балки, плиты и т. д.); бетон гидротехниче­ский (для плотин, шлюзов, облицовки каналов и др.); бетон специального назначения (кислотоупорный, жаростой­кий, декоративный) и др.

Важнейшая характеристика бетонной смеси – удобоукладываемость. На нее влияют вид цемента, вооцементное отношение, крупность заполнителя, форма зерен заполнителей, содержание песка.

Различают: жесткую бетонную смесь (малоувлажненную массу), пластичную (тестообразную) и литую (в виде густотекущей смеси).

Отношение количества воды в смеси к массе цемента на­зывается водоцементным фактором В/Ц; чем меньше водоцементное отношение, тем жёстче смесь. Для жестких бетонов В/Ц = 0,3, для более пластичных - 0,45 - 0,6.

Состав бетонной смеси определяется отношением 1: х: у, где х и у - соответственно весовые части мелкого и крупного заполнителей, а 1 - весовая часть цемента. Например, при составе тяжелого бетона 1: 2: 4 при В/Ц = 0,5, необходимо перемешать 1 весовую часть цемента (кг), 2 части песка (кг), 4 части щебня (кг) и 0,5 л воды.

Чем меньше водоцементное отношение (В/Ц), тем выше прочность бетона. Жесткие бетонные смеси (В/Ц = 0,3 - 0,4) используют преимущественно для производства сборных железобетонных элементов на заводах. Пластичные смеси широко применяются в монолитном домостроении.

Основные показатели качества бетона: класс по прочности на осевое сжатие В; марка по морозостойкости F; марка по водонепроницаемости W и марка по плотности D. Важнейшая характеристика бетона - его прочность на сжатие. Классом бетона по прочности на осевое сжатие в МПа называется временное сопротивление сжатию бетонных кубов с ребром 150 мм испытанных в соответствии со стандартом через 28 суток хранения, твердеющих при температуре 20 ± 2˚С. Для кон­струкций применяют тяжелый бетон класса по прочности на сжатие от B7,5 до В60.

Для регулирования свойств бетона и бетонной смеси в их состав вводят различные химические добавки, которые ускоряют или замедляют схватывание бетонной смеси, делают ее более пластичной и удобоукладываемой (пластификаторы), ускоряют твердение бетона, повышают его прочность и морозостойкость, а также при необходимости изменяют и другие свойства бетона.

С увеличением возраста бетона повышается его прочность. В последние годы в строительстве широко используют легкие бетоны, получаемые на искусственных пористых заполнителях. Пористые заполнители снижают плотность бетона, улучшают его теплотехнические свойства.

В зависимости от вида применяемого крупного заполнителя легкие бетоны делятся на керамзитобетон, аглопоритобетон, шлакопемзобетон и др.

По области применения бетоны бывают конструктивные, применяе­мые в несущих конструкциях, и теплоизоляционные, используемые в качестве изоляции в ограждающих кон­струкциях.

Разновидностью легкого бетона является ячеистый бетон. Его объемная масса составляет 500 - 1200 кг/м³. Ячеистые бетоны получают смешиванием вяжущего с водой и пе­ной (пенобетон) или путем введения в раствор газообразователя (газобетон). Ячеистые бетоны применяют в качестве ограждающих конструкций (стен), т.к. они обладают высокими теплоизоляционными свойствами.

Бетон хорошо сопротивляется сжатию, но значительно хуже - растяжению. Для восприятия растягивающих напряжений бетон армируют стальными стержнями, получая железобетон. В железобетоне арматура располагатся так, чтобы она воспринимала растягивающие напряжения, а сжимающие напряжения передавались на бетон. Совместная работа арматуры и бетона обусловливается хорошим сцеплением между ними и приблизительно одинаковыми температурными коэффициентами линейного расширения. Бетон предохраняет арматуру от коррозии и предохраняет ее от непосредственного воздействия огня, предохраняет ее от непосредственного воздействия огня.

В строительстве железобетон применяют в виде мо­нолитных и сборных конструкций. Монолитную железобетонную конструкцию сооружают в опалубке, непосредственно в сооружении. В опалубку устанавливают арматуру и укла­дывают бетон. После твердения бетона опалубку разбирают, и железобетонная кон­струкция приобретает предусмотренную проектом фор­му. Сборные изделия изготовляют на заводах в метал­лических формах на специальном оборудовании, обес­печивающем быстрое и качественное получение готовых элементов.

Сборные железобетонные конструкции на месте строительства соединяют между собой с помощью сварки металлических частей, а стыки заделываются.

В качестве арматуры в железобетонных конструкций приме­няют стали в виде круглых стержней с гладкой или рифленой поверхностью и в виде проволоки. Для армирования желе­зобетонных конструкций применяют также арматуру в виде прядей, сплетенных из проволоки, и жесткую арма­туру в виде профильной прокатной стали (двутавров, швеллеров, уголков).

Одним из способов снижения расхода стали и повы­шения эффективности работы бетона является предварительное напряжение арматуры.

Из бетона также изготавливают камни бетонные стеновые (пустотелые и полнотелые), со сквозными или несквозными вертикальными пустотами и без пустот. Длина – 288, 390, 590 мм; ширина – 138, 190 и 288 мм; высота – 138 и 188 мм.

 

Металлы

 

В современном индустриальном строительстве широко используются металлы и их сплавы. Они обладают высокой прочностью, хорошей способностью к упругопластическим деформациям и высокими литейными свойствами.

В строительстве используют черные металлы - сталь и чугун, и цветные металлы - алюминиевые и медные сплавы.

Из стали возводят каркасы зданий, изготовляют арматуру для железобетона, трубы, кровельные листы, окна, болты, гвозди.

Основные механические характеристики сталей, упо­требляемых в строительстве - прочность, пластичность, усталость.

.

Рис.3. Прокатные стальные профили. (1 - круг­лая сталь, 2 - квадратная, 3 - полосовая, 4 - уголки равнобокие; 5 - уголки неравнобокие; 6 - профиль зетовый; 7 - швел­лер; 8 –двутавр.

Для предохранения от коррозии поверхность металла покры­вают красками, лаками, эмалями или пленкой другого металла, менее подверженного коррозии (например, цинком) или слоем бетона.

Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, приближаясь по прочности к прочности стали, имеют малую объемную массу - 2,9 т/м³ (объем­ная масса стали 7,85 т/м³) и высокую стойкость против коррозии.

Область применения алюминиевого сплава очень разнообразна. Это изготовление оконных и дверных переплетов, стеновых панелей в сочетании с эффективными теплоизоляционными материалами и других деталей и изделий.

Металлические конструкции имеют небольшую огне­стойкость - 0,5 ч. Поэтому применение незащищенных от огня металлических конструкций в качестве несущих элементов в зданиях не допускается. Для повышения огнестойкости металли­ческие конструкции омоноличивают, штукатурят или обкла­дывают кирпичом.