Классификация строительных материалов по назначению, виду материала, способу получения.

Классификация строительных материалов по назначению, виду материала, способу получения.

Строительные материалы и изделия классифицируют по назначению, виду материла и способу получения:

- по назначению: конструкционные, отделочные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, антикоррозионные, герметизирующие;

- по виду материала: природные каменные, лесные, полимерные, металлические, керамические, стеклянные, искусственные каменные и т.д.;

- по способу получения: природные и искусственные.

Природные строительные материалыдобывают в местах их естественного образования (горные породы), обычно в верхних слоях земной коры, или роста (древесина). Их используют в строительстве, применяя преимущественно механическую переработку (дробление, распиловку). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных пород и способа их обработки и переработки.

Искусственные строительные материалыизготавливают из природного минерального и органического сырья (глины, песка, известняка, нефти, газа и т.д.), промышленных отходов (шлака, золы) с использованием специальной отработанной технологии. Полученные искусственные материалы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.

 

Используемое сырье, преимущества безотходной технологии при производстве строительных материалов.

Теория безотходных технологических процессов в рамках основных законов природопользования базируется на двух предпосылках:

- исходные природные ресурсы должны добываться один раз для всех возможных продуктов, а не каждый раз для отдельных;

-создаваемые продукты после использования по прямому назначению должны относительно легко превращаться в исходные элементы нового производства.

Схема такого процесса – «спрос – готовый продукт – сырье». Но каждый этап этой схемы требует затрат энергии, производство которой связано с потреблением природных ресурсов вне замкнутой системы

Понятие безотходной технологии условно. Под ним понимается теоретический предел или полной мере, а лишь частично (отсюда – малоотходная технология – МОТ). Но с развитием современных наукоемких технологий БОТ должна быть реализована все с большим приближением к идеальной модели.

В целом комплексный подход к оценке степени безотходности производства должен базироваться на:

- учете не столько безотходности, сколько степени использования природных ресурсов;

- оценке производства на основе самого обычного материального баланса, т. е. на отношении выхода конечной продукции к массе поступившего сырья и полуфабрикатов;

- определении степени безотходности по количеству отходов, образующихся на единицу продукции.

Например, в цветной металлургии о степени безотходности судят по коэффициенту комплексности использования сырья (во многих случаях он превышает 80%). В угледобывающей промышленности предприятие считается безотходным (малоотходным), если этот коэффициент не превышает 75%.

 

Свойства, оценка качества и долговечность строительных материалов.

Все свойства строительных материалов можно условно разделить на физические, химические, механические и технологические.

Физические свойства в свою очередь подразделяют на общие физические, характеризующие структуру материала, гидрофизические, теплофизические и акустические. К общефизическим свойствам относятся: истинная плотность, средняя плотность и пористость материала. Гидрофизические свойства – гигроскопичность, водопоглощение, водостойкость, водонепроницаемость, паропроницаемость, морозостойкость, воздухостойкость. Основным теплофизическим свойствами, являются теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость. Акустические свойства: звукопоглощающие, звукоизолирующие, виброизолирующие и вибропоглощающие. Химические свойства характеризуют способность материала к химическим взаимодействиям с другими веществами - химическая активность, растворимость, способность к кристаллизации и адгезии. Механические свойства характеризуют поведение материалов при действии нагрузок различного вида. Технологические свойства характеризуют способность материала подвергаться тому или иному виду обработки.

Способы оценки качества: - по изменению свойств, - по отклонению структурных параметров от оптимальных

Под качеством строительных материалов понимают совокупность свойств, определяющих их пригодность для использования по назначению. Качество формируется на всех этапах производства материала и определяется многими факторами: свойства сырья и полуфабрикатов, особенности технологического процесса и оборудования, квалификация работников, уровень организации производства.

Долговечность - комплексное свойство, количественно выражаемое продолжительностью эффективного сопротивления материала всему комплексу воздействий в эксплуатационный период работы до соответствующего критического уровня.

Весь период долговечности можно разделить на три временных этапа. Первый этап эксплуатации характеризуется упрочнением структуры или улучшением показателей свойств; второй - их относительной стабильностью; третий - деструкцией, т. е. медленным или быстрым нарушением структуры вплоть до ее критического состояния или даже до полного разрушения.

Гидрофизические свойства строительных материалов.

Гидрофизические свойства проявляют материалы и изделия при контакте с водой. Наиболее важные из них – гигроскопичность, водопоглощение, водостойкость, водонепроницаемость, паропроницаемость, морозостойкость, воздухостойкость.

Гигроскопичность – свойство материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их на своей поверхности. Чем мельче поры, тем больше общая площадь поверхности (при условии равной общей пористости и одинакового вещественного состава), следовательно, гигроскопичность выше.

Водопоглощение – способность материала впитывать и удерживать воду.

Влагоотдача – способность материала отдавать влагу при снижении влажности воздуха.

Водопроницаемость – свойство материала пропускать воду под давлением.

Морозостойкость – способность материала сохранять свою прочность при многократном попеременном замораживании в водонасыщенном состоянии и оттаивании в воде.

Воздухостойкость – способность материала длительно выдерживать многократное увлажнение и высушивание без деформаций и потери механической прочности.

Структура, химический состав древесины

Структура древесины

Древесина состоит из клеток, которые в основном представляют собой полые трубки разных сечений. Строение древесины изучают на трех главных разрезах - поперечном, радиальном и тангентальном.

Сердцевина располагается в центральной части ствола, в виде круглого или яркого звездчатого пятна. Древесина сердцевины рыхлая, легко загнивает, поэтому наличие сердцевины считается пороком материала. За сердцевиной располагается древесина - наиболее ценная часть ствола. Окаймляет древесину кора состоящая из двух частей: наружной и внутренней. Наружная корка - это слой омертвевшей ткани, защищающей древесину от механических повреждений и перепадов температуры окружающей среды. Внутренняя часть коры - луб - представляет собой узкий слой, по которому происходит нисходящий поток органических веществ от кроны к корням.

Все древесные породы принято делить на ядровые и заболонные. Ядровые породы в центре ствола имеют яркоокрашенную часть – ядро. Периферийная светлая часть ствола вокруг ядра называется заболонью. По заболони происходит восходящий поток воды и растворов минеральных солей от корней к кроне.

В результате ежегодного прироста по диаметру ствола образуются годичные слои, которые состоят из двух зон: ранней и поздней.

Сосуды встречаются только у лиственных пород. В зависимости от их расположения по годичному слою их подразделяют на кольцесосудистые и рассеяннососудистые. Смоляные ходы встречаются только у хвойных пород. Представляют собой межклеточные каналы, заполненные смолой.

Химический состав древесины

Древесина состоит преимущественно из органических веществ (99% общей массы). Основными химическими элементами являются углерод (примерно 50%), водород (около 6%), кислород (примерно 44%) и азот (до 0,25%), Элементный химический состав древесины разных пород практически одинаков. Основными компонентами древесины являются целлюлоза (между 42 и 51 %), гемицеллюлоза (между 24 и 40%), лигнин (от 18 до 30%). Также древесина содержит примеси, так называемые экстрактивные вещества, как, например, смола, терпентин, жир, воск и красящие вещества (от 1 до 10%), и золу, то есть несгораемые компоненты, как, например, калий, натрий, магний, фосфор и оксид железа (от 0,2 до 0,8%). Перечисленные химические элементы образуют основные органические вещества: целлюлозу, лигнин и гемицеллюлозы.

11 Основные свойства древесины.

Цвет древесины определяют находящиеся в полостях клеток дубильные, смолистые и красящие вещества. Он может быть белым, красным, оранжевым, розовым, желтым, фиолетовым, коричневым, черным, серым со множеством оттенков в зависимости от породы, возраста дерева, места и условий его произрастания, режима хранения древесины.

Текстура - естественный рисунок на срезе древесины. Она зависит от породы дерева и направления среза: торцовый дает концентрические окружности, радиальный - продольные полосы, тангенциальный - извилистые линии. Текстура влияет на декоративные качества материала.

Плотность древесины, то есть отношение ее массы к объему, зависит от породы, влажности (прямо пропорциональна), условий произрастания дерева. Даже на различных участках одного и того же ствола она может не совпадать. Породы условно делят на три группы: малой плотности (до 540 кг/куб. м), средней плотности (550-740 кг/куб. м), высокой плотности (750 кг/куб. м и выше

Влажность (абсолютная) древесины - это отношение массы воды, находящейся в данном объеме, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Различают мокрую (влажность свыше 100%), свежесрубленную (50-100 %), воздушно-сухую (15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года), камерной сушки (8-12%) и абсолютно сухую (О %) древесину.

Твердость - это способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Она зависит от плотности древесины и неодинакова по различным направлениям.

Прочностью называют способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы под действием внешних нагрузок. Различают пределы прочности (моменты разрушения образца) при сжатии, растяжении, изгибе, кручении, сдвиге. Их значения во многом зависят от направления волокон в детали, подвергающейся нагрузке.

Раскалываемость - это способность древесины разделяться (расщепляться) вдоль волокон под действием клина и нагрузки.

 

Дефекты и пороки древесины

Это любые нарушения целостности ткани массива древесины, ухудшение ее физико-механических свойств, изменения внешнего вида. Любой порок или дефект в большей или меньшей степени ограничивает возможность использования конкретной древесины. Если вопрос сформулировать кратко, то любой порок - это отклонение от нормы. Причины возникновения пороков кроются в эволюции развития и роста дерева, неблагоприятном воздействии климатических условий, естественного старения. Причины возникновения дефектов - это внешние механические воздействия. Перечислим некоторые характерные пороки и дефекты: Наросты. Это не что иное, как местное утолщение ствола дерева. Наросты могут быть двух видов - наплывы и капы. Наплывы представляют собой последствия внутренних заболеваний дерева. Чаще всего возникают на нижней (комлевой) части дерева. Капы имеют вид бугорков на стволе. Это прорастающие почки, которые как бы пробудились от спячки. И наплывы, и капы появляются чаще всего на лиственных породах - дубе, клене, ольхе, березе. 3акомелистость. Любое увеличение (утолщение) диаметра нижней части ствола (комля) попадает под это определение. Закомелистость ухудшает качество изготовленных из этого участка пиломатериалов, т.к. в древесине имелось большое количество перерезанных волокон. Сучковатость. Это наличие большого числа сучков на стволе. Сам по себе это неизбежный порок древесины вообще, но все дело в их количестве на конкретном заданном участке дерева. Сучковатость ухудшает как внешний вид древесины, так и ее потребительские качества, т.к. сильно затрудняет обработку ввиду того, что сучки имеют повышенную твердость по сравнению с самим деревом. Свилеватость представляет собой сложнопереплетенное расположение волокон ствола дерева. Наличие свилеватости имеет как положительные, так и отрицательные последствия для применения древесины из этой части дерева. Положительный момент заключается в том, что свилеватость повышает прочностные характеристики древесины и одновременно улучшает рисунок фактуры. Отрицательный момент - затруднение обработки Прорость. Этот порок является следствием повреждения клетчатки древесины. Вокруг прорости образуется засмолок и начинается загнивание пораженного участка. Прорость может иметь как открытый, так и закрытый характер. Древесина таких участков не пригодна для изготовления пиломатериалов вообще.

 

15 Назначение строительных материалов на оcнове древесного и растительного сырья: конструкционные и отделочные, теплоизоляционные и акустические, погонажные и столярные.

Пиломатериалы получают при продольном раскрое брёвен. Материалы с опиленными кромками называют обрезными, с неопиленными – необрезными. Фибролит – плитный материал, получаемый в результате твердения неорганического вяжущего с наполнителем из древесных стружек. Арболит- изготавливают из цемента и древесных опилок. Фанера и фанерные плиты, обладающие хорошими прочностными показателями, традиционно применяются в строительстве и мебельной промышленности в качестве конструкционного материала. Декоративные: Вагонка – декоративная облицовочная доска, которая изготавливается из цельных пород дерева. Евровагонка, в отличии от вагонки обыкновенной, изготавливается из более качественной древесины. Лес для евровагонки, после распиловки тестируется на наличие грибков, сучков, червей и смолы. Блок хаус – разновидность декоративной отделочной доски (вагонки), которая имитирует брус или бревно Натуральные деревянные обои - рулоны шпона из ценных пород древесины. Декоративные деревянные панели – деревянные стеновые панели, как правило, изготавливают из массива ценных пород дерева, например, дуба, кедра, клена, ольхи.

Теплоизоляц.:

Древесноволокнистые теплоизоляционные изделия (ГОСТ 4598) изготавливают в виде крупноразмерных плит или листов из древесного сырья, которое последовательно измельчают в волокнистую массу, формуют и подвергают тепловой обработке. Древесные плиты обладают повышенной гигроскопичностью и водопоглощением. Они легко воспламеняются и могут долго тлеть.

Древесно-стружечные теплоизоляционные плиты изготавливают горячим прессованием массы, содержащей около 90 % органического волокнистого сырья (чаще всего специально приготовленной древесной стружки) и 8—10 % синтетических смол (фенолоформальдегидной или мочевиноформальдегидной). Для улучшения свойств плит в сырьевую массу добавляют гидрофобизирующие вещества, антисептики и антипирены. Плиты бывают одно- и многослойные, сплошные и многопустотные. Прочность древесно-стружечных плит гораздо выше, чем аналогичных древесно-волокнистых плит.

Булыжный камень Колотый

Камень брусчатый. Камни бортовые из горных пород. Гравий. Песок

К каменным материалам и изделиям для фундаментов и стен относят бутовый камень, камни стеновые из горных пород, крупные стеновые блоки.

Бутовый камень представляет собой штучный камень размером 150-500 мм и массой 20-40 кг. По форме его подразделяют на рваный, постелистый и плитняковый.

Рваный камень представляет собой куски неправильной формы с бугристой поверхностью. Постелистый имеет не менее одной небугристой грани, плитняковый - две параллельные грани. Получают бутовый камень из изверженных, осадочных и метаморфических горных пород. Применяют для устройства бутовых и бутобетонных фундаментов, подземных стен, стен неотапливаемых зданий.

Камни стеновые из горных пород - материал в виде прямоугольного параллелепипеда размером 390x190x188, 490x240x188 и 390x190x288 мм. Изготавливают их из горных пород со средней плотностью до 2200 кг/м³ в основном из известняков и туфов. Применяют для кладки стен, перегородок и других частей зданий и сооружений.

Крупные стеновые блоки изготавливают выпиливанием из горных пород средней плотностью до 2200 кг/м³. Это вулканические туфы, известняк, доломиты. Применяют их для кладки наружных стен.

К облицовочным материалам и изделиям из природного камня относят плиты облицовочные пиленые, архитектурно-строительные изделия, плиты декоративные.

 

СТЕНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Основными в этой группе являются: кирпич глиняный обыкновенный и так называемый эффективный кирпич — глиняный пустотелый и пористый пластического формования, глиняный пустотелый полусухого прессования и строительный легкий. Камни керамические пустотелые пластического формования также применяются в качестве стенового материала.

ОБЛИЦОВОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Керамические изделия, применяемые для облицовки зданий, делятся на две группы — для облицовки фасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.

В настоящее время основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданий являются лицевые кирпич, камни, плиты и плитки. Кирпич и камни делают сплошными и пустотелыми. Плиты в зависимости от конструкции, способов изготовления и крепления подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен. Фасадные плиты изготовляют различной формы: плоские — для облицовки плоскости стен, угловые — для облицовки наружных углоз, откосов и проемов и перемычные — для облицовки перемычек над оконными и дверными проемами. Плитки фасадные малогабаритные выпускают с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльной стороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором. Для ускорения отделочных работ тонкие фасадные плитки наклеивают на бумажную основу в виде ковров с различным рисунком. Такие плитки носят название ковровой керамики.

Керамические материалы для внутренней облицовки помещений не подвергаются действию отрицательных температур и резких перемен погоды, поэтому они не должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалам для внешней облицовки зданий. Однако точность размеров, правильность формы и одинаковая окраска приобретают особо важное значение. Керамическими плитками для полов настилают полы в вестибюлях общественных зданий, банях, прачечных, санитарных узлах, лечебных помещениях и на предприятиях химической промышленности. Эти плитки практически водонепроницаемы, т. е. надежно защищают несущие конструкции перекрытий от увлажнения, стойко сопротивляются истирающим воздействиям, не дают пыли, легко моются, не впитывают жидкостей и хорошо противостоят действию кислот и щелочей.

ПРОЧИЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ

Здесь следует сказать о глиняной черепице, представляющей собой спекшееся изделие в виде прямоугольных плиток или желобов и широко (особенно на юге и западе страны) используемой как кровельный материал. Выпускается черепица четырех видов: штампованная пазовая и ленточная, плоская ленточная и коньковая.В качестве теплоизоляционных материалов известны диатомовые (трепельные), пенотрепельные изделия и керамзитовый гравий. Из специальных керамических изделий, находящих применение при строительстве и оборудовании химических и других заводов, применяются огнеупорные и кислотоупорные изделия. Следует упомянуть и различные виды специального кирпича — дорожный повышенной прочности, получаемый обжигом глины до полного спекания, но без остекло-вания поверхности; лекальный, огнеупорный, футеровочный, кислотоупорный и др.

Добавки к глинам

Для придания различных свойств как глинам, так и получаемым из них керамическим изделиям в глину вводят различные добавки. Кратко рассмотрим добавки, имеющие наиболее частое применение.

Отощающие добавки

В высокопластичные глины, требующие для затворения большого количества воды (до 28%) и поэтому дающие большую линейную усадку при сушке и обжиге (до 15%), необходимо вводить отощающие добавки, т. е. непластичные вещества. При этом значительно уменьшается количество воды, необходимой для затворения глиняного теста, что сокращает размер усадки (до 2—6%).

VB качествеотощающих добавок чаще всего применяют вещества неорганического происхождения — кварцевый песок, шамот (обожженная и измельченная глина) и бой изделий, молотый шлак и золу. Эти добавки не только уменьшают усадку изделий, но и улучшают формовочные свойства массы, облегчают технологический процесс производства и устраняют брак. В ряде случаев они улучшают физические свойства изделий, например термостойкость и теплопроводность.

Выгорающие добавки

Для получения изделий с меньшим объемным весом и увеличенной пористостью применяют органические выгорающие добавки. Наиболее часто используются древесные опилки, угольная мелочь и угольный порошок, торфяная пыль и др. Применяют также вещества, выделяющие при высокой температуре обжига углекислоту, что ведет к образованию пор — мел, доломит и глинистый мергель (в молотом виде). Все эти добавки обладают также и свойствами отощающих добавок.

Специальные добавки

Для придания керамическим изделиям специальных свойств могут применяться соответствующие добавки. Так, например, при изготовлении кислотоупорных изделий и облицовочных плиток добавками к глинам являются песчаные смеси, затворенные жидким стеклом или щелочами. При необходимости понижения температуры обжига некоторых изделий в глину вводятся флюсы (плавни) — молотый полевой шпат, руды, содержащие железо, песчаник и др. В качестве добавок, повышающих пластичность формовочной массы, применяют в небольших дозах (0,1—0,3%) поЕерхностно-активные вещества, например сульфитно-спиртовую барду. Для повышения качества кирпича в ви-де добавки употребляют пирофосфаты и полифосфаты натрия.

Как специальные добавки можно рассматривать и окислы некоторых металлов, добавляемые в массу беложгущихся глин' для окраски ее в определенный цвет.

Классификация строительных материалов по назначению, виду материала, способу получения.

Строительные материалы и изделия классифицируют по назначению, виду материла и способу получения:

- по назначению: конструкционные, отделочные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, антикоррозионные, герметизирующие;

- по виду материала: природные каменные, лесные, полимерные, металлические, керамические, стеклянные, искусственные каменные и т.д.;

- по способу получения: природные и искусственные.

Природные строительные материалыдобывают в местах их естественного образования (горные породы), обычно в верхних слоях земной коры, или роста (древесина). Их используют в строительстве, применяя преимущественно механическую переработку (дробление, распиловку). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных пород и способа их обработки и переработки.

Искусственные строительные материалыизготавливают из природного минерального и органического сырья (глины, песка, известняка, нефти, газа и т.д.), промышленных отходов (шлака, золы) с использованием специальной отработанной технологии. Полученные искусственные материалы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.