Классификация строительных материалов

 

Огромное количество строительных материалов, наименования которых составляют многообразную их номенклатуру, обычно представляют в виде системных классификаций. В качестве класси­фикационных признаков выбирают: производственное назначение материалов; вид исходного сырья; способ массового изготовления продукции; основной критерий качества и др. Одна часть материа­лов, объединенных в группы, относится к природным, а другая — к искусственным (рис. 1.1)[4].

Природные, или естественные, строительные материалы и изде­лия получают непосредственно из недр земли или путем переработ­ки лесных массивов в «деловой» лес. Этим материалам придают определенную форму и рациональные размеры изделиям, но не из­меняют внутреннего их строения, состава, например химического, вещественного. Чаще других из природных используют лесные (дре­весные) и каменные материалы и изделия. Кроме них в готовом к употреблению виде или при простой (механической) обработке можно получить: природный битум или асфальт, озокерит, казеин, кир; некоторые продукты растительного происхождения, например солому, камыш, костру, торф, лузгу и другие, или животного мира, например шерсть, коллаген, боннскую кровь и пр. Все эти природ­ные продукты в сравнительно небольших количествах тоже исполь­зуют в строительстве.

 

Рис. 1.1. Схема классификации строительных материалов:

1 – керамика; 2 - стекло; 3 - шлаки; 4 - каменные расплавы; 5 - кирпич; 6 - бетоны; 7 асбестоцементные изделия; 8 - другие изделия; 9 - футеровочная обработка; а - материалы; б — изделия

 

Для лучшей систематизации природных строительных материа­лов их разделяют на классы по сходным признакам, в классах по разновидностям пород или изделий. Так, лесные материалы и изделия по породам подразделяют на лиственные и хвойные, по признаку ассортимента — на круглые, пиленые и штучные. Имеет­ся и дальнейшее их подразделение, например по свойствам, струк­туре и др. Природные каменные материалы и изделия имеют свою классификацию (см. гл. 8), в основу которой положен генетиче­ский признак, т.е. происхождение горных пород. Их разделяют также по признаку технических свойств — средней плотности, прочности, морозостойкости; по химическому составу, например по содержанию кремнезема, — кислые, средние, основные и ульт­раосновные.

Большое значение в строительстве имеют горные породы вто­ричного происхождения — осадочные, а среди них — природные конгломераты, брекчии, песчаники и др. Так были названы осадоч­ные горные породы, которые образовались в результате цементации скоплении гальки, гравия, песка и других природным вяжущим ве­ществом. Практическое значение этих пород невелико, однако характерная их структура (вяжущее цементирует рыхлый минераль­ный материал) является самой распространенной в ИСК структуры бетонов.

Искусственные строительные материалы, находящиеся в тесной взаимосвязи между собой, разделяют по главному признаку их от­вердевания: 1) материалы, отвердевание которых происходит при обычных, сравнительно невысоких температурах с кристаллиза­цией новообразований из растворов, а также материалы, отверде­вание которых происходит в условиях автоклавов при повышен­ных температуре (175—200°С) и давлении водяного пара (0,9—1,6 МПа). Условно те и другие материалы относят нередко к безобжиговым материалам. Часто выделяют автоклавные материа­лы в самостоятельную группу; 2) материалы, отвердевание кото­рых происходит в основном при остывании огненно-жидких рас­плавов, выполняющих в структуре функцию вяжущего вещества, или цемента высоких температур. Их нередко относят к обжиго­вым материалам. Выделение этих двух-трех типов из многообра­зия материалов является условным потому, что не всегда возмож­но определить четкую границу между ними, так же как между отвердевающими растворами и расплавами. Нередко отвердевание происходит при совмещенных процессах кристаллизации и остек-ловывания растворов и расплавов. Условность указанного деления выражается еще и в том, что в безобжиговых конгломератах при­меняют обычно обжиговые вяжущие вещества, например портлан­дцемент, известь, гипс и др.

В конгломератах безобжигового типа цементирующие вяжущие представлены неорганическими, органическими, полимерными и комплексными веществами, а в ИСК обжигового типа цементы вы­соких температур (по выражению А.А. Байкова) представлены рас­плавами керамическими, шлаковыми, стекломассовым, каменным литьем и комплексными.

К неорганическим вяжущим веществам относят клинкерные и клинкерсодержащие цементы, гипсовые, магнезиальные и др.; к органическим — битумные и дегтевые вяжущие вещества, произ­водные от них, — эмульсии, пасты; группу полимерных веществ представляют термопластичные и термоактивные с последующим более дробным подразделением. Комплексные включают смешан­ные, компаундированные и комбинированные вяжущие вещества. К смешанным относятся неорганические вяжущие вещества, полу­чаемые путем тщательного смешения двух или нескольких их раз­новидностей, с порошкообразными добавками или без них; к ком­паундированным — сплавы, или механические смеси нескольких органических материалов; под комбинированными понимают объ­единение вяжущего неорганического с органическим или полимер­ным.

Цементирующая часть обжиговых конгломератов разделяется: на шлаковые расплавы — по химической основности исходного сы­рья (шлака); керамические расплавы — по характеру и разновидно­сти использованной глины и других компонентов сырья; стекломас-совые расплавы — по показателю щелочной шихты; каменное литье — по виду, горной породы, поступающей на расплав; комп­лексные расплавы — по виду соединяемых компонентов: шлакокерамические, стеклошлаковые и др.

Единая классификация включает широкую сеть ответвлений конгломератных строительных материалов как от вяжущих ве­ществ, так и от расплавов (цементов высоких температур) в связи с применением в них различных заполняющих материалов.

Из клинкерных и клинкерсодержащих цементов изготовляют бе­тоны, строительные растворы, арболиты и фибролиты, бетоны с по­лимерным зернистым заполнителем, асбестоцементные материалы и изделия; из гипса — гипсобетоны, арболиты и др.; из магнезиаль­ных вяжущих — фибролиты и ксилолиты; из извести — силикатные бетоны и изделия и строительные растворы; из жидкого стекла — жаростойкие легкие бетоны, кислотоупорные бетоны и др. Получае­мые конгломераты подразделяются в свою очередь по средней плот­ности — на особо тяжелые, тяжелые, легкие и особо легкие (яче­истые) бетоны; по производственному назначению — на конструкционные, конструкционно-теплоизоляционные, теплоизо­ляционные, гидротехнические, дорожные, жаростойкие и т.п. Разде­ление этих конгломератов возможно и по другим признакам.

Органические вяжущие вещества позволяют получать конгломе­раты, отличающиеся по температуре их применения в строительст­ве, — горячие, теплые и холодные асфальтовые бетоны; по удобооб-рабатываемости — жесткие, пластичные, литые и др.; по размеру частиц заполнителя — крупнозернистые, среднезернистые, мелко­зернистые, песчаные.

Полимерные вяжущие вещества — важные компоненты при изготовлении полимербетонов, строительных пластмасс, стекло­пластиков и др., нередко называемых композиционными материа­лами.

На основе комплексных вяжущих получают конгломераты типа бетонов, например гипсоцементнопуццолановые (ГЦП) бетоны и растворы, полимерцементные и силикатополимерные бетоны и др.; мастики, в том числе герметизирующие — твердеющие и нетвердею­щие, горячие и холодные; другие строительные материалы с конгло­мератным типом структуры.

Обжиговые конгломераты классифицируют по использованию в них расплавов как связующих компонентов. Следует отметить, что эта часть классификации имеет много пока неоткрытых, неизвест­ных материалов (их места в классификации условно показаны в виде свободных клеток). Перспективными являются конгломераты, которые должны быть получены на основе керамической связки. Среди них уже известны керамобетоны. Изучаются конгломераты на основе стеклосвязки с использованием тугоплавких гранулиро­ванных заполнителей и добавочных веществ; шлаколитные бетоны с заполнителями типа термозитов, агломерированных зол и др., бето­нов со связкой из расплавов золы, например ТЭЦ, сланцевых; камнебетоны — на основе связи из литья с применением в них огне­упорных заполнителей.

Более ограниченное применение в строительстве находят мате­риалы без крупных и мелких заполнителей; их можно отнести к мик­роконгломератам — цементный камень, асфальтовое вяжущее веще­ство, мастики, каменный расплав и др.

Классификация ИСК, объединяемая общей теорией, расширяет­ся с появлением новых вяжущих веществ, разработкой новых ис­кусственных заполнителей, новых технологий или существенной модернизацией существующих, созданием новых, в том числе ком­бинированных, структур. Соответствующие разновидности новых конгломератов заполняют свободные клетки классификации, коли­чество которых неограниченно [39].