Общие сведения о строительных материалах.

Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на природные и искусственные, которые в свою очередь подразделяются на две основные категории: к первой категории относят: кирпич, бетон, цемент, лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов). Ко второй категории - специального назначения: гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.

Применяя тот или иной материал в строительстве, нужно знать его физико-механические свойства и учитывать те условия, в которых этот материал будет работать в строительной конструкции.

Основные свойства строительных материалов можно разделить на несколько групп.

К первой группе свойств относят физические свойства материалов: удельный вес, объёмный вес, плотность и пористость. От них в большой степени зависят другие важные в строительном отношении свойства строительных материалов.

Вторую группу составляют свойства, характеризующие отношение строительного материала к действию воды и связанному с нею действию мороза: водопоглощение, влажность и отдача влаги, гигроскопичность, водопроницаемость, водо- и морозостойкость.

К третьей группе относятся механические свойства материалов: прочность, твёрдость, истираемость и др.

В четвёртую группу объединены свойства, характеризующие отношение материалов к действию тепла: теплопроводность, теплоёмкость, огнестойкость и огнеупорность. Помимо основных, различают ещё специальные свойства, присущие лишь отдельным видам строительных материалов.

Способность некоторых материалов сопротивляться разрушающему действию кислот, щелочей, солей и газов носит общее название химической (или коррозионной) стойкости.

Особую группу составляют так называемые технологические свойства, которые характеризуют способность материала подвергаться механической обработке. Например, древесина является материалом, легко поддающимся обработке.

Удельным весом называется вес материала в единице объёма в плотном состоянии (без пор).

Объёмным весом называется вес единицы объёма материала в естественном состоянии (вместе с порами). Объёмный вес рыхлых материалов (песка, щебня), определяемый без вычета пустот между их частицами, называют насыпным весом.

Плотностью материала называется степень заполнения его объёма твёрдым веществом, из которого материал состоит.

Пористостью называется отношение объёма пор к общему объёму материала. По величине воздушных пор материалы разделяют на мелкопористые и крупнопористые.

Материал с высокой пустотностью и пористостью часто бывает наиболее лучшим теплоизоляционным материалом.

Водопоглощением называется степень заполнения объёма материала водой.

Влагоотдачей называется свойство материала отдавать воду при изменении условий в окружающей среде.

Влажность материала — весовое содержание воды в материале строительных конструкций (значительно ниже, чем их полное водопоглощение).

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное переменное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности.

Газопроницаемостью называется способность материала пропускать через свою толщу газ (воздух). Газопроницаемость стен и других элементов сооружений можно значительно уменьшить, покрывая их масляными красками или битумными составами, а также производя их оштукатуривание.

Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разновидности температур на поверхностях, ограничивающих материал.

Степень теплопроводности очень важно знать для материалов. используемых при устройстве так называемых ограждающих конструкций зданий (т.е. наружных стен, верхних перекрытий, полов в нижнем этаже) и в особенности для теплоизоляционных материалов, назначение которых — способствовать сохранению тепла в помещениях и тепловых установках.

Теплоёмкостью называют свойство материала поглощать определённое количество тепла при нагревании.

Под теплоустойчивостью стен и перекрытий понимают их способность сохранять на внутренней поверхности более или менее постоянную температуру, несмотря на колебания теплового потока вследствие неравномерной работы отопления. Суточные колебания температуры в жилых зданиях не должны превышать 6 градусов.

Огнестойкостью называется способность материалов выдерживать без разрушения действие высоких температур и воды (при пожарах). По огнестойкости строительные материалы делят на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь.

Химической стойкостью называется способность материалов сопротивляться действию кислот, щелочей, солей, растворённых в воде, и газов.Большая часть строительных материалов не обладает стойкостью к действию кислот и щелочей.

Долговечность является весьма важным свойством строительных материалов. Под долговечностью понимают способность материалов сопротивляться всей сумме атмосферных воздействий в эксплуатационных условиях (изменение температур, влажности, влияние кислорода и других газов, находящихся в воздухе). Процесс естественного изменения свойств материалов под действием атмосферных факторов называется старением материалов.

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки или других факторов. Прочность строительных материалов характеризуется так называемым пределом прочности при сжатии или пределом прочности при растяжении.

Твёрдостью называется способность материала сопротивляться проникновению в него постороннего более твёрдого тела. Это свойство материала не всегда соответствует их прочности. Материалы с разными пределами прочности при сжатии могут обладать примерно одинаковой твёрдостью.

Истираемостью называют способность материала уменьшаться в весе и объёме под действием истирающих усилий.

Сопротивлением удару называется способность материала сопротивляться ударным воздействиям.

Упругостью называется свойство материала восстанавливать свою первоначальную форму и объём после прекращения действия внешних сил, под воздействием которых форма материалов изменяется в той или иной мере. Первоначально форма может восстанавливаться полностью при малых нагрузках и частично при больших. В последнем случае в материале имеются остаточные деформации.

Деформацией называется изменение формы или объёма твёрдого тела.

Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают некоторой малой величины, устанавливаемой техническими условиями на данный материал. Это наибольшее напряжение, по достижении которого материал практически получает только упругие деформации, т.е. исчезающие после снятия нагрузки.

Пластичностью называют способность материала под влиянием действующих на него усилий изменять свои размеры и форму без образования трещин и сохранять их после снятия нагрузки.

Помимо материалов пластичных (битумы, глиняное тесто и др.) имеются материалы хрупкие, которые разрушаются сразу (без предварительной деформации), как только действующие на них усилия достигают величины разрушающих нагрузок.

Древесные материалы

Благодаря хорошим строительным свойствам древесина давно нашла широкое применение в строительстве. Она имеет небольшую среднюю плотность, достаточную прочность, малую теплопроводность, большую долговечность (при правильной эксплуатации и хранении), легко обрабатывается инструментом, химически стойка. Однако наряду с большими достоинствами древесина имеет и недостатки: неоднородность строения; способность поглощать и отдавать влагу, изменять при этом свои размеры, форму и прочность; быстро разрушается от гниения, легко возгорается.

По породе деревья подразделяют на хвойные и лиственные. Качество древесины во многом зависит от наличия у неё пороков, к которым относят косослой, сучковатость, трещины, повреждения насекомыми, гниль. Хвойные — лиственница, сосна, ель, кедр, пихта. Лиственные — дуб, берёза, липа, осина.

Строительные свойства древесины изменяются в широких пределах, в зависимости от её возраста, условий роста, породы дерева, влажности. В свежесрубленном дереве влаги — 35-60 %, причём содержание её зависит от времени рубки и породы дерева. Наименьшее содержание влаги в дереве зимой, наибольшее — весной. Наибольшая влажность свойственна хвойным породам (50-60 %), наименьшая — твёрдым лиственным породам (35-40 %). Высыхая от самого влажного состояния до точки насыщения волокон (до влажности 35 %) древесина не меняет своих размеров, при дальнейшем высушивании её линейные размеры уменьшаются. В среднем усушка вдоль волокон составляет 0,1 %, а поперёк — 3-6 %. В результате объёмной усушки образуются щели в местах соединения деревянных элементов, древесина трескается. Для деревянных конструкций следует применять древесину той влажности, при которой она будет работать в конструкции.

Материалы и изделия из древесины

Круглый лес:

брёвна — длинные отрезки ствола дерева, очищенные от сучьев;

кругляк (подтоварник) — брёвна длиной 3-9 м; кряжи — короткие отрезки ствола дерева (длиной 1,3-2,6 м);

оцилиндрованные бревна – после обработки на токарном станке они принимают правильную цилиндрическую форму, что облегчат возведение срубов;

жерди – Д8 мм и длина 3-9м, для вспомогательных и временных сооружений, изгородей и сараев;

брёвна для свай гидротехнических сооружений и мостов — отрезки ствола дерева длиной 6,5-8,5 м. Влажность круглого леса, используемого для несущих конструкций должна быть не более 25 %.

Стройматериалы из древесины делятся на пиломатериалы и плитные материалы.

Пиломатериалы получают путём распиловки круглого леса.

Пластины — это продольно распиленные на две симметричные части брёвна;

брусья имеют толщину и ширину не более 100 мм (четырёхотрезные и двухкантные);

горбыль представляет отпиленную наружную часть бревна, у которого одна сторона не обработана.

Основным видом пиломатериалов считается доска необрезная и обрезная.

Высокотехнологичным видом пиломатериалов является стеновой и оконный клеёный брус, а также гнуто-клееные несущие конструкции и балки перекрытия. Изготавливают их путём склейки водостойкими клеями досок, брусков, фанеры. (Водостойкий клей ФБА, ФОК).

Из пиломатериалов изготавливают столярные изделия. Строганые длинномерные изделия — это погонаж (вагонка, половая доска, плинтус, рейка), наличники (оконных и дверных проёмов), поручни для перил, лестниц, подоконные доски, окна и двери. Столярные изделия изготавливают на специализированных заводах или в цехах из хвойных и лиственных пород.

Древесные плиты

К числу плитных строительных материалов из дерева относятся: фанера, древесно-волокнистые плиты, древесно-стружечная плита, цементно-стружечная плита, ориентированно-стружечная плита.

Фанеру изготавливают из шпона (тонкой стружки) берёзы, сосны, дуба, липы и др. пород путём склеивания его листов между собой. Шпон получают непрерывным снятием стружки по всей длине распаренного в кипятке бревна (длиной 1,5 м) на спец. станке.

Защита древесины от гниения.

1.Антисетики – ядовитые вещества, применяемые против дереворазрушающих грибков,

2. Минеральные антисептики: фтористый натрий, кремнефтористый натрий, хлористый цинк, медный купорос.

3.Органические антисептики – продукты переработки дегтя: антраценовое масло, креозот, производные фенола (получают тоже из дегтя)

Защита древесины от возгорания.

1.Огнезащитные покрытия – обмазки, краски и лаки. Обмазки состоят из неорганических связующих (глина, известь, гипс), наполнителей (слюда, асбест) и антипиренов. При контакте с огнем краски и лаки вспучиваются и образуют теплоизолирующее трудносгораемое покрытие на поверхности древесины.

2.Огнезащитные пропитки – растворы солей и некоторых веществ – антипиренов, которыми пропитывают древесину. При нагреве до т-ры возгорания антипирены действуют по следующей схеме:

- разлагаются с выделением газов, не поддерживающих горение (вода, аммиак, углекислый газ),

- плавятся с образованием газонепроницаемой стеклянной пленки,

- вспучиваются, в затем обугливаются, образуя теплоизолирующее покрытие.

Наиболее распространенные антипирены: фосфат и сульфат аммония, бура, поташ, борная кислота.

Так как технология пропитки антисептиками и антипиренами практически одинакова, то часто проводят комплексную обработку древесины против гниения и возгорания. Проводится она до окраски.