Учебник для ВУЗов

Проектно-сметное дело

>>> Перейти на мобильный размер сайта >>>

2.2. Основные материалы, применяемые в строительстве, и их характеристики

Для возведения и отделки зданий и сооружений применяют различные искусственные и естественные строительные материалы. Применение того или иного материала зависит от назначения конструкции, ее свойств и условий эксплуатации.

Естественные строительные материалы, получившие наиболее широкое распространение, — бутовый камень, гравий, щебень, песок, глина, гранит, мрамор.

Бутовый камень представляет собой крупные куски песчаников, известняка, гранита неправильной формы размером от 150 до 500 мм. Он применяется для устройства фундаментов, сооружения стен нежилых помещений, мощения откосов каналов и откосов насыпей земляного полотна автомобильных дорог и т.п.

Гравий — рыхлое скопление горных пород, состоящее из обломков гранита или базальта окатанной формы размером от 1 до 20 мм. По размеру гравий делится на мелкий, средний и крупный; по происхождению — на речной, озерный, морской и ледниковый. Гравий широко применяется при приготовлении бетона, устройстве верхнего покрытия дорог, балластного слоя железных дорог, а также в гидротехническом строительстве.

Щебень — каменный строительный материал, который получают дроблением различных горных пород до 5—70 мм. Прочность щебня соответствует прочности исходной горной породы. Щебень применяется в качестве заполнителя при приготовлении бетонов, для сооружения щебеночного покрытия и слоев дорожной одежды автомобильных дорог, а также для устройства дренирующих слоев гидросооружений.

Песок — мелкообломочная рыхлая масса, состоящая из зерен различных минералов и горных пород. В состав песка входят частицы кварца, полевошпатные кристаллические зерна и ряд других минералов. Песок состоит из фракций размером от 0,1 до 2 мм. Он широко используется в строительстве в качестве искусственного подстилающего слоя под основания фундаментов, для приготовления бетонов, различных растворов и искусственных каменных материалов.

Глина — горная порода, в состав которой входят каолинит, монтмориллонит и ряд других минералов, размер которых не превышает 0,01 мм. Глина обладает свойствами пластичности, набухания, при попадании влаги может в несколько раз увеличивать свой объем.

Гранит — магматическая горная порода, в состав которой входят кварц, полевой шпат, слюда и другие минералы. Гранит обладает очень большой плотностью, в среднем 2600 кг/м3. Он поддается механической обработке и применяется для облицовки полов, ступеней лестниц, колонн, стен, а также для приготовления высокопрочного гранитного щебня.

Мрамор — горная порода метаморфического происхождения, образовавшаяся в результате перекристаллизации известняка. Мрамор добывается в карьерах с помощью камнерезных, ударно-врубовых машин, канатных пил. Мрамор наряду с гранитом широко применяется в качестве отделочного материала, причем в строительстве используют как белый мрамор, так и его цветные разновидности с различным рисунком, который проявляется после полировки.

При строительстве зданий и сооружений также широко применяют ракушечник, вулканический туф, базальт, диабаз, сиенит, лабрадорит и некоторые другие материалы магматических и осадочных горных пород.

Искусственные каменные материалы используются при изготовлении строительных конструкций на заводах железобетонных конструкций и железобетонных изделий.

Кирпич — один из самых распространенных материалов в строительстве. Его получают путем формования и обжига смеси из природной глины и добавок в виде песка и других материалов. Кирпичи в целом обладают свойствами водопоглощения (не менее 8 %), морозостойкости, прочности, теплоизоляции; свойства конкретных видов кирпича зависят от их состава, технологии производства и назначения. Размеры кирпича составляют 250x120x65 мм. В зависимости от прочности кирпич делят на восемь марок: 50, 70, 100, 125, 150, 200, 250 и 300. Чем выше марка кирпича, тем больше его прочность при сжатии.

Цемент — одно из наиболее распространенных минеральных веществ, относящихся к группе гидравлических вяжущих. В состав цемента входят силикаты кальция, которые образуются при высокотемпературной обработке известняков, глины, бокситов и ряда других минералов. В результате обжига природного цементного сырья формируется спекшийся клинкер, который измельчают в порошок и смешивают с различными активными добавками. Качество цемента зависит от тонкости помола клинкера, и потребители определяют его по марке. Цемент выпускают разных марок, например:

• шлакопортландцемент марок: 200, 300, 400 и 500;
• пластифицированный портландцемент марок: 300, 400 и 500;
• пуццолановый цемент марок: 200, 300 и 400;
• глиноземистый цемент марок: 400, 500 и 600.

В зависимости от назначения выпускают несколько видов цементов с различными свойствами: быстротвердеющий, кислотоупорный, расширяющийся, сульфатостойкий и т.д.

Строительная известь относится к группе воздушных вяжущих материалов. Ее получают путем обжига и последующей обработки карбонатных пород (известняка, мела). Известь бывает гашеная и негашеная. Ее применяют для приготовления строительных растворов, силикатного кирпича и ряда других автоклавных силикатобетонных изделий.

Строительный гипс получают путем обжига природного гипса — быстротвердеющего вяжущего материала. Он применяется при производстве гипсового бетона, штукатурных растворов и других гипсовых изделий, а также в качестве добавок к цементам.

Бетон — прочный искусственный каменный материал, в состав которого входят цемент, гравий или щебень, песок и вода. Смесь перечисленных материалов до момента затвердевания называют бетонной смесью. Бетон характеризуется такими свойствами, как прочность, плотность, непроницаемость, морозостойкость, усадка и расширение, ползучесть, а также огнестойкость. Бетонную смесь производят путем механического смешивания ее компонентов в специальных бетономешалках вместимостью от 65 до 1600 л или на специальных заводах и поставляют на стройку в готовом виде или замешивают непосредственно на территории строительства.

Лучшая бетонная смесь производится на заводах, где она получается наиболее сбалансированной и рационально подобранной по составу. В зависимости от проектных решений бетонный раствор укладывается непосредственно на строительной площадке в сооружаемую конструкцию или заливается в специально предназначенную для этого опалубку, которая придает раствору требуемую форму. По плотности различают бетоны тяжелые и легкие марок от 25 до 600. Тяжелые бетоны применяются в основном при возведении несущих конструкций зданий и сооружений, а легкие — в качестве стенового материала, в таких случаях в качестве заполнителей могут использоваться пористые материалы — керамзит, пемза, вермикулит.

В случаях, когда бетонная смесь укладывается в опалубку с каркасом из стальной арматуры, после затвердевания формируется конструкция, называемая монолитной железобетонной конструкцией.

В нашей стране железобетонные конструкции получили весьма широкое распространение. Технологический процесс их создания состоит из приготовления бетонной смеси, заготовки арматурных каркасов, формования, укладки и уплотнения бетонной смеси в инвентарной металлической опалубке, а также специальной тепловлажностной обработки конструкции в камере пропаривания для придания бетону необходимой прочности путем ускорения процесса твердения.

Строительный раствор представляет собой смесь воды, песка и вяжущего компонента. В зависимости от плотности растворы делятся на тяжелые и легкие. Для их приготовления используют растворомешалки вместимостью от 30 до 1800 л. Растворы применяются для заполнения швов каменной и кирпичной кладки, оштукатуривания поверхности, для заделки швов бетонных и железобетонных конструкций.

Асбестоцемент образуется при смешивании воды, цемента и асбеста и обладает высокой механической прочностью при изгибе, небольшой плотностью, малой теплопроводностью, стойкостью против выщелачивания минерализованными водами, малой водопроницаемостью и высокой морозостойкостью. Из асбестоцемента изготовляют волокнистые или гладкие листы кровельного покрытия, облицовочные плиты, трубные изделия напорные или безнапорные. В сельскохозяйственном строительстве широко применяют асбестоцементные конструкции из листового асбестоцемента, теплоизоляционных материалов и деревянного каркаса.

Вяжущие вещества органического или неорганического состава образуют отдельную группу строительных материалов.

Минеральные вяжущие при смешивании с водой образуют тестообразную массу, которая затвердевает под действием физико-химических процессов.

Из органических вяжущих материалов наиболее широко применяемым при строительстве и ремонте является битум — материал, состоящий из углеводородов и их производных и получаемый в результате перегонки нефти, из отходов кислотной очистки смазочных масел, а также из угля и торфа. Его широко применяют в дорожном строительстве для получения асфальтобетона, для изготовления рубероида и пергамина, для гидроизоляции стен и фундаментов.

Теплоизоляционные материалы в строительстве необходимы для обеспечения заданного теплового режима зданий, сооружений, трубопроводов и т.п. Эффективность выбранного утеплителя зависит от объемной массы этих материалов, которая выражается в килограммах на кубический метр объема (кг/м³).

К органическим теплоизоляционным материалам относятся древесно-волокнистые плиты, камыш, пенопласты, фибролитовые плиты, а также древесные стружки и опилки. Их объемная масса — от 10 до 100 кг/м³. К неорганическим утеплителям относятся легкие бетоны, газобетоны, пенобетоны, пеностекло, стекловата, из которой производят войлок, маты, плиты, и ряд других изоляционных материалов. Объемная масса неорганических теплоизоляционных материалов может достигать 300 кг/м³.

Лесоматериалы бывают обработанные и необработанные.

Круглые необработанные лесоматериалы широко применяются в строительстве в качестве опор и бревен для рубки деревянных строений и сооружений, а также в качестве сырья для распиловки и обработки.

К обработанным материалам относятся брусья, обрезные и необрезные доски, паркетная клепка, древесный шпон. Обработанные лесоматериалы получают из древесины хвойных и лиственных пород деревьев. Лесоматериалы обладают небольшой плотностью, прочностью, легкостью обработки и т.п.

Из древесины производят несущие и ограждающие конструкции: балки, фермы, рамы, арки, панели, оконные и дверные блоки. Детали различных деревянных конструкций соединяют с помощью гвоздей, нагелей, шпонок, разнообразных металлических креплений, а также клея. Деревянные конструкции, соединенные с помощью клея, обладают повышенной прочностью, легкостью, долговечностью, а также огнестойкостью и невысокой стоимостью. Именно эти качества обусловливают широкое применение этих материалов в строительстве.

Из отходов древесины и деревообработки получают волокнистые и древесно-стружечные плиты, широко распространенные в жилищно-гражданском и промышленном строительстве как теплоизоляционный и отделочный материал. Применение таких плит, отделанных тонким древесным шпоном ценных пород, позволяет эффективно использовать дефицитные лесоматериалы, а также улучшить их декоративные свойства.

Металлы и металлоконструкции широко распространены в строительстве, так как обладают относительной легкостью, высокой прочностью и сочетаются с материалами любого вида. Стальные конструкции изготовляют из конструкционной стали индустриальным методом и соединяют между собой сваркой или заклепками. В строительстве широкое применение получили также алюминиевые сплавы, отличающиеся высокой удельной прочностью, декоративностью, хорошими антикоррозийными свойствами. Из них изготовляют стеновые панели, подвесные потолки, оконные переплеты, отделочные и профильные листы.

Кровельные материалы используют для устройства крыш. К ним относятся асбестоцементные листы и плитки, рубероид, толь, черепица разных видов, оцинкованная листовая сталь, но последняя применяется довольно редко, так как обладает высокой стоимостью. Кровельные материалы характеризуются водонепроницаемостью, прочностью, морозостойкостью, огнестойкостью.

Отделочные материалы придают зданиям и сооружениям высокие эстетические качества, а также защищают конструкции от внешних воздействий. В эту группу материалов входят: отделочные штукатурки, естественные и искусственные каменные материалы, керамические изделия, краски, лаки, стекла, обои, линолеум, шпон, древесно-стружечные плиты и металлы.

Пластмассы широко применяются в строительстве. Они легки и обладают большой удельной прочностью. Из пластмасс изготовляют покрытия полов, сантехническое оборудование и трубы различного назначения, в том числе для водохозяйственного строительства, плинтусы, поручни, облицовочный материал.

Пленочные материалы получили распространение в мелиоративном строительстве в качестве противофильтрационного материала при сооружении каналов и водоемов различного назначения.

Асфальтобетон, применяемый в дорожном строительстве, получают из уплотненной и рационально подобранной смеси щебня, песка, минерального порошка и битума в асфальтобетоносмесительных установках.