Общие сведения о строительных материалах

Строительная конструкция воспринимает те или иные нагрузки и подвергается действию окружающей среды. Поэтому строительные материалы должны обладать определенной прочностью, а также способностью сопротивляться физическим и химическим воздействиям среды: воздуха и содержащихся в нем паров и газов, воды и растворенных в ней веществ, колебаниям температуры и влажности, совместно воды и мороза при многократном замораживании и оттаивании.

Исходя из условий работы материалов в сооружении их можно разделить по назначению на две группы.

Первую группу составляют конструкционные материалы, применяемые для несущих конструкций:

• 1) природные каменные материалы;
• 2) неорганические и органические вяжущие вещества;
• 3) искусственные каменные материалы:
• а) получаемые на основе вяжущих веществ (бетоны, железобетон, строительные растворы);
• б) получаемые термической обработкой минерального сырья (керамические материалы и изделия, керамические блоки, стекло);
• 4) металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы);
• 5) полимеры;
• 6) древесные материалы;
• 7) композиционные материалы (асбестоцемент, бетонополимер, фибробетон, стеклопластики и др.).

Вторая группа объединяет строительные материалы специального назначения, необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды, а также для повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта:

• 1) теплоизоляционные;
• 2) акустические;
• 3) гидроизоляционные, кровельные и герметизирующие;
• 4) отделочные;
• 5) антикоррозионные;
• 6) огнеупорные;
• 7) материалы для защиты от радиационных воздействий.

Характеристика строительных материалов

Строительный материал характеризуется химическим, минеральным и фазовым составом.

Химический состав строительных материалов позволяет судить о некоторых их свойствах: огнестойкости, биостойкости, механических и других технических характеристиках. Химический состав неорганических вяжущих веществ (цемента, извести и др.) и каменных материалов удобно выражать количеством содержащихся в них оксидов. Основные и кислотные оксиды химически связаны между собой и образуют минералы, которые и определяют многие свойства материала.

Минеральный состав показывает, какие минералы и в каком количестве они содержатся в вяжущем веществе или в каменном материале. Например, в портландцементе содержание трехкальциевого силиката составляет 45—60 %, причем при большем его количестве ускоряется его твердение, повышается прочность цементного камня.

Фазовый состав материала и фазовые переходы воды, находящемся в его порах, оказывают влияние на все свойства и поведение материала при эксплуатации. В материале выделяют твердые вещества, образующие стенки пор, т. е. «каркас» материала, и поры, заполненные воздухом и водой. Если вода, являющаяся компонентом этой системы, замерзает, то образовавшийся в порах лед изменяет механические и теплотехнические свойства материала. Увеличение же объема замерзающей в порах соды вызывает в материале внутренние напряжения, способные его разрушить при повторных циклах замораживания и оттаивания.

Структура строительных материалов

Структуру материала изучают на трех уровнях: первый — макроструктура материала — строение, видимое невооруженным глазом; второй — микроструктура материала — строение, видимое в оптический микроскоп; третий — внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне, изучаемом методами рентгено-структурного анализа, электронной микроскопии и т. д.

Макроструктура твердых строительных материалов может быть конгломератная, ячеистая, мелкопористая, волокнистая, слоистая, рыхлозернистая (порошкообразная.

Искусственные конгломераты — это обширная группа, объединяющая различные виды бетона, некоторые керамические и другие материалы.

Ячеистая структура характеризуется наличием макропор, свойственных газо- и пенобетонам, ячеистым пластмассам.

Мелкопористая структура свойственна, например, керамическим материалам, поризованным способами высокого затворения водой и введением выгорающих добавок.

Волокнистая структура присуща древесине, стеклопластикам, изделиям из минеральной ваты и др. Особенность этой структуры — резкое различие прочности, теплопроводности и других свойств вдоль и поперек волокон.

Слоистая структура отчетливо выражена у рулонных, листовых, плитных материалов, в частности у полимерных материалов со слоистым наполнителем (бумопласта, текстолита и др.).

Рыхлозернистая структура свойственна заполнителям для бетона, зернистым и порошкообразным материалам для мастичной теплоизоляции, засыпок и др.

С использованием: Строительные материалы. Г. И. Горчаков, Ю. М. Баженов. Москва. Стройиздат. 1986.