Файл: Строительные материалы.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 50

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
глазурью.
Керамические лицевые кирпич и камни подразделяют на рядовые и профильные. Рядовые изделия применяют для облицовки гладких поверхностей стен, а профильные – для кладки карнизов и др.
Плиты и плитки фасадные – применяют для повышения долговечности наружных стен и придания им красивого внешнего вида. Изготовляют их способом пластического формования, реже методом полусухого прессования из глиняных масс, содержащих пониженное количество окислов железа.
Ковровая керамика – представляет собой мелкоразмерные плитки различного цвета, глазурованные и неглазурованные. Размеры плиток 48x48 и 22x22 мм, толщина 3–4 мм. Эти плитки набирают в ковры и наклеивают на бумажную основу. Применяют для облицовки крупных панелей и блоков в блочном и панельном домостроении.
Керамические изделия для внутренней отделки зданий – в зависимости от применяемого сырья делят на майоликовые и фаянсовые. Фаянсовые плитки изготовляют из тугоплавких глин с добавкой кварцевого песка и плавней. Они имеют белый или слабоокрашенный цвет. Майоликовые облицовочные плитки изготовляют из легкоплавких глин с добавкой 20 % мела.
Лицевую поверхность плиток покрывают цветной глазурью.
Тыльную сторону плиток для лучшего сцепления с раствором делают рифленой.
Применяют плитки для облицовки санитарных узлов, кухонь и помещений с повышенной влажностью.
Санитарно-технические керамические материалы
Трубы керамические канализационные и дренажные изготовляют цилиндрической формы с раструбом на одном конце и безраструбные с соединительными муфтами. Сырьем для их производства служат тугоплавкие или огнеупорные глины.
Санитарно-технические приборы изготовляют из фаянса и фарфора.
Керамические санитарно-технические изделия из фарфора и фаянса изготовляются по одинаковой технологии. Отличие их заключается в степени спекания черепка и соотношениях сырьевых материалов.
Исходная смесь представляет собой сметанообразную массу – шликер, которую заливают в специальные гипсовые формы.
После распалубливания изделия подсушивают, покрывают глазурью и подвергают обжигу.
Керамические заполнители для легких бетонов
Керамзит представляет собой ячеистый материал в виде гравия.
Сырьем для его производства служат легкоплавкие глины, содержащие 6–12

% оксидов железа, 2–3 % щелочных оксидов и до 3 % органических примесей. Формуют керамзит в дырчатых вальцах, барабанных грануляторах, а также в ленточных прессах, оборудованных перфорированной плитой. Полученный полуфабрикат керамзитового гравия обжигают во вращающихся печах. После обжига керамзит сортируют по фракциям и направляют в бункеры.
Классифицируют керамзитовый гравий по средней плотности, по размерам зерен и по прочности при сжатии. Так, насыпная плотность керамзитового гравия (марка) 250–1000 кг/м, размер 5–40 мм, предел прочности при сжатии 0,6–4,0 МПа.
Аглопорит представляет собой искусственный строительный материал, получаемый термической обработкой глинистых пород с последующим дроблением и рассевом на фракции. Аглопорит производят в виде щебня или гравия зернами размером 6...40 мм.
Аглопорит, как и керамзит, применяют в основном в качестве заполнителя для производства теплоизоляционных и конструкционных легких бетонов, а также в качестве теплоизоляционных засыпок.
Металлы в строительстве
Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.
К черным металламотносятся чугуны и стали, представляющие собой сплавы железа с углеродом, кремнием, марганцем, серой, фосфором и др. В основу классификации черных металлов положено процентное содержание в них углерода. Сплавы железа, содержащие 2...4,3 % углерода, называются
чугунами. В зависимости от назначения чугуны подразделяются на
литейные, передельные и специальные. Для отливки различных строительных деталей применяют только литейные, или серые, чугуны.
Передельные чугуны предназначаются для производства стали. Специальные чугуны применяют в качестве добавок при производстве стали и чугунном литье специального назначения.
Сплавы железа с содержанием углерода до 2 % называются сталями. В зависимости от процентного содержания углерода стали классифицируются на углеродистыеилегированные. Низкоуглеродистые стали применяют в конструкциях зданий и сооружений, углеродистые – в мостостроении и в ма- шиностроении, высокоуглеродистые стали известны как стали инструментальные.
Для повышения коррозионной стойкости и увеличения механических характеристик обыкновенных углеродистых сталей в состав стали вводят добавки: никель, хром, марганец, медь, алюминий и др. Такие стали называют легированными. При содержании легирующих добавок до 2,5 % такие стали называются низколегированными.
Цветные металлыв строительстве в чистом виде применяются очень редко. Чаще употребляются сплавы цветных металлов, которые разделяются на легкие (на базе алюминия, магния или двух этих частей вместе) и

тяжелые (на базе меди, олова, свинца и цинка). Однако высокая стоимость ограничивает их применение.
Легкие сплавы, применяемые в строительстве – это алюминиево- магниевые, алюминиево-марганцевые, алюминиево-кремнистые, сплавы типа дюралюмин. Из тяжелых сплавов в строительстве применяются: бронза (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком) в качестве архитектурных деталей или санитарно-технической арматуры.
Изготовление стальных изделий осуществляют прокаткой, волочением, ковкой, штамповкой и прессованием. Номенклатура некоторых стальных профилей приведена на рис. 1. На рис. 2 показаны виды арматуры для железобетонных конструкций.
По способу изготовления арматурную сталь выпускают горячекатаную,
стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая и проволочная арматура бывает гладкой и периодического профиля.
Рис 1. Сортамент прокатных сталей: а - равнобокий уголок; б -
швеллер; в - двутавр; г - рельс; д - рифленая
Рис. 2. Виды арматуры: а – гладкая стержневая; б – горячекатаная
периодического профиля; в – холодносплющенная с четырех сторон; г –
холодносплющенная с двух сторон; д – витая
Под воздействием окружающей среды металл разрушается, поэтому осуществляют защиту металла от коррозии. Для этого металл покрывают лакокрасочными составами, неметаллическими и металлическими пленками и вводят в состав легирующих элементов медь и хром.
Легированные стали.Низколегированные стали наиболее часто применяют в строительстве. Содержание углерода в них не должно
а
в
б
г
д
а
б в г д
превышать 0,2 %, так как с его возрастанием понижается пластичность и коррозионная стойкость, а также ухудшается свариваемость стали.
Легирующие добавки влияют на свойства стали следующим образом: марганец увеличивает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость, а медь – стойкость стали к атмосферной коррозии; никель способствует улучшению вязкости без снижения прочности. Низколегированные стали имеют более высокие механические свойства, чем малоуглеродистые. Стали, содержащие никель, хром и медь, высокопластичны, хорошо свариваются, их используют для сварных и клепаных конструкций промышленных и гражданских зданий, пролетных строений мостов, нефте-резервуаров, труб и т. д.
Средне- и высоколегированные стали (нержавеющие, например хромоникелевую и хромоникелемарганцевую) используют в строительстве только в тех случаях, когда нужно обеспечить высокую коррозионную стойкость конструкций.
Положительными качествами алюминиевых сплавов являются: сравнительно небольшая плотность, высокая коррозионная стойкость, примерно в 10–20 раз выше, чем у обычной стали. Однако алюминиевые сплавы в местах контактов со сталью, бетоном и даже между собой легко подвергаются электрохимической коррозии. Эти места защищают покраской или антикоррозионными прокладками. Алюминиевые сплавы пластичны, их легко обрабатывать прессованием. Хрупкость сплавов с понижением температуры ниже 0 о
С уменьшается, чем они выгодно отличаются от стали. В отличие от сталей алюминиевые сплавы имеют в несколько раз выше стоимость, в 3 раза меньше модуль упругости, что приводит к пропорциональному увеличению прогибов алюминиевых конструкций при равных условиях, и в 2 раза больше коэффициент линейного расширения.
В строительстве наибольшее распространение получили алюминиево- марганцевые, алюминиево-магниевые, дюралюминиевые сплавы. Профили из алюминиевых сплавов изготовляют прессованием и прокаткой. Сечение их аналогично прокатным профилям из стали: в виде листов, уголков, швеллеров, двутавров, труб, кругов и квадратов и самых сложных прессованных алюминиевых профилей. Холодной прокаткой алюминиевых листов получают профилированный лист, гнутые тонколистовые профили открытого и замкнутого сечений.
Бетоны и железобетоны
Бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые при затвердевании тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды, взятых в определенных количествах. До затвердевания эта смесь называется
бетонной.
Применение заполнителей исключает большие усадки цементного камня и снижает стоимость бетона. По назначению бетоны бывают


конструкционные и специальные: Конструкционные используются для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений. К ним предъявляются требования на прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и т.д. Специальные – для возведения специальных конструкций или элементов конструкций. К ним предъявляются специальные требования на жаро- и химическую стойкость, а также на декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные характеристики. Бетоны могут быть замешаны:

на цементном вяжущем – бетоны на основе клинкерных цементов;

на шлаковых вяжущих – бетоны на основе молотых шлаков и зол, с активизаторами твердения (соединениями щелочных металлов);

на известковых вяжущих – на основе извести в сочетании с шлаками; бетон на известковых вяжущих автоклавного твердения называют
«силикатным»;

на гипсовых вяжущих – бетоны на основе полуводного гипса или ангидрита;

на специальных вяжущих – на основе органических и неорганических химических связующих, придающих им специальные свойства (полимерные вяжущие, жидкое стекло и др.).
По виду заполнителя:

на плотных заполнителях – на заполнителях из плотных горных пород или шлаков (крупный – щебень, гравий; мелкий – песок природный);

на пористых заполнителях – на заполнителях, получаемых искусственным путем (керамзит, вермикулит, перлит) или из природных пористых пород (пемзы, известняки, ракушечники);

на специальных заполнителях – к бетонам на специальных заполнителях можно отнести арболит – бетон на цементном вяжущем и измельченной древесины.
Железобетон
Железобетон – строительный материал, в котором сочетается работа бетона и арматурной стали, при этом бетон предназначается для восприятия сжимающих усилий, сталь - для восприятия растягивающих.
Наиболее выгодно применять железобетон для строительных конструкций, работающих на изгиб. При работе таких элементов возникают два противоположных напряжения – растягивающее, воспринимаемое сталью, и сжимающее, воспринимаемое бетоном. Железобетонная конструкция в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам.
Железобетон используется в виде сборных и монолитных конструкций.
Сборные конструкции изготовляются на заводах и средствами транспорта
доставляются к месту строительства. Конструкции из монолитного железобетона изготовляются непосредственно на месте, в качестве форм используются опалубки. В этом случае к месту строительства подвозятся раздельно бетон и арматура.
С целью наиболее полного использования свойств бетона и арматуры применяется предварительное напряжение конструкции. Такие изделия называются предварительно напряженными. Отличие таких конструкций от обычных заключается в том, что еще до установки в эксплуатационное положение в них уже имеются выгодные начальные напряжения.
Конструкция рассчитывается и изготовляется так, чтобы в растянутой зоне бетон либо вообще не испытывал растягивающих усилий, либо имели место небольшие растягивающие усилия, не приводящие к появлению трещин. По своему назначению в бетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая – воспринимает нагрузки, монтажная – необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры. Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению. Упрочнение может достигаться вытяжкой, протяжкой, обжатием, посредством нагревания и охлаждения (термически упрочненная арматура). Для армирования железобетонных конструкций применяется арматура следующих видов: стержневая, стержневая термически упрочненная, проволочная
и арматурные канаты.
Строительные растворы
Строительный раствор – это затвердевшая смесь вяжущих, мелких заполнителей, воды и добавок. До затвердевания раствор называется растворной смесью. Строительные растворы предназначаются для связывания камней при каменной кладке, для заполнения швов, для отделки поверхностей и т.д.
Строительные растворы разделяются:

по плотности: на тяжелые с массой в сухом состоянии более 1500 кг/м и легкие - менее 1500 кг/м;

по виду вяжущего: на простые - с одним вяжущим и смешанные
(цементно-известковые, цементно-глиняные); воздушные (на воздушных вяжущих) и гидравлические для работы во влажных условиях.
Растворы для каменной кладки. В зависимости от кладки растворы изготовляют на цементе или на цементно-известковом вяжущем веществе.
На цементе готовят растворы, работающие в тяжелых влажных условиях и в агрессивной среде. Цементно-известковые растворы используют для кладки, находящейся в маловлажных или сухих условиях.
Для приготовления растворов можно использовать все виды цементов, исключение составляют растворы для кладки, находящейся в агрессивной среде, где должен использоваться сульфатостойкий или пуццолановый

портландцемент. Минимальный расход цемента для наземных конструкций при относительной влажности воздуха до 60 % и в подземных маловлажных грунтах составляет для цементо-известковых растворов 75 кг на 1 м
3
песка.
Для наземных сооружений с влажностью более 60 % и подземных во влажных грунтах наименьший расход цемента 100 кг на 1 м
3
раствора.
Отделочные растворы – используют при оштукатуривании стен мокрым способом. Для отделочных растворов решающее значение имеют не прочность, а удобоукладываемость и сцепление с основанием. При отделке помещений с относительной влажностью свыше 60 %, а также при отделке наружных стен используют цементные и цементно-известковые вяжущие, при отделке внутренних стен в помещениях с влажностью до 60% – известково-гипсовые, при отделке внутренних деревянных и гипсовых стен и перегородок в помещениях с влажностью до 60 % - известково-гипсовые и гипсовые.
В составы отделочно-декоративных растворов, предназначенных для отделки фасадов зданий вводятся дополнительные материалы, придающие раствору цвет и фактуру. В некоторых случаях для увеличения долговечности декоративного раствора его покрывают дополнительным гидрофобизирующим слоем. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, некотороевремя должны твердеть на воздухе.
Гипсовые вяжущие вещества
Гипсовые вяжущие вещества получают термической обработкой природного двуводного гипса (CaSO
4
· 2Н
2
О) и природного ангидрита
(CaSO
4
). В зависимости от температуры обработки получаются быстротвердеющие вяжущие
(120–190
°С), нормально- и медленнотвердеющие (600–1000 °С). При температурной обработке происходит дегидратация гипсового камня. Гипсовые вяжущие вещества добавляют в известково-песчаные растворы для ускорения схватывания и увеличения прочности. На основе гипсовых вяжущих изготавливают гипсокартонные плиты, искусственный мрамор и т.д.
Большое распространение в строительстве получил полимергипс. Его получают путем затворения гипсовых вяжущих водными растворами полимеров или дисперсиями полимеров. Полимергипс обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой прочностью при сжатии, малой водопроницаемостью и повышенным сопротивлением истиранию.
Ангидритовый цемент медленно твердеющее вяжущее вещество, которое получают из природного ангидрита (CaSО
4
) совместным помолом с катализаторами. Применяют для устройства бесшовных полов, оснований под рулонные материалы, приготовления легких и тяжелых бетонов низких марок и искусственного мрамора. Изделия из ангидритового цемента неводостойкие, поэтому применяются только в сухих помещениях.


Жидкое стекло
Жидким стеклом называют растворимые соли кремниевой кислоты -
Na
2
O∙7SiO
2
и К
2
О∙2SiO
2
. Чаще используют силикат натрия. Получают его расплавлением в стекловаренных печах при температуре 1350–1400 °С тщательно перемешанной смеси размолотых кварцевого песка и кальцинированной соды с образованием силикат-глыбы, которую впоследствии подвергают помолу. Для получения жидкого стекла, силикат- глыба подвергается обработке паром в автоклавах.
Растворимое стекло применяют для получения силикатных огнезащитных красок, для предохранения естественных каменных материалов от выветривания, для уплотнения (силикатизации) грунтов, а также для получения кислотоупорного и жаростойкого цемента.
Кислотоупорный цемент – получают совместным помолом кварцевого песка и кремнефтористого натрия. Вяжущим веществом в таких цементах является водный раствор жидкого стекла. Растворы и бетоны, приготовленные на кислотоупорном цементе, обладают высокой стойкостью против действия многих минеральных и органических кислот, но разрушаются под действием щелочей. Кислотоупорный цемент применяют для футеровки химической аппаратуры, возведения резервуаров и других сооружений химической промышленности.
Минеральные вяжущие вещества и их классификация
Минеральными вяжущими называются порошкообразные вещества, которые при смешивании (затворении) с водой дают пластичное тесто, способное с течением времени под влиянием физико-химических процессов затвердевать и переходить в камневидное состояние.
По способности твердеть минеральные вяжущие вещества классифицируют на воздушные, гидравлические, кислотостойкие вяжущие
вещества и вяжущие автоклавного твердения:

Воздушные вяжущие могут затвердевать и сохранять прочность только на воздухе. К ним относятся: воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие, а также жидкое стекло.

Гидравлические вяжущие твердеют и сохраняют свою прочность как на воздухе, так и в воде. Однако начальный период твердения (процесс схватывания), как правило, должен протекать на воздухе или в среде, изолированной от воды. К гидравлическим вяжущим относятся все виды цементов, гидравлическая известь и др.

Кроме того, существуют кислотостойкие вяжущие вещества, а также вяжущие автоклавного твердения, твердеющие при температуре 170–
200 °С и давлении 0,9–1,2 МН/м, изготовляемые на основе извести.
Известь строительная