Файл: БМ Конспект лекцій.docx

Вапняки – хімічного походження, в основному складаються з кальциту СаСО_3, середня щільність – 1900-2600 кг/м³, пористість щільних вапняків не перевищує десятої частки відсотка, а пухких – 15-20%. Застосовують у вигляді бутового каменю для фундаментів, у вигляді плит і фасонних деталей для зовнішнього облицювання будинків. Вапняковий щебінь часто використовують як заповнювач для бетону. Вапняки широко застосовуються як сировина для одержання в'язкої речовини – цементу.

Доломіти складаються в основному з однойменного мінералу СаСО_{3 ·} МgСО_3, за своїми властивостями близькі до щільних вапняків, щільність – 2200 - 2700 кг/м³, міцність при стиску 40 - 200 МПа. З доломіту виготовляють лицювальні плити, щебінь для бетону, вогнестійкі й мінеральні в'язкі речовини.

Магнезити – складаються в основному з мінералу магнезиту МgСО₃. Застосовують для виготовлення вогнетривких виробів, а також як сировину для виробництва мінерального в'язкого – каустичного магнезиту.

Вапняні туфи – утворилися в результаті випадання СаСО₃ джерел підземних вуглекислих вод. Мають пористу новочеркаську будову. Різновид вапняного туфу – травертин, що має високу міцність при стиску – до 80 МПа, застосовують звичайно як декоративний камінь для облицювання будинків. З вапняного туфу одержують вапно, застосовують у виробництві цементу.

Гіпс – складається з мінералу тієї ж назви СаSО₄ 2Н₂О, щільність – 2000-2300 кг/м³, міцність при стиску – 50 МПа. Головним чином цей природний гіпсовий камінь застосовують для виготовлення гіпсових в'язких і як добавку при виробництві портландцементу.

Ангідрит – складається в основному з мінералу ангідриту СаSО₄. За зовнішнім виглядом і властивостями мало відрізняється від гіпсу, застосовується для виробництва гіпсових в'язких.

Органогенні породи утворилися в результаті відкладення в різних водоймах залишків кістяків і панцирів відмерлих організмів при їхньому наступному ущільненні й цементації.

Вапняк - черепашник – пориста порода, складена з раковин і їхніх уламків, зцементованих вапняковим в'язким. Щільність – 800-1500 кг/м³, міцність при стиску – 2-5 МПа, висока пористість, низька теплопровідність. Застосовується у вигляді каменів і блоків для кладки стін житлових будинків, у виді щебеня для легких бетонів.

Крейда – легка і пухка порода, складається з карбонату кальцію. Застосовують при виробництві цементу та сповісти, як сировинний компонент при виробництві скла, як наповнювач лакофарбових матеріалів і пластмас.

Мергелі – складаються із суміші карбонату кальцію і глинистих часток. Щільність – 1900-2400 кг/м³, міцність при стиску 30-60 МПа. Мергелі є коштовною сировиною для виробництва цементу.

Діатоміт і трепел - легкі пухкі породи, що складаються в основному з аморфного кремнезему. Щільність – 400-1200 кг/м³.

Застосовують як сировинні матеріали для виробництва.

2.1.3. Метаморфічні гірські породи

Метаморфічні гірські породи сформувалися в надрах земної кори в результаті зміни магматичних і осадових порід під впливом високих температур тиску і хімічно активних речовин.

Гнейси – за мінералогічним складом подібні до гранітів, але відрізняються від них сланцевою будовою. Властивості близькі до властивостей граніту, щільність – 2800 кг/м³, міцність при стиску – 150-200 МПа. Гнейси застосовують у вигляді лицювальних плит, для кладки фундаментів, у вигляді бутового каменю.

Кварцити – перекристалізовані піщаники. Містять 95-99% SiО_{2 .} Важливою їхньою властивістю є висока вогнестійкість – до 1710-1770 ^оС і міцність на стиск – 100-455 МПа. У будівництві кварцити використовують стіновий камінь, підфермений камінь у мостах, бут, щебінь для брущатки.

Мармур – порода, що утворилася в результаті перекристалізації вапняків. Щільність – 2800 кг/м³, міцність при стиску – 100-300 МПа, добре полірується, легко піддається обробці. Мармур широко застосовують для внутрішньої обробки будинків, сходів і т.п. У вигляді піску й дрібного щебеню його використовують для кольорової штукатурки, лицювального декоративного бетону.

2.1.4. Природні кам'яні матеріали

Природний камінь служив основним будівельним матеріалом ще первісній людині. У Єгипті, Мексиці, Греції, Італії, Китаї збереглися видатні пам'ятники кам'яного зодчества, що є архітектурно-будівельною складовою найдавнішої цивілізації.

Кам'яні природні матеріали дуже міцні, довговічні, вогнестійкі і через свої позитивні експлуатаційні і естетичні якості продовжують широко застосовуватися в сучасному будівництві.

За видом обробки природні кам'яні матеріали поділяють на:

• грубооброблені (бутовий камінь, валунний камінь, щебінь, гравій і пісок);

• вироби і профільовані деталі (ступені, підвіконня, лиштви, капітелі колон);

• штучний камінь і блоки правильної форми (для кладки стін та ін.);

• плити з по-різному обробленою поверхнею (лицювальні для стін, підлоги),

• вироби для дорожнього будівництва (бортовий камінь, брущатка, шашка для мощення).

За способом виготовлення природні кам'яні матеріали поділяють на:

• пиляні (стінові блоки і камені, лицювальні плити і т.д.);

• колоті (бортові камені, брущатка і т.д.).

За щільністю природні камені поділяють на:

• легкі з щільністю не більше 1,8 г/см³ (пемза, вапняк - черепашник);

• важкі з щільністю більше 1,8 г/см³ (граніт, діорит і т.д.).

За міцністю при стиску природні камені поділяють на марки (МПа): 0,4; 0,7; 1,5; 2,5; 3,5; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80 і 100.

За морозостійкістю поділяють на марки: 10; 15; 35; 100; 150; 200; 300; 500.

2.1.5. Техногенні відходи

Відходи виробництва – це всі види залишків виробництва, що мають якусь споживчу цінність і можуть бути використані в матеріальному виробництві.

З галузей, що споживають промислові відходи, найбільш ємкою є промисловість будівельних матеріалів.

Найбільше значення для будівельної індустрії мають шлаки чорної і кольорової металургії, золи і шлаки теплових електростанцій. Зазначені техногенні відходи знайшли широке застосування у виробництві шлакопортландцементу, заповнювачів для бетонів, в'яжучих автоклавного твердіння, газобетону, вогнетривів.

Відходи деревини і лісохімії (кора, пні, стружка, тріска, обпилювання) використовують для виробництва арболіту, фіброліту, ДВП, ДСП, ксилоліту, клейових виробів.

Тема 14. Матеріали та вироби з деревини

14.1. Загальні відомості

Дерево завжди привертало увагу будівельників легкістю обробки, невеликою власною масою при відносно високій міцності й гарних теплоізоляційних властивостях. З колод зводили стіни, балки міжповерхових перекриттів, з дощок настилали підлоги, збивали перегородки, двері, віконні рами, плетіння; з окремих брусів збирали несучі елементи мостів, покрить громадських будинків. Споруджене в 1817 р. у Москві покриття Кінногвардійського манежу (тепер Центральний виставочний зал) і тепер викликає захоплення, тому що його дерев'яні ферми без будь-яких проміжних опор перекривають проліт у 44,9 м.

Сьогодні діапазон застосування деревини значно розширився, хоча витрачається вона ощадливіше. Стружка й обпилювання, що неминуче утворюються при обробці деревини, а також деревина із сучковатістю і тріщинами за старих часів зовсім не використовувалися. У наші дні, застосування синтетичних смол і клеїв дозволяє одержати з відходів деревини дерев'яні клеєні конструкції значних розмірів, деревостружкові й деревоволокнисті плити, теплоізоляційний картон і будівельний папір.

У будівництві застосовують як хвойні ( сосна, модрина, ялина, ялиця, кедр) так і листяні (дуб, ясен, бук, береза, осика) породи. Область їхнього раціонального використання представлена в таблиці.

14.2. Будова і склад деревини

Зростаюче дерево складається з кореневої системи, крони і стовбура. Стовбур є основною і найбільш коштовною частиною дерева. З нього одержують від 60 до 90% ділової деревини.

За своєю будовою деревина є волокнистим, пористим матеріалом, що складається з живих і мертвих кліток, які забезпечують живильні, запасальні і механічні функції.

Макроструктуру (будова стовбура дерева видима неозброєним оком) і мікроструктуру (видима під мікроскопом) вивчають у поперечному і двох поздовжніх перерізах: радіальному і тангенціальному.

.

Рис. 2.1 - Розрізи стовбура дерева:

а - торцевий; б - тангенціальний; в - радіальний; елементи деревини стовбура:

1 - серцевина; 2 - ядро; 3 - заболонь; 4 - кора

При дослідженні розрізів стовбура неозброєним оком можна розрізнити наступні основні частини: серцевину, кору, камбій і деревину ( рис 2.1.)

Частина стовбура від лубу до серцевини (деревина) на поперечному розрізі складається з річних кілець. Кожне кільце, у свою чергу, включає світле кільце ранньої деревини і більш темне – пізньої. Рання деревина утворюється навесні чи на початку літа, вона складається з великих тонкостінних кліток, має велику пористість і низьку міцність.

Деревина, що утворилася влітку і на початку осені (пізня), має темний колір, велику міцність і щільність. Отже чим більше вміст пізньої деревини, тим вище міцність дерева.

14.3. Загальні властивості деревини

Кожна порода дерева має характерний колір і текстуру. Для хвойних порід характерний простий і одноманітний малюнок, а різноманіття і багатство текстури деревини листяних порід високо ціниться в столярно-оздоблювальних роботах.

Деревина всіх порід в основному складається з целюлози, у зв'язку з чим істинну щільність деревини приймають рівної 1,54 г/см³. Середня щільність коливається від 450 до 900 кг/м³.

Деревина, володіючи гідрофільністю і волокнистою пористою структурою, легко всмоктує і віддає вологу. Вологість деревини виражають у % стосовно маси сухої деревини. Розрізняють гігроскопічну вологу (зв'язану в стінках кліток) і капілярну вологу (вільно заповнює міжклітинний простір і порожнини кліток). Вологість, придбана деревиною при тривалому перебуванні в умовах постійного температурно-вологого режиму, називають рівноважною. Для кімнатно-сухої деревини рівноважна вологість складає 8-12%, для повітряно-сухої – 15-18%. Унаслідок коливання вологості деревини відбувається небажана зміна розмірів і форми виробу. Нерівномірність усушки, викликана неоднорідністю будови деревини, і наступне короблення сприяють розтріскуванню пиломатеріалів і колод .Для запобігання зазначеним процесом столярні вироби виготовляють з деревини з вологістю 8-10%, зовнішні конструкції – 15-18%.

Зволоження сухої деревини до досягнення нею межі гігроскопічності стінки деревних кліток приводить до їхнього стовщення, збільшення об'єму і розмірів дерев'яних виробів. Вказаний процес називається набряканням.

У сухому стані деревина є теплоізоляційним матеріалом і діелектриком. Зазначені фізичні властивості залежать від напрямку теплових потоків, пористості й вологості деревини.

Механічні властивості деревини залежать від напрямку навантаження стосовно деревних волокон, середньої щільності і вологості. Міцність деревини при стиску уздовж волокон у 4-6 разів більше, ніж поперек. Наприклад, для сосни уздовж волокон вона складає 100 МПа, поперек – 20-25 МПа. Волокниста будова деревини забезпечує дерев'яним конструкціям великий опір вигину, тому й застосовують для виготовлення балок, крокв, ферм.

Міцність деревини при сколюванні має велике значення при влаштуванні врубок, клейових швів і т.д., у дерев'яних конструкціях. Ця міцність складає 6-13 МПа, при сколюванні уздовж волокон і 24-40 МПа – поперек волокон.

Статична твердість чисельно дорівнює навантаженню, що необхідне для вдавлення в поверхню зразка половини металевої кульки певної маси і діаметра. Залежно від цього показника всі породи дерева підрозділяють на м'які (сосна, ялина, вільха) – 35-50 МПа, тверді (дуб, граб, береза) – 50-100 МПа, дуже тверді (кизил, самшит) – більше 100 МПа.

14.4. Деревні породи

Деревні породи поділяють на хвойні й листяні.

Сосна – ядрова порода, має високу міцність і низьку щільність, середня щільність – 470-540 кг/м³. Деревина сосни смолиста ,важко піддається загниванню, її застосовують у вигляді кругляка та пиляних лісоматеріалів, а також для виготовлення столярних виробів і меблів.

Ялина – порода із стиглою деревиною, маслосмолиста, має високі показники міцності, низьку середню щільність (440-500 кг/м³). Її застосовують для виготовлення будівельних конструкцій та столярних виробів. За якістю деревини ялина незначно поступається перед сосною. Найкращі властивості має дерево, зрубане у віці 80-100 років.

Модрина – ядрова смолиста порода з підвищеними твердістю та середньою щільністю (630-730 кг/м³). Стійка проти загнивання, найкращі властивості має у віці 100-120 років. Застосовують в будівництві мостів, а також у гідротехнічному будівництві, для виготовлення шпал. Недолік модрини – схильність до розтріскування.

Дуб – ядрова порода, яка має високу механічну міцність і щільність 720 кг/м³. Оптимальний час зрубування – 180 років. Має високу стійкість проти загнивання, добру текстуру. Застосовують у відповідальних конструкціях, мостобудуванні, гідротехнічному будівництві, для виготовлення облицювальної фанери, столярних виробів і паркету.

Бук – розсіяно-пориста стиглодеревна порода. Деревина тверда, щільна (середня густина – 650кг/м³), пружна. Найкращі властивості має , якщо зрубана у віці 110 років. Застосовують для виготовлення меблів, столярних виробів і паркету.

Вільха – заболонна порода з м’якою деревиною, що легко піддається обробці, нестійка проти загнивання. Застосовують її для столярних виробів і фанери.

Береза – заболонна порода. Деревина щільна (середня щільність – 650 кг/м³), має високі міцність, в’язкість; нестійка проти загнивання. Застосовують для виготовлення фанери, паркету, столярних виробів, поручнів, опоряджувальних робіт.

14.5. Вади деревини

Сучки – це частини в деревині, що порушують однорідність її будови викликають скривлення волокон, утруднюють механічну обробку.

Тріщини – розриви деревини уздовж волокон, порушують цілісність матеріалу, знижують механічну міцність і довговічність. Можуть бути:

• метиковими (виникають у зростаючому дереві, розташовані на обох торцях колоди в одній площині),

• морозні (утворюються в зростаючому дереві, мають радіальний напрямок із заболоні в ядро, значну довжину уздовж стовбура), тріщини, усушки (виникають у зрубаному дереві глибиною і довжиною не більше 1 м).

Збіжистість – це зменшення діаметра круглих лісоматеріалів від товстого до тонкого кінця, що перевищує нормальний стік, рівний 1 см на 1 м довжини колоди. Зазначена вада характерна для необрізних матеріалів, збільшує відходи при розпилюванні.