Заметки строителя

Рубрика «Отрасли материального производства»

Важным свойством ряда строительных материалов является-водопроницаемость и водопоглощение. Водопроницаемость каменных, древесных и других неметаллических материалов характеризуется их способностью пропускать сквозь свою толщу воду под определенным давлением. Степень водопроницаемости измеряется количеством воды, прошедшей за 1 час через 1 м2 площади материала при определенной его толщине. Водопоглощением называется способность абсолютно сухих пористых материалов впитывать воду. Водопоглощение измеряется разностью веса сухого и во-донасышенного материала.

Плотность материала характеризуется степенью заполнения его веществом, из которого он состоит. Поэтому гранитный и известняковый камень, тяжелый бетон и др. ввиду   высокой их плотности и теплопроводности не могут применяться для устройства стен отапливаемых помещений.

Звуко- и теплоизоляционная способность материалов зависит от их пористости и степени теплопроводности.

Химически стойкими являются такие материалы, которые не боятся воздействия кислот, щелочей, газов и солей, растворенных в окружающей их среде — воздухе или воде, а также встречающихся в производственных условиях.

Все здания по назначению разделяются на жилые, общественные (культурно-бытовые, коммунальные, административные и т. п.), промышленные, энергетические, транспортные, сельскохозяйственные и т. д.; жилые дома, в свою очередь, — на одно- и многоквартирные, одно- и многоэтажные. Промышленно-производственные здания также могут быть одно- и многоэтажными, одно- и многопролетными.

Наиболее экономичными с точки зрения первоначальных затрат на строительство и последующую эксплуатацию считаются четырех-пятиэтажные бескаркасные жилые здания. Однако при массовой застройке крупных городов и промышленных центров такими домами возникают дополнительные затраты на дорожно-мостовые работы, прокладку удлиненных инженерных сетей и другие виды благоустройства. Поэтому с целью более эффективного использования городских земель и уменьшения удельных затрат на инженерное благоустройство городской территории (на одного жителя) в крупных городах наряду с пятиэтажными строятся дома в 8, 9, 12 и более этажей.

По внешнему виду жилые и общественные здания бывают простой и сложной архитектуры и монументальные.

Морозостойкость (МРЗ) материалов характеризуется способностью в насыщенном водой или хотя бы увлажненном состоянии выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания без признаков разрушений. Стеновые материалы должны выдерживать пятнадцатикратное замораживание и оттаивание (МРЗ-15), фундаментные — двадцатипятикратное (МРЗ-25), гидротехнические— стократное (МРЗ-100) и более.

К огнестойким материалам относят такие, которые выдерживают воздействие температур порядка 600—650° С, а к огнеупорным — действие температур 1500° и выше.

Теплопроводность материалов характеризуется их способностью пропускать через свою толщу тепло при разности температур на внутренней и наружной поверхностях. Теплопроводность измеряется количеством пропускаемого тепла (,в килокалориях), например кирпичной стеной здания толщиной 1 м, площадью 1 м2 в течение 1 часа при разности температур на внутренней и наружной ее поверхностях, равной 1°С.

Теплоемкостью материалов называют их способность сначала аккумулировать, а затем постепенно отдавать тепло в окружающую среду. Так, кирпичные печи после разогрева длительное время служат источниками тепла, так как кирпич имеет высокий коэффициент теплоемкости.

Прочностью материалов называется способность к восприятию статических и динамических нагрузок, возникающих при эксплуатации построенных объектов. При этом различают предел прочности на сжатие, растяжение, изгиб и т. д., величину разрушающей нагрузки и допускаемое напряжение, — полезную нагрузку на конструкцию, изготовленную из данного материала. От степени прочности материалов зависят прочность и долговечность конструкций зданий и сооружений.

Твердость характеризуется способностью материалов сопротивляться проникновению в них других более твердых тел. Например, при забивке гвоздей сопротивляемость древесины сосны, ели, осины и других мягких пород невелика, в то время как твердость древесины дуба, бука и т. д. значительна.

Истираемость зависит от твердости материалов и характеризуется степенью их износа при движении транспорта или людей по соответствующим конструкциям — мостовым, полам и т. д.

Под хрупкостью и сопротивлением ударам материалов подразумевают способность воспринимать соответствующие нормально допустимые равномерные (спокойные) и внезапные (ударные) нагрузки без разрушений.

К группе прочих относятся многочисленные по номенклатуре, разнообразные по характеру и назначению, используемые в строительстве облицовочные, отделочные, электроосветительные и санитарно-технические (для внутренних работ), гидро- и теплоизоляционные и другие материалы, а также метизы (болты, шурупы, гвозди, скобы и т. д.), скобяные изделия,   печное литье и т. п.

Удельный вес прочих материалов (несмотря на сотни и даже тысячи их наименований) в общей стоимости всех строительных материалов, необходимых для возведения зданий жилищио-гражданского назначения, составляет около 10—15%, а промышленного назначения — 8—10%. Вместе с тем без перечисленных и многих других прочих материалов ни одно строительство обойтись не может. Поэтому при проектировании намечаемого строительства потребность в этих материалах должна определяться с той же степенью тщательности, как и потребность в основных видах материалов, деталей и конструкций.

Так, сталь, древесина (особенно на торец), железобетон и другие материалы под действием избыточных равномерных и ударных нагрузок предварительно деформируются и только после этого начинают разрушаться. В отличие от этого многие строительные материалы—чугун, стекло, кирпич, бетон и др.— под действием избыточных равномерных и тем более ударных нагрузок разрушаются мгновенно. Эти свойства материалов учитываются при использовании их для изготовления соответствующих элементов и частей зданий и сооружений.

Упругость и пластичность — диаметрально противоположные свойства материалов.  Упругими называют материалы,   способные

восстанавливать свою первоначальную форму после снятия действующей на них нагрузки. Например, стальная рессора или пружина под действием нормально допустимой нагрузки изгибаются или растягиваются, а после снятия нагрузки принимают прежний вид. В случае приложения больше допустимой нагрузки упругие материалы могут разрушиться или восстановление прежней формы может быть неполным (возникают так называемые остаточные деформации). В отличие от этого пластичные материалы под действием нагрузки принимают заданную им форму и сохраняют ее после снятия нагрузки. К ним относятся растворы из цемента, извести, глины, гипса, бетона, пластмассы, некоторые виды стального проката и другие материалы, из которых формуются, изгибаются и штампуются соответствующие детали и конструкции.

При выборе материалов для строительства различных по своему характеру и назначению   зданий   и сооружений прежде всего учитываются  основные физико-механические свойства:  объемный вес, прочность, твердость, истираемость, морозо- и огнестойкость, тепло- и звукоизоляционная способность и др.

Объемным весом материала называют вес единицы его объема в естественном состоянии, т. е. вес с учетом пор для плотных (например, кирпича) и пустот между отдельными фракциями для рыхлых материалов (щебня, гравия, песка и т. д.). Объемный вес воздушно-сухих материалов определяется как отношение удельного веса соответствующего материала к его объему. От величины объемного веса материалов зависит вес здания или сооружения, а от этого — удельная нагрузка (давление) на единицу площади основания и фундамента, трудоемкость транспортировки и использования их как при возведении отдельных элементов и конструкций, так и сооружения в целом.

 В большинстве своем стальные конструкции морозо- и теплостойки и при определенных условиях достаточно долговечны. Однако стальные конструкции из обычных сталей в некоторых случаях подвергаются быстрому износу, коррозии, деформируются при воздействии высоких температур (600° С и более) и т. д. Это дорогой материал — от 150 до 300 руб. за 1 т и более.

Несмотря на некоторые недостатки и относительную дороговизну чугунных и стальных строительных деталей и конструкций, без них невозможно никакое строительство.

В строительстве широко используют прокатные изделия из стали. Сталь, из ^которой изготовляют прокатные изделия для строительных целей, делят на соответствующие марки. Помимо этих видов стального проката, в строительстве широко применяются стальные шовные и бесшовные трубы диаметром .(внутренним) от 4 до 600 мм и стальные сварные трубы диаметром от 600 до 3000 мм и более.

Наряду с традиционными тяжелыми стальными стропильными фермами для устройства перекрытий промышленных зданий в настоящее время начато внедрение легких, не менее прочных, пространственных (структурных) конструкций.

В строительстве широко применяются искусственные минеральные материалы. Потребность в стеновых искусственных минеральных материалах непрерывно возрастает. Большее распространение получают индустриально-сборные материалы: панели, крупные блоки из бетона и железобетона, шлакобетона, гипса и асбоцемента.

Искусственные камневидные минеральные материалы разделяют на две группы: обжиговые и безобжиговые.

Обжиговые камневидные материалы — красный кирпич, мостовой клинкер, кровельная черепица, облицовочные плитки и кирпич, канализационные и дренажные трубы и другие керамические изделия — являются продуктом соответствующей обработки (формования, сушки и обжига) природной глины в сочетании с песком.

К искусственным обжиговым рыхлым минеральным строительным материалам относятся вяжущие вещества: цемент, известь, гипс и алебастр.

Щебень, гравий и песок используют как инертные заполнители при изготовлении бетона в дорожном и гидротехническом строительстве. Из обыкновенной глины производят кирпич, черепичные изделия, а из специальной (содержащей не менее 12% окислов железа) — керамзит. Из глины в смеси с растительными грунтовыми наполнителями в безлесных районах страны изготовляют саман и другие стеновые материалы. Глина находит широкое применение для гидроизоляции фундаментов зданий, устройства экранов в земляных плотинах и т. д.

Источником получения всех естественных минеральных материалов, а также сырья для изготовления искусственных минеральных материалов являются горные породы. Горные породы разделяются на первичные, осадочные и метаморфические, на твердые (крепкие), мягкие и рыхлые. Наиболее распространенными первичными твердыми породами являются гранит, базальт, диабаз, лабродорит. К мягким первичным породам относятся артикский туф, пемза, к осадочным — известняки, песчаники и др. Метаморфические породы — это мрамор и гипс. Рыхлые горные породы включают гравий, песок, глину, растительный грунт.