Классификация строительных материалов

Вопросы лекции:
Введение.
1. Классификация строительных материалов.
2. Вяжущие строительные материалы.
Заключение.

Введение.
Различия в назначении и условиях эксплуатации зданий (сооружений) определяют разнообразные требования к строительным материалам и их обширную номенклатуру.
Различают две основные категории строительных материалов:
общего назначения (цемент, бетон, лесоматериалы);
специального назначения (акустические, теплоизоляционные, огнеупорные материалы).

Вопрос 1. Классификация строительных материалов
Примеры строительных материалов: древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для кладок и штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и др.
Строительными изделиями являются: сборные железобетонные панели и конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др.
1. По степени готовности различают собственно строительные материалы и строительные изделия.

По степени готовности строительные материалы условно делят на собственно строительные материалы (вяжущие материалы, заполнители и т.д.)
и строительные изделия - готовые детали и элементы, монтируемые в здании на месте строительства (железобетонные панели, санитарно-технические кабины, дверные и оконные блоки и т. д.).

2. По назначению материалы подразделяют на следующие группы:

Конструкционные материалы, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях;
Теплоизоляционные материалы, основное назначение которых - свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;
Акустические материалы (звукопоглощающие и звукоизоляционные) - для снижения уровня "шумового загрязнения" помещения;
Гидроизоляционные и кровельные материалы - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;
Герметизирующие материалы - для заделки стыков в сборных конструкциях;
Отделочные материалы - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;
Материалы специального назначения (огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.

Конструкционные материалы получили свое название от области применения при возведении здания, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях.
Основные элементы здания, имеющие определенное назначение и определяющие структуру здания, (фундамент, стены, перекрытия, крыша). Все нагрузки, возникающие в здании, воспринимают несущие элементы, а ограждающие отделяют помещения здания друг от друга и от внешнего пространства.

3. По способу происхождения строительные материалы подразделяют на природные и искусственные.
Природные материалы - это древесина, горные породы (природные камни), торф, природные битумы и асфальты и др. Эти материалы получают из природного сырья путем несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава.
К искусственным материалам относят кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Их получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья, как по строению, так и по химическому составу.

4. По способу изготовления материалы подразделяют на следующие группы:

По совокупности технологических и эксплуатационных признаков строительные материалы, получаемые механической обработкой, принято подразделять на следующие основные группы:
Природные каменные материалы - горные породы, подвергнутые механической обработке (облицовочные плиты, стеновые камни, щебень, гравий, бутовый камень и др.).
Лесные материалы и изделия - строительные материалы, получаемые главным образом механической обработкой древесины (круглый лес, пиломатериалы и заготовки, паркет, фанера и др.).

5. По сырьевому признаку строительные материалы подразделяют на органические, минеральные и металлические.
У каждой из этих групп материалов есть свои специфические свойства.
Так, органические материалы не выдерживают высоких температур и горят; минеральные, напротив, хорошо противостоят действию огня, а металлы очень хорошо проводят электричество и теплоту.

Вопрос 2. Вяжущие строительные материалы
Вяжущие материалы — вещества минерального и органического происхождения, которые используются для изготовления бетонов и строительных растворов, устройства гидроизоляции, омоноличивания отдельных элементов строительных конструкций.
Современные вяжущие вещества в зависимости от состава делят на:
- неорганические (минеральные) (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.), которые для перевода в рабочее состояние затворяют водой (реже водными растворами солей);
- органические (битумы, дегти, синтетические полимеры и олигомеры), которые переводят в рабочее состояние нагревом либо с помощью органических растворителей, либо сами они представляют собой вязкопластичные жидкости.

Неорганическими вяжущими веществами называют материалы, способные при смешивании с водой, образовывать пластично-вязкое тесто, которое со временем затвердевает.
Переходя из пластично-вязкого состояния в камневидное, вяжущие вещества могут склеивать между собой зерна песка, гравия и щебня. Это свойство используется для получения бетонов, строительных растворов, силикатного кирпича, асбестоцемента и других каменных материалов.
Вяжущие вещества делят на:
- неорганические - известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.;
- органические - битумы, дегти, синтетические полимеры и олигомеры.

В строительстве в основном используют неорганические (минеральные) вяжущие вещества.
Главным качественным показателем вяжущих является отношение к воздействию воды. По этому признаку их делят на воздушные и гидравлические.
Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. По химическому составу можно выделить четыре группы воздушных вяжущих:
1 - известковые, состоящие, в основном, из гидрооксида кальция Са (ОН) 2;
2 - гипсовые, состоящие из сульфата кальция (CaSO4 0,5Н2О или CaSO4);
3 - магнезиальные, главным компонентом которых служит MgO;
4 - жидкое стекло - раствор силиката натрия или калия. Последнее из-за способности сохранять прочность в кислых средах называют кислотоупорным вяжущим.

Гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде. Причем, находясь в воде, они могут повышать свою прочность.
По химическому составу гидравлические вяжущие представляют собой сложные системы, состоящие в основном из соединений четырех оксидов: СаО - SiO2 - А12О3 - Fe2O3. Эти соединения образуют основные типы гидравлических вяжущих:
1) гидравлическая известь и романцемент;
2) силикатные цементы, состоящие преимущественно из силикатов кальция (портландцемент и его разновидности);
3) алюминатные цементы, состоящие в основном из алюминатов кальция (глиноземистый цемент и его разновидности);
4) вяжущие эттрингитового типа, основными компонентами которых являются алюминаты кальция и сульфат кальция (расширяющиеся и безусадочные цементы).

Романцемент — медленнотвердеющее вяжущее вещество соотносительно низкой марочной прочностью. Различают марки 25, 50 и. 100.
Гидравлическую известь и романцемент применяют для изготовления штукатурных и кладочных растворов, в том числе во влажных условиях, бетонах низких марок, смешанных вяжущих и т. п., что позволяет экономить энергоемкий и дорогой портландцемент.
Гидравлическая известь и романцемент

Портландцемент является основным материалом в современном промышленном, гражданском, жилищном, сельскохозяйственном, гидротехническом и дорожном строительстве.
Портландцемент
Пластифицированный портландцемент отличается от обыкновенного содержанием поверхностно-активной пластифицирующей добавки, повышающей подвижность и удобоукладываемость бетонной смеси и придающей затвердевшим бетонам высокую морозостойкость.
Разновидности портландцемента

Технологическая схема производства портландцемента
(мокрый способ получения)

1 - щековая дробилка; 2 - молотковая дробилка; 3 - склад сырья; 4 - мельница «Гидрофол»; 5 - мельница мокрого помола; 6 - вертикальный шламбассейн; 7 - горизонтальный шламбассейн; 8 - вращающаяся печь; 9 - холодильник; 10 - клинкерный склад; 11 - мельница; 12 - силос цемента.
Технологическая линия по производству портландцемента мокрым способом

Шлаковые цементы являются разновидностью цементов с активными минеральными добавками, в которых последние представлены доменными гранулированными шлаками.
Способность шлаков к самостоятельному водному твердению позволяет получать шлаковые цементы по качеству выше, чем пуццолановые цементы (с другими видами активных минеральных добавок).
Шлаковые цементы
Схема производства известково-шлакового цемента:
1 — сушильный барабан; 2 — мельница;
3 — цементные силосы; 4 — упаковочная машина, через 24 ч после начала затворения.

Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее гидравлическое вяжущее вещество, получаемое тонким измельчением обожженной до плавления (или спекания) сырьевой смеси, составленной из бокситов и извести (известняка) с преобладанием в готовом продукте низкоосновных алюминатов кальция.
Глиноземистый цемент

Цементный камень, полученный на основе всех гидравлических вяжущих веществ, испытывает усадочные деформации. Это может привести к появлению трещин в местах соединения бетонных и железобетонных элементов сооружения, что нарушает монолитность конструкции.
В ряде случаев, когда усадочные деформации недопустимы, например для зачеканки и гидроизоляции швов тюбингов туннелей, раструбных труб, заделки фундаментных болтов, получения плотных стыков бетонных и железобетонных конструкций, заделки трещин и др., необходимо применять безусадочный или расширяющийся цемент.
Расширяющийся цемент
Усиление строительных конструкций
а) – сверление и промывка шпуров; б) – установка иньекторов, нагнетание раствора «Микролит»;
в) – зачеканка устья шпура материалом «КТ трон-3».
1 – строительная конструкция; 2 – иньектор; 3 - материал «Микролит»; 4 – материал «КТ трон-3»

Строительный раствор состоит из минерального заполнителя, вяжущего вещества и специальных добавок, улучшающих эксплуатационные качества готового продукта.
Различают несколько видов строительных растворов, и в зависимости от этого подбирают те или иные разновидности компонентов.
Строительный раствор

Цемент. Клей. Затирки. Грунтовки. Шпаклевки. Штукатурки. Самовыравнивающиеся смеси.
Сухие строительные смеси:

Классификация

Схема выбора модификаций сухих дисперсных строительных гидроизоляционных проникающих капиллярных смесей ТМ «Гидротэкс» при устройстве гидроизоляции

Основная модификация
«Гидротэкс-В»
Водоостанавливающий
Расход сухой смеси на
1 кв.м. поверхности 2-3 кг

Основная модификация
«Гидротэкс-К»
Окрасочный
Расход сухой смеси на
1 кв.м. поверхности
0,9 -1,2 кг

Основная модификация
Гидротэкс-Л
Эластичный
Эластичная однокомпонентная безусадочная гидроизоляция с высоким сопротивлением гидростатическому давлению воды и воздействию агрессивных
сред (для устройства внутренней и наружной гидроизоляции механизированным способом)
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица 1
Расход сухой смеси на
1 кв.м. поверхности
0,8 -0,9 кг

Основная модификация
«Гидротэкс-У»
Универсальный
Расход сухой смеси на
1 кв.м. поверхности 2-3 кг

Вспомогательная модификация
«Гидротэкс-Ш»
Шовный
Расход сухой смеси на
1 п.м. штрабы 2×2 см
0,9 -1,0 кг

Вспомогательная модификация
«Гидротэкс-Б»
Гидропломба
Расход сухой смеси на
1 дмᶟ 1,9 -2,0 кг

Вспомогательная модификация
«Гидротэкс-Р»
Ремотный
Расход сухой смеси при толщине слоя 1 мм на
1 кв.м. поверхности
1,5 -1,7 кг

Дополнительные материалы
«Гидротэкс-Ф»
Гидрофобизатор
Гидрофобизирующая жидкость. Эффективное средство для поверхностной обработки строительных материалов и конструкций, предотвращающее водонасыщение, появление высолов и грибковых образований. Не меняет внешний вид и природную фактуру материала.
Расход в зависимости от состояния и типа поверхности от 0,2- 1 л/кв.м.

Рисунок №1

Рисунок №2

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Органические вяжущие материалы используются для получения гидроизоляционных, кровельных материалов, для приготовления композиционных материалов и смесей для устройства дорожных и аэродромных покрытий и оснований и для многих других целей.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЯЖУЩИХ
БИТУМЫ ДЕГТИ ЭМУЛЬСИИ

Обозначения
БНД - битумы нефтяные дорожные вязкие.
БН - битумы нефтяные вязкие.
СГ - битумы нефтяные дорожные жидкие густеющие со средней скоростью.
МГ - битумы нефтяные дорожные жидкие медленногустеющие.
МГО - битумы нефтяные дорожные жидкие окисленные.
Вяжущим веществом эту смесь называют потому, что ее используют для связывания (склеивания) минеральных зерен различной крупности в прочный и плотный дорожно-строительный материал - асфальтобетон, дёгтебетон и другие подобные им материалы.

Классификация органических вяжущих
Битумы
-нефтяные, сланцевые, природные
-твердые, вязкие, жидкие
-дорожные, кровельные, изоляционные Дегти
-каменноугольные
-торфяные
-древесные
Эмульсии
-битумные
-дегтевые
В дорожном строительстве применяют, главным образом, битумы нефтяные вязкие и жидкие, в меньшей степени битумные эмульсии и каменноугольные дегти.

Классификация

БИТУМЫ
1. по вязкости
ТВЕРДЫЕ ВЯЗКИЕ ЖИДКИЕ

ТВЕРДЫЕ БИТУМЫ
СТРОИТЕЛЬНЫЕ ИЗОЛЯЦИОННЫЕ
БН-IV БН-V БНИ 60/90 БНИ 90/130

ВЯЗКИЕ БИТУМЫ
Дорожные Гидроизоляционные
БНД БН БНК
40/60 БНК-1 БНК-2
60/90 60/90 90/130 90/130
130/200 130/200
200/300 200/300

Битумы дорожные в основном используются для строительства и ремонта дорожных и аэродромных покрытий. Нефтяные дорожные битумы делятся на вязкие и жидкие.
Вязкие битумы различаются: БНД (битумы нефтяные дорожные) и БН (битумы нефтяные).
Вязкие нефтяные дорожные битумы вырабатывают пяти марок: БНД 40/60, БНД 60/90, БНД 90/130, БНД 130/200, БНД 200/300;
нефтяные (БН) - четырех марок: БН 60/90, БН 90/130, БН 130/200, БН 200/300.
Буквы БНД означают «битум нефтяной дорожный», цифры-дроби 40/60, 60/90 и т.д. указывают на допустимые для марки пределы показателей глубины проникания стандартной иглы при 25 °С, косвенно характеризующие вязкость битума.
Технические условия на вязкие нефтяные битумы нормированы ГОСТ 22245-90.
БИТУМЫ НЕФТЯНЫЕ ДОРОЖНЫЕ

ЖИДКИЕ ДОРОЖНЫЕ БИТУМЫ
СГ МГ МГО
25/40 40/70 70/130 130/200

ДЕГТИ
ДРЕВЕСНЫЕ КАМЕННОУГОЛЬНЫЕ ТОРФЯНЫЕ
Д-0 Д-1 Д-2 Д-3 Д-4 Д-5 Д-6 Д-7

Дорожные дегти
Каменноугольные дорожные дегти являются продуктами переработки каменноугольной сырой смолы, получаемой при сухой перегонке каменного или бурого угля.
В зависимости от вязкости дорожные каменноугольные дегти подразделяются на 6 марок: Д-1, Д-2, Д-3, Д-4, Д-5, Д-6.
Наименьшая вязкость у дегтя марки Д-1, а наибольшая – Д-6.
В зависимости от вязкости и способа производства работ, а также от конструктивных особенностей дорожной одежды дорожные каменноугольные дегти используются:
- Д-1 – для укрепления грунтов и обеспыливания дорог;
- Д-2 и Д-3 – для получения черных грунтогравийных, гравийных и щебеночных материалов в холодном состоянии как путем смешивания их на дороге, так и в установках;
- Д-4 – для поверхностной обработки, а также для обработки гравия и щебня в установках;
- Д-5 и Д-6 – в основном для приготовления горячего дегтебетона, а также для пропитки щебня( получения черного щебня).

ЭМУЛЬСИИ
ПРЯМЫЕ ОБРАТНЫЕ
АНИОНОАКТИВНЫЕ КАТИОНОАКТИВНЫЕ ЭБА ЭБК
БЫСТРОРАСПАДАЮЩИЕСЯ
ЭБА-1 СРЕДНЕРАСПАДАЮЩИЕСЯ
ЭБК-1 ЭБА-2 МЕДЛЕННОРАСПАДАЮЩИЕСЯ
ЭБК-2 ЭБА-3
ЭБК-3

Дорожные эмульсии
С целью снижения стоимости дорожного строительства и экономии органических вяжущих материалов широкое применение находят битумные и дегтевые эмульсии.
Эмульсия представляет собой дисперсную систему, состоящую из двух практически нерастворимых друг в друге жидких фаз (слой воды и слой битума).
Для приготовления эмульсий используют битумы нефтяные вязкие улучшенные (ГОСТ 22245-76) марок БНД 200/300, БНД 130/200, БНД 90/130, БНД 60/90, БНД 40/60 или дегти марок Д-3 и Д-4.

Битумная дорожная эмульсия
Битумная дорожная эмульсия — это темно-коричневая однородная жидкость с малой вязкостью, которая производится путем измельчения битума в водном растворе эмульгатора.
За счет того, что субстанция маловязкая, она используется в качестве вяжущего или пленкообразующего материала.
С помощью битумной эмульсии обеспечиваются благоприятные условия для последующей обработки дорожных покрытий.
Битумная эмульсия активно используется как для бетонных, так и для щебеночных и асфальтовых покрытий.
В зависимости от покрытия расход битумной дорожной эмульсии может существенно отличаться. Так, для асфальта потребуется 500 г/м², для щебеночного покрытия — 1200 г/м², для пропитки асфальтовой крошки необходимо до 2000 г/м².

Дорожные каменноугольные дегти
Заключение.

В столице Гаити Порто-Пренсе 13 января 2010 года
произошло мощное землетрясение