Применяемых материалов и естественной структурой. Общие сведения о строительных материалах. Строительные материалы и изделия классифицируют по степени готовности, происхождению, назначению и технологическому признаку
По степени готовности различают собственно строительные материалы и строительные изделия - готовые изделия и элементы, монтируемые и закрепляемые на месте работы. К строительным материалам относятся древесина, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы для каменных кладок и различных штукатурок, лакокрасочные материалы, природные камни и т. д.
Строительными изделиями являются сборные железобетонные панели и конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и кабины и др. В отличие от изделий строительные материалы перед применением подвергают обработке - смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут и т. д.
По происхождению 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 промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья как по строению, так и по химическому составу, что обусловлено коренной переработкой его в заводских условиях.
Наибольшее распространение получили классификации материалов по назначению и технологическому признаку.
По назначению материалы подразделяют на следующие группы:
конструкционные материалы - материалы которые воспринимают и передают на грузки 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 материалы) - 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 (например огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.
Ряд материалов (например цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий. Это так называемые материалы общего назначения. Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особа легкие бетоны являются теплоизоляционным материалом; особо тяжелые бетоны - материалом специального назначения, который используют для защиты от радиоактивного излучения. .
По технологическому признаку материалы подразделяют, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и вид его изготовления, на следующие группы:
Природные каменные материалы и изделия - получают из горных пород путем их обработки: стеновые блоки и камни, облицовочные плиты, детали архитектурного назначения, бутовый камень для фундаментов, щебень, гравий, песок и др.
Керамические материалы и изделия - получают из глины с добавками путем формования, сушки и обжига: кирпич, керамические блоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, плитки облицовочные и для настилки полов, керамзит (искусственный гравий для легких бетонов) и др.
Стекло и другие материалы и изделия из минеральных расплавов - оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, стекло профилит (для ограждений), плитки, трубы, изделия из ситаллов и шлакоситаллов, каменное литье.
Неорганические вяжущие вещества - минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие при смешивании с водой пластичное тело, со временем приобретающее камневидное состояние: цементы различных видов, известь, гипсовые вяжущие и др.
Бетоны - искусственные каменные материалы, получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Бетон со стальной арматурой называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не только сжатию, но и изгибу и растяжению.
Строительные растворы - искусственные каменные материалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые со временем переходят из тестообразного в камневидное состояние.
Искусственные необжиговые каменные материалы - получают на основе неорганических вяжущих и различных заполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия, асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны.
Органические вяжущие вещества и материалы на их основе - битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь, приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы.
Полимерные материалы и изделия - группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластических нетермореактнвных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.
Древесные материалы и изделия - получают в результате механической обработки древесины: круглый лес, пиломатериалы, заготовки для различных столярных изделий, паркет, фанера, плинтусы, поручни, дверные и оконные блоки, клееные конструкции.
Металлические материалы - наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.
До сих пор нет однозначного ответа на вопрос, из какого материала лучше делать стены жилого дома. У каждого из них есть свои преимущества и недостатки. Строители и проектировщики не могут прийти к одному мнению относительно выбора самого оптимального изделия для выполнения стен. Всё дело в том, что в каждом конкретном случае лучший материал нужно подбирать, исходя из назначения постройки, её конфигурации, климатических условий местности и финансовых возможностей владельца. В нашей статье мы рассмотрим самые распространённые стеновые материалы, опишем их свойства, плюсы и минусы, а вы сами сможете выбрать лучший из них, исходя из условий строительства.
Факторы, влияющие на выбор
Четвёртая часть всех расходов на строительство идёт на возведение стен. Поскольку неправильно подобранный материал для строительства стен в будущем может привести к ещё большим тратам, при его выборе стоит учитывать следующие факторы:
- Если вы хотите сэкономить на обустройстве фундамента, сделав мелкозаглублённый облегчённый вариант, то для стен выбирайте лёгкий материал. Дополнительная экономия в случае использования лёгких элементов для стен дома будет при транспортировке и укладке, ведь её можно выполнить своими руками без использования дорогой грузоподъёмной техники.
- Выбирайте стройматериалы , отличающиеся хорошими теплоизоляционными характеристиками. В противном случае холодные стены зимой обойдутся вам дорого из-за расходов на отопление.
Совет: лучше всего выполнить теплотехнический расчёт с учётом климатических условий региона строительства. Только так можно быть уверенным, что вы правильно выбрали материал и конструкцию стен. Так, в северных регионах нашей страны даже стены из материалов с высокими теплоизоляционными свойствами нуждаются в утеплении.
- Если для строительства стен дома использовать штучные материалы, например, кирпич, то немалую долю расходов составят затраты на оплату труда каменщиков. Даже если вы будете делать всю работу сами, то учитывайте временные и физические затраты. Намного выгоднее и быстрее строить из крупноразмерных элементов. Самая большая скорость возведения стен у домов, построенных по каркасно-щитовой и каркасно-панельной технологии.
- Выбирая строительные материалы для стен, стоит учитывать то, насколько легко они поддаются отделке и нуждаются ли в ней вообще. Например, стены каркасного дома из ОСП можно вообще не отделывать, а просто покрасить, а дом из брёвен нуждается в основательной отделке снаружи и внутри.
Чтобы понять, из чего строить свой дом, вам необходимо разбираться в характеристиках стройматериалов, поэтому дальше мы опишем свойства каждого из них, перечислим достоинства и недостатки.
Кирпич
Дом, построенный из кирпича, может простоять век, а то и полтора. Существует множество разновидностей кирпича, отличающихся важными эксплуатационными и техническими характеристиками.
Так, для возведения стен используют силикатные и керамические виды кирпича. Рассмотрим их особенности:
- Керамический кирпич делается из обожжённой красной глины. Это прочный, влагостойкий, экологически чистый материал. В продаже есть полнотелый и пустотелый кирпич. Чем больше пустот в кирпиче, тем выше его теплоизоляционные показатели.
- Силикатный кирпич делается на основе извести, песка и некоторых добавок. Он также бывает полнотелый и пустотелый. Последний вариант отличается лёгкостью и улучшенными теплоизоляционными качествами. Силикатные полнотелые изделия отличаются хорошими звукоизоляционными свойствами, но высокой теплопроводностью.
Также этот стеновой материал делится на лицевой и рядовой:
- Строить стены дома лучше из рядового кирпича . Изделия могут иметь небольшие дефекты в виде трещинок и сколов, но за счёт этого их цена более приемлемая. К тому же для внутренней кладки стен не так важен внешний вид изделия, как для лицевой кладки.
- Облицовочный кирпич (лицевой) – это стеновой материал, которым оформляется фасад. Все изделия должны иметь правильную геометрическую форму, гладкую или рельефную поверхность, быть без изъянов и дефектов. Цена лицевого кирпича выше, чем у его рядового собрата.
Прочность этого стенового материала напрямую связана с его маркой, которая может быть от М 75 до М 300. Число обозначает нагрузку, которую может выдержать один квадратный сантиметр изделия. Чем выше марка, тем больше удельный вес изделия. Чтобы построить 2-х или 3-х этажный дом, достаточно кирпича марки 100-125. Для выполнения фундамента и цоколя используют изделия с маркой 150-175.
Также при выборе кирпича важно учитывать его морозоустойчивость, то есть количество циклов замораживания и оттаивания, которые изделие может выдержать без повреждения и снижения прочности не более чем на 20 %. Маркируется этот показатель буквой F и числом от 15 и выше. Для тёплых регионов можно использовать изделия с маркой морозостойкости 15, в более холодных широтах применяют кирпичи марки F25. Для облицовочных работ подойдёт кирпич с морозостойкостью не ниже 50.
Преимущества и недостатки кирпича
Среди плюсов этого стенового материала стоит перечислить следующее:
- Внушительный срок службы.
- Эстетическую привлекательность.
- Неограниченные возможности в плане дизайна и воплощения сложнейших проектов.
- Материал не поддаётся коррозии, порче грибами и микроорганизмами.
- Изделие не горит.
- Высокие звуко- и теплоизоляционные характеристики.
К недостаткам можно отнести такое:
- Из-за мелких размеров и большого удельного веса укладка стен из кирпича выполняется долго и стоит немало.
- Под стены из кирпича необходимо обустраивать основательный заглублённый фундамент, а это влечёт за собой повышенные расходы на материалы и земляные работы.
- В большинстве случае кирпичные стены нужно дополнительно утеплять.
Керамические блоки
Керамоблок – это материал, изготовленный из смеси глины и древесных опилок, после чего элемент обжигается в печи. Это достаточно долговечное изделие, которое позволяет быстро возвести стены дома. Прочность керамоблока настолько высокая, что из него можно сделать многоэтажный дом. Внутри материал имеет пористую структуру, а внешняя поверхность рифлёная. Для герметичного соединения торцы материала имеют пазы и гребни.
Высота керамоблока кратна рядам кирпичной кладки, а остальные размеры могут быть разными. Таким образом, из керамоблока можно строить по проектам, которые рассчитаны на кирпич. Но скорость строительства значительно выше, поскольку один керамоблок размером 238х248х500 мм, который весит 25 кг, приравнивается к 15 кирпичам, каждый из которых весит по 3,3 кг. Помимо повышения скорости строительства сокращаются расходы на раствор, ведь его понадобится меньше.
Важно: ширина керамоблока может быть 230, 240 и 250 мм, а длина бывает в пределах 250-510 мм. По длинной стороне изделия идёт замок гребень-паз.
Стены толщиной от 380 мм из этого материала не нуждаются в утеплении, поскольку теплопроводность изделия составляет всего 0,14-0,29 Вт/м²х°С. Маркировка широких блоков М 100. Если нужно выполнить тонкие, но прочные стены, то можно взять элементы с маркировкой 150. Морозостойкость керамоблоков составляет не менее 50 циклов.
Плюсы и минусы керамоблоков
К достоинствам можно отнести:
- Небольшой удельный вес и высокая прочность значительно расширяют сферу использования этого материала.
- Монтаж крупноразмерных изделий выполняется быстро и без лишних трудозатрат.
- Экономия раствора за счёт размеров элементов и отсутствия необходимости делать вертикальные швы.
- Морозостойкость обычного керамоблока выше, чем у рядового кирпича.
- Хорошая огнеупорность. Изделие способно противостоять горению на протяжении 4 часов.
- В помещении из керамоблоков создаётся оптимальный микроклимат, поскольку стены могут «дышать» и регулировать влажность воздуха.
- Дом может прослужить полтора века и при этом не потеряет свои теплоизоляционные характеристики.
Есть у этого материал и недостатки, среди которых стоит назвать следующие:
- Цена керамоблоков достаточно высока.
- Поскольку на нашем рынке эти изделия относительно новые, сложно найти хорошего каменщика для выполнения кладки.
- Этот хрупкий материал нужно очень осторожно складировать и транспортировать.
Газоблоки
Этот материал отличается превосходными теплоизоляционными характеристиками. По теплопроводности стена из газоблока шириной 300-400 мм не уступает многослойной кирпичной конструкции. Стены из газоблоков поддерживают оптимальный температурный и влажностный режим внутри помещения. Материал не подвержен гнили и отличается внушительным сроком службы. Теплоизоляционные качества газоблока в 3 раза больше, чем у кирпичной стены.
Газобетон довольно лёгкий, поэтому его несложно транспортировать и укладывать. Он легко режется обычной ножовкой до нужных размеров. Кладка элементов выполняется на растворе или специальном клее, которого требуется немного. Гладкая ровная поверхность газоблоков легко поддаётся отделке. Газобетон считается экологически чистым и негорючим. Он имеет достаточно высокую морозостойкость.
Внимание: для газобетона важна характеристика плотности. Этот показатель может быть в пределах 350-1200 кг/м³. Для обычного жилого дома достаточно взять элементы с маркировкой 500-900.
Преимущества и недостатки газоблоков
Плюсов у этого стенового изделия немало:
- Кладка стен из газоблоков ведётся в 9 раз быстрее, чем кладка из кирпича.
- Невысокая теплопроводность изделия – большой плюс в его пользу.
- Газобетон имеет высокую пожароустойчивость, он даже при горении не выделяет вредных веществ.
- Пористая структура материала способствует высокой морозостойкости.
- По паропропускающей способности газобетон сравним только с древесиной.
Минусы газобетона:
- Низкая прочность на изгиб.
- Материал подвержен растрескиванию.
- Гигроскопичность. После впитывания влаги снижаются теплоизоляционные показатели газобетона, поэтому фасад нуждается в защитной отделке.
- Прямо на газоблоки нельзя укладывать плиты перекрытия и балки, поэтому перед их укладкой придётся делать монолитный армопояс. Это влечёт за собой дополнительные расход и затраты времени.
Дерево
Многие люди, решившие строить дом, делают выбор в пользу дерева. Этот натуральный материал отличается экологической чистотой. Он создаёт в доме благоприятный микроклимат, поддерживает оптимальную влажность и насыщает воздух целебными фитонцидами. В деревянном доме тепло зимой и не жарко летом, поскольку древесина отличается хорошими теплоизоляционными характеристиками.
Деревянный домик можно построить из следующих изделий:
- Бревно может быть естественной формы или оцилиндрованным. В последнем случае материал имеет правильную форму и гладкую поверхность, но нуждается в дополнительной защитной обработке, поскольку естественный защитный смоляной слой, который находится под корой, снимается в процессе оцилиндровки.
- Можно использовать клееный (профилированный) и пиленый или строганный брус. Более качественные дома получаются из клееного бруса, который имеет специальные пазы и гребни для плотного прилегания элементов. Пиленый брус чаще используется для выполнения каркасных домов.
- Каркасно-щитовые дома делаются из ОСП, ДСП, влагостойкой фанеры, которые крепятся на каркас. Внутри стены закладывается утеплитель.
Главные плюсы деревянных домов – их экологичность, комфортность и приемлемая цена. Под такой дом можно сделать облегчённый фундамент. Недостатки – пожароопасность, усадка.
Все строительные материалы по видам делятся на природные и искусственные. При этом к искусственным относят такие, которые в процессе изготовления подвергаются термической, химической или другой обработке, изменяющей их структуру, химический состав и т. д.
В строительстве используются в основном следующие виды строительных материалов:
- природные лесоматериалы и искусственные материалы, изготовляемые на основе древесины;
- металлы;
- каменные материалы - природные и искусственные;
- вяжущие материалы или просто вяжущие - минеральные и органические (известь, цемент, асфальт и др.);
- растворы и бетоны;
- специальные строительные материалы -- теплоизоляционные, гидроизоляционные, кровельные, отделочные и др.
Приведенная классификация является условной, так как и кирпич, и бетон, и даже оконное стекло по существу представляют собой разновидности каменных материалов. Поэтому, в отличие от машин и оборудования, изготовляемых в основном из металлов, здания и сооружения во многих случаях возводят почти целиком из камня!
Необходимость отдельного рассмотрения бетонов и растворов диктуется особым их значением в современном строительстве.
Широко внедряемые синтетические материалы (пластмассы), являющиеся разновидностью искусственных материалов, применяются в строительстве пока в ограниченных масштабах - для полов, отделки стен, теплоизоляции (пористые пластмассы) и т. д.
Одним из важнейших свойств строительных материалов, используемых для несущих конструкций, является прочность.
В строительстве используются в основном два показателя прочности:
- для хрупких материалов (камень, бетон) - предел прочности на сжатие (временное сопротивление);
- для пластичных (мягкая сталь) - предел текучести.
В том и другом случае прочность измеряют в кг/см2 (иногда в кг/мм2).
Материалы для ограждающих конструкций должны в первую очередь обладать достаточно низким коэффициентом теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности к измеряется в ккал/м - град - час. Непосредственное его определение возможно только в лабораторных условиях.
Очень удобным и более простым для определения показателем, достаточно хорошо характеризующим теплозащитные свойства материалов, является объемный вес - вес единицы объема материала в его натуральном состоянии (т. е. при наличии в нем пор и пустот).
Кроме того, объемный вес непосредственно влияет на собственный вес отдельных конструкций, а также зданий и сооружений в целом и, следовательно, определяет тоннаж перевозок больших количеств материалов, используемых строительной промышленностью.
Для таких плотных материалов, как сталь, объемный вес совпадает с удельным; для пористых материалов объемный вес меньше удельного.
Объемный вес строительных материалов принято определять в кг/м3 или в Т/м3.
Влагопроницаемость (вернее непроницаемость) является основным свойством кровельных, гидроизоляционных и других материалов.
Морозостойкость является важным показателем для материалов наружных стен, подверженных попеременному замерзанию и оттаиванию (в наружных слоях). Она проверяется многократным замораживанием и оттаиванием образцов в насыщенном водой состоянии и оценивается количеством циклов испытания, которое образцы выдерживают без существенного снижения прочности и потери в весе. Морозостойкость обозначается символом Мрз с добавлением цифры, показывающей число циклов, например, Мрз 15, Мрз50. Морозостойкость существенно зависит от водопоглощения материала, так как разрушение при замораживании обусловлено расширением воды при ее замерзании в порах материала.
Огнестойкость . По отношению к действию огня (при пожаре) строительные материалы, характеризуются сгораемостью, а элементы здания огнестойкостью.
По признаку сгораемости материалы делятся на 3 категории:
- сгораемые (древесина),
- несгораемые (камни, металлы)
- и трудносгораемые, которые воспламеняются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня.
Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости (час), показывающим длительность сопротивления конструкции огню при пожаре, которая зависит как от вида примененного материала, так и от толщины конструкции, ее массивности и т. д. Для различных элементов зданий предел огнестойкости установлен нормами от 0,25 до 5 час.
Понятия несгораемости и огнестойкости не всегда совпадают. Например, такой несгораемый материал, как сталь, обладает сравнительно невысокой огнестойкостью, так как при температурах выше 500-600° модуль упругости и прочностные характеритки стали резко снижаются и конструкции претерпевают катастрофические деформации.
К материалам, предназначенным для работы при высоких температурах, предъявляются требования жаростойкости, а при очень высоких - огнеупорности.
Материалы, работающие в условиях, где возможна их коррозия, должны обладать достаточной коррозионной стойкостью. Под воздействием ррзличных химических агентов коррозии подвержено большинство строительных материалов (сталь, бетон, каменная кладка и др.).
Сопротивляемость органических строительных материалов гнению именуется биостойкостью. Применением различных антисептических средств биосгойкость материалов может быть повышена, но обычно лишь на какой-то ограниченный период времени.
Чтобы легче ориентироваться в многообразии строительных материалов, их классифицируют по назначению, исходя из условий работы материалов в сооружениях или по технологическому признаку, учитывая вид сырья, из которого получают материал и способ изготовления.
По назначению материалы можно условно разделить на две группы:
конструкционные и материалы специального назначения.
Конструкционные материалы, применяемые главным образом для несущих конструкций, различают следующие:
Природные каменные материалы.
Неорганические вяжущие.
Искусственные каменные, получаемые:
омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетон, железобетон, растворы);
спеканием (керамические материалы);
плавлением (стекло).
Металлы (сталь, чугун, алюминий, сплавы).
Полимеры и пластмассы.
Древесина.
Композиционные (асбестоцемент, стеклопластик, …).
Строительные материалы специального назначения , необходимые для защиты конструкций от вредных воздействий среды или повышения эксплуатационных свойств и создания комфорта, следующие:
Теплоизоляционные.
Акустические.
Гидроизоляционные, кровельные, герметизирующие.
Отделочные.
Антикоррозионные.
Огнеупорные.
Материалы для защиты от радиации и др.
Каждый материал обладает комплексом разнообразных свойств, определяющих область его применения и возможность сочетания с другими материалами.
Известно, что свойства строительных материалов определяют область их применения. Только при правильной и качественной оценке свойств материалов, могут быть получены прочные и долговечные строительные конструкции зданий и сооружений.
Свойство - способность материала определенным образом реагировать на отдельный или чаще всего действующий в совокупности с другими внешний или внутренний фактор. Действие того или другого фактора обусловлено как составом и строением материала, так и эксплуатационными условиями материала в конструкции зданий и сооружений.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОВЕДЕНИЕ
СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ В УСЛОВИЯХ ПОЖАРА
Эксплуатационные факторы:
Чтобы здание или сооружение выполняло свое назначение, и было долговечным, необходимо отчетливо представлять те эксплуатационные условия, в которых будет работать каждая изготовленная ими конструкция. Зная эти условия, можно установить, какие свойства должен иметь материал, предназначенный для изготовления данной конструкция.
Например, главным требованием к материалам, из которых изготовляются несущие конструкции, является их способность хорошо сопротивляться изменению формы и разрушению под действием нагрузок, а также в ряде случаев низкие теплопроводность и звукопроницаемость (например, для ограждающих конструкций).
К эксплуатационным факторам относятся:
Область применения материала.
Условия эксплуатации.
Факторы пожара:
Температурный режим и продолжительность пожара.
Средства пожаротушения.
Агрессивная среда при пожаре (токсичность продуктов горения, разрушающая материалы).
