Назад

Купить и читать книгу за 29 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать

Всё о материалах для каменного дома

   Строительство зданий идёт в ногу со временем. Появляются новые материалы, используемые в строительстве, новые технологии. Строительные материалы, применяемые при производстве каменных работ, характеризуются определенными физическими, механическими и химическими свойствами, имеющими в каждом конкретном случае решающее значение.
   Из этой книги можно узнать о материалах, применяемых в строительстве, их свойствах и видах.


Илья Мельников Всё о материалах для каменного дома

СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

   Строительные материалы, применяемые при производстве каменных работ, характеризуются определенными физическими, механическими и химическими свойствами, имеющими в каждом конкретном случае решающее значение.
   Среди физических свойств строительных материалов выделяют прежде всего плотность. Она определяется отношением массы тела к занимаемому объему, включая имеющиеся в нем пустоты и поры. Выражается эта величина в кг/м3.
   Различают истинную плотность и насыпную. Истинная плотность – это предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела или вещества без учета имеющихся в них пустот и пор. Насыпная – это отношение массы зернистых материалов ко всему занимаемому ими объему, включая пространства между частицами.
   У таких пористых материалов, как например кирпич, средняя плотность меньше истинной, у плотных (гранит) – практически равна истинной плотности.
   Другое важное свойство – пористость, т.е. степень заполнения объема материала порами, выражается в процентах.
   По величине пор выделяют мелкопористые – размеры пор составляют сотые и тысячные доли миллиметра – и крупнопористые материалы – размеры пор от десятых долей миллиметра до 1...2 мм.
   Пористость материалов влияет на такие свойства, как прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность и др. Рассмотрим их.
   Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. Водопоглощение определяют по массе или по объему и выражают в процентах. Водопоглощение по объему всегда меньше 100 %, а по массе может быть более 100 % (теплоизоляционные материалы способны поглащать значительно больше воды, чем их масса).
   Водопоглощение ухудшает основные свойства материалов, увеличивает теплопроводность и среднюю плотность, уменьшает прочность, так как связь между частицами материала ослабляется.
   Степень снижения прочности материала при предельном его водонасыщении называют водостойкостью и характеризуют коэффициентом размягчения, который равен отношению предела прочности при сжатии материала, насыщенного водой, к пределу прочности при сжатии сухого материала.
   Материалы с коэффициентом размягчения не менее 0,8 относят к водостойким. Такие материалы применяют в конструкциях, работающих в воде, и в местах с повышенной влажностью.
   Влагоотдача – это свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется количеством воды в % (по массе или объему), теряемым стандартным образцом материала в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60 % и температуре окружающей среды 20°С.
   Влагоотдача имеет большое значение для многих материалов и изделий. Например, стеновые панели и блоки в процессе возведения здания обычно имеют повышенную влажность, а в последствии, благодаря водоотдаче, высыхают: вода испаряется из них до тех пор, пока не установится равновесие между влажностью материала стен и влажностью окружающего воздуха.
   Гигроскопичность – это свойство материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы (древесина, теплоизоляционные материалы, кирпичи полусухого прессования и др.) могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры. Во избежание этого для древесины и ряда других материалов и конструкций приходится применять защитные покрытия, а применение для кладки кирпича сухого прессования ограничивается зданиями и помещениями с пониженной влажностью воздуха.
   Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течение 1 ч через образец площадью 1 м2 и толщиной 1 м при постоянном давлении. К водонепроницаемым относятся особо плотные материалы (стекло, битум и др.) и плотные материалы с замкнутыми порами (бетон специального состава).
   Морозостойкость – это свойство материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения (трещин, выкрашивания, расслаивания) и без снижения прочности и массы. Это свойство особенно важно для материалов, используемых для фундаментов, стен, кровли и др., подвергающихся попеременному замораживанию и оттаиванию. Они должны быть повышенной морозостойкости. Высокой морозостойкостью характеризуются плотные материалы, не имеющие пор, или материалы с незначительной открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %.
   Морозостойкость материалов проверяют в холодильных камерах многократным замораживанием насыщенных водой образцов и последующим их оттаиванием в воде при комнатной температуре. Материал считают морозостойким, если после определенного количества циклов замораживания и оттаивания потеря массы образца за счет выкрашивания и расслаивания не превышает 5 %, а снижение прочности образца – не более 25 %.
   Морозостойкость характеризуется коэффициентом морозостойкости, который определяется отношением предела прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость к пределу прочности насыщенного водой материала.
   Паро– и газопроницаемость – это свойства материала пропускать под давлением водяной пар или газы (воздух). Все пористые материалы с незамкнутыми порами способны пропускать пар или газ. Паро– или газопроницаемость материала характеризуются соответственно коэффициентом паро– и газопроницаемости, численно равным количеству пара или газа в литрах, проходящего через слой материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 в течение 1 ч при разности парциальных давлений на противоположных стенках 133,3 Па.
   Коэффициент паропроницаемости учитывают при выборе материалов для изоляции сооружений и объектов. Наиболее наглядный пример – домашние холодильники, работающие при температурах более низких, чем температура окружающего воздуха, так как водяные пары, проникая из окружающего воздуха в изолируемую конструкцию, конденсируются и превращаются в капли воды, увлажняют конструкцию и ухудшают ее теплозащитные свойства. Газо– и воздухопроницаемость – важный показатель материалов для наружных стен и покрытий зданий.
   Теплопроводность – свойство материала передавать теплоту при наличии разности температур с одной и другой сторон. Теплопроводность материала оценивается количеством теплоты в Дж, проходящей через образец толщиной 1 м, площадью 1 м2 за 1 ч при разности температур противоположных поверхностей образца 1 °С.
   Теплопроводность материала зависит от природы и строения материала, пористости, влажности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материалы кристаллического и крупнопористого строения обычно более теплопроводны, чем материалы аморфного и мелкопористого строения. Если материал имеет слоистое или волокнистое строение, то теплопроводность его зависит от направления потока теплоты по отношению к волокнам, например теплопроводность древесины вдоль волокон в два раза больше, чем поперек волокон. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Теплопроводность однородного материала зависит от средней плотности (чем меньше плотность, тем меньше теплопроводность, и наоборот). К примеру, теплопроводность в воздушно-сухом состоянии тяжелого бетона 1,3-1,6, керамического кирпича 0,8-0,9, минеральной ваты 0,06-0,09 Вт/(м•°С). Влажные материалы более теплопроводны, чем сухие. Объясняется это тем, что теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха. При повышении температуры теплопроводность увеличивается, что имеет существенное значение для выбора теплоизоляционных материалов, применяемых для изоляции трубопроводов, котельных установок и др.
   От теплопроводности зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий, толщина тепловой изоляции горячих поверхностей, например трубопроводов.
   Теплоемкость – это свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость <кДж/(кг•°С)>, равная количеству теплоты (Дж), необходимому для нагревания 1 кг материала на 1°С. Удельная теплоемкость искусственных каменных материалов 0,75-0,92, древесины – 2,4-2,7, стали – 0,48, воды – 4,187 кДж/(кг•°С).
   Это свойство материалов учитывают при расчетах теплостойкости стен и перекрытий отапливаемых зданий, подогрева составляющих бетонной и растворной смесей для зимних работ, при расчете печей.
   Звукопоглощение – это способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал. Степень поглощения звука характеризуется коэффициентом звукопоглощения. Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Материалы с сообщающимися открытыми порами поглощают звук лучше, чем материалы с замкнутыми порами. Наилучшими звукоизолирующими свойствами обладают многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов.
   Звукопроницаемость – это свойство материала пропускать звуковую волну. Она оценивается коэффициентом звукопроницаемости, который характеризует относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу материала.
   Огнестойкость – это свойство материалов противостоять действию высоких температур. По степени огнестойкости материалы делят на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. Несгораемые материалы – кирпич, бетон, сталь – под действием огня или высоких температур не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Трудносгораемые материалы – фибролит, асфальтовый бетон – под действием огня тлеют и обугливаются, но после удаления источника огня их горение и тление прекращаются. Сгораемые материалы – дерево, рубероид, пластмассы – воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть даже после удаления источника огня.
   Огнеупорность – это свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь при этом. По степени огнеупорности материалы делят на огнеупорные, выдерживающие действие температур до 1580°С и выше (шамотный, динасовый кирпич), тугоплавкие, выдерживающие действие температур 1350-1580°С (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие, размягчающиеся или разрушающиеся при температуре ниже 1350°С (керамический кирпич).
   Среди механических свойств строительных материалов, применяемых в каменной кладке, в первую очередь выделим прочность. Прочность – это способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения. Прочность материала характеризуется пределом прочности при сжатии, изгибе и растяжении.
   Предел прочности стеновых материалов при сжатии и изгибе определяют по ГОСТу.
   Упругость – это свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Наибольшее напряжение, при котором материал еще обладает упругостью, называется пределом упругости. К упругим материалам относят резину, сталь, древесину.
   Пластичность – это свойство материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки. Это свойство противоположно упругости. К пластичным материалам относят битум и др.
   Хрупкость – это свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без заметной пластичной деформации. К хрупким материалам относят природные камни, кирпич, бетон, стекло, чугун и т.п.
   Сопротивление удару – это свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок. В процессе эксплуатации зданий и сооружений материалы в некоторых конструкциях подвергаются динамическим (ударным) нагрузкам, например в фундаментах кузнечных молотов, бункерах, дорожных покрытиях.
   Твердость – это способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела. Это свойство материалов важно при устройстве полов и дорожных покрытий.
   Твердость природных каменных материалов определяют по минералогической шкале твердости (Мооса) – каждым предыдущим минералом можно нанести царапину на последующем.
   Истираемость – это свойство материала сопротивляться воздействию истирающих усилий. Это свойство важно для материалов, подвергающихся истиранию (плитки для полов, лестничные ступени и др.). Истираемость материалов определяют в лабораториях.
   Износ – это разрушение материала при совместном действии истирания и удара. Подобное воздействие на материал происходит при эксплуатации дорожных покрытий, полов промышленных зданий, и т. п.
   Химические свойства материалов также важны в строительном деле – они характеризуют способность материала вступать в реакции с другими веществами и при этом частично или полностью изменять свои первоначальные структуру и свойства.
   Химическая стойкость – это способность материалов противостоять разрушающему воздействию щелочей, кислот, растворенных в воде солей и газов.
   Коррозионная стойкость – свойство материалов сопротивляться агрессивному воздействию среды. К агрессивным средам относят воду, газы, растворы кислот и щелочей, органические растворители.
   Многие строительные материалы разрушаются под воздействием кислот. Высокая химическая и коррозионная стойкость наблюдается у природных каменных материалов (диабаз, андезит, базальт), плотной керамики. Кислотостойкостью обладают и некоторые полимерные материалы.
   Растворимость – это способность материала растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости материала служит концентрация его насыщенного раствора. Если материал под действием растворителя ухудшает свои свойства или разрушается, то растворимость является отрицательным фактором. В некоторых случаях растворимость используют как составную часть технологии.

МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ КАМНЯ

Классификация

   Различают природные и искусственные каменные материалы.
   Каменные стеновые материалы классифицируют по виду изделий, назначению, виду используемого сырья и способу их изготовления, плотности, теплопроводности, прочности при сжатии.
   По виду различают: кирпич и камни керамические и силикатные; кирпич пустотелый и полнотелый массой не более 4,4 кг; камни бетонные пустотелые и полнотелые из горных пород массой не более 16 кг; мелкие блоки керамические, силикатные, бетонные, пустотелые и полнотелые и из горных пород массой не более 40 кг.
   По назначению каменные материалы разделяют на рядовые, предназначенные для кладки наружных и внутренних стен, и лицевые, предназначенные для облицовки стен.
   По виду используемого сырья и способу изготовления различают:
   – изделия, изготовляемые методом пластического или полусухого прессования из глины, трепела, диатомита и другого сырья, образующего при обжиге спекшийся черепок;
   – силикатные, изготовляемые методом прессования смеси песка и извести или другого кремнеземистого и известесодержащего компонента и твердеющие в автоклаве;
   – бетонные, изготовляемые из смеси минерального вяжущего (цемента, извести, гипсового вяжущего, шлака и др.), пористых или плотных минеральных заполнителей и твердеющие в естественных условиях или в процессе тепловой обработки;
   – изделия, изготовляемые путем выпиливания из горных пород.
   По плотности каменные материалы подразделяют на особо легкие – до 600 кг/м3, легкие – 600-1300, облегченные – 1300-1600 и тяжелые – 1600-2200.
   По теплопроводности каменные материалы различают низкой, средней и высокой теплопроводности.
   По прочности на сжатие каменные стеновые материалы различают высокой, средней и низкой прочности, обозначают прочность маркой. Например, кирпич полнотелый высокой прочности бывает трех марок – 300, 250, 200; этот же кирпич средней плотности выпускается двух марок – 150 и 125; низкой прочности – 100 и 75.

Природные каменные материалы

   Природные каменные материалы – это материалы и изделия, получаемые из горных пород дроблением, раскалыванием или их распиливанием. Природные каменные строительные материалы почти полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы, из которой они получены.
   Под горной породой понимают скопление минералов более или менее постоянного состава и свойств. Горные породы могут состоять из одного или нескольких минералов.
   Минерал – это природное химическое соединение, однородное по составу, строению и физическим свойствам.
   Различают магматические, осадочные и метаморфические горные породы.
   Магматические породы, как это видно из названия, образовались в результате остывания и кристаллизации магмы – расплавленной массы преимущественно силикатного состава, находящейся в глубинах земной коры. В зависимости от условий остывания магмы изверженные горные породы делят на глубинные – гранит, диорит, габбро, лабрадорит – и излившиеся – порфиры, диабаз, базальт.
   Осадочные породы образовались в результате разрушения горных пород под воздействием внешних условий или в результате осаждения веществ из какой-либо среды. По характеру образования и составу осадочные горные породы бывают обломочные – механические отложения, куда входят пески, гравий, а также глинистые, хемо– и органогенные – это доломит, гипс, магнезит, известняк, мел, диатомит, трепел.
   Метаморфические породы – гнейсы, мрамор, кварцит, глинистые сланцы – образовались в толще земной коры в результате видоизменения осадочных или магматических пород под действием температур, давления и других факторов.
   Природные каменные материалы классифицируют по следующим признакам:
   – плотности в сухом состоянии – тяжелые (плотностью более 1800 кг/м3) и легкие (плотностью менее 1800 кг/м3);
   – пределу прочности при сжатии (МПа) – на марки 10-100 (тяжелые каменные материалы) и 1-20 (легкие);
   – морозостойкости (Мрз) – на марки 10-300;
   – водостойкости (коэффициенту размягчения) – на группы 0,6; 0,75; 0,9 и 1.
   Изделия из природного камня подразделяют на пиленые (выступы на обработанной поверхности до 2 мм), получистой тески (выступы до 10 мм), грубой тески (выступы до 20 мм), грубоколотые под скобу (имеют две приблизительно параллельные грани) и камень бутовый рваный.
   Пиленые облицовочные плиты из природного камня изготовляют из блоков природного камня (плотных известняков, мрамора, гранита, сиенита, габбро, лабрадорита и др.) путем их распиливания с последующей механической обработкой. Лицевая поверхность плит имеет различную фактуру – "скала", бугристая, бороздчатая, точечная, рифленая, пиленая, шлифованная, лощеная, полированная. Их применяют для облицовки колонн, отдельных участков фасадов и цоколей и внутренней облицовки монументальных зданий, для устройства декоративных полов в общественных зданиях.
   Колотыми и тесаными плитами толщиной не менее 100 мм облицовывают уникальные здания, памятники и гидротехнические сооружения.
   Бутовый камень добывают из осадочных плотных пород и реже из изверженных пород. Предел прочности – не ниже 10 МПа, коэффициент размягчения – не ниже 0,75, масса камня – до 40 кг. Бутовый камень применяют для кладки фундаментов малоэтажных зданий.
   Стеновые камни из горных пород для кладки стен, перегородок и других конструктивных элементов изготовляют из известняка, вулканического туфа и других горных пород плотностью 900-2200 кг/м3.
   По ГОСТу размеры стеновых полномерных камней (мм) – 390х190х188; 490х240х188; 390х190х288. Выпускаются также трехчетвертки и половинки.
   Стеновые блоки выпиливают из массивов известняка, туфа, доломита, песчаника и др. Их применяют для кладки наружных и внутренних стен жилых зданий, имеющих двух-, трех– и четырехрядную разрезку. Размеры блоков – до 3000х1000х500 мм, масса – до 1,5 т.
   Плинтусы, ступени, подоконники и т.п. изготовляют из изверженных горных пород – гранитов, лабрадоритов, габбро, а также из мрамора.

Искусственные каменные материалы

   К искусственным строительным материалам относят керамику. К е р а м и ч е с к и м и называют материалы и изделия, изготовленные из глиняной массы путем формования, сушки и последующего обжига. Их классифицируют по назначению, структуре черепка и качеству сырья.
   По назначению керамические материалы и изделия разделяют на следующие группы:
   – стеновые материалы и изделия – кирпич и камень керамические пластического и полусухого прессования, полнотелый или пустотелый;
   – кирпич для дымовых труб, кирпич лекальный, камни для канализационных сооружений, кирпич для дорожных одежд (клинкер);
   – кирпич и камни лицевые для облицовки фасадов зданий;
   – плитки для облицовки стен, полов и другие изделия для внутренней облицовки зданий;
   – кислотоупорный кирпич;
   – пористые заполнители – гравий и песок из керамзита, аглопорита;
   – огнеупорный кирпич.
   По структуре черепка, образующегося после обжига, керамические материалы разделяют на пористые и плотные. У пористых материалов черепок в изломе тусклого землистого вида, легко впитывает воду, пористость его более 5 %. В эту группу входят кирпич, пустотелые камни, черепиц и др. Плотные материалы, белые или равномерно окрашенные, имеют спекшийся в изломе, блестящий, раковистый черепок, пористость которого не превышает 5 %. Этот черепок не пропускают жидкости и газы. К плотным керамическим изделиям относят плитки для полов, кислотостойкий кирпич и др.
   
Купить и читать книгу за 29 руб.

Вы читаете ознакомительный отрывок. Если книга вам понравилась, вы можете купить полную версию и продолжить читать