Классификация строительных материалов

Если спросить строителя, какой материал ему нужен, он ответит: «Прочный, легкий, долговечный, негорючий, красивый, обладающий хорошей тепло- и звукоизоляцией, легко обрабатывающийся, экологичный и дешевый». Невозможно, чтобы в одном материале совмещались в полной мере все перечисленные свойства. Одни материалы, например сталь, обладают большой прочностью, но очень дороги, другие, например кирпич, дешевы, но не очень прочны, третьи плохо проводят теплоту, но легко возгораются и т.д.

При выборе материала для наружных стен очень важно учитывать такое его свойство, как теплопроводность, поскольку от способности стен проводить теплоту, зависят затраты на отопление помещений. Чем меньше при прочих равных условиях теплопроводность материала, тем тоньше можно выполнить стену из него, а значит, тем экономичнее она будет. Например, деревянная стена из бруса толщиной 12... 15 см по теплопроводности эквивалентна кирпичной кладке толщиной 51 ...64 см и стене из природного камня толщиной 70...90 см. Совершенно очевидно, что для постройки одинаковых зданий потребуются разные количества указанных материалов. Еще более существенно будут отличаться веса этих зданий, разными окажутся также их прочность, стоимость, внешний вид. Все эти факторы влияют в той или иной степени на выбор материалов стен.

При выборе материалов для фундаментов и перекрытий определяющими свойствами являются прочность и вес, а не теплопроводность. Для отделочных материалов на первое место выходят их внешний вид и экологичность. Во всех случаях приходится учитывать стоимость выбираемых материалов.

Для строительства требуются самые разные материалы, отличающиеся по свойствам, назначению, способу производства и технологии их применения. Специальное строительство предъявляет к материалам свои специфические требования. Так, для дорожных материалов необходима прочность на истирание, материалы, используемые при строительстве мостов, должны хорошо сопротивляться динамическим нагрузкам, от материалов для дымовых труб требуется сопротивляемость температурным воздействиям и т.д. Следует учитывать, что применяемые в основных несущих конструкциях строительные материалы не должны терять свои эксплуатационные свойства в течение всего срока службы здания или сооружения, т.е. должны быть в достаточной степени долговечными.

Доступность тех или иных материалов определяется не только стоимостью их производства, но и стоимостью транспортирования к месту строительства. Для нашей страны с ее огромной территорией и плохо развитой сетью дорог это особенно актуально. Часто относительно дешевые материалы становятся дорогими в результате гигантских затрат на их перевозку к строительным объектам.

Все материалы, применяемые для возведения зданий, можно разделить на природные и искусственные. Обычно и те, и другие принято классифицировать по назначению на материалы следующих видов:

конструкционные - идут на изготовление строительных конструкций, которые воспринимают нагрузки и передают их на нижележащие элементы. Например, нагрузки от покрытия и перекрытий передаются на стены или колонны и далее на фундаменты, следовательно, указанные конструкции должны быть выполнены из прочных материалов;

изоляционные - подразделяются на теплоизоляционные и акустические. Первые обеспечивают сохранение теплоты в помещении, вторые либо препятствуют проникновению звука в соседние помещения (в этом случае их называют звукоизоляционными), либо поглощают звук (их называют звукопоглощающими). Часто теплоизоляционные и акустические функции выполняются одними и теми же пористыми и легкими материалами;

изолирующие - подразделяются на гидроизоляционные и кровельные. Первые защищают конструкции, в том числе расположенные под землей, от влаги, вторые предохраняют помещения от проникновения в них атмосферных осадков;

отделочные - придают наружным слоям конструкций, элементов и изделий красивый и законченный внешний вид, одновременно защищая их от внешних воздействий;

герметизирующие - используются для заделки стыков в сборных конструкциях;

специального назначения - представляют собой огнеупорные, кислотоупорные или обладающие другими свойствами материалы, применяемые при строительстве специальных сооружений.

Материалы могут в той или иной мере совмещать ряд функций. Например, облицовочный кирпич, являющийся отделочным материалом, используемым для облицовки стен, способен воспринимать и нести нагрузки, а также сохранять теплоту в помещениях наряду с обычным кирпичом.

Когда начинают проектировать ту или иную конструкцию, сначала определяют, из какого материала ее можно сделать. Чтобы правильно выбрать материал, нужно оценить его свойства, т.е. продумать, что можно ожидать от материала при эксплуатации, как на него будут влиять различные факторы. При этом учитывают доступность и стоимость материалов.

Свойства материалов можно разделить на физические, механические и химические. Все они определяются в ходе лабораторных исследований материалов.

Физические свойства материалов характеризуются их плотностью, пористостью, влажностью, теплопроводностью, огнестойкостью и рядом других показателей.

Механические свойства материалов характеризуют их способность сопротивляться внешним воздействиям, например нагрузкам. К основным механическим свойствам строительных материалов можно отнести их прочность, твердость, износостойкость, деформативность.

Выбирая строительные материалы, необходимо учитывать и их химические свойства, такие как химическая активность, подверженность коррозии, влияние на здоровье людей и др. Когда говорят о химической активности вяжущих материалов, то имеют в виду их способность твердеть после взаимодействия с водой. Вода вызывает коррозию конструкций, выполненных из стали. Взаимодействие битума с бензиносодержащими веществами вызывает его растворение.