Co je místní stavební materiál?

Obytné, veřejné a průmyslové budovy jsou stavby určené k ubytování lidí a různých zařízení a k jejich ochraně před vlivy prostředí.

Všechny budovy se skládají z částí, které mají identický účel:
— základ, který slouží jako základ budovy a přenáší zatížení z celé budovy na zem;
– rám – nosná konstrukce, na které jsou instalovány obvodové prvky budovy; rám vnímá a přerozděluje zatížení a přenáší je do základu;
– uzavírací konstrukce, které izolují vnitřní objem budovy od vlivu vnějšího prostředí nebo oddělují jednotlivé části vnitřního objemu od sebe; Mezi uzavírací konstrukce patří stěny, podlahy a střechy a v nízkopodlažních budovách stěny a podlahy často slouží jako rám.

Od starověku byly obytné a náboženské budovy postaveny z přírodních materiálů – kamene a dřeva a všechny části budovy byly vyrobeny z nich: základy, stěny, střecha. Tato vynucená všestrannost materiálu (neexistovaly žádné jiné materiály) měla značné nevýhody. Stavba kamenných budov byla náročná na práci; Pro udržení normálních tepelných podmínek v budově musely být kamenné zdi vyrobeny velmi silné (až 1 m nebo více), protože přírodní kámen je dobrým vodičem tepla. Pro stavbu podlah a střech bylo instalováno mnoho sloupů nebo byly vyrobeny těžké kamenné klenby, protože pevnost kamene během ohýbání a tahu je nedostatečná pro pokrytí velkých rozpětí. Kamenné stavby mají jednu pozitivní vlastnost – odolnost. Dřevostavby méně náročné na práci a materiál, ale s krátkou životností byly často zničeny při požárech.

S rozvojem průmyslu se objevily nové, specializované stavební materiály: pro střešní krytiny – plech, válcované materiály a azbestocement; pro nosné konstrukce – válcovaná ocel a vysokopevnostní beton; pro tepelnou izolaci – dřevovláknité desky, minerální vlna atd.

Objevil se ve 20. století. syntetické polymery daly impuls k zavedení vysoce účinných polymerních materiálů (plastů) do stavebnictví. V moderní konstrukci se široce používají polymerní dokončovací materiály, podlahové materiály (linoleum, dlaždice), tmely, pěnové plasty atd.
Specializace a průmyslová výroba stavebních materiálů a výrobků radikálně změnila charakter stavebnictví. Materiály a následně výrobky z nich se na stavbu dostávají téměř hotové, stavební konstrukce se odlehčily a zefektivnily (například lépe chrání před tepelnými ztrátami a vlhkostí). Na počátku 50. stol. Začala tovární výroba stavebních konstrukcí (kovové vazníky, železobetonové sloupy), ale teprve v XNUMX. letech se u nás poprvé ve světě začalo s hromadnou výstavbou bytových domů z prefabrikovaných železobetonových prvků (bloková a velkopanelová výstavba) .

Moderní průmysl stavebních materiálů a výrobků produkuje velké množství hotových stavebních materiálů a výrobků pro různé účely, např.: keramické obklady na podlahy, pro vnitřní obklady, fasádní obklady, kobercové mozaiky; válcované a kusové materiály pro střešní krytiny, speciální materiály pro hydroizolace. Aby se usnadnila orientace v této rozmanitosti stavebních materiálů a výrobků, je obvyklé je klasifikovat.

Nejrozšířenější klasifikace jsou založeny na účelu a technologických vlastnostech.

Na základě zamýšleného účelu jsou materiály rozděleny do následujících skupin:
— konstrukční, které vnímají a přenášejí zatížení;
— tepelná izolace, jejímž hlavním účelem je minimalizovat prostup tepla obvodovými konstrukcemi a tím zajistit potřebné tepelné podmínky místnosti s minimální spotřebou energie;
— akustické (pohlcující zvuk a zvuková izolace) — snížení úrovně „hlukového znečištění“ místnosti;
– hydroizolace a střešní krytiny – k vytvoření vodotěsných vrstev na střechách, podzemních konstrukcích a jiných konstrukcích, které je třeba chránit před působením vody nebo vodní páry;
— těsnění — pro těsnění spár v prefabrikovaných konstrukcích;
— povrchová úprava — pro zlepšení dekorativních vlastností stavebních konstrukcí, jakož i pro ochranu konstrukčních, tepelně izolačních a jiných materiálů před vnějšími vlivy;
— speciální účel (ohnivzdorný, odolný proti kyselinám atd.), používaný při stavbě speciálních konstrukcí.

Některé materiály (například cement, vápno, dřevo) nelze zařadit do jedné skupiny, protože se používají jak v původním stavu, tak jako suroviny pro výrobu jiných stavebních materiálů a výrobků – jedná se o tzv. obecné účelové materiály. Obtížnost klasifikace stavebních materiálů podle účelu spočívá v tom, že stejné materiály lze klasifikovat do různých skupin. Jako konstrukční materiál se například používá především beton, ale některé jeho druhy mají zcela jiný účel: zejména lehký beton – tepelně izolační materiály; extratěžký beton – speciální materiály používané k ochraně před radioaktivním zářením.

Technologické zařazení vychází z druhu suroviny, ze které je materiál získáván, a způsobu výroby. Tyto dva faktory do značné míry určují vlastnosti materiálu a tím i rozsah jeho použití.

Podle způsobu výroby se získané materiály rozlišují:
— slinování (keramika, cement);
– tavení (sklo, kovy);
— monolitizace pomocí pojiv (beton, malty);
— mechanické zpracování přírodních surovin (přírodní kámen, dřevěné materiály).

Vzhledem k tomu, že vlastnosti materiálů závisí především na druhu suroviny a způsobu jejího zpracování, v nauce o stavebních materiálech používají klasifikaci podle technologických charakteristik a pouze v některých případech jsou skupiny materiálů uvažovány podle jejich zamýšleného účelu.

Stavební materiály se dělí na přírodní (přírodní) a umělé. Do první skupiny patří: les (kulatina, řezivo); husté a volné horniny (přírodní kámen, štěrk, písek, jíl) atd. Druhá skupina – umělé materiály – zahrnuje: pojiva (cement, vápno), umělé kameny (cihly, tvárnice); betony; řešení; kovové, tepelné a hydroizolační materiály; keramické dlaždice; syntetické barvy, laky a další materiály, jejichž výroba zahrnuje chemické zpracování.

Stavební materiály jsou klasifikovány podle účelu a oblasti použití, například střešní materiály – střešní lepenka, azbestocement atd.; stěna – cihla, bloky; dokončovací práce – roztoky, barvy, laky; obklady, hydroizolace atd., jakož i podle technologických vlastností jejich výroby, např. keramické, syntetické apod. Zvláštní skupinu tvoří tepelně izolační stavební materiály – jsou vyráběny z různých surovin, používají se v různých konstrukcích, spojuje je však společná vlastnost – nízká objemová hmotnost a nízká tepelná vodivost, která určuje neustále se zvyšující objem jejich výroby a široké využití ve stavebnictví.

Stavební materiály, které se těží nebo vyrábějí v oblasti rozestavěného zařízení, se obvykle nazývají místní stavební materiály. Jedná se především o: písek, štěrk, drť, cihly, vápno atd. Při výstavbě budov a staveb je nutné používat především místní stavební materiály, což snižuje náklady na dopravu, která tvoří významnou část ceny materiálu.

Pro stavební materiály vyráběné podniky existují státní celounijní normy – GOST a technické podmínky – TU. Normy poskytují základní informace o stavebním materiálu, uvádějí jeho definici, označují suroviny, oblasti použití, klasifikaci, rozdělení do jakostí a jakostí, zkušební metody, přepravní a skladovací podmínky. GOST má sílu zákona a jeho dodržování je povinné pro všechny podniky vyrábějící stavební materiály.

Nomenklatura a technické požadavky na stavební materiály a díly, jejich kvalita, pokyny pro výběr a použití v závislosti na provozních podmínkách budované budovy nebo stavby jsou uvedeny v „Stavební normy a pravidla“ – SNiP IB.2-69, schválené Státním stavebním výborem SSSR v letech 1962-1969 gg. ve znění pozdějších předpisů z roku 1972. Pro každý materiál a produkt byly vyvinuty celounijní státní normy (GOST).

Pro správné použití konkrétního materiálu ve stavebnictví je nutné znát fyzikální včetně vztahu materiálů k působení vody a teploty a mechanické vlastnosti,

Fyzikálně-mechanické a mechanické vlastnosti stavebních materiálů.
Mechanické vlastnosti stavebních materiálů

Ve stavebnictví, při stavbě budov a konstrukcí se používají různé stavební materiály a výrobky z nich. Hlavními stavebními materiály v průmyslové a občanské výstavbě jsou cement, beton, cihla, kámen, dřevo, vápno, písek, železné kovy, sklo, střešní krytiny, plasty a další.

V současné době se stavebnictví rozvíjí směrem k vytváření tepelně úsporných stavebních materiálů. Nejslibnějšími materiály pro úsporu energie jsou pórobeton a beton na lehkém kamenivu.

Materiály, které nevyžadují dálkovou přepravu, jsou těženy nebo zpracovávány v blízkosti místa stavby, se nazývají místní stavební materiály. Mezi takové materiály obvykle patří písek, štěrk, drcený kámen, vápno atd.

Zdrojem výroby stavebních hmot jsou přírodní zdroje země, které lze využít jako stavební materiály v přírodním stavu (kámen, písek, dřevo) nebo ve formě surovin zpracovávaných v podnicích průmyslu stavebních hmot (polystyren , expandovaná hlína).

Při studiu stavebních materiálů je lze zařadit do následujících typů: materiály z přírodního kamene, pojiva, malty, beton a betonové výrobky, železobetonové výrobky, materiály z umělého kamene, lesní materiály, kovy, syntetické materiály atd.

Všechny stavební materiály mají řadu společných vlastností, ale kvalitativní ukazatele těchto vlastností jsou různé.

Fyzikálně-mechanické a mechanické vlastnosti stavebních materiálů

Tuto skupinu vlastností tvoří za prvé parametry fyzikálního stavu materiálů a za druhé vlastnosti určující vztah materiálů k různým fyzikálním procesům. Mezi první patří hustota a poréznost materiálu, stupeň mletí prášků, druhý – hydrofyzikální vlastnosti (absorpce vody, vlhkost, propustnost vody, odolnost proti vodě, mrazuvzdornost), termofyzikální (tepelná vodivost, tepelná kapacita, tepelná roztažnost) a některé další. Technické požadavky na stavební materiály jsou uvedeny ve Stavebních normách a pravidlech (SNiP).

skutečná hustota, p_u je hmotnost jednotky objemu materiálu odebraného v hustém stavu. Pro stanovení měrné hmotnosti je nutné vydělit hmotnost suchého materiálu objemem, který zaujímá jeho látka, nepočítaje póry. Vypočítá se podle vzorce:

p_u= m/V_a

kde m je hmotnost materiálu, V_a je objem materiálu v hustém stavu.

Skutečná hustota každého materiálu je konstantní fyzikální charakteristika, kterou nelze změnit bez změny jeho chemického složení nebo molekulární struktury.

Skutečná hustota žuly je 2,9 g/cm3, oceli – 7,85 g/cm3, dřeva – v průměru 1,6 g/cm3. Protože většina stavebních materiálů je porézních, má skutečná hustota pro jejich posouzení pomocný význam. Další charakteristikou, která se používá častěji, je průměrná hustota.

střední hustota, p_c nazývá se hmotnost na jednotku objemu materiálu v jeho přirozeném stavu, tj. spolu s póry a vlhkostí v nich obsaženou. Průměrná hustota porézního materiálu je zpravidla menší než skutečná. Jednotlivé materiály, jako je ocel, sklo, bitumen a také tekuté, mají téměř stejnou skutečnou a průměrnou hustotu. Průměrná hustota se vypočítá podle vzorce:

Průměrná hustota pórobetonu (pěnobetonu) se pohybuje od 300 kg/m 3 do 1200 kg/m 3 (GOST 25485 – 89) a polystyrenbetonu od 150 kg/m 3 do 600 kg/m 3 (GOST R 51263 – 99). S výrobky (bloky) z těchto stavebních materiálů se snadno manipuluje (skládání, přeprava, pokládka).

p_c= m/V_e

kde m je hmotnost materiálu, V_e – objem materiálu.

Průměrná hustota sypkých materiálů – drceného kamene, štěrku, písku, cementu atd. – se nazývá objemová hmotnost. Objem zahrnuje póry přímo v materiálu a dutiny mezi zrny.

Tato charakteristika musí být známa při výpočtu pevnosti konstrukcí s přihlédnutím k jejich vlastní hmotnosti a také při výběru vozidel pro přepravu stavebních materiálů.

Relativní hustota, d — poměr průměrné hustoty materiálu k hustotě standardní látky. Jako standardní látka byla brána voda o teplotě 4 °C o hustotě 1000 kg/m 3 .

Pórovitost, P je poměr objemu pórů k celkovému objemu materiálu. Pórovitost se vypočítá podle vzorce

Moderní energeticky úsporné stavební materiály mají vysokou míru poréznosti (až 95 %) a v důsledku toho nízkou tepelnou vodivost. To je způsobeno tím, že vzduch má nejnižší tepelnou vodivost.

P=(1 – p_c/p_u) * 100

kde p_c, str_u jsou průměrnou a skutečnou hustotou materiálu.

Pórovitost stavebních materiálů se velmi liší, v rozmezí od 0 (ocel, sklo) do 95 % (pěnový beton).

U sypkých materiálů se určuje pórovitost (mezikrystalová pórovitost). Pravda, průměrná hustota a pórovitost materiálů jsou vzájemně propojené hodnoty. Na nich závisí pevnost, tepelná vodivost, mrazuvzdornost a další vlastnosti materiálů. Jejich přibližné hodnoty pro nejběžnější materiály jsou uvedeny v tabulce 1.

Jméno	Hustota, kg/m3		Pórovitost, %	Tepelná vodivost, W / (m * o C)
	skutečný	střední
Žula	2700	2500	7,4	2,8
Sopečný tuf	2700	1400	52	0,5
Keramická cihla
– obyčejný	2650	1800	32	0,8
– dutý	2650	1300	51	0,55
těžký beton	2600	2400	10	1,16
Pěnový beton	2600	700	85	0,18
Polystyrenový beton	2100	400	91	0,1
Borovice	1530	500	67	0,17
Styrofoam	1050	40	96	0,03

absorbce vody materiál se nazývá jeho schopnost absorbovat a zadržovat vodu ve svých pórech. Je definována jako rozdíl mezi hmotnostmi vzorku materiálu v nasyceném a suchém stavu a vyjadřuje se jako procento hmotnosti suchého materiálu (hmotnostní absorpce vody) nebo objemu vzorku (absorpce vody hlasitost).

Absorpce vody se určuje podle následujících vzorců:

Pěnobeton (pěnový beton, pórobeton), stejně jako beton na lehkém kamenivu (polystyrenbeton, keramzitbeton) mají nízkou nasákavost 6 – 8%.

W_M=(m_в– m_c)/m_c a w_o=(m_в– m_c)/PROTI

kde m_в je hmotnost vzorku nasyceného vodou, m_c je hmotnost vzorku vysušeného do konstantní hmotnosti, V je objem vzorku.

Mezi absorpcí vody hmotností a objemem existuje následující vztah:

W_o=W_M*p_c

Absorpce vody je vždy menší než pórovitost, protože póry nejsou zcela naplněny vodou.

V důsledku nasycení materiálu vodou se výrazně mění jeho vlastnosti: klesá pevnost, zvyšuje se tepelná vodivost, průměrná hustota atd.

Влажность materiál W je určen obsahem vody v materiálu v daném okamžiku, takže procento vlhkosti je nižší než celková nasákavost. Je určena poměrem vody obsažené v materiálu v době odběru vzorků pro testování k hmotnosti sušiny. Vlhkost se vypočítá podle vzorce:

W=(m_ow– m_c)/m_c* 100

kde, m_ow, M_сje hmotnost mokrého a suchého materiálu.

propustnost vody je schopnost materiálu propouštět vodu pod tlakem. Propustnost materiálu závisí na jeho poréznosti a povaze pórů. S propustností vody se setkáváme při výstavbě vodních staveb, vodních nádrží.

Inverzní charakteristika propustnosti vody je vodotěsnost – schopnost materiálu neumožňovat průchod vody pod tlakem. Velmi husté materiály (ocel, bitumen, sklo) jsou voděodolné.

Mrazuvzdornost je schopnost materiálu ve stavu nasyceném vodou odolávat vícenásobnému střídavému zmrazování a rozmrazování bez známek destrukce a bez výrazného poklesu pevnosti.

Ke zničení dochází v důsledku toho, že objem vody při přechodu na led se zvýší o 9 %. Tlak ledu na stěny pórů způsobuje tahové síly v materiálu.

Mrazuvzdornost materiálů závisí na jejich hustotě a stupni naplnění vodou.

Vzorky testovaného materiálu musí v závislosti na účelu vydržet 15 až 50 i více cyklů zmrazování a rozmrazování. V tomto případě se zkouška považuje za úspěšnou, pokud na vzorcích nejsou žádná viditelná poškození, úbytek hmotnosti nepřesahuje 5 % a snížení pevnosti nepřesahuje 25 %.

Mrazuvzdornost má velký význam pro materiály stěn, které jsou vystaveny střídavým kladným a záporným teplotám, a měří se v cyklech zmrazování a rozmrazování.

Tepelná vodivost je schopnost materiálu vést teplo. K přenosu tepla dochází v důsledku teplotního rozdílu mezi povrchy ohraničujícími materiál.

Čím větší je pórovitost a čím nižší je průměrná hustota, tím nižší je tepelná vodivost. Takový materiál má větší tepelný odpor, což je velmi důležité pro vnější obvodové konstrukce (stěny a nátěry). Materiály s nízkým součinitelem tepelné vodivosti se nazývají tepelně izolační materiály (minerální vlna, polystyren, pěnobeton, polystyrenbeton atd.) Používají se k izolaci stěn a nátěrů. Tepelně vodivými materiály jsou kovy.

Tepelná vodivost materiálů s vlhkostí se výrazně zvyšuje. To je způsobeno tím, že součinitel tepelné vodivosti vody je 0,58 W / (m * o C) a vzduchu 0,023 W / (m * o C), tzn. překračuje ji 25krát. Součinitele tepelné vodivosti jednotlivých materiálů jsou uvedeny v tabulce 1.

ohnivzdornost nazývá se schopnost materiálů udržet si pevnost pod vlivem vysokých teplot. Odolnost proti vznícení je určena stupněm hořlavosti. Podle stupně hořlavosti se stavební materiály dělí na ohnivzdorné, pomalu hořící a hořlavé.

Polystyrenbeton patří mezi málo hořlavé materiály a má skupinu hořlavosti G1. Buňkové betony nejsou hořlavé materiály.

Ohnivzdorné materiály se nevznítí, nedoutnají ani nehoří. Patří sem kamenné materiály (beton, cihla, žula) a kovy.

Ohnivzdorné se velmi obtížně zapalují, doutnají nebo zuhelnatěly pouze v přítomnosti zdroje ohně, např. fibrolitové desky, sádrové výrobky s organickou výplní ve formě rákosu nebo pilin, plsť nasáklá hliněnou maltou atd. je odstraněn zdroj požáru, tyto procesy se zastaví.

Hořlavé materiály se po odstranění ohně mohou vznítit a hořet nebo doutnat. Takové vlastnosti mají všechny nechráněné organické materiály (dřevo, rákos, bitumenové materiály, plsť a další).

ohnivzdornost nazýváme vlastnost materiálu odolávat dlouhodobému vystavení vysokým teplotám, aniž by došlo k roztavení nebo změknutí. Podle stupně žáruvzdornosti se materiály dělí do skupin: žáruvzdorné, žáruvzdorné a tavitelné. Žáruvzdorné materiály odolávají teplotám 1580 °C a více, žáruvzdorné – 1350 – 1580 °C, tavitelné – méně než 1350 °C. odolný beton atd.).

Mechanické vlastnosti stavebních materiálů

Mezi hlavní mechanické vlastnosti materiálů patří pevnost, pružnost, plasticita, relaxace, křehkost, tvrdost, otěr atd.

síla je vlastnost materiálu odolávat destrukci a deformaci od vnitřních pnutí pod vlivem vnějších sil nebo jiných faktorů (nerovnoměrné sedání, zahřívání atd.). Charakterizuje se pevnost materiálu pevnost v tahu nebo napětí při destrukci vzorku. Při tlaku je toto napětí určeno dělením síly při přetržení původní plochou vzorku.

Existují pevnosti v tahu materiálů v tlaku, tahu, ohybu, smyku atd. Zjišťují se zkoušením standardních vzorků na zkušebních strojích.

Moderní energeticky úsporné konstrukční materiály mají zpravidla dostatečnou pevnost v tlaku pro výstavbu obytných prostor. Takže například polystyrenbeton o hustotě 600 kg / m 3 odpovídá třídě pevnosti B2. Buňkový beton o hustotě 700 kg / m 3 odpovídá třídě B2,5.

Pevnost je nejdůležitější vlastností betonu. Nejlepší ze všeho je, že odolává kompresi. Proto jsou konstrukce navrženy tak, aby beton vnímal tlakové zatížení. A pouze u jednotlivých provedení se zohledňuje pevnost v tahu nebo pevnost v tahu v ohybu.

Pevnost v tlaku. Pevnost betonu v tlaku je charakterizována třídou nebo stupněm (který se nejčastěji stanovuje ve stáří 28 dnů). V závislosti na době zatížení konstrukcí může být pevnost betonu přiřazena v různém věku, například 3; 7; 60; 90; 180 dní.

Z důvodu úspory cementu by získané hodnoty pevnosti v tahu neměly překročit pevnost v tahu odpovídající třídě nebo třídě o více než 15%. Třída představuje garantovanou pevnost betonu v MPa s jistotou 0,95 a má tyto hodnoty: B_b1 – B_b60, v krocích po 0,5. Značka je normalizovaná hodnota průměrné pevnosti betonu v kgf / cm 2 (MPa * 10).

Při navrhování konstrukce je nejčastěji přiřazena třída betonu, v některých případech – značka. Poměry tříd a tříd pro těžký beton z hlediska pevnosti v tlaku jsou uvedeny v tabulce 2.

Třída	Bb, MPa	Označit	Třída	Bb, MPa	Označit
Bb3,5	4,5	Mb50	Bb30	39,2	Mb400
Bb5	6,5	Mb75	Bb35	45,7	Mb450
Bb7,5	9,8	Mb100	Bb40	52,4	Mb500
Bb10	13	Mb150	Bb45	58,9	Mb600
Bb12,5	16,5	Mb150	Bb50	65,4	Mb700
Bb15	19,6	Mb200	Bb55	72	Mb700
Bb20	26,2	Mb250	Bb60	78,6	Mb800
Bb25	32,7	Mb300

Pevnost betonu je ovlivněna řadou faktorů: aktivita cementu, obsah cementu, hmotnostní poměr vody k cementu (W/C), kvalita kameniva, kvalita promíchání a stupeň zhutnění, stáří a podmínky vytvrzování betonu, re -vibrace.

Oděr – schopnost materiálů zbortit se působením abrazivních sil. Tato charakteristika je zohledněna při přiřazování materiálů pro podlahu, schodiště a silniční plošiny.

Autory článků „Stavební pilot“ jsou zaměstnanci MP „TECHPRIBOR“
Veksler M.V.
Lipilin A.B.

Základy stavebního podnikání.
E.V. Platonov, B.F. Dračenko
GOSSTROYIZDAT SSSR, Kyjev 1963.