Основы строительства и инженерное

Основы строительства и инженерное

Оборудование

Учебное пособие

Казань

КГТУ

УДК 69(035.3)

Гумеров Т.Ю, Решетник О.А. Основы строительства и инженерное оборудование: Учебное пособие/ Т.Ю. Гумеров, О.А. Решетник. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2008. – 118 с.

ISBN 978-5-7882-0552-6

Изложены основные положения по углубленному изучению дисциплины «Основы строительства и инженерное оборудование». Представлены сведения о строительных материалах и изделиях, область их применения, конструкции гражданских зданий, технологии выполнения строительных работ. Рассмотрены виды инженерного оборудования. Представлены архитектурно-планировочные и конструктивные решения зданий и сооружений

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению 260500 «Технология продовольственных продуктов специального назначения и общественного питания» для специальности 260501 «Технология продуктов общественного питания».

Подготовлено на кафедре технологии пищевых производств.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Казанского государственного технологического университета.

Рецензенты: канд. техн. наук, доц. Н.В. Майсурадзе

канд. техн. наук, доц. Г.Д. Бабкин

ISBN 978-5-7882-0552-6

© Гумеров Т.Ю., Решетник О.А. 2008 © Казанский государственный технологический университет, 2008

Введение

Целью изучения дисциплины «Основы строительства и инженерное оборудование» является овладение студентами информацией о строительных материалах и областях их рационального использование типовых элементов промышленных зданий, методах проектирования зданий общественного питания, их санитарно-технического оборудования, а также приобретение умения принимать решения по планировке зданий.

Предмет изучает: основные элементы и виды промышленных зданий, сооружений, их классификацию; проектирование одноэтажных и многоэтажных зданий предприятий; строительные конструкции (колонны, фундаменты, балки, плиты покрытия, стеновые панели, окна, оконные проемы и их размеры); элементы генерального плана и их обозначение.

Строительные материалы

Основные свойства строительных материалов

Строительныминазываются материалы, из которых изготовляют строительные детали и конструкции, возводят здания и сооружения различного назначения. Строительные материалы могут быть природные – естественные (лесные, каменные плотные, пористые, рыхлые, горные породы, гравий, песок, глина и т.д.) и искусственные (вяжущие материалы – цемент, известь; искусственные камни – кирпич, блоки; растворы, бетоны, керамические изделия, металлы, тепло- и гидроизоляционные материалы, краски, лаки, а также материалы на полимерной основе).

Природные–(естественные)строительные материалы получают непосредственно из недр Земли или путем переработки лесных массивов. Этим материалам придают определенную форму и рациональные размеры, но не изменяют их внутреннего строения или состава.

Искусственные строительные материалы производят из природных сырьевых материалов или сырья, получаемого искусственным путем, а также из побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства. Вырабатываемые строительные материалы отличаются от исходного природного сырья, как по строению, так и по химическому составу.

Искусственные строительные материалы разделяют по главному признаку их отвердевания:

1) материалы, отвердевание которых происходит при обычных температурах;

2) материалы, отвердевание которых происходит при высоких температурах и давлении, т.е. в условиях автоклавов;

3) материалы, отвердевание которых происходит при остывании огненно-жидких расплавов.

К основным физическим свойствам строительных материалов относят массу, истинную и среднюю плотность, пористость, водопоглощение, водоотдачу, влажность, гигроскопичность, водопроницаемость, морозостойкость, воздухо-, паро- и газопроницаемость, теплопроводность, теплоемкость, огнестойкость, огнеупорность, звукопроницаемость.

Истинная плотность – ρ (кг/м³, г/см³) – отношение массы материала m к его абсолютному объему (без пор и пустот) V:

ρ = m / V_а ,

Средняя плотность – ρ_m(кг/м³) – физическая величина, определяемая отношением массы образца материала m к его объему, включая поры и пустоты V:

ρ_m = m / V,

где m – масса материала в естественном состоянии, кг или г; V – объем материала в естественном состоянии, м³ или см³.

Пористость материалаП– степень заполнения объема материала порами

П = 1 – ρ_m / ρ,

Водопоглощение – это способность материала впитывать и удерживать в себе воду. Выражается обычно в процентах и определяется по массе W_m или объему W_V:

W_m = [(m₁ – m) / m]·100%,

W_V = [(m₁ – m) / V]·100%,

где m₁, m – масса образца соответственно сухого и насыщенного водой, г; V - объем образца в естественном состоянии, см³.

Влагоотдача– способность материала отдавать влагу окружающей среде, характеризуется скоростью потери влаги материалом в сутки при относительной влажности воздуха 60 %.

Гигроскопичность – свойство пористых материалов отдавать и поглощать определенное количество воды при повышении влажности окружающего воздуха.

Водостойкость – способность материала сохранять прочность при водонасыщении. Водостойкость численно характеризуется значением коэффициента размягчения:

К_разм= R_нас / R_сух,

где R_нас и R_cyx – предел прочности при сжатии соответственно водонасыщенного и сухого образцов. Материалы относятся к водостойким, если К_разм >= 0,75.

Водопроницаемость – способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, проходящей в течение 1 ч под постоянным давлением через 1 м² испытуемого материала. К водонепроницаемым материалам относятся особо плотные материала – битум, стекло, сталь. Плотные материалы с замкнутыми мелкими порами – бетон специально подобранного состава и др.

Морозостойкость – способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное и попеременное замораживание и оттаивание без выраженных признаков разрушения и потери прочности. Морозостойкими считают такие образцы материала, которые после установленных для них циклов замораживания и оттаивания не имеют видимых признаков разрушения, трещин, расслаивания и не теряют по массе более 5 %. После заданного числа циклов попеременного замо­раживания и оттаивания определяют прочность материала при сжатии и вычисляют коэффициент морозостойкости:

K_мрз = R_мрз / R_нас,

где R_мрз – прочность образцов при сжатии после заданного числа циклов замораживания и оттаивания, МПа; R_нас – прочность водонасыщенных образцов при сжатии до замораживания, МПа. Материал считается морозостойким, если К_мрз ≥ 0,75.

Теплопроводностьλ,Вт/ (м ∙ ^оС) или Вт/ (м ∙ К) – количество теплоты, проходящей через испытуемый материал толщиной 1 м, площадью 1 м² за 1 ч при разности температур по обе стороны материала в 1 ^оС.

Теплоемкость С, (Дж/К, Дж/ ^оС) – способность материала поглощать теплоту при нагревании или отдавать ее при охлаждении. Теплоемкость является мерой энергии, необходимой для повышения температуры материала. Теплоемкость материала, отнесенная к единице его массы, называется удельной теплоемкостью с [Дж/(кг · К), Дж/ ( кг · ^оС)].

Огнестойкость – способность материалов выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и огня. Пределом огнестойкости конструкции называется время (в часах) от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности более чем на 140 °С в среднем или на 180 °С в любой точке по сравнению с температурой до испытания. Предел огнестойкости кирпичной стены толщиной в один кирпич равен 5,5 ч. По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы:

· несгораемые материалы – под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются (бетон, кирпич, металл);

· трудносгораемые материалы – с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются при наличии источника огня; (арболит, фибролит, асфальтобетон);

· сгораемые материалы воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня (дерево, рубероид, пластмассы, краски).

Огнеупорность – способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются:

· на огнеупорные (например, шамотный кирпич) –выдерживающие действие температур от 1580 °С и выше;

· на тугоплавкие (гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1350 до 1580 °С;

· на легкоплавкие (керамический кирпич), выдерживающие температуру до 1350 °С.

Термическая стойкость материала характеризуется максимальной величиной длительно действующей температуры, при которой конструкционные свойства материала сохраняются. Например, для древесины термическая стойкость равна 50 °С, обычного бетона – 200...250 °С, полимербетона – 140 °С.

Под механическими свойствами материалов понимается их способность сопротивляться различным силовым воздействиям.

Прочностью материала называют его свойство сопротивляться разрушению под действием внутренних напряжений, возникающих от внешних нагрузок. Прочность материала характеризуется пределом прочности (при сжатии, изгибе, растяжении). Предел прочности при сжатии R_сж или растяжении R_раст, МПа,

R_сж = P / F; R_раст = P / F,

где P – разрушающая нагрузка, Н; F – площадь поперечного сечения, мм².

Упругость – способность материала изменять свою форму под нагрузкой и принимать после прекращения нагрузки первоначальную форму (сталь, древесина).

Пластичность– способность материала изменять под действием внешних сил свою форму, размеры и сохранять их после прекращения действия внешних сил (свинец, глиняное тесто, нагретый битум).

Хрупкость – способность материала разрушаться внезапно под действием внешних сил. К хрупким материалам относятся чугун, природные и искусственные каменные материалы, стекло.

Ударная прочность – способность материала сопротивляться в условиях эксплуатации ударным нагрузкам. Обычно конструкции подвергаются нагрузке, прилагаемой к материалу без удара (статической нагрузке). В некоторых случаях материалы в конструкциях подвергаются и ударным воздействиям (динамической нагрузке). Пределом прочности материала при ударе называется количество работы, затраченной на разрушение стандартного образца.

Твердость – способность материалов сопротивляться проникновению в него другого, более твердого материала.

Твердость каменных материалов определяют по шкале твердости, в которой 10 специально подобранных минералов расположены так, что на каждом предыдущем все последующие могут оставлять при царапании черту. Числовое значение твердости при испытании образца может оказаться между показателями двух соседних минералов, взятых по шкале твердости. Например, если испытываемый материал чертится топазом, но сам не чертит кварц, то его твердость принимают 7,5.

Твердость древесных плит определяют вдавливанием шарика из закаленной стали диаметром 10 мм в полированную поверхность образца на глубину 2 мм (табл. 1.1).

Истираемость – способность материала изменяться в объеме и массе при действии истирающих усилий. Истираемость имеет большое значение для полов, лестниц, дорожных покрытий.

Естественные строительные материалы

Природными каменными материалами называют материалы, получаемые из различных горных пород. Минералом называется природное химическое вещество, образовавшееся в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре, и имеющее приблизительно однородный состав и физические свойства.

Таблица 1. Характеристика твердости некоторых материалов

Показатель твердости	Минерал	Характеристика твердости
	Тальк или мел	Легко чертится ногтем
	Каменная соль или гипс	Чертится ногтем
	Кальцит или ангидрид	Легко чертится стальным ножом
	Плавиковый шпат	Чертится стальным ножом под небольшим давлением
	Апатит	Чертится стальным ножом под большим нажимом, стекло не чертит
	Ортоклаз	Слегка царапает стекло, стальным ножом не чертится
	Кварц	Легко чертят стекло, стальным ножом не чертятся
	Топаз
	Корунд
	Алмаз

По своему происхождению горные породы подразделяются на три группы:

1. Изверженные породы (первичные) – образованы из расплавленных магматических масс, которые в зависимости от условий образования делятся на:

· глубинные породы (граниты, сиениты), медленно затвердевшие под большим давлением в толще земли;

· излившиеся, затвердевшие на поверхности земли (базальты, андезиты). К разновидностям изверженных излившихся горных пород относятся также вулканические обломочные горные породы, которые образовались при быстром охлаждении выбрасываемой при извержении вулканов лавы. К обломочным породам относятся пемза, вулканические пеплы.

Основными породообразующими минералами изверженных горных пород являются:

· Кварц – наиболее распространенный минерал земной коры представляет собой кристаллический кремнезем. Основой его химического состава является диоксид кремния.

· Полевые шпаты – содержатся в горных породах в количестве более 50 %. Они представляют собой алюмосиликаты Na, К, Са с примесью других химических элементов.

· Слюды представляют собой группу минералов-алюмосиликатов слоистой структуры. В зависимости от химического состава слюды имеют разный цвет.

2. Осадочные породы (вторичные) – образованы в результате разрушения и отложения горных пород различного происхождения, а также в результате осаждения солей в морских водоемах и скопления остатков растительного и животного происхождения (кальцит, магнезит, доломит, гипс). Основными породообразующими минералами осадочных пород являются:

· магнезит (MgCO₃) – минерал класса карбонатов;

· кальцит (СаСО₃) или кристаллический известковый шпат;

· доломит – минерал класса карбонатов, по химическому составу представляет собой двойную углекислую соль кальция и магния;

· гипс – водная сернокислая соль кальция CaSO₄ • 2Н₂О;

· ангидрид – безводный гипс CaSO₄.

3. Метаморфические (видоизмененные) породы – образованы в результате изменения изверженных или осадочных горных пород, состав и структура которых изменились под влиянием температуры, давления и химических воздействии.

Как правило, метаморфические породы отличаются сланцевой структурой (мраморы, кварциты, сланцы). Изделия из горных пород в зависимости от способа получения делятся:

1) на дробленые, получаемые дроблением горной породы (щебень);

2) на рваные, получаемые методом взрыва горной породы (бутовый камень и др.);

3) на пиленые, получаемые в карьерах из массивов камнерезными машинами (блоки или крупные камни – заготовки);

4) на молотые, получаемые в результате помола горной породы.

Из каменных пород, применяемых в строительстве, наиболее распространены: бутовый камень и каменные блоки – для кладки и облицовки стен; щебень, гравий, песок – для приготовления бетона, устройства дорожных оснований и т.д. Некоторые горные породы используются как сырье для производства цемента, извести, гипсовых и других вяжущих. Различного рода глины применяют в производстве керамических материалов.

Керамические материалы

Керамическими называются искусственные материалы и изделия, получаемые из глин и их смесей с минеральными добавками путем их формования, сушки и обжига. Сырьем для керамических материалов служат различные глины.

Глины – это осадочные горные породы, состоящие из глинообразующих минералов и примесей.

Свойства глин определяются соотношением, видом и дисперсностью глинистых минералов и примесей. Наиболее важными свойствами глин являются:

· Пластичность – пластичными свойствами каждая глина обладает в определенном диапазоне влажности. Пластичность зависит от вида и количества глинообразующих минералов в глине. Повышение дисперсности глин увеличивает их пластичность, а запесоченность снижает ее;

· Воздушная усадка – уменьшение объема образца при его сушке. Величина относительной воздушной усадки может быть 10 % и более;

· Спекаемость – способность глин при обжиге уплотняться с образованием камнеподобного материала. В процессе спекания происходит огневая усадка, которая у глин колеблется от 2 до 8 %.

Для регулирования свойств глиняной массы вводят отощающие добавки, которые уменьшают огневую и воздушную усадки. В качестве отощающих добавок применяют кварцевый песок, молотый шлак, золу (их вводят в количестве 10-25%).

Порообразующие добавки применяют для уменьшения средней плотности стеновой керамики и сокращения расхода полноценного топлива, на этапе сушки они выполняют роль отощающих добавок. В качестве выгорающих добавок применяют древесные опилки (8-25 %), кокс, бурый уголь (2-2,5 %).

Плавни-добавки в смеси с глинистым веществом дают легкоплавкие соединения и снижают температуру обжига изделий. В качестве плавней используют измельченные полевые шпаты, … и др.

Пластифицирующие добавки увеличивают пластичность и связанность глин. К таким добавкам относят высокопластичные глины и поверхностно-активные вещества – отходы целлюлозной промышленности, синтетических жирных кислот и т.д. По назначению строительные керамические материалы и изделия классифицируются:

· на стеновые материалы;

· на пустотелые изделия для перекрытий;

· на облицовочные материалы для наружной и внутренней отделки зданий;

· на кровельные материалы (кровельная черепица);

· на трубы;

· на огнеупорные материалы;

· на заполнители для легких бетонов;

· на санитарно-технические изделия;

· на специальные изделия.

Стеновые керамические материалы

Керамический кирпич – выпускается обыкновенного размера 250x120x65 мм и модульного размером 250x120x88 мм. В качестве сырья для изготовления кирпича применяют легкоплавкие глины. Производство керамического кирпича осуществляется двумя способами – пластическим и полусухим. Кирпич должен быть нормально обожжен. Недожженный кирпич (алого цвета) имеет недостаточную прочность и долговечность, а пережженный высокую теплопроводность и часто искаженную форму. Кирпич керамический должен соответствовать требованиям по внешнему виду, прочности, плотности, морозостойкости и водопоглощению.

Кирпич керамический применяется для кладки стен, изготовления стеновых блоков и панелей, а также для кладки печей и дымовых труб в тех зонах, где температура не превышает температуры обжига кирпича.

Пустотелые камни имеют следующие размеры: длина – 250 и 288 мм; ширина – 120, 138, 200 и 250 мм; толщина – 138, 120, 80 мм.

Применяют керамические стеновые камни для кладки стен и зданий различного назначения, перегородок и т.д. По сравнению с обыкновенным кирпичом толщина стен из пустотелых камней снижается до 25 %, а масса достигает 50 %.

Крупные стеновые кирпичные блоки и панели выпускаются размером на комнату. Их изготовляют одно- и двухслойными. Двухслойные стеновые блоки и панели выполняют из кирпича, утеплителя (фибролита, арболита, минераловатных плит и др.) и отделочных слоев из цементно-песчаного раствора.

Однослойные наружные стеновые конструкции изготовляют из пустотелых керамических камней. Для обеспечения прочности панели и блоки армируют стальными каркасами по периметру оконных проемов и панелей.

Металлы в строительстве

Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.

К черным металламотносятся чугуны и стали, представ­ляющие собой сплавы железа с углеродом, кремнием, марган­цем, серой, фосфором и др. В основу классификации черных металлов положено процентное содержание в них углерода. Сплавы железа, содержащие 2...4,3 % углерода, называются чугунами. В зависимости от назначения чугуны подразделя­ются на литейные, передельные и специальные. Для отливки различных строительных деталей применяют только литейные, или серые, чугуны. Передельные чугуны предназна­чаются для производства стали. Специальные чугуны применяют в качестве добавок при производстве стали и чу­гунном литье специального назначения.

Сплавы железа с содержанием углерода до 2 % называ­ются сталями. В зависимости от процентного содержания углерода стали классифицируются на углеродистыеилегиро­ванные. Низкоуглеродистые стали применяют в конструкциях зданий и сооружений, углеродистые – в мостостроении и в ма­шиностроении, высокоуглеродистые стали известны как стали инструментальные.

Для повышения коррозионной стойкости и увеличения механических характеристик обыкновенных углеродистых сталей в состав стали вводят добавки: никель, хром, марга­нец, медь, алюминий и др. Такие стали называют легирован­ными. При содержании легирующих добавок до 2,5 % такие стали называются низколегированными.

Цветные металлыв строительстве в чистом виде приме­няются очень редко. Чаще употребляются сплавы цветных металлов, которые разделяются на легкие (на базе алюминия, магния или двух этих частей вместе) и тяжелые (на базе меди, олова, свинца и цинка). Однако высокая стоимость огра­ничивает их применение.

Легкие сплавы, применяемые в строительстве – это алюминиево-магниевые, алюминиево-марганцевые, алюминиево-кремнистые, сплавы типа дюралюмин. Из тяжелых сплавов в строительстве применяются: бронза (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком) в качестве архитектурных деталей или санитарно-технической арматуры.

Изготовление стальных изделий осуществляют прокаткой, волочением, ковкой, штамповкой и прессованием. Номенкла­тура

некоторых стальных профилей приведена на рис. 1. На рис. 2 показаны виды арматуры для железобетонных конструк­ций.

По способу изготовления арматурную сталь выпускают горячекатаную, стержневую и холоднотянутую проволочную. Стержневая и проволочная арматура бывает гладкой и перио­дического профиля.

д г а б в

Рис 1. Сортамент прокатных сталей: а - равнобокий уголок; б - швеллер; в - двутавр; г - рельс; д - рифле­ная

	а б в г д

Рис. 2. Виды арматуры: а – гладкая стержневая; б – горячекатаная периодического профиля; в – холодносплющенная с четырех сторон; г – холодносплющенная с двух сторон; д – витая

Под воздействием окружающей среды металл разруша­ется, поэтому осуществляют защиту металла от коррозии. Для этого металл покрывают лакокрасочными составами, неметал­лическими и металлическими пленками и вводят в состав леги­рующих элементов медь и хром.

Легированные стали.Низколегированные стали наиболее часто применяют в строительстве. Содержание углерода в них не должно превышать 0,2 %, так как с его возрастанием пони­жается пластичность и коррозионная стойкость, а также ухудшается свариваемость стали. Легирующие добавки влияют на свойства стали следующим образом: марганец увели­чивает прочность, твердость и сопротивление стали износу; кремний и хром повышают прочность и жаростойкость, а медь – стойкость стали к атмосферной коррозии; никель спо­собствует улучшению вязкости без снижения прочности. Низколегированные стали имеют более высокие механические свойства, чем малоуглеродистые. Стали, содержащие никель, хром и медь, высокопластичны, хорошо свариваются, их ис­пользуют для сварных и клепаных конструкций промышлен­ных и гражданских зданий, пролетных строений мостов, нефте-резервуаров, труб и т. д.

Средне- и высоколегированные стали (нержавеющие, на­пример хромоникелевую и хромоникелемарганцевую) исполь­зуют в строительстве только в тех случаях, когда нужно обе­спечить высокую коррозионную стойкость конструкций.

Положительными качествами алюминиевых сплавов явля­ются: сравнительно небольшая плотность, высокая коррозионная стойкость, примерно в 10–20 раз выше, чем у обычной стали. Однако алюминиевые сплавы в местах контактов со сталью, бетоном и даже между собой легко подвергаются электрохимической коррозии. Эти места защищают покраской или антикорро­зионными прокладками. Алюминиевые сплавы пластичны, их легко обрабатывать прессованием. Хрупкость сплавов с пони­жением температуры ниже 0 ^оС уменьшается, чем они выгодно отличаются от стали. В отличие от сталей алюминиевые сплавы имеют в несколь­ко раз выше стоимость, в 3 раза меньше модуль упругости, что приводит к пропорциональному увеличению прогибов алюминиевых конструкций при равных условиях, и в 2 раза больше коэффициент линейного расширения.

В строительстве наибольшее распространение получили алюминиево-марганцевые, алюминиево-магниевые, дюралюминиевые сплавы. Профили из алюминиевых сплавов изготовляют прессова­нием и прокаткой. Сечение их аналогично прокатным профи­лям из стали: в виде листов, уголков, швеллеров, двутавров, труб, кругов и квадратов и самых сложных прессованных алюминиевых профилей. Холодной прокаткой алюминиевых листов получают профилированный лист, гнутые тонколисто­вые профили открытого и замкнутого сечений.

Бетоны и железобетоны

Бетонами называются искусственные каменные материалы, получаемые при затвердевании тщательно перемешанной и уплотненной смеси из вяжущего вещества, мелкого и крупного заполнителей, воды, взятых в определенных количествах. До затвердевания эта смесь называется бетонной.

Применение заполнителей исключает большие усадки цементного камня и снижает стоимость бетона. По назначению бетоны бывают конструкционные и специальные: Конструкционные используются для изготовления несущих и ограждающих конструкций зданий и сооружений. К ним предъявляются требования на прочность, морозостойкость, водонепроницаемость и т.д. Специальные – для возведения специальных конструкций или элементов конструкций. К ним предъявляются специальные требования на жаро- и химическую стойкость, а также на декоративные, радиационно-защитные, теплоизоляционные характеристики. Бетоны могут быть замешаны:

· на цементном вяжущем – бетоны на основе клинкерных цементов;

· на шлаковых вяжущих – бетоны на основе молотых шлаков и зол, с активизаторами твердения (соединениями щелочных металлов);

· на известковых вяжущих – на основе извести в сочетании с шлаками; бетон на известковых вяжущих автоклавного твердения называют «силикатным»;

· на гипсовых вяжущих – бетоны на основе полуводного гипса или ангидрита;

· на специальных вяжущих – на основе органических и неорганических химических связующих, придающих им специальные свойства (полимерные вяжущие, жидкое стекло и др.).

По виду заполнителя:

· на плотных заполнителях – на заполнителях из плотных горных пород или шлаков (крупный – щебень, гравий; мелкий – песок природный);

· на пористых заполнителях – на заполнителях, получаемых искусственным путем (керамзит, вермикулит, перлит) или из природных пористых пород (пемзы, известняки, ракушечники);

· на специальных заполнителях – к бетонам на специальных заполнителях можно отнести арболит – бетон на цементном вяжущем и измельченной древесины.

Железобетон

Железобетон – строительный материал, в котором сочетается работа бетона и арматурной стали, при этом бетон предназначается для восприятия сжимающих усилий, сталь - для восприятия растягивающих. Наиболее выгодно применять желе­зобетон для строительных конструкций, работающих на изгиб. При работе таких элементов возникают два противополож­ных напряжения – растягивающее, воспри­нимаемое сталью, и сжимающее, воспри­нимаемое бетоном. Железобетонная конструкция в целом успешно противостоит изгибающим нагрузкам.

Железобетон используется в виде сборных и монолитных конструкций. Сборные конструкции изготовляются на заводах и средствами транспорта доставляются к месту строительства. Конструкции из монолитного железобетона изготовляются непосредственно на месте, в качестве форм используются опалубки. В этом случае к месту строительства подвозятся раздельно бетон и арматура.

С целью наиболее полного использования свойств бетона и арматуры применяется предварительное напряжение конструкции. Такие изделия называются предварительно напряженными. Отличие таких конструкций от обычных заключается в том, что еще до установки в эксплуатационное положение в них уже имеются выгодные начальные напряжения.

Конструкция рассчитывается и изготовляется так, чтобы в растянутой зоне бетон либо вообще не испытывал растягивающих усилий, либо имели место небольшие растягивающие усилия, не приводящие к появлению трещин. По своему назначению в бетоне арматура подразделяется на рабочую и монтажную. Рабочая – воспринимает нагрузки, монтажная – необходима для обеспечения правильного расположения рабочей арматуры. Для улучшения свойств арматуры ее иногда подвергают упрочнению. Упрочнение может достигаться вытяжкой, протяжкой, обжатием, посредством нагревания и охлаждения (термически упрочненная арматура). Для армирования железобетонных конструкций применяется арматура следующих видов: стержневая, стержневая термически упрочненная, проволочная и арматурные канаты.

Строительные растворы

Строительный раствор – это затвердевшая смесь вяжущих, мелких заполнителей, воды и добавок. До затвердевания раствор называется растворной смесью. Строительные растворы предназначаются для связывания камней при каменной кладке, для заполнения швов, для отделки поверхностей и т.д.

Строительные растворы разделяются:

· по плотности: на тяжелые с массой в сухом состоянии более 1500 кг/м и легкие - менее 1500 кг/м;

· по виду вяжущего: на простые - с одним вяжущим и смешанные (цементно-известковые, цементно-глиняные); воздушные (на воздушных вяжущих) и гидравлические для работы во влажных условиях.

Растворы для каменной кладки. В зависимости от кладки растворы изготовляют на цементе или на цементно-известковом вяжущем веществе. На цементе готовят растворы, работающие в тяжелых влажных условиях и в агрессивной среде. Цементно-известковые растворы используют для кладки, находящейся в маловлажных или сухих условиях.

Для приготовления растворов можно использовать все виды цементов, исключение составляют растворы для кладки, находящейся в агрессивной среде, где должен использоваться сульфатостойкий или пуццолановый портландцемент. Минимальный расход цемента для наземных конструкций при относительной влажности воздуха до 60 % и в подземных маловлажных грунтах составляет для цементо-известковых растворов 75 кг на 1 м³ песка. Для наземных сооружений с влажностью более 60 % и подземных во влажных грунтах наименьший расход цемента 100 кг на 1 м³ раствора.

Отделочные растворы – используют при оштукатуривании стен мокрым способом. Для отделочных растворов решающее значение имеют не прочность, а удобоукладываемость и сцепление с основанием. При отделке помещений с относительной влажностью свыше 60 %, а также при отделке наружных стен используют цементные и цементно-известковые вяжущие, при отделке внутренних стен в помещениях с влажностью до 60% – известково-гипсовые, при отделке внутренних деревянных и гипсовых стен и перегородок в помещениях с влажностью до 60 % - известково-гипсовые и гипсовые.

В составы отделочно-декоративных растворов, предназначенных для отделки фасадов зданий вводятся дополнительные материалы, придающие раствору цвет и фактуру. В некоторых случаях для увеличения долговечности декоративного раствора его покрывают дополнительным гидрофобизирующим слоем. Растворы и бетоны, изготовленные на гидравлической извести, некотороевремя должны твердеть на воздухе.

Гипсовые вяжущие вещества

Гипсовые вяжущие вещества получают термической обработкой природного двуводного гипса (CaSO₄ · 2Н₂О) и природного ангидрита (CaSO₄). В зависимости от температуры обработки получаются быстротвердеющие вяжущие (120–190 °С), нормально- и медленнотвердеющие (600–1000 °С). При температурной обработке происходит дегидратация гипсового камня. Гипсовые вяжущие вещества добавляют в известково-песчаные растворы для ускорения схватывания и увеличения прочности. На основе гипсовых вяжущих изготавливают гипсокартонные плиты, искусственный мрамор и т.д.

Большое распространение в строительстве получил полимергипс. Его получают путем затворения гипсовых вяжущих водными растворами полимеров или дисперсиями полимеров. Полимергипс обладает большей плотностью, чем обычное гипсовое вяжущее, высокой прочностью при сжатии, малой водопроницаемостью и повышенным сопротивлением истиранию.

Ангидритовый цемент медленно твердеющее вяжущее вещество, которое получают из природного ангидрита (CaSО₄) совместным помолом с катализаторами. Применяют для устройства бесшовных полов, оснований под рулонные материалы, приготовления легких и тяжелых бетонов низких марок и искусственного мрамора. Изделия из ангидритового цемента неводостойкие, поэтому применяются только в сухих помещениях.

Жидкое стекло

Жидким стеклом называют растворимые соли кремниевой кислоты - Na₂O∙7SiO₂ и К₂О∙2Si