Общие сведения о строительных материалах и их основные свойства

Высокотехнологичным видом пиломатериалов является стеновой и оконный клеёный брус, а также гнуто-клееные несущие конструкции и балки перекрытия. Изготавливают их путём склейки водостойкими клеями досок, брусков, фанеры. (Водостойкий клей ФБА, ФОК).

Из пиломатериалов изготавливают столярные изделия. Строганые длинномерные изделия — это погонаж (вагонка, половая доска, плинтус, рейка), наличники (оконных и дверных проёмов), поручни для перил, лестниц, подоконные доски, окна и двери. Столярные изделия изготавливают на специализированных заводах или в цехах из хвойных и лиственных пород. 

Древесные плиты

К числу плитных строительных материалов из дерева относятся: фанера, древесно-волокнистые плиты, древесно-стружечная плита, цементно-стружечная плита, ориентированно-стружечная плита.

Фанеру изготавливают  из шпона (тонкой стружки) берёзы, сосны, дуба, липы и др. пород путём склеивания его листов между собой. Шпон получают непрерывным снятием стружки  по всей длине распаренного в кипятке  бревна (длиной 1,5 м) на спец. станке.

Отделочные  материалы

Отделочные материалы  используют для создания покрытий поверхностей строительных изделий, конструкций  и сооружений в целях защиты их от вредного внешнего воздействия, придания им эстетической выразительности, улучшения  гигиенических условий в помещении. К отделочным материалам относят  готовые красочные составы, вспомогательные  материалы, связующие, рулонные отделочные материалы, пигменты. Красочные составы состоят из пигмента, придающего им цвет; наполнителя, экономящего пигмент, улучшающего механические свойства и увеличивающего долговечность окраски; связующего, соединяющего частицы пигмента и наполнителя между собой и с окрашиваемой поверхностью. После высыхания красочные составы образуют тонкую плёнку. Кроме основных компонентов, при необходимости в красочные составы вводят разбавители, загустители и другие добавки.

Пигменты

Пигменты — это тонко измельченные цветные порошки, не растворимые в воде и органических растворителях, но способные равномерно смешиваться с ними, передавая красочному составу свой цвет.

Белые пигменты. К ним относят мел, воздушную  строительную известь. Мел используют в виде тонко измельченного порошка, из которого приготавливают различные  водоразбавляемые (водные) красочные составы, грунтовки, шпатлёвки и пасты.

Известь воздушную  строительную используют в качестве пигмента и связующего материала  для приготовления красочных  составов, шпатлёвок и мастик.

Чёрные пигменты. К ним относят сажу газовую  канальную, двуокись марганца, чернь.

Сажа газовая  канальная образуется при сжигании различных масел, нефти, смолы при  ограниченном доступе воздуха. Используют её для приготовления неводных красочных  составов.

Двуокись марганца встречается в природе в виде минерала и пиролюзита. Используют её для приготовления водных и  неводных красочных составов.

Чернь получают при прокаливании без доступа  воздуха ореховой скорлупы, древесины, торфа.

Серые пигменты. К ним относят графит и цинковую пыль.

Графит — природный материал серовато-чёрного цвета с жирным металлическим блеском. Его используют для приготовления красочных составов и натирки поверхности железных предметов, подвергающихся нагреванию, отчего она получает вид полированной.

Цинковая пыль — механическая смесь окиси цинка с металлическим цинком. Её используют для приготовления неводных красочных составов.

Красные пигменты. К ним относят сурик железный сухой, мумию природную и искус.

Сурик железный сухой получают из железной руды, содержащей окись железа. Это очень прочный  пигмент с высокими антикоррозионными  свойствами и светостойкостью. Выпускают  его в виде тонко измельченного  порошка кирпично-красного цвета  и используют для приготовления  клеевых составов, эмалей и масляных красок.

Мумия природная — тонко измельченная глина, окрашенная окислами железа в коричнево-красный цвет различных оттенков. Используют для приготовления водных и неводных красочных составов.

Мумия искусственная — тонко измельченный порошок керамического изделия ярко-красного цвета.

Жёлтые пигменты. К ним относят охру сухую, крон свинцовый сухой и сиену природную.

Охру сухую  получают из глины, окрашенной окислами железа. Используют для приготовления  всех видов красок, применяемых при  окрашивании деревянных и металлических  поверхностей.

Сиену природную  получают из глины, содержащей большое  количество окиси железа (70 %) и кремнезёма.

Зелёные, синие, коричневые и др. пигменты.

Олифы и эмульсии

Олифу натуральную  льняную и конопляную получают соответственно из льняного и конопляного сырого масла путём варки его при 200—300 °C и обработки воздухом с введением ускорителя высыхания (сиккатива). Используют её для приготовления красочных составов, грунтовок и в качестве самостоятельного материала для малярных работ при наружной и внутренней окраске деревянных и металлических конструкций.

Эмульсия ВМ состоит из натуральной олифы, бензола, животного плиточного клея, известкового 50%-го теста и воды. Используют её для разведения густотёртых красок.

Эмульсия МВ приготавливают из смеси 10%-го раствора животного клея, щёлочи (соды, буры, поташа) и натуральной олифы. Применяют  её при окрашивании внутри помещений  штукатурки, древесины.

Лакокрасочные составы

Масляные краски — различные белила и цветные красочные составы, приготовленные на натуральных или комбинированных олифах с различными добавками, доведённые до малярной консистенции. Лакокрасочные составы применяются для защиты строительных конструкций от коррозии и негативного воздействия внешних факторов, в том числе для окраски металлоконструкций, технологического оборудования, техники, стен, пола (см.: Наливные полы) и других элементов, требующих защиты.

Металлы и металлические  изделия

В водохозяйственном  строительстве широко применяют  различные материалы в виде металлопроката и металлических изделий. Металлопрокат  используют при строительстве насосных станций, производственных зданий, изготовлении металлических затворов различного типа. Металлы, применяемые в строительстве, делят на две группы: чёрные (железо и сплавы) и цветные. В зависимости  от содержания углерода чёрные металлы  подразделяют на чугун и сталь.

Чугун — железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2 % до 6,67 %. В зависимости от характера металлической основы он делится на четыре группы: серый, белый, высокопрочный и ковкий.

Серый чугун — содержит 2,4-3,8 % углерода. Он хорошо поддаётся обработке, имеет повышенную хрупкость. Его используют для литья изделий, не подвергающихся ударным воздействиям.

Белый чугун — содержит 2,8-3,6 % углерода, обладает высокой твёрдостью, однако он хрупок, не поддаётся обработке, имеет ограниченное применение.

Высокопрочный чугун получают присадкой в жидкий чугун магния 0,03-0,04 % он имеет тот же химический состав что и серый чугун. Он имеет наиболее высокие прочностные свойства. Его применяют для отливки корпусов насосов, вентилей.

Ковкий чугун — получают длительным нагревом при высоких температурах отливок из белого чугуна. Он содержит 2,5-3,0 % углерода. Его применяют для изготовления тонкостенных деталей (гайки, скобы…). В водохозяйственном строительстве применяют чугунные плиты — для облицовки поверхностей гидротехнических сооружений, подвергающихся истиранию наносами, чугунные водопроводные задвижки, трубы.

Стали — получают в результате переработки белого чугуна в мартеновских печах. С увеличением в сталях содержания углерода повышается их твёрдость и хрупкость, в то же время понижается пластичность и ударная вязкость.

Механические  и физические свойства сталей значительно  улучшаются при добавлении в них  легирующих элементов (никеля, хрома, вольфрама). В зависимости от содержания легирующих компонентов стали делятся на четыре группы: углеродистые (легирующие элементы отсутствуют), низколегированные (до 2,5 % легирующих компонентов), среднелегированные (2,5-10 % легирующих компонентов), высоколегированные (более 10 % легирующих компонентов).

Углеродистые  стали в зависимости от содержания углерода подразделяют на низкоуглеродистую (углероды до 0,15 %), среднеуглеродистую (0,25-0,6 %) и высокоуглеродистую (0,6-2,0 %).

К цветным металлам и сплавам относят алюминий, медь и их сплавы (с цинком, оловом, свинцом, магнием), цинк, свинец.

В строительстве  используют лёгкие сплавы — на основе алюминия или магния, и тяжёлые сплавы — на основе меди, олова, цинка, свинца.

Стальные  строительные материалы  и изделия

Горячекатаные стали выпускают в виде равнополочного уголка (с полками шириной 20-250 мм); неравнополочного уголка; двутавровой балки; двутавровой широкополочной балки; швеллера.

Для изготовления металлических строительных конструкций  и сооружений используют прокатные  стальные профили: равнополочный и  неравнополочный уголки, швеллер, двутавр, и тавр. В качестве крепёжных изделий из стали применяют заклёпки, болты, гайки, винты и гвозди. При выполнении строительно-монтажных работ применяют различные способы обработки металлов: механическую, термическую, сварку. К основным способам производства металлических работ относится механическая горячая и холодная обработка металлов.

При горячей  обработке металлы нагревают  до определённых температур, после  чего им придают соответствующие  формы и размеры в процессе проката, под воздействием ударов молота или давлении пресса.

Холодную обработку  металлов подразделяют на слесарную  и обработку металлов резанием. Слесарная  и обработка состоит из следующих  технологических операций: разметки, рубки, резки, отливки, сверления, нарезки.

Обработку металлов, резание осуществляют путём снятия металлической стружки режущим  инструментом (точение, строгание, фрезерование). Её производят на металлорежущих станках.

Для улучшения  строительных качеств стальных изделий их подвергают термической обработке — закалке, отпуску, отжигу, нормализации и цементации.

Закалка заключается  в нагреве стальных изделий до температуры, несколько выше критической, некоторой выдержке их при этой температуре  и в последующем быстром охлаждении их в воде, масле, масляной эмульсии. Температура нагрева при закалке  зависит от содержания в стали  углерода. При закалке увеличивается  прочность и твёрдость стали.

Отпуск заключается  в нагреве закалённых изделий  до 150—670 °C (температура отпуска), выделке их при этой температуре (в зависимости от марки стали) и последующем медленном или быстром охлаждении в спокойном воздухе, воде ил в масле. В процессе отпуска повышается вязкость стали, уменьшается внутреннее напряжение в ней и её хрупкость, улучшается её обрабатываемость.

Отжиг заключается  в нагреве стальных изделий до определённой температуры (750—960 °C), выдержке их при этой температуре и последующем медленном охлаждении в печи. При отжиге стальных изделий понижается твёрдость стали, также улучшается её обрабатываемость.

Нормализация — заключается в нагреве стальных изделий до температуры несколько более высокой, чем температура отжига, выдержке их при этой температуре и последующем охлаждении в спокойном воздухе. После нормализации получается сталь с более высокой твёрдостью и мелкозернистой структурой.

Цементация — это процесс поверхностного науглероживания стали с целью получения у изделий высокой поверхностной твёрдости, износостойкости и повышенной прочности; при этом внутренняя часть стали сохраняет значительную вязкость. 

Цветные металлы и сплавы

К ним относятся: алюминий и его сплавы — это лёгкий, технологичный, коррозионностойкий материал. В чистом виде его используют для изготовления фольги, отливки деталей. Для изготовления алюминиевых изделий используют алюминиевые сплавы — алюминиево-марганцевый, алюминиево-магниевый… Применяемые в строительстве алюминиевые сплавы при незначительной плотности (2,7-2,9 г/см³), имеют прочностные характеристики, которые близки к прочностным характеристикам строительных сталей. Изделия из алюминиевых сплавов характеризуются простотой технологии изготовления, хорошим внешним видом, огне- и сейсмостойкостью, антимагнитностью, долговечностью. Такое сочетание строительно-технологических свойств у алюминиевых сплавов позволяет им конкурировать со сталью. Использование алюминиевых сплавов в ограждающих конструкциях позволяет уменьшить вес стен и кровли в 10-80 раз, сократить трудоёмкость монтажа.