Конобеева А.Б., Кострикина А.В. Товароведение и экспертиза строительных материалов. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

• минеральные и органические.

По химической природе:

• органические (древесина, битум, пластмассы) материалы; горючи;

• минеральные (природный камень, керамика, строительный рас-

твор, асбестоцемент и т.п.); не горючи;

• металлы (сталь, алюминий, медь); хорошо проводят электриче-

ский ток и тепло.

По технологическому признаку материалы делятся на следующие

группы:

• изготовляемые механической обработкой природного сырья

(изделия из древесины и природные каменные материалы);

• получаемые обжигом минерального сырья (неорганические

вяжущие вещества, строительная керамика, стекло);

• изготовляемые на основе неорганических вяжущих веществ

(строительный раствор, гипсовые и силикатные изделия);

• получаемые в результате химической переработки органиче-

ского сырья (синтетические смолы, растворители, олифа, битум);

• изготовляемые технологической переработкой органических

вяжущих веществ (строительные пластмассы, мастики, клеи).

По виду основного исходного сырья ассортимент строительных то-

варов подразделяют на:

• минеральные вяжущие вещества;

• изделия на основе минеральных вяжущих веществ;

• материалы и изделия из керамики, стекла, металлов, древесины,

бумаги и пластических масс.

По виду сырья и способу получения:

• природные каменные материалы;

• минеральные вяжущие материалы;

• материалы на основе вяжущих (безобжиговые);

• керамические (обжиговые);

• металлические материалы;

• материалы из стекла и ситалла;

• древесные материалы;

• битуминозные;

• полимерные материалы.

По структуре строительные материалы могут быть:

• рыхлыми;

• плотными;

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

• пустотелыми;

• пористыми.

Рыхлые материалы - различные минеральные и органические веще-

ства, получаемые дроблением или рассевом смеси, имеющие зерна (куски)

размером не более 10 см. Плотные – материалы с раковистым или стекло-

видным изломом (граниты, известняки, стекло и др.).

Пустотелые - материалы с крупными сквозными или несквозными

каналами, отверстиями, заполненными воздухом.

Пористые – материалы с более мелкими каналами, отверстиями, за-

полненными воздухом или газом.

По окраске различают материалы:

• неокрашенные;

• окрашенные в различные цвета.

По отделке строительные материалы подразделяют на:

• неофактуренные – с поверхностью, созданной тем или иным

способом формования без специальной обработки;

• офактуренные – с поверхностью с различными рельефными

(фактурными) узорами.

По видам сырья материалы подразделяют на:

• древесные;

• природные каменные;

• керамические;

• материалы из минеральных расплавов;

• материалы на основе минеральных вяжущих;

• металлы и сплавы;

• материалы на основе битумных вяжущих и полимеров.

К природным каменным материалам относятся материалы, по-

лучаемые:

• из различных горных пород в естественном виде;

• в результате механической обработки (дробления, раскалывания,

распиливания, шлифования и полирования).

Применяются они для постройки и облицовки инженерных и гидро-

технических сооружений (мостов, плотин, каналов и др.), настилки дорож-

ных покрытий и строительства железных и шоссейных дорог, в качестве

заполнителей для производства бетона и железобетона (песок, гравий, ще-

бень и др.), а также для декоративной облицовки стен и фасадов различных

зданий.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В ассортимент этой группы входят:

• бутовый камень;

• булыжник;

• щебень и гравий;

• песок;

• плиты и камни;

• плитки кровельные (шифер природный) и т.д.

К материалам природного происхождения относятся природные ка-

менные материалы в виде горных пород изверженных, осадочных или ви-

доизмененных, образовавшихся в результате физико-химических процес-

сов в различных слоях земной коры. К искусственным относятся материа-

лы и изделия, полученные заводской обработкой природного сырья. Син-

тетические – это материалы в виде смол и пластмасс, т.е. материалы, по-

лученные синтезом простых веществ при соответствующих условиях.

Как природные, так и искусственные строительные материалы могут

быть:

• минеральными (неорганическими) – граниты, глины, пески,

стекло, кирпич, вяжущие, металлические;

• органическими – асфальты, битумы, битуминозные кровельные

материалы и др.

Форма изделий может быть весьма разнообразной – панели, плиты,

листы, камни, кирпичи, плитки, трубы, профильные элементы. Она опре-

деляется соотношением отдельных конструктивных элементов, граней.

Размеры определяются в зависимости от формы линейными пара-

метрами (мм) или массой.

Наименования обусловливаются различными факторами:

• исторически сложившимися функциональными особенностями

материала (обои, панели);

• местом производства (портландцемент, пуццолановый цемент,

метлахская плитка);

• химическим или минералогическим составом (гипс, известь, гра-

вий, песок);

• назначением (стекло оконное, витринное, мозаичные плитки) и др.

Марка строительных материалов часто определяется показателями

их свойств, например прочностью на сжатие, объемной массой, массой

1м

, а также особенностями состава, назначением и является низшим зве-

ном квалификации.

Торговый ассортимент строительных товаров складывается из изде-

лий, используемых в индивидуальном строительстве, а также при ремонте

и отделке жилых помещений.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

В настоящее время в строительстве применяется более тысячи на-

именований различных конструкционных и отделочных материалов и из-

делий; номенклатура строительных материалов достаточно широкая и не-

прерывно обновляется. Одним из важнейших направлений развития ассор-

тимента является разработка легких, прочных, надежных, экономичных

материалов и изделий с применением химических видов сырья.

1.1. Основные свойства строительных материалов

Строительные материалы являются материальной базой строи-

тельства. Для того чтобы рационально использовать строительные мате-

риалы, необходимо знать специфику их свойств.

К основным свойствам строительных материалов относятся:

• физические;

• механические;

• химические;

• технологические.

Физические свойства

К физическим свойствам относят:

• плотность;

• пористость;

• гигроскопичность;

• водопоглощение;

• водостойкость;

• водопроницаемость;

• морозостойкость;

• теплопроводность;

• паро-, воздухо- и газопроницаемость;

• теплоемкость;

• огнестойкость;

• огнеупорность;

• звукопроводность;

• звукопоглощение;

• радиационную стойкость.

Плотность – масса единицы объема материала. Различают среднюю,

истинную и насыпную плотности.

Средняя плотность – масса единицы объема материала в ес-

тественном состоянии, т.е. с порами и пустотами. Среднюю плотность

кг/м

, г/см

, вычисляют по формуле:

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

= т/V ,

где т - масса материала (образца) в сухом состоянии, кг или г; V-

объем материала (образца) в естественном состоянии, м

или см

. Массу

материала определяют путем взвешивания образцов на весах различного

типа.

Определение объема зависит от формы образца. Образцы бывают

правильной (куб, параллелепипед, цилиндр) и неправильной геометриче-

ской формы. В первом случае объем образца определяют путем вычисле-

ний по геометрическим размерам. Например, для куба V = аЬс , где a, b, с -

размеры сторон куба. Если образец неправильной формы (кусочек кирпи-

ча), то объем образца определяют по объему вытесненной жидкости (закон

Архимеда).

Средняя плотность для материала не является величиной постоянной.

Истинная плотность, кг/м

, г/см

- масса единицы объема материала

в абсолютно плотном состоянии (без пор и пустот). Это плотность вещест-

ва, из которого состоит материал, поэтому истинная плотность материала

является физической постоянной характеристикой.

= т/V

где V - абсолютный объем материала, м

или см

У плотных материалов числовые значения истинной и средней плот-

ности одинаковы. Например, у стали

= 7850 кг/м

. У пористых ма-

териалов истинная плотность больше средней (например, у керамического

кирпича

= 1600...1900 , а

= 2500 кг/м

Для сыпучих материалов (щебень, гравий, песок) определяют на-

сыпную плотность.

Насыпная плотность

, кг/м

, г/см

- масса единицы объема рыхло

насыпанных зернистых материалов. В объем таких материалов входят не

только поры материала, но и пустоты между зернами и кусками материала.

Например, насыпная плотность кварцевого песка равна 1500 кг/м

, а гра-

нитного щебня 1650 кг/м

Плотность материала в большой степени влияет на его долго-

вечность. Средняя плотность материалов непосредственно влияет на эф-

фективность строительства, поэтому снижение средней плотности строи-

тельных материалов при сохранении необходимых прочности и долговеч-

ности - путь к снижению материалоемкости строительства, повышению

его технико-экономической эффективности.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Пористость материала П – это степень заполнения объема мате-

риала порами. Поры (от греч. роrоs - выход, отверстие) в материале - по-

лости между элементами структуры материала, заполненные воздухом или

водой. Они появляются в материалах на различных стадиях их приготов-

ления (у искусственных материалов) и образования (у природных материа-

лов), отсюда и поры бывают искусственные и естественные. Форма, разме-

ры и структура пор различны. Более крупные поры в изделиях или полости

между кусками рыхло насыпанного сыпучего материала (песок, гравий,

щебень) называют пустотами.

Пористость по значению дополняет плотность до единицы или до

100% и определяется по формуле П = V

/V, где

- объем, занимаемый порами, V- объем материала в естественном

состоянии, т.е. вместе с порами.

Преобразовав эту формулу, получим П = (1-

)100% , или

П = (

) 100%.

Пористость выражают в процентах.

Пористость строительных материалов колеблется в широком диапа-

зоне: от 0 (сталь, стекло) до 90...95 (пено- и поропласты); у тяжелого бето-

на - 5...15%.

В зависимости от пористости различают:

• низкопористые (конструкционные материалы - П<30%)

• среднепористые (П = 30...50%)

• высокопористые (теплоизоляционные материалы - П > 50%) ма-

териалы.

Для рыхлых (сыпучих и волокнистых) материалов (песок, щебень,

цемент, минеральная и стекловата), а также для материалов с искусствен-

ными пустотами (пустотелые керамические кирпичи и камни, бетонные и

железобетонные плиты с технологическими пустотами) отношение объема

пустот к общему объему материала называют пустотностью.

Показатели пустотности строительных материалов и изделий также

колеблются в широком диапазоне: для песка и гравия в зависимости от

крупности зерен 4...50%, для пустотелого кирпича 2,25...45%. Пустотностъ

вычисляют по той же формуле, что и пористость. Плотность и пористость

оказывают влияние на многие свойства строительных материалов: водопо-

глощение, водопроницаемость, теплопроводность, прочность и др. Для

конструкций, которые должны быть водонепроницаемыми, нужны мате-

риалы с высокой плотностью; конструкции малотеплопроводные необхо-

димо сооружать из мелкопористых материалов с пониженной теплопро-

водностью и т.д. Некоторые физические свойства распространенных

строительных материалов приведены в табл. 1.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Таблица 1 – Основные физические свойства некоторых строительных

материалов (в воздушно-сухом состоянии)

Материал

Истинная

плотность,

кг/м

Средняя

плотность,

кг/м

Пористость,

Теплопро-

водность,

Вт/(мК)

1 2 3 4 5

Древесина:

сосновые доски

ДВП

1555

1500

500

850

0,17

0,08

Природный ка

мень:

гранит

вулканический

2700

2650

1400

1,4

2,8

0,5

Сталь строительная 7800 7800 0 50

Керамический

кирпич:

полнотелый

пустотелый

2500

1800

1400

0,75

0,55

Стекло:

оконное

пеностекло

2650

300

0,56

0,11

Бетон:

тяжелый

легкий

3000

2900

1800…2500

500…1800

5…15

30…80

1,16

0,2…0,35

Полимерные мате-

риалы:

стеклопластик

мипора-пенопласт

2000

1500

2000

40…60

95…98

0,5

0,06

Гигроскопичность – свойство пористого материала поглощать во-

дяной пар из воздуха. Степень гигроскопичности зависит от количества и

величины пор в материале, его структуры, температуры и относительной

влажности воздуха. Материалы с одинаковой пористостью, но с более

мелкими порами обладают более высокой гигроскопичностью, чем круп-

нопористые. Это отрицательно сказывается на физико-механических ха-

рактеристиках материалов (например, цемент при хранении поглощает из

воздуха водяные пары, теряет активность, образует комочки и теряет

прочность; древесина при влажном воздухе разбухает, коробится, образует

трещины усушки; изменяется форма и размеры деревянных изделий).

Гигроскопичность строительных материалов различна: одни из них

активно притягивают своей поверхностью молекулы воды (т.е. гидрофиль-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

ны - глина, минеральные вяжущие – гипс, цемент); другие, наоборот, от-

талкивают воду, - их называют гидрофобными (битумы, стекло, полимеры).

Гигроскопичность строительных материалов необходимо учитывать

при их сушке, длительном хранении, транспортировании в определённых

эксплуатационных условиях.

Влажность (W) - это количество воды в материале. Различают аб-

солютную влажность (г) и относительную (%). Относительную влажность

вычисляют по формуле

W = [(m

-m

)/ m

]100.

где m

— масса сухого образца, г;

— масса влажного образца, г.

При увлажнении материалы изменяют свои свойства: увеличиваются

плотность, теплопроводность и снижается прочность. Поэтому при хране-

нии и перевозке строительных материалов ГОСТ требует предохранения

их от увлажнения.

Водопоглощение – свойство материалов впитывать и удерживать

воду. Водопоглощение определяют по стандартной методике, погружая

образцы материала в воду с температурой 20±2°С и выдерживая их в воде

определенное время. Вычисляют его по формулам (в %):

= [(m

- m

)/ m

]100,

= [(m

-m

)/ V]100,

где m

- масса сухого образца, г; m

- масса образца, насыщенного

водой, г; V - объем образца в естественном состоянии, см

У высокопористых материалов (древесина, минераловатные и стек-

ловолокнистые плиты) водопоглощение по массе может быть более 100%;

объемное водопоглощение всегда меньше 100%.

Показатели водопоглощения строительных материалов различны.

Например, водопоглощение по массе гранита 0,1...0,8%, керамических

плиток для полов - 1...4, тяжелого бетона - 2...3, керамического кирпича -

8...15, теплоизоляционных газосиликатных материалов - 50...75%.

Увлажнение и насыщение водой отрицательно влияет на прочность

материалов, снижая ее.

Водостойкость материала является важной характеристикой строи-

тельных материалов, применяемых в гидротехнических сооружениях, так

как определяет способность данных материалов сопротивляться разруши-

тельному действию влаги и сохранять прочность в насыщенном водой со-

стоянии. Количественно водостойкость материала оценивают коэффици-

ентом размягчения Кр., который может колебаться в пределах от 0 (у раз-

мокающих материалов - глиняных необожженных материалов) до 1 (у аб-

солютно плотных, не поглощающих воду материалов – у стали, битумов).

Материалы с коэффициентом размягчения больше 0,8 являются водостой-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

кими. К ним следует отнести гранит, мрамор, цементный строительный

раствор и др.

Данный коэффициент равен отношению предела прочности мате-

риала, насыщенного водой К

, к пределу прочности сухого материала R

= R

I R

Водостойкость можно повысить искусственно путём нанесения гид-

рофобных покрытий. Высокая гидрофобность и водостойкость некоторых

материалов позволяют применять их в качестве гидроизоляционных мате-

риалов (битумы, полимерные пленки).

Влагоотдача – свойство материала отдавать воду при соответст-

вующих условиях в окружающей среде (повышении температуры, движе-

нии воздуха, снижении влажности воздуха). Каждый строительный мате-

риал обладает определённой влажностью.

Влагоотдача характеризуется скоростью высыхания материала, т.е.

количеством воды, которое он теряет за сутки при относительной влажно-

сти воздуха 60% и температуре 20 °С (в % массы или объема стандартного

образца стройматериала). Величина влагоотдачи имеет большое значение

для многих строительных материалов: для мокрой штукатурки стен жела-

тельна быстрая влагоотдача, для твердеющего бетона - замедленная.

Водопроницаемость называют способность материала пропускать

воду под давлением. Величина водопроницаемости характеризуется коли-

чеством воды, прошедшей в течение 1 ч через 1 см

площади испытуемого

материала (образца) при постоянном давлении. Степень водопроницаемо-

сти зависит от строения и пористости материала.

Водопроницаемость характеризуется коэффициентом фильтрации

Кф (м

/ч). Коэффициент фильтрации обратно пропорционален водонепро-

ницаемости материала. Чем больше коэффициент фильтрации, тем ниже

марка материала по водонепроницаемости. Например, водонепроницае-

мость бетона характеризуется марками W2, W4, W6, W8, W10, W12 (циф-

ры обозначают максимальное давление в МПа: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2).

Материалы особо плотные (металл, стекло), являются водонепрони-

цаемыми. Водонепроницаемость имеет особое значение при выборе кро-

вельных, гидроизоляционных материалов, канализационных труб и др.

Водонепроницаемость – свойство материала не пропускать через

свою толщу воду под давлением. Данное свойство находится в тесной за-

висимости от пористости, размера и характера пор и оценивается по-

разному с учетом специфики условий эксплуатации конкретного материа-

ла: для рулонных и мастичных кровельных и гидроизоляционных материа-

лов – временем, по окончании которого вода при определённом давлении

начинает просачиваться через образец, для гидроизоляционных строитель-

ных растворов и бетонов – односторонним гидростатическим давлением,

при котором вода в стандартных условиях еще не проходит через образец

цилиндрической формы.

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Водонепроницаемыми являются плотные материалы (металлы, би-

тум, полимеры) и материалы с мелкими замкнутыми порами (пенопласты).

Высокой водонепроницаемостью обладают тонкодисперсные глины, из-

давна применявшиеся для гидроизоляционных обмазок.

Паро-, воздухо- и газонепроницаемость – свойства материала про-

пускать через свою толщу при перепаде давления соответственно водяной

пар, воздух или газы. Эти свойства зависят от строения материала. Прони-

цаемость выражается количеством пара (газа), проходящего в единицу

времени через единицу поверхности образца материала определенной

толщины при данном равномерном перепаде давления.

Абсолютно плотные материалы (стекло, полимеры, металлы) непро-

ницаемы для газов. Паро- и газопроницаемость зависят в основном от по-

ристости материала и характеризуются соответствующими коэффициента-

ми, которые определяются стандартными испытаниями.

Например, паропроницаемость стенового керамического кирпича с

пористостью около 30% в 2,2 раза ниже, чем у теплоизоляционного тре-

пельного кирпича с пористостью 58%.

Паро- и газопроницаемость резко уменьшаются при увлажнении: ма-

териал, насыщенный водой, почти не пропускает газообразные вещества.

Данное свойство учитывается при применении отделочных материалов: в

жилых помещениях и общественных зданиях необходима достаточно вы-

сокая паро- и газопроницаемость для обеспечения естественной вентиля-

ции помещений и создания комфортных для человека условий. В банно-

прачечных комплексах с высокой влажностью воздуха в помещении целе-

сообразна внутренняя отделка паронепроницаемыми материалами (поли-

винилхлоридной пленкой, масляными красками).

Морозостойкость – свойство насыщенного водой материала, рабо-

тающего в условиях совместного действия воды и отрицательных темпера-

тур, выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаи-

вания без признаков разрушения и значительного снижения прочности,

Морозостойкость является определяющим фактором долговечности

строительных материалов в конструкциях. У пористых материалов она за-

висит от характера пористости и прочности на растяжение: чем больше в

материале замкнутых пор, тем выше морозостойкость (материалы являют-

ся морозостойкими, если коэффициент насыщения пор водой не превыша-

ет 0,7).

В осенний период материалы в конструкциях испытывают воздейст-

вие атмосферных факторов (дождь). При наступлении даже небольших

морозов вода в крупных порах наружных стен замерзает и, переходя в лед,

увеличивается в объеме более чем на 9%. Лед давит на стенки пор и посте-

пенно разрушает их из-за возникновения внутренних растягивающих на-

пряжений. При дальнейших циклически повторяющихся воздействий сис-

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com