Будівельний матеріал (будматеріал) — матеріал, що застосовується для будівництва та зведення несучих та огороджувальних конструкцій (конструкційні матеріали та вироби), для підвищення експлуатаційних, естетичних та спеціальних властивостей будівель та споруд (оздоблювальні, тепло- та гідроізоляційні, покрівельні, радіаційно-захисні та інші ), а також реконструкції та ремонту будівель (житлових, громадських, промислових), споруд (лінійних або майданних об’єктів), а також їх частин.

Класифікація та основні властивості будівельних матеріалів

До основних будівельних матеріалів належать:

• природні (природні) кам’яні матеріали ,
• неорганічні та органічні в’яжучі матеріали
• бетон ,
• залізобетон та конструкції з нього,
• будівельні розчини ,
• штучні кам’яні матеріали (випалювальні та безвипалювальні),
• лісові матеріали ,
• метали ,
• матеріали та вироби на основі пластичних мас ,
• теплоізоляційні та звукоізоляційні матеріали
• покрівельні та гідроізоляційні матеріали
• лакофарбові матеріали .

Любий будівельний матеріал має загальні властивості:

• середня щільність,
• питома вага,
• питомий обсяг,
• об’ємна маса,
• пористість,
• вологість,
• водопоглинання,
• водопроникність,
• теплопровідність,
• вогнестійкість,
• морозостійкість,
• міцність,
• твердість,
• звукопровідність,
• хімічну стійкість.

Середньою щільністю речовини називають відношення маси речовини до об’єму, що ним займає (кг/м ³ ).

де m – маса речовини, кг,

V – обсяг, займаний речовиною, включаючи наявні в ньому порожнечі та пори, м ³ .

Пористістю називають відношення обсягу до загального обсягу матеріалу. У будівельних матеріалів пористість може мати величину від 0 (сталь) – до 90% (плити з мінеральної вати).

У міру збільшення пористості будівельних матеріалів зростають вологопоглинання, водопроникність, зменшуються теплопровідність, морозостійкість, міцність, хімічна стійкість тощо.

Вологість матеріалу визначають за вмістом у ньому води.

Водопоглинання матеріалу називають його здатність вбирати і утримувати воду. Водопоглинання визначають за різницею мас зразків матеріалів насиченого водою і сухого і виражають у відсотках.

Водопроникність – це здатність матеріалу пропускати воду за наявності гідростатичного тиску. Ступінь водонепроникності матеріалів залежить від їхньої щільності та будови.

Теплопровідністю називають здатність матеріалу передавати тепло через товщу від однієї поверхні до іншої.

Теплопровідність матеріалу виражається через коефіцієнт. При збільшенні пористості та зменшенні обсягу матеріалу знижується коефіцієнт теплопровідності. Матеріал із малою теплопровідністю називають теплоізоляційним матеріалом. За одиницю теплопровідності у системі СІ прийнято – Вт/(мºС). Раніше застосовувалася 1 ккал/(ч·мºС) приблизно дорівнює 1,16 Вт/(мºС).

Вогнестійкістю називають здатність матеріалів зберігати свою міцність під впливом вогню. За ступенем згоряння будівельні матеріали поділяють на вогнетривкі, важкозгоральні та згоряються. У будівельних нормах та правилах (СНіП П-2-80) зазначено ступінь займистості основних будівельних матеріалів та конструкцій.

Морозостійкістю називають здатність матеріалу чинити опір руйнівній дії води, що замерзла в його порах. Нормами встановлено кількість повторних заморожувань, що має витримати без руйнування будівельний матеріал, насичений водою. Від морозостійкості матеріалу залежить довговічність багатьох елементів.

Міцністю називають властивість матеріалу чинити опір руйнуванню під дією напруги, що виникають від навантаження або інших факторів. Вивченням міцності матеріалів займається наука – опір матеріалів.

Будівельний матеріал в конструкціях під різними навантаженнями найчастіше зазнає напруги стиснення та розтягування, рідше – вигину, зрізу та удару.

Міцність будівельних матеріалів характеризується межею міцності при стисканні або при розтягуванні, паскаль, Па:

де Р _р – руйнівне навантаження,

S – площа поперечного перерізу зразка (початкова).

Межа міцності при стисканні більшості матеріалів визначається маркою.

Твердість – є здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього іншого більш твердого тіла. Твердість яку має будівельний матеріал завжди відповідає його міцності.

Звукопровідністю називають поширення звукових хвиль за матеріалами конструкцій. Велику звукопровідність має важкий і щільний будівельний матеріал, малу — пористий та легкий.

Звукопроникністю називають поширення звукових хвиль від джерела звуку повітрям, що проникають через огороджувальні конструкції будівлі. Велику звукопроникність мають легкі і пористі матеріали, а малої — важкі.

Хімічна стійкість – це опір який має будівельний матеріал до дії хімічних реагентів. Вона залежить від хімічного та мінералогічного складу матеріалу, його структури та щільності, а також від характеру агресивного середовища та його концентрації, температури, інтенсивності надходження та тиску.

Будівельний матеріал з природнього каменю

Природні кам’яні матеріали та вироби отримують з гірських порід при механічній обробці: дробленням, розколюванням, шліфуванням, поліруванням і т. п. З них виконують фундаменти, опори мостів, стіни, підлоги тощо. Їх можуть застосовувати в дорожньому будівництві, як сировина для штучних будівельних матеріалів (цементів, вапна, бетонів, розчинів тощо).

Залежно від умов утворення гірські породи поділяються на осадові, метаморфічні та вивержені.

З осадових гірських порід у будівництві найчастіше використовують уламкові породи:

• пісок та гравій– для приготування бетонів, при влаштуванні доріг;
• глина– виготовлення керамічних виробів.

У природі зустрічаються уламкові гірські породи, пов’язані будь-якою речовиною, наприклад, піщаник, що застосовується для кладки стін неопалюваних будівель, фундаментів, підпірних стін, облаштування сходів, облицювання будівель і опор мостів.

З порід хімічного походження застосовують магнезит – для отримання магнезіальних в’яжучих, вогнетривких матеріалів; доломіт – заповнювач бетону; гіпс – як в’яжуча сировина; вапняні туфи – для виробництва вапна та облицювання будівель.

Широко застосовуються у будівництві органогенні породи, що утворюються в результаті життєдіяльності та відмирання організмів у морських та прісних водах.

Вапняки:

• щільний– для облицювання стін, виготовлення сходових сходів, підвіконь, як сировина у виробництві портландцементу та вапна, як великий заповнювач бетону;
• пористий– черепашник, після розпилювання на камені правильної форми застосовується для кладки стін та перегородок (широко поширений у Криму, Молдавії та на Північному Кавказі);
• крейда– для отримання вапна, приготування фарб, замазок;
• діатоміт і трепел– як теплоізоляційні матеріали.

У нашій країні є численні родовища вапняків. Родовища осадових порід зустрічаються у багатьох районах країни.

У будівництві застосовують різні метаморфічні гірські породи:

• гнейси– для кладки фундаментів, влаштування тротуарів;
• мармури, або кристалічний вапняк, для декоративних та облицювальних робіт, улаштування підлог, сходів, підвіконних дощок, у вигляді крихти для мозаїчної підлоги;
• кварцит– там, де потрібна висока міцність матеріалу; сходи для сходів, у вигляді бутового каменю, а також як сировина для виробництва вогнетривких виробів.

Вивержені гірські породи поділяють на глибинні і вилилися. Найбільшого поширення з глибинних порід набули граніт, сієніт, лабродорит, діорит і габро.

Граніт – одна з найпоширеніших гірських порід. Він добре обтесується, шліфується, полірується, ним облицьовують будівлі та споруди.

З гірських порід, що вилилися , у будівництві частіше використовують

• базальт– для кислототривких труб, облицювальних матеріалів;
• діабаз– для дорожнього будівництва та як сировина для кам’яного лиття;
• андезит– для кислотостійких облицювальних плит, як щебінь та пісок для кислотостійкого бетону;
• вулканічний туф– (артикський) як основний будвельний матеріал у вигляді каменів правильної форми, отриманих розпилюванням, або як заповнювач для легкого бетону.

Родовища знаходяться на Кавказі (Республіка Кабардино-Балкарія), Далекому Сході та в інших районах.

Будівельний матеріал та вироби з кераміки

Будівельними керамічними матеріалами та виробами називають штучні камені та вироби з глини в суміші з піском (або іншими домішками), що набувають міцності при випаленні у спеціальних печах.

Розрізняють дві основні групи будівельної кераміки; пористу та щільну.

До пористої відносять: глиняну (звичайну), пористу, порожнисту та облицювальну цеглу, черепицю, керамзит, облицювальні плитки, дренажні труби.

До щільної відносять: плитки для підлоги, каналізаційні труби, кислототривку цеглу та плитки. До будівельної кераміки також відносять санітарно-технічне обладнання, виготовлене з фаянсу: унітази, умивальники, пісуари тощо.

Глиняна звичайна цегла має розмір 250×120×65 мм із середньою щільністю 1700–1900 кг/м ³ . Він виготовляється семи марок: 75, 100, 125, 150, 200 і 300 кгс/см ² (за системою СІ відповідно 7,5-30 МПа) та застосовується для кладки стін та перегородок.

Цегла глиняна пористо-пустотіла має пори, що утворюються в результаті домішування до глини органічних добавок (тирси, торф’яної крихти), що вигоряють при випаленні. Але його можна виготовляти і без добавок, що вигорають, тільки з порожнечами, які утворюються в процесі формування. Марки його 75, 100, 125 та 150 із середньою щільністю 1300–1450 кг/м ³ , розміри 250×120×88 та 250×120×65 мм. Застосовується для кладки стін каркасних будівель з обов’язковою штукатуркою або облицюванням і для кладки перегородок, має меншу теплопровідність, ніж звичайна цегла.

Облицювальні плитки розрізняють двох видів: для внутрішнього облицювання стін та фасадні (для облицювання зовнішніх стін). Шар глазурі робить їх водонепроникними.

Для внутрішнього оздоблення випускають плитки різної форми (прямокутні, квадратні) та кольори. Квадратні плитки мають розміри 100х100х6 або 150х150х6 мм. Ними облицьовують стіни та панелі санвузлів, кухонь, лабораторій і т. д. Фасадні плитки мають розміри 240х140х15 мм, 120х65х9 мм та ін. і застосовуються для облицювання фасадів будівель.

Плитки для підлог (метлахські) випускаються різної форми (квадратні, шестигранні і т.д.) та різних кольорів. Товщина їх – 10 і 13 мм, вони мають хімічну стійкість, застосовуються для влаштування підлоги в санвузлах, кухнях, на сходових майданчиках і в лабораторіях.

Гравій керамзитовий пористий – матеріал із середньою щільністю 150– 800 кг/м ³ , одержуваний випалом легкоплавких глин у печах, що обертаються барабанного типу. Використовується як заповнювач для легкого бетону.

Черепиця – вогнестійкий та довговічний покрівельний будівельний матеріал.

Неорганічні (мінеральні) та органічні в’яжучі елементи як будівельний матеріал

В’яжучою називається речовина, яка під впливом фізико-хімічних процесів здатна переходити з рідкого або тістоподібного стану в каменеподібний і зв’язувати при цьому змішані з ним окремі камені, шматки та дрібні частинки матеріалів. Цією властивістю користуються виготовлення безвипалювальних штучних кам’яних матеріалів і виробів; скріплення кам’яних матеріалів під час кладки та з’єднання готових деталей; виготовлення бетону та будівельних розчинів.

В’яжучі речовини поділяються на мінеральні – неорганічні та органічні. Мінеральні в’яжучі речовини у будівництві використовують частіше, ніж органічні, і промисловість випускає їх у вигляді порошку, який при змішуванні з водою схоплюється (втрачає пластичність), а потім твердіє.

Мінеральні в’яжучі речовини поділяються на гідравлічні, повітряні та автоклавні твердіння.

В’яжучі речовини, здатні твердіти і зберігати або підвищувати міцність не тільки в повітрі, а й у воді, називаються гідравлічними (цемент, вапно гідравлічне). Якщо ж вони тверднуть і підвищують міцність тільки на повітрі, то їх називають повітряними в’язкими (вапно, гіпс, каустичний магнезит, рідке рідке скло і кислототривкий цемент). В’яжучі автоклавного твердіння найбільш ефективно тверднуть при гідротермальній обробці насиченою парою.

До гідравлічних в’яжучих відноситься велика група матеріалів, об’єднаних загальною назвою цемент. У неї входять: портландцемент, пуццолановий портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистий цемент, цементи, що розширюються і безусадкові, напружуючий портландцемент, а також цемент для будівельних розчинів.

Перше місце серед в’яжучих з виробництва та використання займає портландцемент . Це будівельний матеріал, продукт тонкого помелу клінкеру, що отримується рівномірним випалом до спікання при температурі до 1500°С ретельно дозованих сумішей матеріалів, що містять вуглекисле вапно (78%) і глину (22%), або природних матеріалів відповідного складу (вапняний мергель). Після помелу цемент витримується в силосах, де відбувається його охолодження та гасіння вільного вапна під дією вологи та повітря.

Міцність портландцементу характеризується його маркою. Марку встановлюють за межі міцності при згинанні зразків-балочок розміром 40×40×160 мм та стиску їх половинок. Зразки виготовляють із цементного розчину складу 1:3 (за масою), де одна частина цементу, три частини піску, потім їх випробувають через 28 діб після виготовлення.

Промисловість випускає портландцемент наступних марок: 300, 400, 500 та 600 відповідно у системі СІ – 30; 40, 50 та 60 МПа. Початок схоплювання цементного тесту має наступати не раніше 45 хв, а кінець – не пізніше 12 годин від початку замішування водою.

Портландцемент застосовують при виробництві бетонних та залізобетонних конструкцій, що працюють у підземних, наземних та підводних умовах. Його не використовують для виготовлення конструкцій, що піддаються дії морської, прісної, проточної води, що подається під великим тиском води і агресивних середовищ.

Пуццолановий портландцемент і шлакопортландцемент отримують спільним помолом портландцементу з активними добавками (діатоміт, трепел), які досягають 20-40% маси портландцементу, а для шлакового – 30-70% (доменні гранульовані шлаки).

Пуцолановий портландцемент не руйнується при впливі прісної та проточної води, стійкий проти впливу агресивних вод. Він застосовується поряд із звичайним для виготовлення бетонних або залізобетонних конструкцій, переважно у каналізаційних, водопровідних та морських гідротехнічних спорудах.

Шлаковий портландцемент водостійкий, його міцність приблизно така ж, як у портландцементу, але він менш активний і менш морозостійкий. Він застосовується для бетонних та залізобетонних конструкцій, що піддаються дії прісних та мінералізованих вод, а також для збірних залізобетонних виробів із застосуванням гідротермальної обробки. Портландцементи слід зберігати в закритих складах, але і за найсприятливіших умов зберігання активність його з часом знижується.

Глиноземистий цемент – швидкодіюча та високоміцна гідравлічна в’яжуча речовина. Цей будівельний матеріал виходить в результаті випалу до сплавлення суміші сировини, багатої на глинозем, з вапном або вапняком і наступного тонкого помелу. Випускається трьох марок: 400, 500 та 600 (СІ – 40, 50, 60). Через cyтки після виготовлення зразки мають міцність 80-90% марочну.

Глиноземистий цемент – дорогий будівеьний матеріал, його застосовують при аварійних роботах, коли потрібні висока стійкість проти прісних і сульфатних вод, висока міцність, а також у конструкціях, що піддаються поперемінному впливу води та морозу. Його не можна використовувати в бетонних і залізобетонних конструкціях, що піддаються пропарюванню.

Цементи, що розширюються і безусадкові, відрізняються від інших видів цементу, що дають усадку при твердінні на повітрі. До їх складу входять, крім глиноземистого цементу, вапно та гіпс. Цей цемент швидко схоплюється, твердіє, дає високу міцність та водонепроникність. Він застосовується для гідроізоляції споруд, закладення стиків, а також для аварійних робіт.

Напружний портландцемент . Для нього характерна, при твердінні, енергія розширення 3-4 МПа. Застосовують його для виготовлення залізобетонних виробів, арматура яких має бути напружена у кількох напрямках (напірні труби, тонкостінні конструкції).

Цемент для будівельних розчинів випускається марки 150 (СІ – 15 МПа) і призначається для розчинів кладок і штукатурних розчинів і бетонів марки не вище 100 (СІ – 10 МПа).

Повітряні в’яжучі речовини . Найбільше використання у будівництві мають повітряні в’яжучі: повітряне вапно, будівельний гіпс, каустичний магнезит та каустичний доломіт.

Повітряне вапно одержують випалом (у спеціальних печах) вапняку або інших гірських порід, що містять вуглекислий кальцій, який розкладається на негашене вапно (кипілку) та вуглекислий газ. Кипелка надходить на будівництво у вигляді великих шматків, які при з’єднанні з невеликою кількістю води (1:1) перетворюється на порошок (пушонку), і при надлишку води (1:3) – у вапняне тісто або молоко. Гаситься вапно (кипілка) у гасильних ямах або в гідратах безперервної дії.

В даний час широко впроваджується негашене мелене вапно. Воно відрізняється від гашеного тим, що швидше схоплюється і твердіє і не дає відходів. Його раціонально вживати в зимовий час, тому що тепло, що виділяється при гасінні, підтримує позитивну температуру в перший період твердіння, і немає необхідності в підігріві розчину.

Повітряне вапно – будівельний матеріал який використовують при приготуванні розчинів кладок і штукатурних, штучних кам’яних матеріалів: вапняно-піщаної (силікатної) цегли, силікатних і піносилікатних виробів, шлакобетонних блоків, фарбувальних складів і т.д. Вироби на основі повітряного вапна застосовуються в сухих наземних частинах будівель з сухим режимом експлуатації.

Вапно-кипілля слід зберігати в приміщеннях, захищених від вологи, але тривале її зберігання знижує якість.

Гіпс будівельний отримують з природного каменю гіпсового випалом за певних умов і подальшого тонкого помелу. При замішуванні будівельного гіпсу водою відбувається швидке схоплювання. Він використовується для штукатурних розчинів, виготовлення сухої штукатурки, плит перегородок, ліпних архітектурних деталей і т. д. Вироби з гіпсу неводостійкі, і їх не можна застосовувати у вологих приміщеннях. Гіпс не рекомендується довго зберігати і завжди слід оберігати від зволоження.

Магнезіальні в’яжучі речовини (каустичний і каустичний доломіт) отримують випалом гірських порід магнезиту і доломіту з подальшим їх помолом. Зачиняють їх водними розчинами солей хлористого чи сірчанокислого магнію. Магнезіальні в’яжучі необхідні при виготовленні ксилоліту (суміш з тирсою), який використовують для влаштування підлог. На їх основі виробляють фіброліт, облицювальні матеріали для внутрішнього оздоблення приміщень (плитки штучного мармуру) та ін.

Органічні в’яжучі речовини . До цієї групи належать бітумні та дьогтьові в’яжучі речовини.

Бітуми отримують при переробці нафти (нафтові бітуми), вони також зустрічаються у природі у чистому вигляді (природні бітуми). Бітумні в’яжучі

речовини широко застосовують для влаштування асфальтобетонних покриттів автошляхів, асфальтових підлог, гідроізоляції, наклейки та виготовлення рулонних покрівельних матеріалів, приготування мастик та емульсій.

Дігтьові в’яжучі речовини отримують у процесі перегонки кам’яного вугілля. Вони потрібні при влаштуванні дорожніх покриттів, виготовленні та наклейці покрівельних рулонних матеріалів.

Бетони

Бетоном називають штучний кам’яний будівельний матеріал, що отримується при твердінні раціонально підібраної суміші з в’язкої речовини, води та заповнювачів – дрібного піску та великого гравію або щебеню. Бетони класифікують залежно від об’ємної маси, виду в’яжучої речовини, призначення та інших ознак.

За основу прийнято класифікацію бетону за середньою щільністю:

• а) особливо важкий бетон має середню щільність понад 2500 кг/м ³(заповнювач – чавунний дріб, баритовий щебінь, пісок та інші важкі гірські породи) та застосовується при будівництві будівель та споруд спецпризначення;
• б) важкий бетон (звичайний) має середню щільність від 1800 до 2500 кг/м ³(заповнювач – пісок та щебінь із щільного каміння) і застосовується для фундаментів, підлог, залізобетонних несучих конструкцій;
• в) легкий бетон має середню щільність від 500 до 1800 кг/м ³(заповнювач – пісок та щебінь із шлаку, керамзиту, аглопориту, пемзи та інших легких матеріалів) та застосовується для виготовлення стін, перекриттів;
• г) особливо легкий бетон із середньою щільністю до 500 кг/м ³(заповнювач – легкі пористі матеріали).

До особливо легких бетонів також відносяться пористі бетони: пінобетон, що отримується змішуванням в’яжучого, води та піску з піною, і газобетон, що отримується змішуванням аналогічної суміші з газоутворювачем. Вони використовуються так само, як і легкі бетони, як ізоляційний матеріал.

В’яжучі речовини та вода – активні складові бетону, оскільки завдяки реакції між ними утворюється цементний камінь та відбувається зчеплення його із заповнювачами. Заповнювачі частіше інертні, тому що не вступають у хімічну сполуку з в’яжучою речовиною та водою. Заповнювачі (інертні) утворюють жорсткий скелет бетону та зменшують його усадку, яка виникає через усадку цементного каменю при твердінні. Як заповнювач використовують дешеві місцеві матеріали, чим знижується вартість бетону.

Бетони класифікуються за видами в’язкої речовини на цементні, силікатні, гіпсові, асфальтобетони, кислотостійкі бетони, полімербетон, пластобетон. Найбільш широко у будівництві використовують цементні бетони, інші види застосовують рідше й у певних умовах.

Як в’язкий в цементних бетонах використовують портландцемент різних видів і марок, вибір їх залежить від призначення конструкції, що зводиться. Вода для приготування бетону має бути чистою. Чистими повинні бути дрібні та великі заповнювачі.

Міцність бетону залежить від кількості та марки цементу, водоцементного відношення (В/Ц) та правильного підбору складу бетону. Міцність бетону характеризує марка. Нормами встановлені марки бетону залежно від щільності (у 28-денному віці):

• а) для важких бетонів – 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, у системі СІ відповідно 5-80 МПа;
• б) для легких бетонів – 25, 35, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, у системі СІ відповідно 2,5-40 МПа.

Запис складу бетонної суміші виражається ставленням. Наприклад: 1:2,5:4,5 при В/Ц = 0,65, де числа означають: 1 – маса цементу, 2,5 – піску, та 4,5 – щебеню.

Нині бетон готують централізовано на механізованих бетонних заводах.

Бетон, що доставляється до робочого місця, укладають в олію, дерев’яні або металеві форми, внутрішня поверхня яких має обриси і розміри деталі, що виготовляється. Для підвищення щільності та міцності бетону бетонна суміш після укладання в опалубку піддається вібрації за допомогою вібратора. Вид та конструкція вібратора залежать від контурів та розмірів бетонної конструкції.

Бетон повинен мати необхідну вологість та температуру, особливо при спекотній погоді та в зимовий час. У заводських умовах твердіння бетону прискорюють пропарюванням та електропрогрівом.

Залізобетонні конструкції

Залізобетон є раціональним поєднанням двох різних за своїми механічними властивостями матеріалів – заліза (сталі) і бетону, що працюють в конструкціях спільно, як одне монолітне ціле. Робота сталі та бетону в одній конструкції можлива завдяки майже однаковому коефіцієнту температурного подовження, а також взаємному зчепленню.

Бетон, як всякий камінь, чинить опір розтягуванню в 10-15 разів менше, ніж стиску. Тому навіть при малих навантаженнях в нижній зоні елемента, що згинається (балки) в бетоні з’являються тріщини, які зі збільшенням навантаження швидко розвиваються. Це призводить до руйнування. Для сприйняття зусиль, що розтягують, в нижній зоні бетонної балки укладають сталеві стрижні (арматура), завдяки чому різко зростає її несуча здатність.

Сталь, перебуваючи в товщі бетону, не піддається корозії та надійно захищена від впливу вогню.

За способом виконання залізобетонні конструкції поділяються на:

• а) монолітні– які зводяться в опалубці безпосередньо на будівельному майданчику;
• б) збірні– які з окремих елементів, виготовлених на заводі;
• в) збірно-монолітні– що представляють доцільне поєднання збірних залізобетонних елементів та монолітного бетону чи залізобетону.

Найбільшого поширення у промисловому будівництві набули збірні залізобетонні конструкції, оскільки вони дозволяють максимально механізувати монтажні роботи, значно поліпшити якість і скоротити терміни будівництва, досягти економії матеріалів. У сейсмічних районах доцільніше використовувати збірно-монолітні конструкції.

Крім класифікації за видом бетону, об’ємною масою та способами виконання, залізобетонні конструкції розрізняють за видом армування.

Арматурою в залізобетоні служить гарячекатана сталь діаметром від 6 до 40 мм і холоднотягнутий дріт діаметром від 3 до 8 мм. Для залізобетонних конструкцій використовують сталі круглі, гладкі та періодичного профілю Остання важлива як робоча арматура, так як у неї краще зчеплення з бетоном.

По виду армування поділяють на попередньо напружене та звичайне. Нестача залізобетону із звичайним армуванням полягає в тому, що в розтягнутій зоні бетону утворюються тріщини, які скорочують термін служби конструкції, а також не дозволяють використовувати арматурну сталь та бетон високих марок. Це вирішується застосуванням попередньо напружених конструкцій (натяг арматури до бетонування конструкцій), що дозволяє значно збільшувати прольоти, що перекриваються залізобетонними елементами. Це відіграє велику роль при проектуванні виробничих будівель, оскільки дозволяє раціональніше використовувати виробничі площі. Крім того, маса конструкцій знижується приблизно на 20%.

Схема виготовлення попередньо напружених конструкцій полягає в наступному: нижню робочу арматуру натягують за допомогою гідравлічних домкратів. Потім бетонують і витримують її доти, доки вона не досягне 70% проектної міцності. Потім арматуру звільняють, і вона, прагнучи повернутися до початкового стану, обтискає бетон. Існують інші способи виготовлення попередньо напруженого збірного залізобетону.

Залізобетон – основний будівельний матеріал при зведенні виробничих будівель завдяки його основним перевагам: вогнестійкості, міцності, сейсмостійкості, довговічності, можливості надавати конструкції будь-яку форму. До 80% матеріалів, необхідних для виготовлення – місцеві. До його недоліків відноситься значна об’ємна маса, велика теплопровідність, звукопровідність, трудомісткість виготовлення. Змінюючи матеріал наповнювача бетону, можна впливати на ці властивості. Наявність перерахованих недоліків не є перешкодою широкому впровадженню бетону у всіх видах будівництва, особливо промислового.

З залізобетону у промисловому будівництві виготовляють фундаменти, колони, балки, плити перекриттів та покриттів, стінові панелі, віконні палітурки та інші елементи.

Будівельні розчини

Будівельними розчинами називають дрібнозернисті бетони, що складаються з одного або декількох в’яжучих, води та дрібного заповнювача. Відмінність розчинів від бетонів умовна.

Активними складовими розчинів є в’яжучі і вода, які, твердне, пов’язують окремі камені (при кладці стін та інших елементів будівлі), а також утворюють захисний шар у вигляді штукатурки або стяжки підлоги. Залежно від галузі використання розчини поділяють на: кладочні, оздоблювальні та необхідні для виготовлення штучних кам’яних матеріалів та виробів.

Розчини на вигляд в’яжучих діляться на цементні, вапняні, гіпсові та змішані з двох в’яжучих: вапно та гіпс (вапняно-гіпсовий), цемент та вапно (цементно-вапняний) і т.д. На вигляд заповнювачів розчини діляться на важкі із заповнювачем – кварцовий пісок, і легкі із заповнювачем – пісок із туфу, пемзи, шлаку, керамзиту тощо.

Легкі розчини використовують для кладки та штукатурки з метою утеплення, так як вони мають меншу теплопровідність, ніж кварцовий пісок. З допомогою легких розчинів досягається зменшення товщини стінок.

Існують спеціальні розчини: кольорові для декоративного оздоблення, пористі (звукопоглинаючі) та водонепроникні.

Для будівельних розчинів встановлені такі марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, у системі СІ: 0,4; 1; 2,5; 5; 7,5; 7,5; 10; 15; 20; 30 МПа.

Склад розчину записують у вигляді відношення кількості в’яжучого до заповнювача за обсягом. Наприклад, щодо 1:3 одну частину в’яжучого припадає три частини заповнювача. Для складного розчину запис складається із трьох цифр: 1:0,3:6, де перші дві цифри відповідають частинам в’яжучого, а остання – заповнювачу.

Для розчинів зазвичай беруть цемент низьких марок і готують їх у розчинозмішувачах, що працюють за принципом примусового змішування.

Розчини на мінеральних в’яжучих використовують при кладці фундаментів, стін, перегородок, штукатурці, захисній та гідроізоляційній, влаштуванні підлог, стяжок, при виготовленні різних штучних (безпалювальних) кам’яних матеріалів.

На основі органічного в’яжучого – бітуму – готують асфальт. Заповнювач – пісок, в асфальтобетоні – пісок та гравій (щебінь). Підготовлену суміш бітуму, тонкомолотих добавок і заповнювача поміщають у спеціальні барабани, де при безперервному перемішуванні при температурі 180°С отримують асфальт, що йде на влаштування доріг, підлог, плоских дахів і т.д.

Штучні кам’яні матеріали та вироби на основі неорганічних в’яжучих

До цієї групи належать кам’яні матеріали та вироби, що одержуються із сумішей на основі мінеральних в’яжучих. За способом виготовлення їх можна розділити на дві основні групи: твердіють в запарювальних котлах (автоклавах) і виготовлені на основі в’яжучих (цементу, гіпсу) і твердіють на повітрі.

До першої відносяться силікатна цегла (вапняно-піщана), силікатні вироби, вапняно-шлакова і вапняно-зольна цегла.

Силікатна цегла  є сумішшю з кварцового піску, повітряного вапна і води, яку попередньо пресують. Відформована цегла надходить в автоклав, де він під дією пари високого тиску та температури твердіє. Він може бути сірого або білого кольору, має ті ж розміри, що й глиняна цегла. Марки силікатної цегли: 75, 100 та 150 (за системою СІ – 7,5; 10 та 15 МПа).

Як стіновий будівельний матеріал займає друге місце після звичайної глиняної цегли, але через малу водостійкість не застосовується для елементів будівлі, що піддаються систематичному зволоженню та заморожуванню, а також для підземних частин будівель (фундаменти, стіни підвалів). Непридатна цегла також для кладки печей, труб та інших елементів, на які впливають високі температури.

З виробів, що належать до другої групи, найбільше застосування у будівництві отримали:

плити гіпсові обшивочні, або суха штукатурка (два листи картону, між якими прокладають шар гіпсового тіста з піною та органічним заповнювачем), мають товщину 8 – 10 мм.

Азбестоцементні вироби готують із суміші азбесту, цементу та води двома способами: формуванням (непресованим) та пресуванням.

Азбестоцемент вогнестійкий, морозостійкий, має високу міцність, малу водопроникність і довговічність.

У будівництві використовується широко, хоча і відрізняється різкістю. Виробляється у вигляді покрівельних плит (плоських та хвилястих), плит облицювальних плоских, тришарових стінових панелей, труб різного призначення (водопровідних, каналізаційних, вентиляційних).

Ксилоліт і фіброліт цей будівельний матерал готують на основі каустичного магнезиту або доломіту, які зачиняють водним розчином хлористого магнію з заповнювачем у вигляді тирси (ксилоліт) і деревної стружки (фіброліт). Ці матеріали мають високі теплоізоляційні властивості. З ксилоліту роблять підлогу в сухих приміщеннях, підвіконні плити та інші конструктивні елементи; з фіброліту виготовляють перегородкові плити, їм утеплюють перекриття та стіни.

Дерево як будівельний матеріал

Дерево відноситься до найдавніших будівельних матеріалів. За останні роки у будівництві на зміну дереву прийшли залізобетон, пластичні маси та ін., але досі деревину застосовують широко завдяки її високій міцності, малій середній щільності (400-700 кг/м ³ ), невеликій теплопровідності, довговічності (за сприятливих умов ), простоті обробки, невисокої вартості і т. д. Однак такі недоліки, як згоряння, схильність до загнивання, уражуваність гниллю і червоточиною, гігроскопічність, неоднорідність будови волокон (вздовж і поперек) та ін обмежують область використання її в будівництві, особливо в .

Перед вживанням деревину спеціально обробляють, що продовжує термін її служби; для захисту від гниття деревину сушать, антисептують, фарбують; для підвищення вогнестійкості покривають вогнезахисними складами, обшивають азбестоцементними листами, покрівельною сталлю і т.д.

Лісоматеріали діляться на дві основні групи: круглий ліс і пиляні матеріали, з останніх виготовляють дошки для підлоги, паркетні клепки, деталі перегородок, дверні та віконні заповнення, плінтуси, наличники, опалубку при бетонних роботах, підмостки і т.д. Проте номенклатура будівельних деталей із деревини у промисловому будівництві з кожним роком зменшується.

Метал – міцний та надійний будівельний матеріал

Найбільше застосування у будівництві отримали чорні метали (сталь і чавун), але в останні роки, особливо в промисловому та цивільному будівництві, все більше використовуються кольорові метали: алюміній та його сплави з малою масою (втричі легше стали).

Наразі проектним організаціям надано право, виходячи з доцільності та ефективності, вирішувати питання щодо застосування залізобетонних, металевих чи інших будівельних конструкцій за наявності відповідних ресурсів. Це було викликано тим, що раніше металеві конструкції в промисловому будівництві не завжди досить обґрунтовано замінювалися залізобетонними. Тому зараз у деяких випадках застосовуються металеві каркаси будівель, оскільки металеві конструкції легші за залізобетонні. Щоб запобігти сталевим конструкціям від корозії, їх фарбують.

Конструкції виготовляють із металу різного профілю: швелери, двотаври, куточки. Їх розрізняють за номерами, що позначає його розмір за основним виміром (так, швелер №18 має висоту 18 см). Промисловість випускає також листову та смугову сталь, квадратну, круглу, хвилясту, покрівельну, спеціальних профілів (для віконних та ліхтарних палітурок), труби різного діаметру.

В останні роки для стінових панелей та панелей покриття використовують профільований сталевий лист.

З чавуну виготовляють труби, плити для підлоги, радіатори опалення тощо. З алюмінію та його сплавів зводять легкі каркаси будівель, ферми покриттів, віконні палітурки тощо.

Матеріали та вироби на основі пластичних мас

Пластичні маси в даний час у багатьох областях будівництва витісняють традиційні будівельні матеріали, так як вони мають такі цінні властивості, як мала середня щільність і висока міцність, легкість обробки, виготовлення деталей різної форми і призначення. Вони мають високу хімічну стійкість, можуть бути практично будь-якого кольору і навіть прозорими, вони водостійкі, мають малу звуко- і теплопровідність і т.д.

Пластмаси легко піддаються механічній обробці. Вироби з них можна склеювати, зварювати, свердлити, з’єднувати болтами і т. д. Але вони мають і недоліки: невогнестійкі, мають високий коефіцієнт термічного розширення. Це потребує введення додаткових температурних швів. Незважаючи на це, матеріали на основі пластичних мас перспективні та їх випуск з кожним роком зростає.

У будівництві набули широкого застосування:

• склопластик та склотекстоліт – матеріали зі скловолокнистих наповнювачів, склеєних синтетичними полімерами. Їх випускають прозорими, напівпрозорими та непрозорими, з них роблять стіни та перегородки. Зі склопластику виконують тришарові стінові панелі (зовнішні шари зі склопластику, внутрішні – теплоізоляційні);
• деревностружкові та деревоволокнисті плити отримують гарячим пресуванням деревних стружок або органічних волокнистих матеріалів, змішаних з синтетичним полімером. Застосовують їх для влаштування перегородок, стін, облицювання стель;
• полістирольні облицювальні плитки мають високу міцність і водонепроникність, ними облицьовують стіни в санвузлах, на кухнях та в інших приміщеннях;
• пінопласт застосовують як теплоізоляційний матеріал в панелях, що захищають, плитах покриттів, а також для звукоізоляції;
• хвилястий та плоский склопластик – основний покрівельний полімерний матеріал. Плоский склопластик використовують для влаштування зенітних ліхтарів, що дозволяє відмовитися у промислових будівлях від влаштування ліхтарів або спростити їхню конструкцію;
• релін(гумовий лінолеум) йде для влаштування підлог в гардеробних, коридорах та інших приміщеннях;
• Полівінілхлоридні плиткивипускають у великому асортименті, вони легко наклеюються та замінюються. Застосовуються для влаштування підлог в вбиральні, переддушевих, їдалень і т. д.;
• Полівінілацетатні мастики для підлог складаються з полівінілацетатної емульсії, дрібного піску та мінеральних пігментів. Ці підлоги влаштовують у виробничих будинках, де температура не вище 50 ° С і нормальний режим вологості;
• різні вироби з урахуванням пластичних мас. З полівінілхлориду готують погонажні вироби, плінтуса для підлоги, поручні для сходів, накладки для проступу та ін. Використання пластмас економить деревину, а також підвищує фізико-механічні, експлуатаційні та декоративні властивості виробів.

Тепло- та звукоізоляційні матеріали

Теплоізоляційні матеріали застосовують у будівництві для захисту приміщень та обладнання (котли, теплотраси тощо) від втрат тепла. Тут використовуються матеріали з великою пористістю, а отже малою середньою щільністю (від 15 до 70 кг/м ³ ) і низькою теплопровідністю.

При застосуванні теплоізоляційних матеріалів для огороджувальних конструкцій (зовнішніх стін, покриттів) знижується їхня маса, скорочується витрата матеріалів, зменшуються втрати тепла, а, отже, і витрата палива на опалення будівель. Це знижує вартість будівництва та експлуатаційні витрати.

За складом розрізняють дві групи теплоізоляційних матеріалів: органічні та неорганічні (мінеральні).

До групи органічних відносяться матеріали з полімерів, різної рослинної сировини та відходів (тирса, очерету, деревної стружки, очесів льону, торфу тощо). Сюди входить деревоволокнисті плити, фіброліт, очерет, будівельна повсть (вовняна для утеплення стін, стель, віконних і дверних коробок); клоччя (відходи від обробки льону йдуть на конопатку і закладення розтрубів труб). Загальний недолік цих матеріалів – їхнє швидке загнивання, а також займання при температурі вище 100°С.

До групи неорганічних входять матеріали із речовин мінерального походження (азбест, скло, шлак тощо). До них відносяться керамзит, пемза, пінобетон, газобетон, туф, а також мінеральні вироби з мінеральної вати, одержуваної продуванням мінерального розплаву (сланців, доменних шлаків та ін) струменем пари та синтетичних смол. Останні застосовуються для теплової ізоляції обладнання, трубопроводів та як прошарок для тришарових залізобетонних панелей.

Монтажними ізоляційними матеріалами (азбестові картон та повсть, азбозурит та ін) ізолюють гарячі поверхні обладнання.

Скляна вата, пінополіуретан використовуються як ізоляція гарячих поверхонь обладнання та труб.

Матеріали, здатні поглинати звукову енергію, знижуючи рівень сили відбитого звуку і перешкоджаючи передачі звуку конструкції, називаються акустичними. Акустичні матеріали поділяються на звукопоглинаючі та звукоізоляційні.

У сучасному будівництві як звукопоглинаючі матеріали використовуються: спеціально формовані мінераловатні плити, відомі під назвою «Акмігран»; перфоровані гіпсові плити, що мають зі зворотного боку звукопоглинаючий шар із полотна, гофрованого паперу, мінеральної вати; спеціальні штукатурки на пористих заповнювачах та інші.

Більшість звукопоглинаючих матеріалів гігроскопічні та не водостійкі, тому їх необхідно оберігати від зволоження.

Звукоізоляційні матеріали застосовують для зниження рівня ударних та вібраційних та інших шумів, що передаються через будівельні конструкції. Вони являють собою пружні матеріали волокнистої будови (наприклад, мінераловатні плити), еластичні газонаповнені пластмаси та гумові прокладки.

Який будівельний матеріал використовується для покрівлі даху

До покрівельних матеріалів відносяться покрівельна сталь, азбестоцементні хвилясті листи, азбестоцементні плоскі плити, а також велика група бітумних та дьогтьових, які одночасно є гідроізоляційними.

Бітумні матеріали складаються з нафтових бітумів або сплавів нафтових та природних бітумів, дьогтьові – з кам’яновугільних та сланцевих дьогтів. Покрівельні та гідроізоляційні матеріали на основі бітумних та дьогтьових в’яжучих отримали найбільше застосування у промисловому будівництві. До бітумних відносяться: руберойд, пергамін, борулін, гідроізоли та ін.

Руберойд – покрівельний та гідроізоляційний матеріал. Є два види руберойду: броньований з великим і дрібним посипанням. Рулони мають ширину 650-1050 мм і площу 10 та 20 м ² . Руберойд з великим посипанням застосовується для верхніх шарів рулонних покрівель, а також для гідроізоляції, і з дрібним посипанням – для нижніх шарів.

Пергамін відрізняється від руберойду тим, що на поверхні шару немає бітумної мастики. Рулони випускають шириною, рівний руберойду, площа одного рулону дорівнює 20 м ² . Застосовується він для нижніх шарів багатошарових рулонних покрівель, а також для паро- та гідроізоляції. Руберойд та пергамін наклеюють на поверхню гарячою або холодною бітумною мастикою.

Борулін – гідроізоляційний рулонний матеріал, що отримується змішуванням на вальцях бітуму з сухим азбестовим волокном з подальшим розкочуванням в полотно. Завдяки значній пластичності його застосовують для ізоляції поверхонь зі складним профілем (трубопроводи, обладнання та ін.).

Гідроізол – гідроізоляційний рулонний матеріал – це азбестовий картон, просочений нафтовим бітумом. Використовується для гідроізоляції в підземних спорудах та на плоских покрівлях, так як на відміну від руберойду та пергаміну не піддається гниття, гнучкий, водостійкий та довговічний.

До дьогтьових матеріалів відносяться: покрівельний та безпокровний толь та ін.

Покрівельний толь отримують просоченням покрівельного картону дьогтьовими складами та посипанням з одного або з обох боків ліском. Ширина рулону 750-1050 мм, площа 10 та 15 м ² . Їм покривають невідповідні споруди. Гарний гідроізоляційний матеріал.

Безпокривний толь виготовляють без посипання і використовують як шар, що підстилає, під покрівельний толь. Для наклейки дьогтьових рулонних матеріалів використовують дьогтьові мастики. Дігтьові матеріали менш стійкі, ніж бітумні.

Лакофарбові матеріали

Лакофарбні матеріали повинні захищати конструктивні елементи від впливу шкідливих газів і парів, а також атмосферних впливів, вони захищають матеріал (дерево та ін.) від займання, загнивання, надають поверхні приємного зовнішнього вигляду, покращують санітарно-гігієнічні умови в приміщенні. Лакофарбові матеріали складаються з пігментів, речовин, що зв’язують, розчинників.

Пігменти – тонкоподрібнені кольорові порошки. При змішуванні з водою або органічними розчинниками (спирт, олія) здатні надавати барвовому складу певного кольору. Пігменти бувають мінеральні та органічні. Найбільшого поширення набули мінеральні пігменти, оскільки вони стійкіші проти атмосферних впливів тощо. За походженням розрізняють природні (охра, сурик) та штучні (білила, зелень) пігменти.

Для фарбування металевих конструкцій застосовують металеві порошки (алюмінієва пудра на масляному або лаковому сполучному).

Сполучні речовини бувають масляні (оліфа та масляні лаки), клейові, що виготовляються на основі клеїв і води, та емульсійні, одержувані введенням води в олію або олії у воду.

Оліфа буває натуральна, напівнатуральна та штучна. Натуральна застосовується обмежено – лише забарвлення відповідальних конструкцій. У будівництві найбільш поширені напівнатуральні оліфи.

Олійні лаки необхідні при виробництві емалевих фарб, більшість з яких готується на основі полімерів (перхлорвінілу, поліхлорвінілу та ін.).

Водні сполучні виходять на основі різних клеїв (малярного, столярного, синтетичного та ін.).

З барвистих складів найбільшої уваги заслуговують фарби олійні, емалеві, водно-вапняні, водно-клейові та емульсійні (латексні) фарби, спиртові лаки, політура та нітролаки. Олійними та емалевими фарбують металеві, дерев’яні та оштукатурені поверхні; водно-вапняними – зовнішні цегляні оштукатурені та бетонні поверхні та внутрішні поверхні громадських та виробничих будівель; водно-клейовими – внутрішні поверхні приміщень житлового та громадського призначення; емульсійні фарби використовують нарівні з масляними та емалевими, але вони економічніші, оскільки розчинник частково або повністю замінюється водою.