книги из ГПНТБ / Слободяник И.Я. Строительные материалы и изделия учебник

В В Е Д Е Н И Е

Строительными материалами называются разнообразные по со­ ставу, структуре, форме, свойствам вещества, применяемые непо­ средственно для строительства сооружений либо для изготовления из них сборных элементов на специализированных предприятиях.

Строительные изделия — это законченные элементы, изготов­ ленные из строительных материалов (например, железобетонная панель, изготовленная из цемента, песка, щебня и воды, армиро­ ванная стальными стержнями, сетками или каркасами; кирпичная панель; оконный блок из древесины или металлических профи­ лей и др.).

Простейшие строительные материалы — глина, древесина, тро­ стник, лед, снег, валуны, мягкие камни и др.

Многие строительные материалы, используемые в настоящее время, известны давно. Например, кирпич применялся в строитель­ стве более 12 тысяч лет назад. Из бетона на известковом растворе

вглубокой древности строились сооружения.

ВЮжном Туркестане (возле станции Каахка) при раскопках поселения, существовавшего более 6 тысяч лет назад, найдены из­ делия из керамики, камня, меди. При строительстве города Махенджодаро в Индии, созданного 5 тысяч лет назад, применялись теса­ ные камни и гидравлические растворы. В Индии вг. Дели в IV в. до н. э. была установлена колонна из чистого железа, сохранив­ шаяся до нашего времени, причем и сейчас на ее поверхности нельзя обнаружить даже следа коррозии.

Гробницы египетских фараонов — пирамиды — сооружены за 2—4 тысячи лет до н. э. из крупных каменных элементов и плос­ ких балочных перекрытий; в некоторых конструкциях пирамид при­ меняли деревянные связки. Внутри и снаружи пирамиды отделыва­ лись декоративными металлическими изделиями, изразцами, жи­

вописью.

При строительстве Вавилонской башни высотой 90 м использо­ вано 85 миллионов штук кирпича, уложенного на растворе из при­ родного асфальта. Верхний этаж башни, высота которого 15 м, был облицован голубым глазурованным кирпичом. В IV в. до н. э. в Вавилоне для постройки дорог использовали битум.

Храмы Посейдона и Парфенон в Греции V в. до н. э. построены из мрамора, туфа, кирпича, отделаны глазурованной керамикой, позолоченным металлом; кровля сделана из черепицы.

Рис. 1 Софийский собор в Киеве (XI в.).

Древнеримские сооружения (театры, триумфальные арки, акве­ дуки и др.) возведены из бетона на известковых вяжущих с при­ родными гидравлическими добавками. Отделывали сооружения керамикой, стеклом, гипсовыми изделиями. Бетонные своды по­ строек, давностью более двух тысяч лет, сохранились и поныне.

Одним из величайших сооружений Рима (конец I в. до н. э.) является Колизей, построенный из бетона, кирпича, природных камней. Из этих же материалов построена и Великая китайская стена (III в. до н. э.). В древнем Китае для наклонных кровель использовали глиняную черепицу, а для отделки здании применяли глазурованную керамику, фарфор.

В X—XI вв. и позже в Средней Азии при строительстве монументальных сооружений широко применяли декоративную облицовку из цветного кирпича, многоцветные глазурованные плитки.

За 2—3 тысячи лет до и. э. на территории Украины уже при­ меняли обожженные изделия из глины (трипольская культура). Исторические памятники Киевской Руси XI в.— Софийский собор (рис. 1) и Золотые ворота — возведены из кирпича и камня на известковом растворе. Техника производства кирпича была из­ вестна на Руси еще до X в. и. э. Например, стены Десятинной церкви в Киеве были сложены из обожженного кирпича размером 340 X X 270 X 40 мм. Кирпичи такого же размера встречаются в кладке Преображенского собора в Чернигове, Софийского собора и Золо­ тых ворот в Киеве. Полы Софийского собора выполнены из шести­ гранных цветных керамических плиток. Фрески на стенах писали земляными красками по свежей штукатурке и выкладывали стеклянной мозаикой. На территории Десятинной церкви при рас­ копках найдены мастерские XI в. В них обнаружены стеклянная глазурь, стеклянная смальта, сырье и тигли, в которых плавили смальту.

Образцы древней керамики найдены также в Белгороде, Вла­ димире, Новгороде и других древних русских городах.

В более позднее время кирпич также использовали как основ­ ной строительный материал. В конце XV — начале XVI вв. в Моск­ ве были возведены из кирпича Успенский собор, Грановитая палата и другие здания, а также стены с башнями. В середине XVI в. рус­ ские зодчие Барма и Посник при сооружении Покровского собора (храма Василия Блаженного) в Москве использовали обыкновен­ ный и цветной кирпич, природный камень, черепицу, кровельное железо, плоские железокирпичные перекрытия. В это время уже была известна техника склеивания древесины.

Научные основы технологии производства строительных мате­ риалов, теплотехники, горного дела и металлургии в России разра­ ботал М. В. Ломоносов.

ВXVII—XVIII вв. появляются большие казенные кирпичные заводы в Москве, затем в Петербурге. •

ВXVIII и начале XIX вв. при строительстве зданий широко применяли мрамор, гранит, керамическую и стеклянную облицовку.

Вэто время уже использовали асфальтовые материалы.

Вначале XIX в. в районе Москвы, на Украине и на востоке

ство и Казанский собор в Ленинграде, Большой театр в Москве, Андреевская церковь в Киеве и др.) использованы высококачествен­ ные природные и искусственные материалы.

*

I

î

i î

Рис. 2. Кремлевский Дворец съездов.

Д. И. Менделеев в 1859 г. издал труд «Стеклянное производ­ ство», который способствовал развитию и совершенствованию про­ изводства стекла в нашей стране.

В1824 г. англичанин Аспидин из г. Портланда получил патент на изготовление вяжущего материала, обладающего гидравличе­ скими свойствами, который получают обжигом глиноизвестняковых смесей до спекания с последующим размолом их в порошок. Это вяжущее было названо портландцементом.

ВРоссии в начале XIX в. был известен способ изготовления об­ жигового гидравлического вяжущего. Об этом свидетельствует тот факт, что в 1825 г. военный техник Егор Челиев издал в Москве книгу, в которой обобщался накопленный русскими строителями опыт получения и применения гидравлических вяжущих в России.

Первая лаборатория по испытанию материалов была создана в России в 1853 г. при Петербургском институте инженеров путей сообщения профессором Н. Я. Белелюбским.

После Великой Октябрьской социалистической революции было построено много прекрасных зданий и сооружений из отечествен­

ных строительных материалов, в том числе Мавзолей В. И. Лени­ на, метрополитены в Москве, Ленинграде, Киеве, Тбилиси, Баку, Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, здания Выставки достижений народного хозяйства в Москве, Дворец съездов в Кремле (рис. 2), Дворец культуры «Украина» в Киеве (рис. 3), Волго-Донской судоходный канал им. В. И. Ле­ нина, Волгоградская, Красноярская и другие ГЭС, газовые и неф­ тяные магистрали по Советскому Союзу, нефтепровод «Дружба», многие промышленные и транспортные сооружения.

Главные задачи, поставленные перед промышленностью строи­ тельных материалов,— широкое использование местного сырья и развитие производства эффективных элементов, обеспечивающих высокую степень сборности и готовности; уменьшение массы кон­ струкций, повышение их качества и надежности, снижение стои­ мости материалов и изделий, повышение производительности тру­ да в строительстве.

Партия и правительство вынесли ряд постановлений, направ­ ленных на развитие в стране строительной индустрии. В 1954 г.

Рис. 3. Дворец культуры «Украина».

ЦК КПСС и Совет Министров СССР приняли важное решение «О развитии сборных железобетонных конструкций и деталей для строительства». Со дня принятия этого постановления наша страна по темпам развития производства сборного железобетона вышла на первое место в мире.

Решениями XXIV съезда КПСС по пятилетнему плану разви­ тия народного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. предусмотрено увеличить объем производства продукции промышленности строи­ тельных материалов в 1,4 раза; организовать широкий выпуск материалов и изделий повышенной заводской готовности, инду­ стриальных конструкций и легких заполнителей; значительно расширить ассортимент отделочных материалов и санитарно-техни­ ческого оборудования; увеличить производство кирпича и других местных строительных материалов; шире использовать для изго­ товления строительных материалов попутные продукты других отраслей (шлаки, золы, нерудные материалы); увеличить произ­ водство дренажных труб для сельского хозяйства и труб для ирригационного строительства; повысить производительность труда на предприятиях промышленности строительных материалов при­ мерно на 35%.

Законом о государственном пятилетием плане развития народ­ ного хозяйства СССР на 1971—1975 гг. установлено: в 1975 г.

довести производство цемента в стране до 125 млн. г, стали — до 146 млн. т., полимерных материалов — до 3533 тыс. ти т. д.

В УССР планируется в 1975 г. произвести 22 млн. г цемента, 47 млн. т стали, 37—38 млн. т готового проката черных металлов, до 6,6 млн. тстальных труб и т. д.

Одно из важнейших мероприятий по развитию промышлен­ ности строительных материалов — снижение их материалоемкости. При плановых капиталовложениях в новой пятилетке 500 млрд, руб. снижение материалоемкости выпускаемой продукции только на 1% отвечает дополнительному росту национального дохода на 3—4 млрд. руб. Большое внимание нужно уделить качеству мате­ риалов, обеспечению технических свойств, близких к теорети­ ческим.

Чтобы повысить производительность труда в строительстве, необходимо превратить строительное производство в механизиро­ ванный поточный процесс сборки и монтажа зданий и сооружений из крупноразмерных элементов, изготовляемых на заводах. Этому способствует широкое применение высокоэффективных технологи­ ческих процессов: вибропрокатных и кассетных способов производ­ ства железобетонных панелей, производства тонкостенных предва­ рительно напряженных элементов, конструкций из легких бетонов

идр.

Вобщей стоимости сооружения стоимость материалов и обо­

рудования составляет 60—75%. Поэтому экономичность сооруже­ ния во многом зависит от правильного выбора, надежности и дол­ говечности применяемых материалов. Эффективность материалов значительно уменьшает их затраты, вес сооружения, потребность в рабочей силе, транспорте и др.

Перспективность развития того или иного вида материала обусловлена длительностью процесса его изготовления, который для различных строительных материалов колеблется от 0,5 до 700 ч, и массой 1 м2 ограждения из этого материала. Так, для изготов­ ления глиняного обжигового кирпича нужно не менее 50 ч, а для производства известково-песчаного автоклавного кирпича 10—12 ч. В естественных условиях твердения бетон достигает своей проект­ ной прочности через 600—700 ч, при пропаривании — через 6—18 ч, а при прогреве на конвейере прокатного стана — через 2—4 ч.

Особенно показательны толщина стен и масса 1 м2 стены из различных материалов для ограждения зданий при одинаковом термическом сопротивлении (табл. 1). 1 м2 стены из обычного кир­ пича в среднем климатическом поясе имеет массу 900 кг, из пусто­