Будіве́льні матеріа́ли — це різні за складом, структурою, формою та властивостями речовини, застосовувані безпосередньо для будівництва споруд або для виготовлення з них збірних елементів на спеціалізованих підприємствах.

Найпростіші будівельні матеріали — пісок, глина, деревина, природний камінь, гравій.

Класифікація будівельних матеріалів Див. також Класифікація природних будівельних матеріалів

Гідратаційні (неорганічні) в'яжучі речовини Повітряні в'яжучі речовини Гідравлічні в'яжучі речовини

Гідратаційними (неорганічними) в'яжучими речовинами називають тонко подрібнені матеріали (порошки), які при змішуванні з водою утворюють пластичне тісто, здатне в процесі хімічної взаємодії з нею тверднути, набирати міцність, пов'язуючи при цьому в єдиний моноліт введені в нього наповнювачі, звичайно кам'яні матеріали (пісок, гравій, щебінь), утворюючи тим самим штучний камінь типу пісковику, конгломерат.

Гідратаційні в'яжучі речовини поділяють на: повітряні (тверднуть і набирають міцності тільки в повітряному середовищі) та гідравлічні (тверднуть у вологому, повітряному середовищі і під водою).

Будівельне повітряне вапно (CaO) — продукт помірного випалу при 900—1300 °C природних карбонатних порід (CaCO3), що містять до 8 % глинистих домішок (вапняк, доломіт, крейда та ін.) Випалення здійснюють в шахтах і обертових печах. Найбільш широке поширення одержали шахтні печі. При випалюванні вапняку в шахтній печі матеріал в шахті зверху вниз проходить послідовно три зони: зону підігріву (сушіння сировини і виділення летючих речовин), зону випалу (розкладання речовин) і зону охолодження. У зоні підігріву вапняк нагрівається до 900 °C за рахунок тепла надходить із зони випалу від газоподібних продуктів горіння. У зоні випалу відбувається горіння палива і розкладання вапняку (CaCO 3) на вапно (CaO) і діоксид вуглецю (CO2) при температурі 1000—1200 °C. У зоні охолодження обпалений вапняк охолоджується до 80-100 °C рухається знизу вгору холодним повітрям.

У результаті випалу повністю втрачається двоокис вуглецю і виходить грудкове, негашене вапно у вигляді шматків білого або сірого кольору. Грудкове негашене вапно є продуктом, з якого отримують різні види будівельного повітряного вапна: мелене порошкоподібне негашене вапно, вапняне тісто.

Будівельне повітряне вапно різного виду використовують при приготуванні кладок і штукатурних розчинів, бетонів низьких марок (що працюють у повітряно-сухих умовах), виготовленні щільних силікатних виробів (цегли, великих блоків, панелей), отриманні змішаних цементів.

Гідротехнічні та гідромеліораційні споруди та конструкції працюють в умовах постійного впливу води. Ці важкі умови експлуатації конструкцій і споруд вимагають застосування в'яжучих речовин, що володіють не тільки необхідними властивостями міцності, але і водостійкістю, морозостійкістю і корозійною стійкістю. Такими властивостями володіють гідравлічні в'яжучі речовини.

Гідравлічне вапно отримують помірним випаленням природних мергелів і мергелястих вапняків при 900—1100 °C. Мергель і мергелястий вапняк, які використовуються для виробництва гідравлічного вапна, містять від 6 до 25 % глинистих і піщаних домішок. Гідравлічні властивості характеризуються гідравлічним (або основним) модулем (m), які представляють відношення у відсотках вмісту оксидів кальцію до вмісту суми оксидів кремнію, алюмінію і заліза.

Гідравлічна вапно — речовина, яка повільно схоплюється і повільно твердне. Її застосовують для приготування будівельних розчинів, низько марочних бетонів, легких бетонів, при отриманні змішаних бетонів.

Портландцемент

Гідравлічна в'яжуча речовина, що отримується шляхом сумісного тонкого помелу клінкеру і дводонного гіпсу.

Клінкер — продукт випалення до спікання (при t> 1480 °C) однорідної, певного складу природної чи сировинної суміші вапняку або гіпсу. Сировинну масу обпалюють в обертових печах.

Портландцемент як в'яжучу речовину використовують при виготовленні цементних розчинів і бетонів.

Шлакопортландцемент — у своєму складі має гідравлічну добавку у вигляді гранульованого, доменного або електротермофосфорного шлаку, охолоджуваного за спеціальним режимом. Його отримують шляхом спільного помелу портландцементного клінкеру (до 3,5 %), шлаку (20-80 %), і гіпсового каменю (до 3,5 %). Шлакопортландцемент характеризується повільним наростанням міцності в початкові строки твердіння, однак надалі швидкість наростання міцності зростає. Він чутливий до навколишньої температури, стійкий до впливі на нього м'яких сульфатних вод, має знижену морозостійкість.

Карбонатний портландцемент отримують шляхом спільного помелу цементного клінкеру з 30 % вапняку. Він володіє зниженим тепловиділенням при твердінні, підвищеною стійкістю.

Марка портландцементу — умовне позначення, що виражає мінімальні вимоги до межі міцності при стисканні зразків зі стандартного цементного розчину, виготовлених і випробуваних в умовах і в терміни, встановлені нормативною документацією (ГОСТ 10178, ГОСТ310). Марку портландцемента отримують шляхом округлення в нижчу сторону до цілих значень (400, 500, 550 і 600) міцнісного ряду в кг/см, що визначається відповідним стандартом (наприклад, в даному випадку, ГОСТ 10178), величин міцності при стисканні зразків — половинок призм розміром 4 4 16 см, попередньо випробуваних на міцність при згині у віці 28 діб. Зразки виготовляються (ГОСТ 310) з розчинної суміші 1:3 на стандартному нормальному піску при В/Ц близькому до 0,40, зберігаються до випробувань протягом доби при вологості не менше 90 %, а потім до 28 діб у воді при температурі 20 2 °C.

Для віднесення цементу до певної марки, крім нормованих значень міцності при стиску у віці 28 діб, повинні бути також визначені нормовані значення міцності при згині, а для швидкотужавіюча портландцементу і шлакопортландцементу, крім міцності в 28 діб, також нормовані значення міцності при стиску і згині у віці 3 діб.

Активність цементу, використовувана для розрахунків складу бетону та інших сумішей, є показником міцності на стиск зразка розміром 4×4×16 см у віці 28 діб.

Крім передбачених ГОСТ 10178 марок 400, 500, 550 і 600, виробник цементу за технічними умовами може випускати цементи більш низьких (300, 200) або більш високих марок (700 і вище).

Поряд з характеристикою міцності цементу шляхом віднесення його до тієї або іншої марки, нормативні документи (ГОСТ 30515, ГОСТ 30744, ГОСТ 31108) передбачають можливість віднесення цементу до певного класу міцності.

Будівельні розчини

Будівельні розчини — це ретельно дозовані дрібнозернисті суміші, що складаються з неорганічної в'яжучої речовини (цемент, вапно, гіпс, глина), дрібного заповнювача (піску, подрібненого шлаку), води і в необхідних випадках добавок (неорганічних або органічних). У свіжовиготовленому стані їх можна викладати на основу тонким шаром, заповнюючи всі його нерівності. Вони не розшаровуються, схоплюються, твердіють і набирають міцність, перетворюючись на каменеподібний матеріал.

Будівельні розчини використовують при кам'яних кладках, оздоблювальних, ремонтних та інших роботах. Їх класифікують за середньою густиною: важкі з середньою ρ = 1500 кг/м, легкі з середньою ρ <1500 кг/м. За призначенням: гідроізоляційні, талтопогенні, ін'єкційні, кладочні, оздоблювальні та інші.

Розчини виготовлені на одному виді в'яжучої речовини, називають простими, з кількох в'яжучих речовин — змішаними (цементно-вапняний).

Будівельні розчини приготовані на повітряних в'яжучих речовинах, називають повітряними (глиняні, вапняні, гіпсові). Склад розчинів виражають двома (прості 1:4) або трьома (змішані 1:0,5:4) числами, що показують об'ємне співвідношення кількості в'яжучого та дрібного заповнювача. У змішаних розчинах перше число показує об'ємну частину основної в'яжучої речовини, друге — об'ємну частку додаткової в'яжучої речовини по відношенню до основної. Залежно від кількості в'яжучої речовини і дрібного заповнювача розчинні суміші поділяють на жирні — з вмістом великої кількості в'яжучої речовини, нормальні — із звичайним вмістом в'яжучої речовини, худі — містять відносно невелику кількість в'яжучої речовини (малопластичні).

Для приготування будівельних розчинів краще використовувати пісок із зернами, що мають шорстку поверхню. Пісок охороняє розчин від розтріскування при твердінні, знижує його вартість.

Гідоізоляційні розчини (водонепроникні) — цементні розчини складу 1:1 — 1:3,5 (зазвичай жирні), в які додають алюмінат натрію, нітрат кальцію, хлористе залізо, бітумну емульсію.

Для виготовлення гідроізоляційних розчинів використовують портландцемент, сульфатостійкий портландцемент. Як дрібний заповнювач у гідроізоляційних розчинах використовують пісок.

Кладочні будівельні розчини — використовують при кладці кам'яних стін, підземних споруд. Вони бувають цементно-вапняні, цементно-глиняні, вапняні і цементні.

Оздоблювальні (штукатурні) розчини — поділяють за призначенням на зовнішні і внутрішні, по розташуванню в штукатурці на підготовчі та оздоблювальні.

Акустичні розчини — легкі розчини, що мають хорошу звукоізоляцію. Готують ці розчини з портландцементу, шлакопортландцементу, вапна, гіпсу та інших в'яжучих речовин з використанням як заповнювача легких пористих матеріалів (пемзи, перліту, керамзиту, шлаку).

Скло та скляні вироби

Скло — переохолоджений розплав складного складу з суміші силікатів і інших речовин. Відформовані скляні вироби піддають спеціальній термічній обробці — випалюванню.

Віконне скло випускають в листах розміром до 3210 6000 мм. Скло відповідно за його оптичними спотвореннями і нормованими вадами підрозділяють на марки М0-М7.

За товщиною скло поділяють на: одинарне (завтовшки 2 мм) полуторне (2,5 мм) подвійне (3 мм) потовщене (4-10 мм).

Вітринне скло випускають полірованим і неполірованим у вигляді плоских листів товщиною 2-12 мм. Застосовують його для скління вітрин і прорізів. Надалі листи скла можна піддавати подальшій обробці: гнути, загартовувати, наносити покриття.

Скло листове високовідсвічувальне — це звичайне віконне скло, на поверхню якого нанесено тонку напівпрозору відбиваючу світло плівку, виготовлену ​​на основі окису титану. Скло з плівкою відбиває до 40 % падаючого світла, світло пропускання 50-50 %. Скло зменшує перегляд з зовнішньої сторони і знижує проникання всередину приміщення сонячної радіації.

Скло листове радіозахисне — це звичайне віконне скло, на поверхню якого нанесено тонку прозору екрануючу плівку. Екрануючу плівку наносять на скло у процесі його формування на машинах. Світло пропускання не нижче 70 %.

Армоване скло — виготовляють на потокових лініях методом безперервного прокату з одночасним закочуванням всередину листа металевої сітки. Це скло має гладку, візерункову поверхню, може бути безбарвним або кольоровим.

Скло тепло поглинаюче має здатність поглинати інфрачервоне випромінювання сонячного спектра. Воно призначене для скління вікон з метою зменшення проникнення сонячної радіації всередину приміщень. Це скло пропускає промені видимого світла не менш ніж на 65 %, інфрачервоних променів не більше 35 %.

Скляні труби виготовляють із звичайного прозорого скла способом вертикального або горизонтального витягування. Довжина труб 1000-3000 мм, внутрішній діаметр 38-200 мм. Труби витримують гідравлічний тиск до 2 МПа.

Ситали отримують шляхом введення в розплавлену скляну масу спеціального складу каталізаторів кристалізації. З такого розплаву формують вироби, потім їх охолоджують, у результаті чого розплавлена ​​маса перетворюється на скло. При подальшій тепловій обробці скла відбувається його повна або часткова кристалізація — утворюється ситал. Вони мають більшу міцність, малу середню щільність, високу зносостійкість. Їх застосовують при облицюванні зовнішніх чи внутрішніх стін, виготовлення труб, плит для підлоги.