6684

50

фурнитуру, санитарно-технические изделия.

Линолеум выпускают безосновный и на теплозвукоизоляционной основе (тканевой, войлочной, вспененной).

13. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ СПЕЦИАЛЬНОГО ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

13.1. Гидроизоляционные материалы

Гидроизоляционными называют строительные материалы, которые обладают водонепроницаемостью и соответствуют определенным эксплуатационным требованиям по прочности, деформативности, тепло-, биостойкости и др.

Основными гидроизоляционными материалами в настоящее время являются природный и нефтяной битумы, однако, наиболее качественные гидроизоляционные материалы выпускаются на основе полимеров.

К основным видам гидроизоляционных материалов относят следующие. Рулонные материалы. Выпускают основные и безосновные рулонные

материалы. Основные материалы изготовляют путем обработки основы (кровельного картона, асбестовой бумаги, стеклоткани и др.) битумами, дегтями и их смесями. Безосновные получают в виде полотнищ определенной толщины, применяя прокатку смесей, составленных из органического вяжущего (чаще битума), наполнителя (минерального порошка или измельченной резины) и добавок (антисептика, пластификатора). К таким материалам относятся: рубероид; толь; гидроизол; стеклорубероид; фольгоизол и др.

Штучные изделия. В современном строительстве применяют крыши с большим (30...60°) уклоном, поверхность которых является декоративным элементом здания. Для этих целей применяют мягкую черепицу, получаемую вырубкой из рулонных материалов плоских листов.

Мастики представляют собой смесь нефтяного битума или дегтя с минеральным наполнителем. Для получения мастик применяют: пылевидные наполнители (измельченный известняк, доломит, мел, цемент, зола твердых видов топлива); волокнистые наполнители (асбест, минеральная вата и др.). Мастики применяют для склеивания рулонных материалов при устройстве многослойных кровельных покрытий и оклеечной гидроизоляции.

Эмульсии и пасты. Битумные и дегтевые эмульсии представляют собой дисперсные системы, в которых вода является средой и в ней битум или деготь диспергированы в виде частиц размером около 1 мкм. Эмульсии применяют для грунтовки основания под гидроизоляцию, приклеивания рулонных и штучных битумных и дегтевых материалов, для устройства гидро- и пароизоляционного покрытий и в качестве вяжущего вещества при изготовлении асфальтовых (дегтевых) растворов и бетонов.

51

13.2. Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционными называют материалы, имеющие коэффициент теплопроводности не более 0,175Вт/(м·°С) при 20° С и предназначенные для тепловой изоляции зданий, технологического оборудования, трубопроводов, тепловых и холодильных промышленных установок.

Теплоизоляционные материалы и изделия классифицируются по виду основного исходного сырья (неорганическое, органическое); структуре (волокнистая, ячеистая, зернистая, сыпучие); форме - рыхлые (вата, перлит и др.), плоские (плиты, маты, войлок), фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты и др.), шнуровые (шнуры, жгуты); содержанию связующего вещества (содержащие и не содержащие); возгораемости (горючести) - негорючие и горючие (горючие подразделяются на четыре группы горючести Г1, Г2, Г3, Г4).

Процесс переноса теплоты через строительные материалы под действием градиентов температуры коэффициентом теплопроводности λ, Вт/(м·°С):

где δ - толщина материала, м;

R - термическое сопротивление, м2·°С/Вт.

Маркировка теплоизоляционных материалов производится по их плотности (кг/м3): D15, D25, D35, D50, D100, D125, D150, D175, D200, D250,

D300, D350, D400, D500.

Минимальную теплопроводность имеет сухой воздух, заключенный в мелких замкнутых порах, в которых практически невозможен конвективный теплообмен. В этом случае теплопроводность воздуха минимальна и составляет 0,023 Вт/(м·°С). Следовательно, структура теплоизоляционного материала и изделия должна иметь скелет аморфного строения, предельно насыщенный мелкими замкнутыми порами или тонкими воздушными слоями.

К основным теплоизоляционным материалам, применяемым в строительстве относятся следующие.

Минеральная вата - волокнистый бесформенный материал - состоит из тонких стекловидных волокон диаметром 5-15 мкм, получаемых из расплава легкоплавких горных пород (мергелей, доломитов и др.), металлургических и топливных шлаков и их смеси.

Минераловатные твердые плиты, имеющие повышенную жесткость,

изготовляют на синтетическом связующем (фенолоспирте, растворе или дисперсии карбамидного полимера и др.).

Минераловатные фасонные изделия (полуцилиндры, сегменты) выпускают с синтетическим, битумным или неорганическим связующим (цементом, глиной, жидким стеклом и др.).

Прошивные маты - это гибкие изделия из слоя прошитого волокнистого материала.

Керамические теплоизоляционные изделия изготовляют путем формования, сушки и обжига. По сравнению с другими теплоизоляционными

52

материалами они имеют высокую прочность и температуростойкость до 900° С. В качестве сырья используют диатомит, трепел, огнеупорную глину, перлит. Большая пористость создается путем введения в формовочную массу пенообразователей, выгорающих добавок.

Теплоизоляционные легкие бетоны готовят из пористого заполнителя -

вспученного перлита, легкого керамзита или вермикулита и минерального (реже органического) вяжущего.

Ячеистое стекло (пеностекло) вырабатывают из стекольного боя, либо используют те же сырьевые материалы, что и для производства других видов стекла: кварцевый песок, известняк, соду и сульфат натрия. При спекании порошка стекольного боя с газообразователями - коксом и известняком - выделяется углекислый газ, образующий поры.

Фибролит - плитный материал из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества. Древесную шерсть (стружку длиной 200-500, шириной 2-5 и толщиной 0,3-0,5 мм) получают на специальных станках, используя короткие бревна ели, липы, осины или сосны. Вяжущим чаще всего служит портландцемент и раствор минерализатора - хлористого кальция. Плиты применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций, для устройства перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условиях.

Арболитовые изделия изготовляют из неорганического вяжущего и органического коротковолокнистого сырья (древесных опилок, дробленой станочной стружки или щепы, сечки соломы или камыша, костры и др.), обработанного раствором минерализатора.

Ячеистые пластмассы подразделяются в зависимости от характера пор на пенопласты и поропласты. Пенопласты имеют преимущественно закрытые поры в виде ячеек, разделенных тонкими перегородками. К поропластам относятся ячеистые пластмассы с сообщающимися порами. Имеются материалы со смешанной структурой. Ячеистые пластмассы в виде плит и скорлуп применяют для утепления стен и покрытий, теплоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температурах до 60° С.

Пенопласты получают по беспрессовому методу из готовой смеси компонентов путем вспенивания смеси при нагреве и последующего охлаждения. Регулируя рецептуру исходной смеси и технологические условия, можно получить пенопласты с каучуком, выдерживающие длительное время действие высоких температур (200-250° С). Эти полимеры устойчивы к влиянию вибрации.

13.3. Акустические материалы

Звуки, вызываемые различными причинами, не несущие полезной информации и мешающие тому или иному жизненному процессу, принято называть шумами. Воздушный шум возникает и распространяется в воздушной среде. Звуковые волны воздействуют на ограждающие конструкции, приводят их в колебательное движение и тем самым передают звук в соседние

53

помещения, отражаются и частично поглощаются ограждениями, а также проникают через них. Ударный шум возникает и распространяется в ограждающих конструкциях при ударных, вибрационных и других воздействиях непосредственно на конструкцию.

Строительные материалы и изделия характеризуются коэффициентом звукопоглощения.

Акустические материалы принято подразделять в зависимости от назначения, структуры и свойств на звукопоглощающие, звукоизоляционные или прокладочные и вибропоглощающие.

Звукопоглощающие материалы и изделия предназначаются для применения в звукопоглощающих конструкциях с целью снижения уровня звукового давления в помещениях производственных и общественных зданий. Поток звуковой энергии при падении звуковых волн на поверхность ограждения частично отражается поверхностью ограждения, остальная звуковая энергия проходит через ограждение. Поглощение звуковой энергии в однородном пористом материале происходит за счет энергетических потерь на вязкое трение, преодолеваемое воздушным потоком в порах материала, и теплообмена между стенками пор и воздухом. Примером эффективных звукопоглощающих материалов являются минераловатные плиты на различных связующих, гипсовые и другие материалы.

Звукоизоляционные (прокладочные) материалы применяют для звукоизоляции в основном от ударного шума в многослойных конструкциях перекрытий и перегородок и частично для поглощения воздушного шума.

Звукоизоляционная способность конструкции зависит от ее структуры, размеров, массы, жесткости, внутреннего сопротивления материала прохождению звука и других особенностей. Звукоизоляционные материалы применяют в перекрытиях - в виде сплошных нагруженных или ненагруженных (несущих только собственную массу) прокладок, полосовых нагруженных и штучных нагруженных прокладок; в стенах и перегородках - в виде сплошной ненагруженной прокладки; в стыках конструкций.

Вкачестве эффективных звукоизоляционных материалов применяют маты

иплиты полужесткие минерало- и стекловатные на синтетическом связующем, маты стекловатные прошивные, плиты древесноволокнистые, пенопласты (полиуретановые и поливинилхлоридные), пористую резину.

Вибропоглощающие материалы предназначены для поглощения вибрации

ивызываемых шумов при работе санитарно-технического и инженерного оборудования в гражданских и промышленных зданиях. Вибропоглощающими материалами могут служить листовые пластмассы, некоторые сорта резины и различные мастики. Вибропоглощающие материалы наносятся на тонкие металлические поверхности, при этом создается эффективная вибропоглощающая конструкция.

54

13.4. Отделочные материалы

Материалы, применяемые в качестве отделки, должны придавать строительным конструкциям и сооружениям определенные свойства:

-защищать от воздействия окружающей среды; -придавать завершающее архитектурное оформление;

-создавать особые санитарно-гигиенические условия, уменьшающие запыление, загрязнение, увлажнение, защиту от шума и др.;

-обеспечивать возможность восстанавливать свойства поверхности отделки, эксплуатирующейся под влиянием коррозионного и морозного старения, механических и химических дефектов, радиационного облучения, износа и других воздействий среды, различными приемами.

Отделочные материалы и изделия классифицируют на:

-технологические по основному исходному материалу (красочные составы, природные и искусственные камни, керамика, стекло, металл, лесные материалы, полимеры и др.);

-архитектурно-строительные по «месту» и назначению работы в конструкции (наружной отделки, внутренней отделки, покрытия полов, специальных целей).

Ниже представлены основные виды отделочных материалов, применяемые в современном строительстве.

Красочными составами называют вязко-жидкие многокомпонентные составы, наносимые тонкими слоями. Они формируют сцепление наносимой поверхности с основанием, а после отверждения образуют покровные пленки. Процесс получения красочных покрытий включает следующие последовательные операции: грунтование, шпатлевание и нанесение красочных слоев. Красочные составы бывают водные (известковые, силикатные, цементные, клеевые, казеиновые), масляные (натуральные), полимерные и др.

Природный камень применяется для наружной отделки зданий. Для этой цели используют плиты и блоки из гранита, диорита, сиенита, лабрадорита, андезита, известняка, доломита, кварцита, кремнистого песчаника и др. Толщина плит 4-8 см.

Для внутренней отделки используют менее прочные породы: гипс, ангидрит, мрамор, ракушечник. Они хорошо распиливаются, и толщина плит может быть до 4 см. Мрамор возможно распиливать на тонкие листы 0,5-1,0 см, что очень экономично. Применяется "искусственный мрамор", изготовленный на минеральном и полимерном вяжущем, который конкурентоспособен природному мрамору, превосходит его по эксплуатационным показателям и имеет большую цветовую гамму.

Наиболее распространены из керамики облицовочные кирпичи, блоки, плитки. Производят объемную керамику с крупным рельефом поверхности или бордюры. Керамическая плитка выпускается специально для полов (более 50 видов), для облицовки стен (более 40 видов), для облицовки фасадов.

Отделка лесными материалами весьма разнообразна и ценится текстурой

55

древесины. В первую очередь используются пиленые изделия: доски, рейки, вагонка, плинтуса, накладки и пр. Эти изделия часто покрывают лаками, в том числе цветными, а в случае наружной отделки лак совмещают с составами, предотвращающими гниение - антисептиками, иногда антипиренами. Древесноволокнистые, древесностружечные плиты, фанера широко используется для отделки потолков и стен. Особенно часто применяют лесные материалы для отделки полов паркетом штучным или в виде плит, набранных на заводе.

Покрытие полов из полимерных материалов в зданиях различного назначения требует ряда специальных свойств: пониженной истираемости, износостойкости и водостойкости при определенной прочности и твердости покрытия. Современным является покрытие полов линолеумом, различными ворсовыми тканями в виде ковров, дорожек.

II. МЕТОДИКИ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ СВОЙСТВ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. МЕТОДИКА СТАНДАРТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЦЕМЕНТОВ

При стандартных испытаниях цемента определяют: нормальную густоту цементного теста, сроки схватывания, равномерность изменения объема, тонкость помола, марку цемента по прочности (по пределам прочности при сжатии и изгибе).

Определение нормальной густоты цементного теста. Цементным тестом называют смесь цемента с водой. Определение нормальной густоты цементного теста производят на приборе Вика (рис. 16).

Прибор имеет цилиндрический металический стержень 1, свободно перемещающийся в обойме станины 2. Для закрепления стержня на требуемой высоте служит стопорное устройство. Стержень снабжен указателем 4 для отсчета перемещения его относительно шкалы 3, прикрепленной к станине. Шкала имеет цену деления 1мм.

При определении нормальной густоты цементного теста в нижнюю часть подвижного стержня вставляют металлический цилиндр - пестик 4. Перед началом испытания проверяют нулевое показание прибора, соприкасая пестик 4 с пластинкой 6, на которой расположено

Рис. 16. Прибор Вика кольцо прибора 5. При отклонении от нуля шкалу прибора соответствующим образом

передвигают.

Для приготовления цементного теста отвешивают 400г цемента, высыпают

56

в чашу сферической формы, в которое вливают в один прием воду в количестве, ориентировочно необходимом для получения цементного теста нормальной густоты. Затем перемешивают и растирают цементное тесто в течение 5 минут.

После окончания перемешивания кольцо 5 быстро наполняют в один прием цементным тестом и 5-6 раз встряхивают его, постукивая пластинку 6 о твердое основание. Поверхность теста выравнивают с краями кольца 5, срезая избыток теста ножом, протертым влажной тканью. Немедленно после этого приводят пестик 4 прибора в соприкосновение с поверхностью теста в центре кольца и закрепляют стержень 1 стопорным устройством, затем быстро освобождают его и предоставляют пестику свободно погружаться в тесто. Через З0с с момента освобождения стержня производят отсчет погружения по шкале 3.

Нормальной густотой цементного теста считают такую консистенцию его, при которой пестик прибора Вика, погруженный в кольцо, заполненное тестом, не доходит 5-7мм до пластинки, на которой установлено кольцо.

Нормальную густоту цементного теста характеризуют количеством воды затворения, выраженным в процентах от массы цемента:

где В - количество воды, г; Ц - количество цемента, г.

Если в результате первого опыта указатель прибора остановится выше требуемых делений по шкале, то опыт повторяют с большим количеством воды, а если ниже - то с меньшим.

Определение сроков схватывания цементного теста производят на приборе Вика, но вместо пестика устанавливают иглу.

Для испытания приготовляют цементное тесто нормальной густоты и укладывают его в кольцо прибора. Кольцо с тестом ставят на подставку прибора и приводят иглу в соприкосновение с поверхностью теста. В этом положении закрепляют стержень, затем освобождают, давая игле свободно погружаться в тесто. Иглу погружают в тесто каждые 10мин, передвигая кольцо после очередного погружения так, чтобы игла не попадала в прежнее место. Началом схватывания цементного теста считают время, прошедшее от начала затворения до того момента, когда игла не доходит до пластинки на 2-4мм. Концом схватывания цементного теста считают время от начала затворения до момента, когда игла опускается в тесто не более чем на 1-2мм.

Определение равномерности изменения объема. Во избежание образования трещин в изделиях необходимо, чтобы цемент при твердении характеризовался равномерным изменениям объема. Неравномерность изменения объема цементов обусловлена наличием в них повышенного количества свободных CaO и MgO, которые при контакте с водой гасятся с увеличением в объеме, что приводит к образованию трещин в цементном камне.

Испытание на равномерность изменения объёма цемента производят путём

57

кипячения образцов в воде.

Для этого из теста нормальной густоты изготавливают на стекле две лепёшки диаметром 7-8см и толщиной в центре 1см. Лепешки хранят в течение 24±2ч с момента изготовления в ванне с гидравлическим затвором, а затем подвергают кипячению в течение трёх часов. После этого лепешки в бачке охлаждают и производят их внешний осмотр.

Цемент соответствует требованиям стандарта, если на лицевой стороне лепешек не обнаружено радиальных, доходящих до краев трещин, сетки мелких трещин, видимых невооруженным глазом, а также каких-либо искривлений и увеличения объема.

Определение тонкости помола цемента. Тонкость помола цемента оказывает большое влияние на его свойства: чем тоньше помол, тем быстрее нарастает прочность цементного камня. Это обусловлено тем, что с уменьшением размера зерен цемента увеличивается их удельная поверхность, следовательно, большее количество цемента вступает в реакцию с водой, что способствует увеличению объема новообразований.

Для определения тонкости помола пробу цемента высушивают в сушильном шкафу при температуре 105-110 0С в течение 2ч и охлаждают в эксикаторе. Отвешивают 50г цемента и высыпают его на сито с сеткой №008 (размер ячеек в свету 0,08х0,08мм). Сито устанавливают в прибор для механического просеивания. Просеивание проводят до тех пор, пока при контрольном просеивании сквозь сито будет проходить не более 0,05г цемента.

Тонкость помола определяют как остаток на сите в процентах к первоначальной массе пробы.

Определение консистенции цементного раствора. Для определения консистенции цементного раствора отвешивают 1500г стандартного песка и 500г цемента, высыпают их в протертую мокрой тканью сферическую чашу, перемешивают в течение 1мин. Затем вливают воду в количестве 200г и перемешивают смесь в течение 1 мин.

После этого определяют консистенцию цементного раствора на встряхивающем столике (рис.17).

Столик состоит из чугунной станины 1. На валу находится эксцентрик 2, который обеспечивает подъём перемещающейся части 3 с горизонтальным диском 4 на высоту 10±0,5мм и ее свободное падение с этой высоты. На диске устанавливается форма-конус 5 из нержавеющей стали. При проведении опыта устанавливают форму-конус в центре диска и заполняют в два приема приготовленным раствором. Раствор в форме уплотняют металлической штыковкой: нижний слой - 15 штыкований, верхний - 10.

Раствор встряхивают на столике 30 раз за (30±5)с, после чего измеряют диаметр конуса по нижнему основанию. Расплыв конуса должен быть в пределах 106-115мм. Если расплыв конуса окажется менее 106мм, то количество воды затворения увеличивают, если более 115 количество воды уменьшают.

Водоцементное отношение В/Ц, полученное при достижении расплыва конуса

58

106-115мм, принимают для изготовления образцов - балочек с размером 40x40x160мм для определения прочностных характеристик цемента.

Марка цемента по прочности

устанавливается по результатам испытаний трёх балочек на изгиб и шести половинок этих балочек на сжатие. Балочки испытываются в возрасте 28 суток. Первые сутки балочки хранятся в форме в ванне с гидравлическим затвором и последующие 27 суток - в воде. Определение пределов прочности при сжатии и изгибе осуществляется по формулам и методике, описанным в главе 1 первого раздела настоящего пособия.

конец - не позднее 10 часов. Тонкость помола должна быть такой, чтобы через сито №008 проходило не менее 85% пробы

цемента. Марка вяжущего по прочности устанавливается на основании данных табл. 2.

2. МЕТОДИКА СТАНДАРТНЫХ ИСПЫТАНИЙ СИЛИКАТНОГО КИРПИЧА

При стандартных испытаниях силикатного кирпича определяют: показатели внешнего вида, водопоглощение, морозостойкость и марку кирпича.

Определение показателей внешнего вида. Показатели внешнего вида

59

определяют при осмотре кирпича. Для проверки соответствия показателей внешнего вида требованиям нормативно-технической документации отбирают 20…160 кирпичей от каждой партии (в зависимости от объёма партии). Определяемые показатели внешнего вида и требования к ним для рядового утолщенного кирпича приведены в табл. 3.

Т а б л и ц а 3

Показатели внешнего осмотра силикатных кирпичей

Размеры кирпича измеряют с помощью металлической линейки. Длину, ширину и высоту кирпича измеряют по трем ребрам, сходящимся в одной вершине. Для определения непараллельности измеряют четыре ребра кирпича по высоте (толщине или длине) и вычисляют как разность наибольшего и наименьшего измерений. Глубину отбитостей угла (ребра) измеряют с помощью угольника и линейки по высоте отбитого угла (ребра). Шероховатости или срывы граней определяют измерением зазора между гранью изделия и ребром приложенной к ней металлической линейки. Размеры проколов и включений определяют по наибольшему измерению. Методы измерений представлены на рис. 18.

Определение водопоглощения. Для испытания на водопоглощение 3 целых кирпича насыщают водой, взвешивают, а затем высушивают до постоянной массы. Насыщение образцов производится в воде с температурой плюс (20±5)° С. Кирпичи укладывают в сосуд с водой в один ряд на решетку так, чтобы уровень воды в сосуде был выше верха образцов не менее чем на 2 см. Насыщение кирпича водой производят в течение 48 часов. После насыщения