Строительные материалы

В некоторых  случаях один и тот же материал может применяться в первоначальном виде или после прохождения одной или нескольких стадий обработки. Так, песок можно употреблять непосредственно из карьера или после предварительной промывки, природный гравий или в первоначальном виде или после измельчения и сортировки для получения зерен определенных фракций.

Рассмотрим основные каменные материалы, применяемые без  обработки.

Бутовый камень — крупные куски неправильной формы, размером 150—500 мм, весом 20—40 кг, получаемые разработкой известняков, доломитов и песчаников (реже гранита и других изверженных пород). Камень, получаемый при взрывных работах, носит общее название рваного камня. Бутовый камень должен быть однородным, без следов выветривания, расслоения и трещин, не содержать рыхлых и глинистых включений. Предел прочности при сжатии камня из осадочных пород не менее 100 кГ/см2, коэффициент размягчения не ниже 0,75, морозостойкость не ниже. 15 циклов. Бутовый камень широко применяется для бутовой и бутобетонной кладки фундаментов, подземных стен и стен неотапливаемых зданий, подпорных стен, ледорезов, отстойников и резервуаров.

Для кладки лучшим считается бутовый камень в виде плит неправильной формы, так называемый плитняк или постелистный бут. Его получают выколкой из осадочных и метаморфических пород,- имеющих слоистое или сланцеватое строение. Кладку ведут рядами, что повышает ее прочность, уменьшает расход вяжущего материала и повышает производительность труда. Кладка из рваного бутового камня более трудоемка и на нее расходуется больше раствора для заполнения пустот между камнями неправильной формы. Мелкие куски бутового камня обычно перерабатывают на щебень, используемый в качестве заполнителя в бетоне, для щебеночной подготовки под бетонные фундаменты в санитарно-технических сооружениях и в качестве фильтрующего материала.

Валунный камень — крупные обломки (более 300 мм) горных пород ледникового происхождения, характеризующиеся окатанной, часто сильно выветрившейся поверхностью. Весьма разнообразен по петрографическому составу. Используется для получения булыжного камня и щебня.

Булыжный камень — небольшие валуны (до 300 мм) или  расколотые валуны больших размеров. Применяется для покрытия мостовых, дворов и откосов, для каменной наброски при строительстве дамб. Крупный  булыжный камень можно применять как бут, мелкий камень перерабатывается на щебень. Валунный булыжный камень может быть использован для изготовления (методом околки) специальных шашек для мощения дорог и оснований под дорожные покрытия.

Гравий —  рыхлое скопление обломков горных пород, различно обкатанных. Величина отдельных зерен 5—70 мм. В зависимости от линейного размера частиц гравий подразделяют на фракции 5—10, 10— 20, 20—40 и 40—70 мм. Добывают гравий открытым способом экскаваторами различных типов, при добыче со дна рек, морей и озер применяют всасывающие механизмы, которые забирают гравий вместе с водой и транспортируют по трубам к местам отвалов, где происходит его естественное обезвоживание. Гравий применяется в строительстве в качестве крупного заполнителя в цементных и асфальтовых бетонах, а также как фильтрующий материал в   водопроводных   сооружениях.

Песок — рыхлая горная порода, состоящая из зерен  минералов и пород размером 0,14—5 мм. В зависимости от минералогического состава различают пески кварцевые, полевошпатные и карбонатные. Способы добычи песка аналогичны способам добычи гравия. Пески как строительный материал получают обширное применение в связи с колоссальным развитием цементной промышленности: большинство цементных растворов и бетонов содержат песок, иногда в весьма большом количестве. От качества применяемых песков зависит прочность многих строительных материалов, получаемых на основе цемента и песка в качестве заполнителя. Для получения некоторых строительных изделий необходимо применение обогащенных песков, т.е. промытых и отсортированных как по величине зерен, так и по минералогическому составу, или прошедших дополнительное измельчение (тонкомолотых). Кварцевые пески являются основным сырьем для стекольной промышленности.

Наиболее часто  в строительстве применяют каменные материалы второй группы, т. е. прошедшие специальную обработку в заводских условиях. Плиты тесаные и пиленые изготовляют из блоков, отделенных от массива пород.

Процесс изготовления тесаных плит состоит из развалки монолитов, грубой околки и получистой и чистой тески. Монолит на болванки разделывают взрывным способом, взрывая в пробуренных шпурах небольшие заряды пороха, чтобы не появились при взрыве тонкие побочные трещины, понижающие прочность камня. Часто развалку монолита ведут клиньями. Болванки подвергают грубой отеске долотами. Механическая теска с применением пневматических инструментов резко повышает производительность труда. Изготовление пиленых плит значительно проще и состоит из распиловки блоков из природного камня и обработки лицевой стороны плиты для получения определенной фактуры. Согласно ГОСТ 9479-60 блоки из природного камня делятся на четыре группы: I - из гранитов; II - из мраморов; III - из известняков; IV - из вулканических туфов.

Основным назначением  тесаных и пиленых плит является облицовка зданий, поэтому для получения этих изделий используют однородные по строению горные породы, обладающие достаточной прочностью, устойчивостью к выветриванию и хорошей обрабатываемостью, без трещин, глинистых и других примесей. Плиты для наружной облицовки зданий и сооружений вырабатываются из породы с пределом прочности при сжатии не менее 1000 кГ/с.и2 — гранита, сиенита, диорита, габбро, лабрадорита, кварцита. Для внутренней облицовки применяют мраморы, некоторые кристаллические сланцы, мягкие гипсы и ангидриты с пределом прочности не менее 200 кГ/см2.

Стоимость пиленых  плит ниже стоимости тесаных: их можно  получить меньшей толщины —25 мм для внутренней и 50 мм для внешней облицовки зданий; толщина тесаных плит соответственно 100 и 200 мм. Правильность плоскостей пиленых плит упрощает дальнейшую их обработку: плиты легче поддаются шлифовке, полировке, а также обработке для придания наружной их стороне требуемой фактуры. Наиболее эффективен способ обработки поверхности каменных плит резанием многорезцовыми фрезами, что дает возможность получать гладкие плоские поверхности и выполнять окантовку плит.

Плиты для наружной облицовки выпускают шириной 600 мм из твердых пород и 400 мм из пород  средней твердости, для внутренней облицовки—300 мм. Длина плит не нормируется, что дает возможность полнее использовать природный камень. Пиленые плиты обладают большей стойкостью, чем тесаные, так как при теске ударами выкалываются и дробятся зерна минералов, в результате чего в камне появляются микротрещины. Плиты для облицовки цоколей зданий изготовляют, из наиболее стойких и прочных пород. При перевозке облицовочные плиты пиленые и тесаные устанавливаются на ребро с прокладками; полированные складывают лицевыми поверхностями, обязательно прокладывая между ними бумагу, в тару весом брутто не более 150 кг или перевозят в контейнерах.

Кровельные плитки, называемые природным шифером, получают раскалыванием и обрезкой глинистого (кровельного) сланца. Плитки выпускаются размером от 250X150 до 600x350 мм при толщине 4— 8 мм. Прочность их при изгибе должна быть не ниже 150 кГ/см2, они должны выдерживать не менее 25 циклов попеременного замораживания и оттаивания. Природный шифер является самым долговечным кровельным материалом, срок службы которого исчисляется сотнями лет.

Бортовке камни  изготовляются обколкой и обтеской каменных пород. Выпускаются камни трех основных видов: прямой, лекальный и для оформления съездов. Длина камней 70—200 см, по высоте они имеют два размера — низкие 30 и высокие 40 см при ширине верхней части 10, 15 и 20 см. Верхняя часть бортового камня, выступающая над дорожным покрытием, обтесывается чисто, а нижняя часть грубо. Эти бортовые камни в настоящее время применяются меньше, так как стоимость их значительно выше стоимости бетонных бортовых камней. Однако последние уступают тесаным камням как по долговечности, так и по внешнему виду.

Брусчатка —  колотые и тесаные бруски камня, по форме приближающиеся к параллелепипеду, с наружной стороной в форме прямоугольника. По высоте брусчатка делится на: низкую — высота 10 см, среднюю 11—13 см и высокую  14—16 см; ширина у всех сортов 12- 15 см и длина 15—25 см. Верхняя и нижняя плоскости брусчатки, т. е. «лицо» и «постель», параллельны, а боковые грани суживаются книзу, так что длина и ширина граней постели меньше, чем грани лица, на 5 мм у низкой брусчатки и на 10 мм у средней и высокой брусчатки. Брусчатку изготовляют из однородных морозостойких каменных пород, имеющих прочность на сжатие не ниже 1000 кГ/см2 и обладающих хорошей обрабатываемостью.

Щебень представляет собой смесь угловатых обломков камня различной конфигурации размером от 5 до 150 мм. Изготовляется щебень из горных пород различного качества, что определяет его марку. Качество щебня устанавливается показателем предела прочности при сжатии исходной горной породы в насыщенном водой состоянии, а также показателями ее истираемости и сопротивления удару. По пределу прочности при сжатии щебень подразделяют на марки: из изверженных горных пород —1200, 1000 и 800; из метаморфических горных пород—1200, 1000, 800 и 600; из осадочных горных пород—1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200. Щебень должен состоять из однородных по качеству обломков породы, приближающихся по форме к кубу или тетраэдру, с содержанием вытянутых и плоских щебенок (лещадок) не более 25%.

Получают щебень дроблением камня в дробилках разных конструкций (щековых, конусных), а мелкий щебень (с величиной кусков менее 25 мм) — на молотковых или валковых дробилках. Технология производства щебня состоит из следующих операций: раскалывание камня на куски, размеры которых соответствуют типу дробилки; загрузка (подача) камня в дробилки; дробление камня до получения зерен заданной величины; подача щебня на сортировку; сортировка щебня (по крупности зерен) на вращающихся грохотах и перемещение отсортированного щебня к месту хранения. При дроблении щебень в зависимости от характера горной породы принимает разную форму. Предварительно о качестве щебня судят визуально по его однородности, влажности и загрязненности. Окончательно качество щебня определяется на основании лабораторных определений гранулометрического состава, формы и размера зерен и физико-механических свойств. Применяется щебень в строительстве очень широко для приготовления цементобетонных и асфальтобетонных смесей.

Помимо описанных  наиболее распространенных природных каменных материалов изготовляются в обширном ассортименте каменные изделия специального назначения. Это — камни и плиты для облицовки мостовых опор, устройства ледорезов, плиты для полов и тротуаров, блоки и плиты для кладки цоколей, плиты для подоконников, лестничные ступени и др. В южных районах нашей страны большую роль в строительстве играет пиленый камень-ракушечник, применяемый в основном для кладки стен малоэтажных зданий.

3. Большой ассортимент керамических изделий, выпускаемых промышленностью для использования в строительстве, можно классифицировать на следующие группы в зависимости от их назначения: стеновые, облицовочные, кровельные, для полов, дорожные, теплоизоляционные, огнеупорные, кислотоупорные и санитарно-технические.

СТЕНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ. Основными в этой группе являются: кирпич глиняный обыкновенный и так называемый эффективный кирпич — глиняный пустотелый и пористый пластического формования, глиняный пустотелый полусухого прессования и строительный легкий. Камни керамические пустотелые пластического формования также применяются в качестве стенового материала. Находят применение в качестве стенового материала   крупноразмерные виброкирпичные панели заводского изготовления.

ОБЛИЦОВОЧНЫЕ  ИЗДЕЛИЯ. Керамические изделия, применяемые для облицовки зданий, делятся на две группы — для облицовки фасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.

В  настоящее время основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданий являются лицевые кирпич, камни, плиты и плитки. Кирпич и камни делают сплошными и пустотелыми. Плиты в зависимости от конструкции, способов изготовления и крепления подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен. Фасадные плиты изготовляют различной формы: плоские — для облицовки плоскости стен, угловые — для облицовки наружных углов, откосов и проемов и перемычные — для облицовки перемычек над оконными и дверными проемами. Плитки фасадные малогабаритные выпускают с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльной стороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором. Для ускорения отделочных работ тонкие фасадные плитки наклеивают на бумажную основу в виде ковров с различным рисунком. Такие плитки носят название ковровой керамики. 

Керамические  материалы для внутренней облицовки  помещений не подвергаются действию отрицательных температур и резких перемен погоды, поэтому они не должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалам для внешней облицовки зданий. Однако точность размеров, правильность формы и одинаковая окраска приобретают особо важное значение. Вследствие этого для материалов внутренней облицовки поставлены более жесткие требования по внешнему виду, чем к материалам для наружных работ. Для внутренней облицовки помещений применяют в основном керамические плитки различной формы и толщины.