Архитектурно-строительная классификация строительных материалов

Архитектурно-строительная классификация строительных материалов

Конструкционные материалы обеспечивают защиту от различных физических воздействий (климатических факторов, шума и др.), прочность и долговечность зданий, сооружений. Эти материалы скрыты в «теле» конструкции, например, кирпич керамический обыкновенный, теплоизоляционный материал.

Конструкционно-отделочные материалы также обеспечивают определенную защиту, прочность, а их одна или несколько поверхностей, которые называют лицевыми, воспринимаются визуально в процессе эксплуатации. Например, кирпич керамический лицевой, линолеум.

Отделочные материалы, как и предыдущая группа, влияют на восприятие среды жизнедеятельности человека. Функция защиты им также присуща (даже обои защищают другие материалы в конструкции), но их основная функция - визуальное восприятие (одной или нескольких лицевых поверхностей) и непосредственное влияние на эстетический облик фасада, интерьера здания, сооружения. К таким материалам относятся, например, плитки керамические для фасада или внутренней облицовки стен, упомянутые обои и др.

Классификация строительных материалов по видам сырья. Привести при меры известных строительных материалов каждой подгруппы классификации: каменных, лесных, керамических и т. д.

древесные (круглый лес, пиломатериалы, паркет, фанера, плинтусы, поручни, дверные и оконные блоки) из природного камня (стеновые блоки и камни, облицовочные плиты, бутовый камень для фундаментов, щебень, гравий, песок); керамические (на основе глин - кирпич, керамические блоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, керамзит); из стеклянных и других минеральных (неметаллических) расплавов (оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, плитки, труб, каменное литье); из металлов и их сплавов (черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые); на основе минеральных вяжущих (например, на основе строительного гипса, цементов - битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь, приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы); на основе искусственных полимеров (линолеумы синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты

Общие свойства строительных материалов. Определение, классификация свойств строительных материалов. Примеры.

Свойства – характеристики, проявляющиеся в процессе применения и эксплуатации материалов. За исключением их экономических показателей, можно разделить на две группы: эксплуатационно-технические и эстетические. Первые обеспечивают необходимую защиту, прочность, долговечность здания, сооружения. Вторые относятся к материалам, определенные поверхности которых, называемые лицевыми, воспринимаются визуально в процессе эксплуатации материала и влияют на восприятие среды жизнедеятельности человека, в т.ч. внешнего вида зданий, сооружений и их интерьеров.

1) эксплуатационные – физические (плотность, пористость, водопоглощение, гигроскопичность, водостойкость, водонепроницаемость, влажность, теплопроводность, огнестойкость, морозостойкость), механические (прочность, твердость, вязкость, износ, пластичность), биохимические (кислотостойкость, щелочестойкость, коррозионная стойкость), технологические (подвергается переработке), комплексные (надежность); 2)эстетические – форма, цвет, фактура, текстура, эстетичность, сочетаемость; 3) технико-экономические.

Истинная плотность – р = m/v, m – масса материала, v – объем в плотном состоянии. Средняя плотность – р = m/v2, m – масса материала, v2 – объем в естественном состоянии. Насыпная плотность – р = m/v3, m – масса материала, v3 – объем в насыпном состоянии. Пористость - степень заполнения материала порами (общая, открытая, закрытая). П=(1 – р/рср)*100%, р – плотность. Влажность (W=(mв-mс)/mс*100%) – кол-во воды, содержащееся в порах и на поверхности образца. Водопоглощение – способность материала при погружении его в воду впитывать и удерживать ее (по массе (Вм=(mнас-mсух)/mсух*100%), по объему(Вм=(mнас-mсух)/V*100%))(гранит – 0,1-0,8%). Гигроскопичность – способность капиллярно-пористого материала поглощать водяной пар из влажного воздуха (сталь–1). Водостойкость – способность материала не ухудшать свои механ-е свойства ниже определенного предела при его насыщении влагой. Она харак-ся коэф-м размягчения (Кр=Rнас/Rсух). Водонепроницаемость – способность материала не пропускать воду через свою толщу при определенном давлении (W2,W4, …W30). Теплопроводность – способность материала пропускать через свою толщу тепловой поток, вызванный разницей температур на поверхностях, ограничивающих материал (сталь-56 Вт/(м*С)). Она зависит от пористости, плотности, влажности, температуры. Морозостойкость – способность водонасыщенных материалов выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без значительных технич-х повреждений и видимых признаков разрушения (F50,F75,F100, …F1000). Огнеупорность – свойство материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры (от 1580*С), не размягчаясь и не деформируясь. Огнестойкость – свойство материала сопротивляться действию огня при пожаре в течение длительного времени (зависит от сгораемости материала).

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Иногда теплопроводностью называется также количественная характеристика способности конкретного вещества проводить тепло. Численно эта характеристика равна количеству теплоты, проходящей через материал площадью 1 кв.м за единицу времени (секунду) при единичном температурном градиенте.

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием теплорода от одного тела к другому. Однако более поздние опыты, в частности, нагрев пушечных стволов при сверлении, опровергли реальность существования теплорода как самостоятельного вида материи. Соответственно, в настоящее время считается, что явление теплопроводности обусловлено стремлением объектов занять состояние более близкое к термодинамическому равновесию, что выражается в выравнивании их температуры.

Теплопроводность зависит от пористости, плотности, влажности, температуры.

. Механические свойства строительных материалов

- определяют поведение конструкций под действием внешних нагрузок. Последние вызывают разрушение либо деформацию материалов. Сопротивление материалов механическому разрушению характеризуется их прочностными свойствами: прочностью, твердостью, истираемостью, сопротивлением удару, износом. Твердость - свойство материала сопротивляться проникновению в него более твердого тела. Истираемость - свойство материала уменьшаться в объеме и массе под действием истирающих усилий. нагрузкой дробится на части, рассыпается. Хрупкими являются природные и искусственные камни, стекло, чугун и др. Прочность - способность материала сопротивляться разрушению, а также необратимому изменению формы (пластической деформации) при действии внешних нагрузок. Мерой прочности материала является предел прочности - наибольшее напряжение, соответствующее нарастающей нагрузке, при которой образец материала разрушается. Прочность материала зависит от его структуры, пористости, влажности, дефектов строения, температуры, состояния поверхности и других факторов

изнашивание - это процесс идущий во времени, под действием каких - либо факторов вызывающий такие изменения структуры материала, которые приводят к ухудшении его свойств или полному разрушению. Результат этого процесса называется износом.

деформативные свойства строительных материалов

Способность материалов изменять под нагрузкой форму и размеры характеризуется деформационными свойствами: упругостью, пластичностью, хрупкостью

Упругость - свойство материала восстанавливать свои форму и объем после прекращения действия внешних сил. Упругую деформацию называют обратимой. Наибольшее напряжение, при котором действует лишь упругая деформация, называют пределом упругости. Пластичность - свойство материала необратимо деформироваться под действием внешних сил. Пластическая (остаточная) деформация, не исчезающая после снятия нагрузки, называется необратимой. К упругим материалам относятся природные и искусственные каменные материалы, стекло, сталь; к пластичным - битумы при положительных температурах, некоторые виды пластмасс, бетонные и растворные смеси до затвердевания. Хрупкость - свойство материала разрушаться после незначительной пластической деформации. Хрупкому материалу в отличие от пластичного нельзя придать при прессовании желаемую форму, так как такой материал под нагрузкой дробится на части, рассыпается. Хрупкими являются природные и искусственные камни, стекло, чугун и др

. Химические и биологические свойства. Химические свойства материала характеризуют его способность к химическим превращениям под влиянием веществ (воздействий), с которыми он находится в соприкосновении, а также способность сохранять постоянными состав и структуру материала в условиях инертной окружающей среды. Некоторые материалы склонны к самопроизвольным внутренним химическим изменениям в обычной среде. Ряд материалов проявляет активность при взаимодействии с кислотами, водой, щелочами, растворами солей, агрессивными газами и т. д. Химическая (коррозионная) стойкость - свойство материала сопротивляться коррозионному воздействию среды (жидкой, газообразной, твердой) или физических воздействий (облучение, электрический ток). Основными агрессивными агентами, вызывающими коррозию строительных материалов, являются: пресная и соленая вода, минерализованные почвенные воды, растворенные в дождевой воде газы (S03, S02, C02, N02) от промышленных предприятий и автомашин. На промышленных предприятиях коррозию строительных материалов часто вызывают более сильные агенты: растворы кислот и щелочей, расплавленные материалы и горячие газы. Особым видом коррозии является биокоррозия - разрушение материалов под действием живых организмов (например, грибков, микробов). Металлы и сплавы подвергаются коррозии под действием сред, не проводящих электрический ток, например некоторых газов при высокой температуре, нефтепродуктов, содержащих органические кислоты. Такую коррозию металлов называют химической. Биокоррозия - это не только гниение органических материалов (древесины, бумаги и др.), но и разрушение бетона и металла продуктами жизнедеятельности поселившихся на них микроорганизмов. Химическая активность - это свойство материалов подвергаться химическим превращениям под влиянием воды, температуры, солнечной радиации или при взаимодействии с другими веществами.

Морозостойкостью называется способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и без значительного понижения прочности. Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Давление льда на стенки пор вызывает растягивающие усилия в материале. М-ть материалов зависит от их плотности и степени заполнения водой. Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания. При этом испытание считается выдержанным, если на образцах нет видимых повреждений, потеря в весе не превышает 5%, а снижение прочности не превосходит 25% (F50,F75,F100, …F1000).

Комплексные виды свойств

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами на ремонт. Предельное состояние определяется разрушением изделия, требованиями безопасности или экономическими соображениями. Независимо от способа оценки - по изменению свойств или отклонению структурных параметров от оптимальных - полный период долговечности начинается от укладки материала в конструкцию до предельно допустимого уровня, соответствующего изменению свойств или структуры. Надежность – общее свойство, характеризующее проявление всех остальных свойств изделия в процессе эксплуатации. Она складывается из долговечности, безотказности, ремонтопригодности и сохраняемости.

Кoэффициентoм кoнструктивнoгo кaчествa К«(прoчнoстнo-мaссoвый кoэффициент) нaзывaется oтнoшение пределa прoчнoсти при сжaтии (МПa) к величине средней плoтнoсти мaтериaлa (кг/м 3). Нaпример, для бетoнa 7Ск=0,006; для кирпичнoй клaдки /(,,=0,003; для плaстмaсс /С к =0,1...0,2; для высoкoкaчественнoй стaли Кк=0,13. Коэффициент конструктивного качества (удельная прочность) материала представляет собой отношение прочности (в МПа) к объемной массе. Лучшие конструктивные материалы имеют высокую прочность при малой объемной массе, что способствует созданию легких конструкций. У сплавов из алюминия коэффициент конструктивного качества превышает 250, стеклопластиков — больше 200, высокопрочных сталей — 100ч-150, обычных сталей— больше 50, бетонов— 154-25, кирпича 5ч-6. Коэффициент размягчения - отношение прочности материала, насыщенного водой к его прочности в сухом состоянии. Показатель водостойкости материала. Если значения коэффициента от 0 до 0,7 - материал не водостойкий, если от 0,8 до 1 - водостойкий.

Эстетические свойства строительных материалов — это комплекс архитектурно-художественных качеств, характеризующих уровень их художественной выразительности. К ним относятся декоративность (окраска и рисунок), цвет, форма, фактура, текстура, эстетичность, сочетаемость.

Фактура – видимое строение поверхности материала. Фактура камня: 1)ударная – скала, бугристая, рифленая, бороздчатая, точечная (молоток-бучарда); 2)образивная – пиленая, шлифованная, лощеная, полированная; 3)УЗ и терморезаками – полученная под воздействием ультразвука, и под воздействием терморезаков.

Полированная фактура - гладкая поверхность камня с зеркальным блеском, четко отражающая детали предметов. Достигается применением специальных абразивов. Полностью выявляет природный цвет и рисунок камня. Существуют виды природного камня, отполировать которые не возможно. Термообработанная фактура - шероховатая поверхность, такая фактура камня достигается воздействием пламени высокой температуры, от нагрева зерна камня отслаиваются, образуя поверхность со следами шелушения. Бучардованная (бучардированная) фактура - точечная фактура обработки камня. Образуется путем воздействия на поверхность природного камня ударами твердосплавного инструмента. В итоге образуются полосы, которые препятствуют скольжению, при этом неровность рельефа не должна превышать 5 мм. Акваобработанная фактура - появляется вследствие воздействия на камень струей воды под высоким давлением. Колотая фактура. Образуется после раскола камня по линии наименьшего сопротивления. Типичный пример - поверхность брусчатки. Пиленая фактура - шероховатая поверхность камня с продольными канавками. Образуется после распиловки блоков природного камня на крупноформатные плиты (слэбы) или плитку. Шлифованная фактура - ровная, слегка шероховатая поверхность камня со следами обработки абразивным инструментом. Достигается шлифовкой поверхности изделия после распиловки. Лощеная фактура - гладкая матовая поверхность камня с явно выраженным рисунком. Образуется путем обработки более тонкими абразивами. Рифленая фактура отличается наличием непрерывных параллельных борозд, располагаемых без строгой прямолинейности и получаемых при помощи строгальных станков или ручного инструмента (троянки)

Текстура. Текстура древесины – это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения. Является важным диагностическим элементом для распознавания строительных материалов. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистым или путаным). Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, клен, карагач, ильм, платан) имеют очень красивую структуру радиального и тангенциального разрезов. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон. У древесины хвойных и мягких лиственных пород более простой и менее разнообразный рисунок, чем у древесины твердых лиственных пород. Поперечным (1) называется разрез, проходящий перпендикулярно оси ствола и направлению волокон и образующий торцовую плоскость. Радиальный(2) разрез - это продольный разрез, проходящий через сердцевину ствола по радиальному направлению вдоль волокон древесины и перпендикулярно касательной к годичному слою древесины в точке касания. Тангенциальный (3) разрез - это продольный разрез, проходящий на некотором расстоянии от сердцевины и по радиальному направлению вдоль волокон древесины по касательной к годичному слою. Породы, у которых анатомические элементы плохо различимы простым глазом, относят к слаботекстурным (например, берёза, груша, самшит). Породы с хорошо заметными широкими сосудами на продольных разрезах имеют штриховую т. д. Если продольные штрихи собраны в широкие полосы (например, дуб, амурский бархат, ясень), т. д. называется полосоштриховой. Т. д. с беспорядочным расположением штрихов называется рассеянно-штриховой (например, грецкий орех, хурма, эвкалипт). Древесина с хорошо заметными сердцевинными лучами (например, бук,дуб, платан) характеризуется зеркальчатой текстурой на радиальных разрезах (лучи видны как блестящие прерывистые полоски или пятна — зеркальца) и чешуйчатой на тангенциальных разрезах (лучи имеют вид веретенообразных продольных чёрточек, как правило, более тёмных, чем окружающая древесин

. Форма строительных материалов. Привести примеры. Нарисовать.

Форма материалов относится к эстетическим характеристикам строительных материалов. Это лицевая поверхность (или поверхности) которых воспринимается визуально в процессе эксплуатации, непосредственно влияет на своеобразие фасада или интерьера здания. В современной архитектуре форма облицовочных материалов, как правило, лаконична - квадрат, прямоугольник.

Цвет - эстетическое или архитектурно-художественное свойство строительных материалов.

Цвет материалов - это зрительное ощущение, возникающее в результате воздействия на сетчатку глаз человека электромагнитных колебаний, отраженных от лицевой поверхности в результате действия света.

Все цвета материалов можно разделить на две группы - ахроматические (белые, черные и серые всех оттенков) и хроматические (красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие, фиолетовые со всеми промежуточными оттенками). Человеческий глаз способен различать до трехсот оттенков ахроматических десятки тысяч хроматических цветов.

Объективная оценка цвета базируется на установленном положении о том, что любой цвет можно получить при смешении трех определенных монохроматических. Таким образом, при количественной оценке цвета его выражают в выбранной системе измерения обычно через красный, зеленый и синий цвета, взятые в соответствующих пропорциях.

В качестве стандартной, утвержденной Международной осветительной комиссией (МОК), принята система координат, основными цветами которой служат три реально невоспроизводимые цвета, обозначаемые через Х, У, Z и выбранные так, чтобы реальные цвета находились внутри соответствующего цветового треугольника. Цвет, определяемый тремя координатами Х, У и Z, принимается как единое целое. Наряду с упомянутыми координатами определяют координаты цветности, представляющие отношение каждой из координат цвета к их сумме. В результате характеристика цвета может быть представлена графически - на соответствующем графике положение любого цвета определяют координаты цветности.

16. Каменные материалы. Природные каменные материалы - это строительные материалы и изделия, получаемые механической обработкой (дроблением, раскалыванием, пилением, шлифованием и пр.) горных пород. Природный камень служил основным строительным материалом еще первобытному человеку. Все древние постройки: храмы, дворцы, крепости, мосты, акведуки, ритуальные сооружения - возводились из природного камня и поражают современного человека, как чудеса света. Во многих странах: Египте, Мексике, Греции, Италии, Китае, Камбодже, Индии - сохранилось большое количество вы-дающихся памятников каменного зодчества, являющихся архитектурно-строительной составляющей древнейших цивилизаций, существовавших на Земле. Каменные природные материалы очень прочны, долговечны, огнестойки, изготовлены из местного сырья. В наше время природные плотные каменные материалы уже не используются для возведения стен, арок, куполов, колонн и других несущих конструкций, так как они трудоемки, обладают большой массой и высокой теплопроводностью. Но из-за положительных эксплуатационных и эстетических качеств продолжают широко применяться для облицовочных работ, устройства полов, дорожных покрытий и пр. Пористые природные материалы применяются в конструкциях стен жилых и общественных зданий в виде стеновых камней и блоков. Отходы горнодобывающей и камнеобрабатывающей промышленности используются в качестве заполнителя для бетонов, изготовления других искусственных каменных изделий на минеральном и органическом вяжущем. Достоинства: высокая долговечность; высокая прочность на сжатие; высокие эстетические показатели – блеск, цвет, прозрачность, фактура, текстура, сочетаемость с др. материалами; высокая огнестойкость; экологически чистый материал; высокая морозостойкость (до F500); высокая водостойкость (Кр от 0,8); высокая ударная вязкость и устойчивость против истираемости; широкая сырьевая база. Недостатки: высокая средняя плотность (от1000 до 3300 кг/м3); тяжело обрабатывается; высокая себестоимость изготовления; прочность на растяжение в 5-20 раз меньше чем на сжатие.

17. Минералы и горные породы. Минералы и горные породы - это совершенно разные вещи. Минерал имеет одну химическую формулу. А горная порода - это как бы совокупность минералов, поэтому не имеет четкой формулы. Ее состав чаще описывают, пречисляя входящие в нее минералы, или в процентах каждый хим элемент. Также горные породы не образуют красивых кристаллических форм. Они чаще зернистые или плотные. Достаточно вспомнить гранит. В нем четко видны зерна различных минералов. Горные породы представляют собой скопление минеральных масс, состоящих из одного или нескольких минералов. Например, гранит состоит из трех минералов - полевых шпатов, кварца и слюды, а известняк - из одного кальцита. Процентное содержание минералов в горной породе определяет ее состав. Форма, размеры и взаимное расположение минералов в горной породе обусловливают ее структуру. Минералогический состав и структура, в свою очередь, определяют свойства горной породы. Минералом называют однородное по составу, строению и свойствам твердое тело, образовавшееся в результате сложных физико-химических процессов, происходящих в земной коре. Содержащиеся в составе горных пород минералы разделяют на породообразующие и второстепенные. Первые, примерно 40...50 минералов, участвуют в образовании горных пород и обусловливают их свойства; вторые встречаются в них только в виде примесей. Основными породообразующими минералами являются кремнезем, алюмосиликаты, железистомаг-незиальные силикаты, карбонаты и сульфаты. По химическому составу минералы могут быть: простыми веществами (самородные металлы, сера, графит); оксидами и гидрооксидами (кварц Si02, корунд А1203); солями различных кислот (хлориды - каменная соль; сульфаты - гипс, ангидрит; карбонаты - кальцит, доломит, магнезит) и наиболее распространенными в природе сложными соединениями - силикатами и алюмосиликатами различных металлов (полевые шпаты, слюды, асбест, каолинит, монтмориллонит, пироксены, амфиболы). По происхождению горные породы делятся на магматические (изверженные), осадочные и метаморфические (видоизмененные).

18. Свойства минералов. Минералы – простейшие физические и химические однородные тела, обладающие определенными свойствами, структурой и химическим составом. Они входят в состав горных пород. Свойства: 1)Спайностью называется свойство кристаллического вещества раскалываться по плоскостям определенного направления. Плоскости спайности вполне определенно расположены по отношении к элементам ограничения кристаллов. Различают весьма совершенную, совершенную, среднюю и несовершенную спайность. 2)Излом. У минералов с несовершенной спайностью при разламывании или дроблении получаются неровные поверхности. В зависимости от характера поверхности различают: излом раковистый, напоминающий поверхности раковин, например у кварца, стекол; занозистый, когда минерал дает острые тонкие иглы и занозы, например у асбеста, кремня; неровный, если получаются неправильные шероховатые поверхности; зернистый, когда минерал образует шероховатые поверхности, присущие скорее агрегатам, например мрамору и др. 3)Твердость у минералов довольно постоянна. Под этим понятием подразумевают степень сопротивления минерала царапанию, шлифованию, давлению и т. д. Для оценки твердости пользуются шкалой Мооса, в которой даются в качестве эталонов десять минералов, расположенных в порядке повышения их твердости. 4)Цвет. Кроме собственной окраски, присущей данному веществу, цвет может меняться от примесей и целого ряда других причин. Цвет черты минерала указывает на цвет минерала в порошке. 5)Блеск минералов зависит от различной силы отражения, поглощения или преломления света. Различают блеск металлический и неметаллический - стеклянный, алмазный, жирный, перламутровый и шелковистый. 6)Структура. В большинстве случаев минералы - твердые тела, иногда жидкие и газообразные. Они обладают преимущественно кристаллической формой. 7)Плотность зависит от химического состава и внутренней структуры. Плотность – это отношение массы вещества к массе того же объема воды при 4° С. 8)Химстойкость – устойчивость против щелочей, кислот и т.д. 9)Прозрачность – способность минерала пропускать через себя свет (прозрачные, полупрозрачные, непрозрачные). 10)Облик кристаллов (форма) – это общий вид кристалла (изометричные – одинаково развитые во всех трех направлениях, вытянутые в одном направлении, вытянутые в двух направлениях).

19. Классификация минералов и их основные разновидности. Классификация по происхождению: 1.Магматические — выделившиеся в процессе застывания в недрах магмы. 2.Вулканические — продукты застывания излившейся лавы. 3.Минералы пегматитовых жил. 4.Пневматолиты, возникшие от подземного «дыхания» раскаленных магм, выделяющих летучие компоненты (греческое «пнев-матос» — дыхательный). 5.Гидротермальные, выделившиеся из подземных растворов, преимущественно горячих. 6.Продукты выветривания. 7.Метаморфические, возникшие в результате превращений каменных масс в глубоких недрах и на контакте магматических и осадочных пород. 8.Осадки морей, лагун, озер, болот. 9.Органогенные, возникшие в результате жизнедеятельности организмов. 10.Техногенные, искусственно созданные человеком. 11.Космогенные, присутствующие в метеоритах, астероидах и на других небесных телах. Классификация по хим. составу: 1) группа оксидов – гр. кварца (SiO2) – кварц (горный хрусталь, кремень, халцедон, агат), опал; гр. глинозема (Al2O3) – корунд (сапфир, рубин, топаз, аметист, изумруд), диаспор; 2) группа алюмосиликатов – полевые шпаты (ортоклаз, плагиоклаз); слюды (мусковит, биотит, вермикулит); глинистые минералы (каолинит, монтмориллонит, галлуазит); 3) группа железисто-магнезиальных силикатов – роговая обманка, авгит, оливин, хризотил – асбест; 4) группа карбонатов – кальцит (CaCO3), магнезит (MgCcO3), доломит (CaCO3*MgCO3); 5) группа сульфатов – гипс, ангидрит.

20. Применение минералов и их влияние на свойства горных пород. Минералы служат источниками для получения металлов и др. хим. элементов, а также хим. соединений. Их используют как абразивные и огнеупорные материалы, применяют в керамике, оптике, радиоэлектронике, электро- и радиотехнике. Некоторые минералы являются драгоценными и поделочными камнями. Св-ва минералов лежат в основе поиска и разведки полезных ископаемых, методов сепарации и обогащения руд. В широких масштабах в пром-сти получают синтетические минералы для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной пром-сти. Минералы являются составляющими горных пород. Поэтому многие свойства горных пород будут зависеть прежде всего от свойств самих минералов, их химического состава, формы и размеров минеральных частиц, расположения в пространстве, характера и силы связи между частицами, условий формирования пород и их строения. Например, кремний, кальций, алюминий, не обладая сами по себе высокой твердостью, образуют весьма твердые минералы группы гранатов, наличие которых в горной породе придает ей высокую абразивность. С пористостью и минеральным составом тесно связана плотность горных пород, которая в породах, лишённых пористости, определяется слагающими их минералами. Рудные минералы имеют высокую плотность (до 5000 кг/м3 у пирита и 7570 кг/м3 у галенита); меньшая плотность характерна для минералов осадочных пород (например, каменная соль имеет плотность 2100 кг/м3). Плотность горных пород из-за пористости может сильно отличаться от плотности слагающих её минералов. Такие свойства г. пород, как теплоёмкость, коэффициент объёмного теплового расширения и др. определяются в первую очередь минеральным составом

21. Классификация горных пород: магматические, осадочные, метаморфические и их подгруппы

1)Изверженные, магматические (первичные) - образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. Они делятся на массивные (глубинные (гранит, сиенит, габбро), излившиеся (базальт, порфиры, диабаз)) и обломочные (рыхлые (вулканический пепел), цементированные (вулканический туф)). В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы. Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком давлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, сиениты, лабрадориты и габбро. Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы. 2)Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Они делятся на: механические отложения (рыхлые (пески, глины, гравий, щебень); цементированные (песчаники, брекчии, конгломераты)); химические осадки (гипс, доломит, ангидрит), органогенные отложения(известняки, диатомит, мел). 3) Метаморфические породы образовались путем превращения изверженных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов. Они делятся на измененные изверженные (гнейс) и измененные осадочные (мрамор, кварцит, сланец).

22. Основные виды магматических горных пород, применение, свойства, условия образования.

Они образовались непосредственно из магмы (расплавленной массы преимущественно силикатного состава), в результате ее охлаждения и застывания. Маг-е г.п. делятся на массивные (глубинные (гранит, сиенит, габбро), излившиеся (базальт, порфиры, диабаз)) и обломочные (рыхлые (вулканический пепел), цементированные (вулканический туф)). В зависимости от условий застывания различают глубинные и излившиеся горные породы. Глубинные возникли в результате постепенного остывания магмы при высоком давлении внутри земной коры. В этих условиях составляющие магмы кристаллизовались, благодаря чему образовались массивные плотные породы с полнокристаллической структурой: граниты, сиениты, лабрадориты и габбро. Излившиеся породы образовались в результате вулканического извержения магмы, которая быстро остывала на поверхности при низкой температуре и давлении. Времени для образования кристаллов было недостаточно, поэтому породы этой группы имеют скрыто или мелкокристаллическую структуру и большую пористость: порфиры, диабазы, базальты, вулканические туфы, пеплы и пемзы. Химический состав изверженных горных пород разнообразен и состоит в основном из кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. По содержанию кремнезема эти породы разделяют на. кислые (85—65%), нейтральные (65—52%), и основные (52—35%). Кислые горные породы богаты соединениями кремния, калия, натрия и отличаются светлой окраской; основные породы содержат много кальция, магния, железа и окрашены чаще в темный цвет. Минеральный состав магматических горных пород также разнообразен: полевые шпаты, кварц, амфиболы, пироксены, слюды, в меньшей степени — оливин, нефелин, лейцит, магнетит, апатит и другие минералы. Цвет магматических пород зависит от их минерального и химического состава, то есть от содержания в них темно- и светлоокрашенных минералов. Структура: различают 1)полнокристаллическую (равномернозернистую, неравномернозернистую) и 2)неполнокристаллическую (порфировую, стекловатую) структуры.

Благодаря своим высоким механическим показателям и эксплуатационным свойствам магматические г.п. широко используют для облицовки фасадов, отделки общественных зданий, внутри помещения, при создании монументальных сооружений.

23. Основные виды осадочных горных пород, применение, свойства, условия образования.

Осадочные горные породы называют вторичными, поскольку они образовались в результате разрушения изверженных пород или из продуктов жизнедеятельности растений и животных организмов. Они делятся на: механические отложения (рыхлые (пески, глины, гравий, щебень); цементированные (песчаники, брекчии, конгломераты)); химические осадки (гипс, доломит, ангидрит), органогенные отложения(известняки, диатомит, мел). 1)Один из способов формирования этих горных пород – химические осадки, образующиеся в процессе высыхания озер и заливов. В результате в осадок выпадают различные соединения, которые со временем превращаются в травертин, доломит. Общая особенность этих пород – пористость, наличие трещин, растворяемость в воде. 2)К обломочным (механические отложения) осадочным породам относятся сцементированные отложения (песчаники, брекчии, конгломераты) и рыхлые (пески, глины, гравий и щебень). Сцементированные отложения образовались из рыхлых. Например, песчаник – из кварцевого песка с известковым цементом, брекчия – из сцементированного щебня, а конгломерат – из гальки. Еще известны породы органического происхождения – известняки, мел, каменный уголь, торф, доломит. Они образуются в результате жизнедеятельности животных организмов и растений.

Применение: Конгломераты, брекчии и песчаники используют для фундаментов, подпорных стенок, тротуаров, а особо стойкие - для облицовок; кроме того, из песчаников делают щебень для бетонов и дорожных покрытий. Известняки используются в качестве щебня для бетона, сырья для получения извести и цемента. Мел используют при производстве извести, цемента, стекла и благодаря высокой дисперсности для приготовления красок и шпатлевок. Диатомиты и трепелы применяют как гидравлическую добавку к вяжущим. Их также используют при производстве теплоизоляционных материалов. Магнезит используют для получения огнеупорных материалов и магнезиальных вяжущих. Доломит применяют в качестве строительного камня и щебня для бетона.

24. Основные виды метаморфических горных пород. Условия образования, свойства, применение.

Метаморфические породы образовались путем превращения изверженных и осадочных горных пород в новый вид камня под воздействием высокой температуры, давления и химических процессов. Они делятся на измененные изверженные (гнейс) и измененные осадочные (мрамор, кварцит, сланец). Среди метаморфических пород различают массивные (зернистые), к которым относятся мрамор и кварциты, а также сланцеватые – гнейсы и сланцы. Сланцеватость понижает строительные свойства метаморфических пород, в частности морозостойкость и прочность, но придает им способность относительно легко раскалываться по плоскостям сланцеватости на более или менее тонкие слои. Зернистые породы отличаются очень высокой плотностью по сравнению с осадочными породами, из которых они образовались. Минеральный состав метаморфических пород часто идентичен исходным магматическим или осадочным породам. В строительстве из метаморфических пород применяют гнейсы, глинистые сланцы, мраморы, кварциты. Гнейсы используют в виде бутовых плит для кладки фундаментов, устройства тротуаров, облицовки набережных, каналов. Глинистые сланцы легко раскалываются на тонкие ровные плитки, применяемые как кровельный материал (природный шифер). Мраморы широко применяют для внутренней облицовки стен, изготовления ступеней, подоконных досок и других изделий. Кварциты применяют для наружной облицовки повышенной стойкости.

. Фактура камня: 1)ударная – скала, бугристая, рифленая, бороздчатая, точечная (молоток-бучарда); 2)образивная – пиленая, шлифованная, лощеная, полированная; 3)УЗ и терморезаками – полученная под воздействием ультразвука, и под воздействием терморезаков. Полированная фактура - гладкая поверхность камня с зеркальным блеском, четко отражающая детали предметов. Достигается применением специальных абразивов. Полностью выявляет природный цвет и рисунок камня. Существуют виды природного камня, отполировать которые не возможно. Термообработанная фактура - шероховатая поверхность, такая фактура камня достигается воздействием пламени высокой температуры, от нагрева зерна камня отслаиваются, образуя поверхность со следами шелушения. Бучардованная (бучардированная) фактура - точечная фактура обработки камня. Образуется путем воздействия на поверхность природного камня ударами твердосплавного инструмента. В итоге образуются полосы, которые препятствуют скольжению, при этом неровность рельефа не должна превышать 5 мм. Акваобработанная фактура - появляется вследствие воздействия на камень струей воды под высоким давлением. Колотая фактура. Образуется после раскола камня по линии наименьшего сопротивления. Типичный пример - поверхность брусчатки. Пиленая фактура - шероховатая поверхность камня с продольными канавками. Образуется после распиловки блоков природного камня на крупноформатные плиты (слэбы) или плитку. Шлифованная фактура - ровная, слегка шероховатая поверхность камня со следами обработки абразивным инструментом. Достигается шлифовкой поверхности изделия после распиловки. Лощеная фактура - гладкая матовая поверхность камня с явно выраженным рисунком. Образуется путем обработки более тонкими абразивами. Рифленая фактура отличается наличием непрерывных параллельных борозд, располагаемых без строгой прямолинейности и получаемых при помощи строгальных станков или ручного инструмента (троянки). Травленая фактура - изделие из камня помещают в кислоту, например, азотную. Обоженная фактура - достигается обжигом всего камня, не только его поверхности. Фактура естественной скалы - облицовочный камень больших размеров с такой фактурой во множестве использовался при облицовке "сталинских" домов и мостов постройки тех лет. Расщепленная фактура - образуется при производстве кровельного сланца. Точеная фактура - образуется путем помещения камня в абразивные смеси. Так, например, достигается эффект античного мрамора.

26. Правила отделки фасада зданий природным камнем. 1. Если планируется произвести облицовку природным камнем, плиты которого имеют площадь более 400 см2, а толщину более 10 мм, необходимо крепить плиты к основанию конструкции, а промежуток между конструкцией и облицовочными блоками заполнять раствором либо, если облицовочные плиты отстают от поверхности, которую следует облицовывать, оставлять промежуток незаполненным. 2. Если их размер не превышает 400 см2, а толщина, соответственно, меньше 10 мм облицовочные материалы крепятся к конструкции посредством раствора или мастики. Также следует поступить, если поверхность, которую требуется облицовать, является горизонтальной или наклонена (но не более 45˚). 3. Если же вы отделка природным камнем производится одновременно с кладкой стен, то закрепить облицовочный материал необходимо непосредственно на кладочный раствор. 4. Внутри дома облицовочные каменные плиты обычно крепят с применением той или иной сухой строительной смеси - в зависимости от типа поверхности и рабочего материала. Существует также метод создания так называемого вентилируемого фасада, который используют, если необходимо сохранить тепло в здании или, напротив, отвести лишнее. При этом на небольшом расстоянии от основной стены устанавливается жесткая металлическая конструкция, на которую без применения раствора крепятся облицовочные каменные плиты. 5. Выставлять облицовочные плиты следует начиная снизу от угла конструкции, на которую будет наноситься облицовка. 6. Осуществляя отделку природным камнем, наносят клеящую прослойку (мастику или раствор) равномерно по всей поверхности и только потом укладываем блоки природного камня. 7. При облицовке с использованием плит различной структуры (шлифованной, точечной, бугристой и так далее) либо блоков с так называемым скальным рельефом, важно обеспечить дополнительную защиту вертикальных швов, заполнив их раствором или специальным герметиком (на глубину около 20 мм). 8. После облицовки цоколя природным камнем, облицовки камина природным камнем, или же отделки фасадов природным камнем следует удалить выступившие излишки мастики или раствора.

27. Теплоизоляционные строительные материалы, получаемые из камня. Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность. Т-й материал получаемый из камня называется минеральной ватой. Минеральная вата представляет собой тонкие и гибкие волокна, полученные при охлаждении предварительно раздробленного в капли и вытянутого в нити минерального расплава. В зависимости от вида сырья минеральная вата делится на каменную и шлаковую. Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы - диабаз, базальт, известняк, доломит, и др. Основным свойством минеральной ваты, отличающим ее от многих других ТИМ, является негорючесть в сочетании с высокой тепло- и звукоизолирующей способностью. К тому же минераловатные ТИМ обладают устойчивостью к температурным деформациям, негигроскопичностью, химической и биологической стойкостью, экологичностью и легкостью выполнения монтажа. Теплопроводность минераловатных изделий складывается из трех составляющих: теплопроводности волокон, теплопроводности воздушной среды и влаги, находящихся между волокнами, а также передачи тепла лучеиспусканием. Важное свойство минераловатных материалов – очень малая усадка (в том числе термическая) и сохранение своих геометрических размеров в течение всего периода эксплуатации здания. Минеральная вата обладает низкой гигроскопичностью: содержание влаги в изделиях из нее при нормальных условиях эксплуатации составляет 0,5% по объему. Изоляционные материалы из минеральной ваты отличаются высокой химической стойкостью. Более того, минеральная вата является химически пассивной средой и не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов. Применяется в качестве теплоизоляционного материала для стен, в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, в конструкциях перекрытий и полов, в фасадных системах наружного утепления и т.д.

28. Разновидности строительных материалов из природного камня и их применение (бутовый камень,булыжники, валуны, облицовочный камень, плитка и т. д.)

В зависимости от способа обработки горных пород различают следующие виды каменных материалов и изделий: добываемые выпиливанием из массива или путем выкалывания плиты и блоки для каменной кладки, облицовочные плиты, профильные детали и др. Некоторые материалы подвергаются обработке скалывающими инструментами, например бортовый камень, другие — грубоколотые, направляются непосредственно на строительные объекты без последующей механической обработки (брусчатка). Крупный рваный камень (бут) получают после взрывания пород в карьере или при шпуровой разделке крупных блоков; при последующем дроблении из него получают щебень, каменную крошку, песок, а при помоле — минеральный порошок. Из природных сортированных залежей добывается окатанный обломочный материал в виде валунов, булыжника, гальки, гравия. Из природного камня без изменения его состава получают также плавленые материалы (каменное литье). Для возведения фундаментов, например, пригоден бутовый камень, пиленые и колотые камни из всех видов пород, а для кладки стен — камни (плиты), блоки из всех разновидностей известняков, доломитов, песчаников, вулканического туфа; для наружной облицовки применяют облицовочные плиты, профильные изделия из гранита, сиенита, диорита, габбро, базальта, кварцита, иногда мрамора и др., а для внутренней отделки - те же наименования изделий, но получаемых из мрамора, мраморовидных известняков, гипсового камня, туфов и др. Природный камень широко используется в дорожном строительстве в виде бортового и мостильного камней, брусчатки; для защитной облицовки мостовых опор, парапетных, карнизных, а также тротуарных плит. Эти изделия изготовляются из гранита, диорита, габбро, базальта, песчаника и других и показывают высокую эксплуатационную стойкость. Брусчатка — это колотые и тесаные бруски камня, имеющие форму параллелепипеда с прямоугольной лицевой поверхностью. Используют для мощения улиц, площадей, дорожек.

29. Защита архитектурных каменных памятников от эрозии и коррозии (конструктивный слой,пропитка и покрытие и т.д.)

Конструктивную защиту открытых частей сооружений (цоколей, карнизов, поясков, столбов, парапетов) сводят к приданию им такой формы, которая облегчает отвод воды. Этому же способствует гладкая полированная поверхность облицовки и профилированных деталей. Стойкость пористых каменных материалов, которые не полируются, повышают путем пропитки поверхностного слоя уплотняющими составами и нанесения на лицевую поверхность гидрофобизирующих (водоотталкивающих) составов. Кремнефторизацию (или флюатирование) применяют для повышения стойкости наружной облицовки и других материалов, полученных из карбонатных пород. При пропитывании известняка раствором флюата (соли кремнефтористоводородной кислоты) происходит химическая реакция 2CaCO3 + MgSiF6 = 2CaF2 + MgF2 +SiO2 + 2CO2, полученный нерастворимые в воде вещества Са F2, MgF2 и SiO2 отлагаются в порах и уплотняют лицевой слой камня. В результате этого уменьшается его водопоглащение и возрастает морозостойкость; облицовка из камня меньше загрязняется пылью. Некарбонатные пористые каменные материалы предварительно обрабатывают водными растворами кальциевых солей (например, CaCl2), а после этого пропитывают флюатами. Гидрофобизация, т.е. пропитка гидрофобными составами (например, кремнийорганическими жидкостями), понижает проникновение влаги в пористый камень, в частности, при капиллярном подсосе. Применяют для защиты камня от коррозии пленкообразующие полимерные материалы – прозрачные и окрашенные. Также пропитывают поверхность камня мономером с последующей его полимеризацией.

Дата добавления: 2015-08-29