Строительные материалы: виды и характеристики

В современном мире существует огромное разнообразие строительных материалов, и перечислить все их виды не представляется возможным. Поэтому они разделены на группы, подгруппы и особые виды.

В широком смысле, стройматериалы - это исходное сырье, используемое для строительства и ремонта различных объектов. То есть, любой материал, который применяется для возведения какой-либо конструкции или отделочных работ - является строительным.

Не следует путать стройматериалы со строительными изделиями. Последние представляют собой готовые блоки, нуждающиеся только в установке. Это, например: дверные и оконные блоки, железобетонные конструкции и т.д. Материалы же - расходуются в процессе строительства и существенно меняют свое состояние в результате технологической обработки. Сюда относят: кирпич, древесину, песок, цемент, лакокрасочные изделия и т.д.

Классификация строительных материалов

Итак, строительные материалы делятся на следующие виды: каменные материалы, органические материалы, полимерные материалы, изделия автоклавного твердения, деревянные строительные материалы и т.д. Вообще, их можно классифицировать на два вида - натуральные и искусственные.

• Натуральные - это песок, щебень, известь, гипс и т.д.
• Искусственные стройматериалы - цемент, а также различные смеси.

Так же строительные материалы делят на группы, основываясь непосредственно на их типе. Например, все, что производится из глины, относится к керамическим материалам (плитка, кирпич, черепица). А все, что имеет в своем составе вяжущее вещество (цемент), наполнитель и воду - это либо строительные растворы, либо бетоны.

При производстве строительных работ используют всевозможные виды материалов:

1. материалы из древесины;
2. металлы;
3. натуральные и искусственные каменные материалы;
4. бетоны, растворы, изделия из гипсобетона;
5. вяжущие неорганические материалы;
6. материалы для производства отделочных работ;
7. стекло для строительства, замазки стекольные;
8. канаты из стали;
9. материалы для кровель;
10. материалы для облицовки;
11. звуко- и термоизоляционные материалы.

Все материалы популярны и востребованы, любой строительный объект нуждается в определенном наборе строительных материалов.

Основные строительные материалы и их характеристики

Песок

Песок - основа для примесей в бетон. Также песок необходим для производства красителей, при осуществлении кладки, стяжки. Вообще, песок незаменим для любых строительных работ.

Щебень

Щебень применяется при заполнении бетонов, также для строительства автомобильных дорог.

Цемент

Цемент - важнейший вид стройматериалов, используется во многих смесях, применяемых для скрепления различных поверхностей.

Сухие строительные смеси

Сухие строительные смеси являются незаменимым видом строительных материалов, используемых для облицовки поверхностей, выравнивания полов, стен, штукатурке, шпаклевке.

Существуют материалы общего назначения: традиционно используемые в строительстве, применяемые для возведения стандартных конструкций, и не имеющие каких-то особенных свойств. Также имеются специальные строительные материалы, характеризующиеся акцентом на дополнительных свойствах: например, огнеупорные, изолирующие, вибростойкие.

Каждый строительный материал обладает определенным набором свойств, который обеспечивает те или иные характеристики конечного объекта.

Физико-механические свойства строительных материалов

В строительстве при возведении зданий и сооружений применяются различные строительные материалы и изделия из них.

При изучении строительных материалов их можно классифицировать на такие виды: природные каменные материалы, вяжущие материалы, строительные растворы, бетоны и бетонные изделия, железобетонные изделия, искусственные каменные материалы, лесные материалы, металлы, синтетические материалы и т. д.

Данную группу свойств составляют, во-первых, параметры физического состояния материалов и, во-вторых, свойства, определяющие отношение материалов к различным физическим процессам. К первым относят плотность и пористость материала, степень измельчения порошков, ко вторым - гидрофизические свойства (водопоглощение, влажность, водопроницаемость, водостойкость, морозостойкость), теплофизические (теплопроводность, теплоемкость, температурное расширение) и некоторые другие.

Истинной плотностью, p_u называется масса единицы объема материала, взятого в плотном состоянии. Для определения удельного веса необходимо вес сухого материала разделить на объем, занимаемый его веществом, не считая пор. Истинная плотность гранита 2,9 г/см³, стали - 7,85 г/см³, древесины - в среднем 1,6 г/см³. Так как большинство строительных материалов являются пористыми, то истинная плотность имеет для их оценки вспомогательное значение.

Средней плотностью, p_c называется масса единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. вместе с порами и содержащейся в них влагой. Средняя плотность пористого материала, как правило, меньше истинной. Отдельные материалы, такие как сталь, стекло, битум, а также жидкие, имеют практически одинаковые истинную и среднюю плотности. Средняя плотность ячеистого бетона (пенобетона) находится в пределах от 300 кг/м³ до 1200 кг/м³ (ГОСТ 25485 - 89), а полистиролбетона от 150 кг/м³ до 600 кг/м³ (ГОСТ Р 51263 - 99). Среднюю плотность сыпучих материалов - щебня, гравия, песка, цемента и др. - называют насыпной плотностью.

Относительная плотность, d - отношение средней плотности материала к плотности стандартного вещества.

Пористостью, П называется отношение объема пор к общему объему материала. Современные энергосберегающие строительные материалы обладают высокими показателями пористости (до 95%) и, соответственно, низкой теплопроводностью. Для сыпучих материалов определяется пустотность (межзерновая пористость).

Истинная, средняя плотности и пористость материалов - взаимосвязанные величины. От них зависят прочность, теплопроводность, морозостойкость и другие свойства материалов.

Водопоглощением материала называется его способность впитывать и удерживать в своих порах воду. В результате насыщения материала водой его свойства существенно изменяются: уменьшается прочность, увеличивается теплопроводность, средняя плотность и т. д.

Влажность материала W определяется содержанием воды в материале в данный момент, поэтому процент влажности ниже, чем полное водопоглощение. Она определяется отношением воды, содержащейся в материале в момент взятия пробы для испытания, к массе сухого материала.

Водопроницаемостью называется способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость материала зависит от его пористости и характера пор. Обратной характеристикой водопроницаемости является водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду под давлением.

Разрушение происходит из-за того, что объем воды при переходе в лед увеличивается на 9%. Образцы испытываемого материала, в зависимости от назначения, должны выдержать от 15 до 50 и более циклов замораживания и оттаивания.

Теплопроводностью называется способность материала проводить тепло. Чем больше пористость и меньше средняя плотность, тем ниже коэффициент теплопроводности. Такой материал имеет большее термическое сопротивление, что очень существенно для наружных ограждающих конструкций (стен и покрытий). Материалы с малым коэффициентом теплопроводности называются теплоизоляционными материалами (минеральная вата, полистирол, пенобетон, полистиролбетон и др.) Они применяются для утепления стен и покрытий.

Значительно возрастает теплопроводность материалов с увлажнением. Это объясняется тем, что коэффициент теплопроводности воды составляет 0,58 Вт/(м*оС), а воздуха 0,023 Вт/(м*оС), т.е. превышает его в 25 раз.

Огнестойкостью называется способность материалов сохранять свою прочность под действием высоких температур. Сопротивление воспламенению определяется степенью возгораемости. Полистиролбетон относится к слабогорючим материалам и имеет группу горючести Г1. Несгораемые материалы не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. Трудносгораемые воспламеняются с большим трудом, тлеют или обугливаются только при наличии источника огня, например фибролитовые плиты, гипсовые изделия с органическим заполнением в виде камыша или опилок, войлок, смоченный в глиняном растворе, и т. п. Сгораемые материалы способны воспламеняться и гореть или тлеть после удаления огня.

Огнеупорностью называют свойство материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не расплавляясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности материалы подразделяют на следующие группы: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные выдерживают температуру 1580^оС и выше, тугоплавкие - 1350 - 1580^оС, легкоплавкие - менее 1350^оС. Огнеупорные материалы используются при сооружении промышленных печей, для обмуровки котлов и тепловых трубопроводов (огнеупорный кирпич, жаростойкий бетон и т. д.).

Прочностью называется свойство материала сопротивляться разрушению и деформации от внутренних напряжений под действием внешних сил или других факторов (неравномерная осадка, нагревание и т.д.). Прочность материала характеризуют пределом прочности или напряжением при разрушении образца. Различают пределы прочности материалов при сжатии, растяжении, изгибе, срезе и пр. Современные энергосберегающие конструкционные материалы, как правило, обладают достаточной прочностью на сжатие для возведения жилых помещений. Так, например, полистиролбетон плотностью 600 кг/м³ соответствует классу прочности В2.

Важнейшим свойством бетона является прочность. Лучше всего он сопротивляется сжатию. Поэтому конструкции проектируют таким образом, чтобы бетон воспринимал сжимающие нагрузки.

Прочность при сжатии. Прочность бетона при сжатии характеризуется классом или маркой (которые определяют чаще всего в возрасте 28 суток). В целях экономии цемента, полученные значения предела прочности не должны превышать предел прочности, соответствующей классу или марке, более чем на 15%. Класс представляет собой гарантированную прочность бетона в МПа с обеспеченностью 0,95 и имеет следующие значения: Bb1 - Bb60, с шагом значений 0,5. При проектировании конструкции чаще всего назначают класс бетона, в отдельных случаях - марку.

В настоящее время строительная индустрия развивается в направлении создания теплосберегающих строительных материалов.

Материалы, которые не требуют дальних перевозок, добываются или вырабатываются вблизи района строительства, называются местными строительными материалами. К таким материалам обычно относятся песок, гравий, щебень, известь и т. д.

В таблице приведены коэффициенты теплопроводности отдельных материалов:

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*оС)
Вода	0,58
Воздух	0,023

Критерии выбора строительных материалов

При строительстве дома ключевым моментом является правильный выбор строительных материалов. Их качество напрямую влияет на долговечность, безопасность и внешний вид здания. Ошибки на этапе подбора могут привести к последствиям - от преждевременного износа конструкции до значительного увеличения расходов на последующий ремонт.

Основные критерии выбора:

• Соответствие стандартам
• Экологичность
• Долговечность

Соответствие стандартам - это, пожалуй, самый важный критерий. В каждой стране существуют свои нормы и правила, регулирующие использование тех или иных строительных материалов. В России это, например, ГОСТы и СНиПы, которые устанавливают определённые требования к качеству и безопасности. Перед покупкой проверяйте наличие сертификатов качества и соответствия продукции, чтобы не нарваться на подделки.

Экологичность - некоторые стройматериалы содержат химические соединения, которые могут выделять вредные вещества. Это может негативно сказываться на здоровье, особенно в жилых помещениях. При выборе материалов обращайте внимание и на их состав.

Долговечность - еще один важный критерий - долговечность и возможность выдерживать различные внешние воздействия: влагу, перепады температур, механические нагрузки. От качества материалов зависит, как долго здание прослужит без необходимости в капитальном ремонте.

Как выбрать качественные строительные материалы

Виды строительных материалов

Кирпич и блоки

Кирпич - один из самых распространенных строительных материалов, который используется уже тысячи лет.

• Керамический кирпич. Изготавливается из обожжённой глины и отличается высокой прочностью, устойчивостью к воздействию влаги и долговечностью. Используется как для возведения несущих стен, так и для облицовки.
• Силикатный кирпич. Производится из смеси песка и извести. Имеет хорошую тепло- и звукоизоляцию, но менее устойчив к влаге, чем керамический, поэтому чаще используется в сухих климатических условиях или для внутренних стен.
• Облицовочный кирпич. Предназначен для наружной отделки зданий, поэтому может иметь различные фактуры и цвета.

Блоки из различных материалов также широко используются в строительстве:

• Газобетон. Легкий и прочный материал, обладающий отличной теплоизоляцией. Однако ему нужна обязательная защита от влаги.
• Пеноблок. Похож на газобетон, но имеет меньшую плотность, поэтому он менее прочный, зато более легкий в обработке и монтаже.
• Керамзитобетон. Это собой смесь бетона с добавлением керамзитового наполнителя. Очень прочный, но достаточно тяжелый, что нужно учитывать при проектировании фундамента.

Бетон и растворы

Бетон - основной строительный материал, от которого зависит прочность и долговечность всего сооружения. Виды бетона различаются по плотности, прочности и области применения.

• Тяжелый бетон - используется для возведения несущих конструкций и обладает высокой прочностью и долговечностью, но также значительным весом.
• Легкий бетон - это пенобетон и газобетон, он используется для ненесущих конструкций и теплоизоляции.
• Ячеистый бетон - имеет пористую структуру, поэтому используется в качестве утеплителя.

Цемент - это основной компонент бетона. От его качества зависит прочность и долговечность объекта. При выборе цемента следует обращать внимание на его марку (например, М400, М500), которая указывает на его прочность. Чем выше марка, тем прочнее бетон. Качественный цемент должен быть однородным, без комков и примесей. Хранить его следует в сухом месте, так как при намокании цемент теряет свои свойства.

Дерево

Дерево - традиционный строительный материал, который используется как в строительстве, так и в отделке.

• Хвойные породы (сосна, ель): обладают хорошей прочностью, устойчивы к влаге и используются как для строительства, так и для отделки.
• Лиственные породы (дуб, ясень, береза): более прочные, долговечные и доступные, часто применяются для изготовления мебели и отделки.

Качество древесины напрямую зависит от того, как она была обработана и защищена. Сырье должно быть хорошо просушено, чтобы избежать деформации и растрескивания в процессе эксплуатации. Обработка антисептиками и антипиренами позволяет защитить древесину от гниения и возгорания, что особенно важно при строительстве деревянных домов.

Металлы и металлические конструкции

Металлы используются в строительстве для создания каркасов, перекрытий, элементов фундамента и других конструкций.

• Сталь. Это основной материал для создания несущих конструкций благодаря своей прочности и долговечности. Однако сталь подвержена коррозии, поэтому необходимо для неё использовать антикоррозийные покрытия или нержавеющую сталь.
• Алюминий. Легкий и устойчивый к коррозии металл, который используется в основном для создания легких конструкций и отделки.

При выборе металла и методов его защиты необходимо учитывать условия эксплуатации - влажность, наличие агрессивных химических сред, температурные перепады. Металлические конструкции, особенно стальные, требуют надежной антикоррозийной защиты. Это может быть как специальная краска, так и гальваническое покрытие.

Отделочные материалы

Отделочные материалы играют важную роль в создании интерьера и защищают основные конструкции от внешних воздействий.

• Краски. Могут быть как на водной, так и на масляной основе. Важно выбирать краску, которая подходит для конкретного типа поверхности и условий эксплуатации, например, есть краски для ванной, они способны выдерживать высокую влажность и непосредственный контакт с водой.
• Обои. Различаются по материалу: бумажные, виниловые, флизелиновые. А также по предназначению, например, они бывают для жилых помещений, для санузла или кухни.
• Плитка. Чаще всего используется для отделки ванных комнат и кухонь. Важно обращать внимание на ее водостойкость, прочность и устойчивость к механическим повреждениям.

Где покупать материалы

Лучше всего приобретать строительные материалы в крупных специализированных магазинах или у проверенных поставщиков. Они обязаны по запросу предоставить все необходимые документы, чтобы клиент знал, что покупает не контрафакт и не подделку. В последнее время все больше людей покупают строительные материалы через интернет. Здесь важно выбирать проверенные платформы с хорошей репутацией и возможностью возврата товаров в случае брака. На оптовых базах и рынках можно найти материалы по более низким ценам, но нужно быть готовым к рискам. На таких рынках иногда встречаются подделки и материалы низкого качества.