Классификация строительных материалов и изделий

В многочисленной учебной и научно-технической литературе понятия «строительные материалы», «изделия», «строительные детали», «полуфабрикаты», «конструкции» используются произвольно, без четкого различия объекта производства или строительства, где данный термин применяется для описания того или иного процесса. И в самом деле: для цементного завода цемент это готовый продукт, а для бетонного завода – это сырьевой материал. Еще большая путаница с терминами «изделие» и «конструкция». Для завода ЖБИ многопустотная плита настила, колонна, ферма и т.д. – это изделие, а для строителей и проектировщиков – конструкция. Поэтому, рассматривая классификацию строительных материалов, мы постараемся придерживаться общепринятого подхода использования тех или иных терминов, памятуя о том, что во всякой классификации нет четких границ между соседними группами объектов, вошедших в них по общим признакам.

Д.П.Айрапетов [1] предлагает классифицировать строительные материалы на: материалы, изделия и конструкции, относя к:

материалам - сырьевые материалы; полуфабрикаты; материалы, готовые к применению;

изделиям – столярные, скобяные, электротехнические, санитарно-технические изделия и трубы, элементы (детали) несущих и ограждающих конструкций;

конструкциям – элементы несущих и ограждающих конструкций, конструкции здания.

По назначению строительные материалы и изделия можно разделить на конструкционные (не путайте со словом – конструктивные), конструкционно-отделочные и отделочные. Средняя группа конструкционно-отделочных материалов и изделий включает в себя продукцию, используемую обычно в ограждающих конструкциях, но имеющих отделанную поверхность.

Строительные материалы и изделия можно классифицировать по назначению еще более общё, деля их всего на две категории: общего назначения (например, металлы, лесоматериалы, стекло, природные и искусственные каменные материалы и т.п.) и специального назначения (гидроизоляционные, кровельные, теплоизоляционные, акустические, герметизирующие и др.).

Несмотря на то, что современные здания в конструктивном плане весьма разнообразны, все они имеют примерно одинаковый перечень конструкций и деталей, выполняющих определенную функцию. По аналогии с функциональными группами частей зданий: стены, полы, крыша и др., строительные материалы также могут делиться на стеновые, для полов, кровельные и др.

Известна так называемая архитектурно-строительная классификация готовых к применению строительных материалов и изделий (без сырья и полуфабрикатов) по их назначению в конструкциях и отделки зданий и сооружений. По этой классификации в группу конструкционных входят строительные материалы и изделия: для несущих конструкций; для ограждающих конструкций; тепло- и звукоизоляционные; кровельные; гидро- и пароизоляционные; герметизирующие; для светопрозрачных ограждений, окон и дверей; для инженерно-технического оборудования; специального назначения.

Конструкционно-отделочные делятся наматериалы и изделия для: лицевых слоев ограждающих конструкций; ограждений балконов и лоджий; покрытий полов и лестниц; сборно-разборных, мобильных и других перегородок; подвесных потолков; стационарного оборудования и мебели; дорожных покрытий и др.

К отделочным относятся материалы для наружной отделки зданий и сооружений; для внутренней отделки зданий и сооружений; для специальных декоративных и защитных покрытий.

Наиболее распространенным видом классификации строительных материалов и изделий является классификация по происхождению и технологическому признаку. Она удобна для технологов и других специалистов по производству строительных материалов и изделий. В основу такой классификации положены различия в видах основного сырья и способах производства.

По сырьевому признаку строительные материалы делятся на: природные каменные, керамические, материалы и изделия из минеральных расплавов, минеральные и органические вяжущие вещества, бетоны, строительные растворы, искусственные каменные материалы на основе минеральных вяжущих, металлические материалы и изделия, железобетонные изделия, лесные материалы, теплоизоляционные, акустические, кровельные, гидроизоляционные и пароизоляционные материалы, лакокрасочные материалы и обои, материалы и изделия на основе полимеров.

По происхождению материалы можно разделить на естественные или природные и искусственные, а также на минеральные (например, бетоны, керамика, стекло и др.) и органические (пластмассы, битумы, лесоматериалы и др.).

В связи с многообразием современных методов изготовления строительных материалов классифицировать их по технологическому признаку весьма трудоемкое занятие. Поэтому все материалы делят по этому признаку лишь на обжиговые и безобжиговые.

Как известно, свойства материалов зависят от состава и строения. Строение материала обусловлено его структурой. Различают макроструктуру материала, видимую невооруженным глазом, микроструктуру – строение, видимое в оптический микроскоп, и внутреннее строение веществ, составляющих материал, на молекулярно-ионном уровне, которое изучается методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии и т.п.

Для практических целей наибольший интерес представляет макроструктура материалов, которая может быть следующих типов:

- конгломератная (бетоны и др.),

- ячеистая (газо- и пенобетоны, поропласты и др.),

- мелкопористая (керамика и др.),

- волокнистая (древесина, стеклопластик, изделия из минеральной ваты и др.),

- слоистая (алюкобонд, фанера, бумажный пластик, гипсокартон и др.),

- порошкообразная (цемент, заполнители и др.).

По взаимному расположению атомов и молекул, а также энергии их связи между собой, материалы делятся на кристаллические и аморфные. Последние более химически активные, чем кристаллические. Кристаллические материалы плавятся при строго определенной температуре, а аморфные – размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние.

Не менее важной характеристикой, определяющей свойства материалов, является их состав. Различают химический, минералогический и фазовый составы строительных материалов.

Химический состав позволяет прогнозировать ряд технических характеристик строительных материалов, таких как огнестойкость, биостойкость, стойкости при действии химических реагентов – кислот, щелочей, солей, механических параметров и др. Металлы, например, оцениваются по содержанию в них легирующих добавок, способных в значительной мере облагородить, улучшить их свойства. Ряд неорганических строительных материалов (горные породы, вяжущие вещества, стекло и др.) описываются количественным содержанием в них оксидов. Кислотные и основные оксиды, химически связанные между собой, образуют минералы, которые являются основными носителями информации о свойствах данного материала.

Минералогический состав материала характеризуется наличием тех или иных минералов и их количественным содержанием, что в конечном итоге и определяет его основные свойства. Например, гранит состоит из минералов кварца, полевых шпатов и слюды. Многоцветие гранитов зависит в основном от вида и количества полевых шпатов и наличия темноокрашенных минералов. Изменяя количественное соотношение минералов в искусственных материалах, таких как цементы, можно в широком диапазоне изменять их физические и механические свойства.

Фазовый состав материала представлен твердым веществом, образующим стенки пор, т.е. каркас материала, и поры, заполненные водой и воздухом. Фазовый состав и фазовые переходы воды в порах определяют свойства и поведение материала при эксплуатации.