Строительные материалы и изделия

1. ВВЕДЕНИЕ
Значение строительных материалов, изделий, деталей и готовых конструкций в современном
строительстве. Потребность строительства в материалах. Относительная стоимость строительных
материалов в общей стоимости строительства. Значение строительных материалов в деле
уменьшения материалоемкости, трудоемкости и повышения производительности труда в
строительстве. Роль сборных облегченных конструкций в дальнейшей индустриализации
строительства. Значение синтетических и других новых эффективных материалов. Нанотехнологии в
строительном материаловедении. Задачи повышения качества и долговечности строительных
материалов и конструкций.
Богатство сырьевых ресурсов для производства строительных материалов в России. Вопросы
охраны природы, рационального использования сырьевых ресурсов и попутных продуктов
промышленности, вторичного сырья при изготовлении строительных материалов. Развитие
производства местных строительных материалов. Необходимость мероприятий по охране труда в
процессе изготовления и при применении строительных материалов.
Классификация строительных материалов, изделий и деталей. Понятие о стандартизации
строительных материалов и изделий и об унификации изделий.
2.ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ
Понятие о работе материалов в сооружении. Классификация основных свойств. Зависимость
свойств материалов от их состава и строения. Свойства материалов, характеризующие особенности
физического состояния материалов. Плотность, средняя плотность (объемная масса), пористость.
Значение характера макро- и микропористости.
Механические свойства. Деформативные свойства. Упругость и пластичность. Хрупкость и вязкость.
Прочность при сжатии, растяжении и изгибе. Методы оценки прочности. Методы оценки прочности
без разрушения образцов. Особые механические свойства. Модели механических свойств.
Свойства материалов по отношению к действию воды. Влажность. Гигроскопическое увлажнение.
Равновесная влажность. Капиллярная диффузия. Водопоглащение. Водопроницаемость и
паропроницаемость. Водостойкость и коэффициент размягчения. Влияние влажности на свойства
материалов. Влажностные деформации.
Свойства материалов по отношению действию тепла и холода. Теплопроводность и теплоемкость.
Зависимость теплопроводности от строения, пористости и влажности материала. Морозостойкость и
способы ее оценки. Огнестойкость и огнеупорность. Пожарная безопасность зданий и сооружений.
Химическая стойкость материала. Понятие о зависимости химической стойкости материалов от их
состава. Долговечность и надежность.
З.ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Богатство и разнообразие природных каменных материалов в России и экологические проблемы их
разработки. Классификация горных пород.
Каменные материалы из магматических пород. Важнейшие породообразующие минералы, их
основные свойства. Связь между условиями образования пород и общим характером их строения,
зависимость свойств материалов от состава и строения пород. Области и особенности применения
материалов из магматических пород.
Материалы из осадочных пород. Важнейшие породообразующие минералы осадочных пород.
Особенности строения осадочных пород и свойства материалов, обусловленные этими
особенностями.
Материалы из метаморфических пород: особенности строения. Свойства и области применения.
Основные виды материалов и изделий из природного камня. Требования к ним при различных
условиях применения.
Технико-экономическая эффективность
использования
местных
каменных
материалов.
Конструктивные и химические способы повышения долговечности каменных материалов в
облицовках зданий и сооружений.
4.КЕРАМИЧЕСКИЕ ИЗДЕЛИЯ
2
Сырьевые материалы. Основные свойства глин как сырья для керамических изделий. Понятие о
физико-химических процессах, происходящих при сушке и обжиге глин. Изменение свойств глин
при нагревании и краткие представления о технологии изготовления керамических изделий.
Классификация керамических изделий.
Стеновые керамические изделия: кирпич обыкновенный, пористый и пустотелый; пустотелые
керамические камни. Крупные стеновые панели из кирпича и керамических камней для
индустриального строительства. Технико-экономическая целесообразность применения стеновых
керамических материалов с улучшенными теплотехническими свойствами.
Керамические изделия для наружных и внутренних облицовок. Керамические изделия
специального назначения, санитарно-технические фаянсовые изделия. Керамические трубы,
дренажные трубофильтры. Кислотоупорые и огнеупорные керамические изделия. Дорожный кирпич.
5.СТЕКЛО И ПЛАВЛЕНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Сырьевые материалы. Понятие о стеклообразном состоянии вещества. Основы производства стекла.
Изделия из стекла. Листовое оконные стекло. Стекло архитектурно-строительное, узорчатое,
армированное, витринное, профильное. Строительные элементы из стекла. Стеклянные блоки,
стеклопакеты, стеклопрофилит, конструкции из стеклоблоков, листовые стекла с избирательным
поглощением: теплопоглащающие, светорассеивающие и пропускающие ультрафиолетовое
излучение, стекла с оксидномеаллическими пленками. Облицовочные материалы из стекла,
стеклянные трубы.
Литые изделия из шлаков и отходов разработки горных пород. Ситаллы и шлакоситаллы.
Стеклокристаллические материалы для устройства полов и отделки зданий и сооружений.
6.НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА
Классификация вяжущих веществ. Воздушные вяжущие вещества. Гипсовые вяжущие вещества.
Сырье, принципы производства, схема твердения, основные свойства и области применения.
Повышение водостойкости гипсовых изделий добавками полимеров и другими методами. Известь
воздушная. Сырье и принципы производства. Виды и применение воздушной извести.
Магнезиальные вяжущие вещества. Жидкое стекло.
Гидравлические вяжущие вещества. Классификация гидравлических вяжущих. Понятие о
гидравлической извести.
Портландцемент. Сырье и принципы производства цемента. Интенсификация процесса обжига
клинкера. Снижение затрат тепла, экономия топлива. Химический и минеральный состав
портландцементного клинкера. Вещественный (компонентный) состав. Обобщения теория твердения
цемента и других вяжущих. Зависимость свойств цемента от минерального состава клинкера.
Значение тонкости помола. Влияние температурных и влажностных условий среды на твердение
цемента. Способы ускорения и замедления твердения. Основные свойства цемента и требования к
нему. Деление на марки. Области применения портландцемента.
Коррозия цементного камня, причины ее и меры защиты от коррозии.
Способы придания портландцементу специальных свойств. Специальные виды портландцемента:
сульфатостойкий, быстротвердеющий, белый и цветные, гидрофобный и пластифицированный.
Цементы с неорганическими добавками. Активные минеральные добавки: природные и
искусственные, взаимодействие их с известью и портландцементом. Портландцемент с
минеральными добавками. Пуццолановый портландцемент. Доменные гранулированные шлаки.
Эффективность использования металлургических шлаков при производстве цементов в связи с
охраной окружающей среды. Шлакопротландцемент. Известково-шлаковые и известково-зольные
цементы. Гипсоцементнопуццолановые вяжущие вещества.
Глиноземистный цемент, расширяющийся и напрягающий цементы.
Выбор цемента для различных типов конструкций и сооружений в зависимости от
эксплуатационных условий с учетом технико-экономической эффективности. Меры по экономии
цемента.
7.БЕТОНЫ
Значение бетонов для индустриального строительства. Классификация бетонов.
3
Материалы для тяжелого бетона. Мелкий и крупный заполнители, в том числе из вторичных
ресурсов. Требования к воде затворения с учетом экономического использования питьевой воды и
охрана окружающей среды.
Бетонная смесь. Понятие о реологических свойствах бетонной смеси. Удобоукладываемость
бетонной смеси; подвижность, жесткость и нерасслаиваемость. Метолы оценки этих свойств.
Влияние основных факторов на удобоукладываемость. Пластифицирующие добавки. Выбор
требуемой подвижности бетонной смеси в зависимости от вида конструкций и способа уплотнения
бетонной смеси.
Понятие о строении бетона. Причины его пористости, виды пор. Влияние пористости на свойства
бетона.
Прочность бетона. Классы (марки) по прочности. Зависимость прочности бетона от марки цемента,
водоцементного (цементноводного) отношения и качества заполнителей. Формулы и графики,
выражающие эту зависимость. Однородность прочности бетона, ее значение для экономии цемента и
повышения качества бетона. Принципы определения состава бетона. Меры по экономии цемента.
Производственные факторы, влияющие на качество и технико-экономические показатели бетонов.
Выбор цементов и заполнителей, применение пластификаторов. Дозирование материалов.
Перемешивание. Транспортирование бетонных смесей. Современные бетонные заводы с
автоматическим управлением.
Уплотнение бетонной смеси. Вибрационный метод уплотнения. Зависимость параметров
вибрирования бетонной смеси от ее состава и удобоукладываемости. Охрана труда. Вакуумирование
и вибровакуумирование. Принципы центрифугирования, вибропрессования и проката. Способы
уплотнения бетонных смесей без применения вибраций. Подвижные и литые смеси с
пластификаторами. Самоуплотняющиеся бетонные смеси. Уход за свежеуложенным бетоном.
Твердение бетонов в различных условиях. Влияние температуры и влажности на твердение бетона;
пропаривание, электропрогрев и автоклавное твердение; снижение энергозатрат на тепловую
обработку. Химические добавки - ускорители твердения. Применение бетона в зимних условиях и в
условиях сухого и жаркого климата. Контроль качества бетона, включая методы испытаний без
разрушения.
Специальные свойства бетона: тепловыделение, усадка, морозостойкость, водонепроницаемость,
ползучесть, огнестойкость, радиационная стойкость. Коррозия бетона. Оценка воды как среды для
бетона. Способы предупреждения и защиты.
Специальные виды бетонов: высокопрочный, повышенной морозостойкости, гидротехнический,
кислотоупорный, жароупорный, декоративный, для радиационной защиты. Улучшение свойств
бетонов добавками полимеров. Упрочнение бетона полимерами (бетонополимер) и волокнами
(фибробетон). Мелкозернистый бетон. Облегченные бетоны на природных и искусственных
заполнителях. Высокопрочные бетоны.
Легкие бетоны. Бетоны на пористых заполнителях, виды пористых заполнителей ( в том числе из
вторичного сырья) и основные требования к ним. Свойства легких бетонов на пористых
заполнителях: средняя плотность (объемная касса), прочность , теплопроводность, морозостойкость.
Применение легких бетонов в ограждающих и несущих железобетонных конструкциях.
Ячеистые бетоны: газобетон и пенобетон, принципы их изготовления и свойства. Значение
использования отходов промышленности для снижения стоимости легких бетонов. Крупнопористый
бетон. Использование легких бетонов для снижения массы зданий, уменьшения материалоемкости
строительства, экономии топлива, расходуемого на отопление зданий.
Применение бетонов в сборных и монолитных конструкциях. Понятие о железобетоне. Сборные
железобетонные и бетонные изделия и конструкции. Их значение для индустриализации
строительства.
8.СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ
Классификация строительных растворов. Растворные смеси (материалы для изготовления, свойства
растворных смесей: удобоукладываемость, водоудерживающая способность). Понятие о
современных автоматизированных заводах товарных растворов. Прочность растворов, деление на
марки, морозостойкость. Применение поверхностно-активных добавок для пластифицирования и
4
повышения стойкости строительных растворов. Основные мероприятия по экономии цемента и
извести в строительных растворах. Сухие растворные смеси.
9.АСБЕСТОЦЕМЕНТНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Сырьевые материалы для изготовления асбестоцементных изделий, понятие о процессах
изготовления. Физико-механические свойства асбестоцемента как цементного композиционного
материала, упрочненного волокнами асбеста.
Основные виды асбестоцементных изделий и главнейшие требования к ним. Асбестоцементные
листы: профилированные и плоские (прессованные и непрессованные). Панели и плиты: для
перегородок, кровельные и стеновые (утепленные и неутепленные), акустические. Асбестоцементные
конструкции.
Трубы:
водопроводные
(напорные
и безнапорные),
канализованные, газопроводные,
вентиляционные, муфты.
Применение асбестоцементных изделий в промышленно-гражданском и сельскохозяйственном
строительстве. Экологические аспекты использования асбестоцементных изделий.
10.АВТОКЛАВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Изделия автоклавного твердения на основе извести и кремнеземистого компонента. Понятие о
физико-механических процессах взаимодействия двуокиси кремния с гидрооксидом кальция при
автоклавной обработке и о влиянии степени дисперсности кремнеземистого компонента на эти
процессы. Силикатный кирпич: сырье, принципы изготовления, марки, особенности применения.
Силикатные бетоны (тяжелые, на пористых заполнителях, ячеистые); конструкции из них для
индустриального строительства. Расширение сырьевой базы для производства автоклавных изделий.
11 .ЛЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ.
Лесные богатства России. Значение правильного лесоиспользования в деле охраны природы. Понятие
о комплексном использовании древесины и отходов деревообработки и его значение в народном
хозяйстве. Положительные и отрицательные свойства древесины. Основные древесные породы.
Макро- и микроструктура древесины.
Зависимость основных свойств древесины от ее строения и влажности. Важнейшие группы пороков и
их влияние на качество древесины. Увеличение срока службы древесины в сооружениях и его
технико-экономическое значение. Сушка. Способы защиты древесины от гниения, возгорания и
древоточцев.
Сортамент лесных материалов и деревянных изделий. Деревянные индустриальные строительные
детали и сборные конструкции. Понятие о клееных конструкциях. Фанера. Дома заводского
изготовления.
12. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ
Классификация. Нефтяные битумы, их марки. Способы оценки свойств и перевода в рабочее
состояние. Улучшение свойств битумов добавками полимеров. Битумно-резиновые и битумнополимерные композиции, тонкомолотые добавки. Битумные эмульсии и пасты. Дегти и пеки.
Асфальтовые бетоны и растворы. Основные свойства асфальтобетонов. Дегтебетоны.
Битумные и дегтевые кровельные материалы. Кровельный картон и его марки. Рубероид, пергамин,
толь. Значение покровного слоя, наполнителей и посыпки поверхностей. Наплавляемый рубероид,
плитные изделия.
Гидроизоляционные материалы: битумные, битумно-полимерные, битумно-резиновые. Битумная
стеклоткань, гидроизол, бризол, рулонный изол, фольгоизол. Важнейшие свойства кровельных и
гидроизоляционный материалов. Приклеивающие и покровные мастики, применяемые в горячем и
холодном виде. Волокнистые и пылевидные наполнители для мастик. Герметизирующие материалы
на основе битумов.
13.ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Основные компоненты полимерных материалов. Связующие вещества. Полимеры, каучуки, резины.
Наполнители и их назначение. Регулирующие добавки: пластификаторы, отвердители,
стабилизаторы и др. Принципы изготовления изделий из пластмасс.
5
Свойства пластмасс. Плотность и прочность, коэффициент конструктивного качества,
деформативные свойства. Зависимость свойств от температуры. Сгораемость и огнестойкость
материалов и конструкций из пластмасс. Термическая деструкция полимеров, выделение вредных
веществ в процессе горения. Понятие о способах повышения огнестойкости полимеров.
Водопоглащение, водостойкость, химическая стойкость.
Важнейшие виды полимерных материалов и изделий: для устройства полов, теплоизоляционные,
кровельные и гидроизоляционные, герметизирующие; клеи, декоративно-облицовочные; санитарнотехническое оборудование и трубы, их значение для индустриального строительства.
Полимербетоны и их применение для химической защиты конструкций. Стеклопластики, их
применение. Охрана труда при изготовлении и применении полимерных материалов. Пожарная
безопасность зданий при применении строительных пластмасс.
Перспективы развития производства и применения полимерных материалов и изделий.
14.ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Общий характер строения теплоизоляционных материалов и основные требования к ним.
Классификация теплоизоляционных материалов и изделий. Технико-экономическое значение
теплоизоляционных материалов в индустриальном строительстве: сбережение тепла, топлива,
снижение массы здания. Развитие производства и применения теплоизоляционных изделий.
Важнейшие теплоизоляционные изделия из органического сырья. Древесноволокнистые и
древесностружечные плиты. Теплоизоляционные пластмассы. Пожарная безопасность при
применении полимерных теплоизоляционных материалов.
Важнейшие теплоизоляционные материалы и изделия из неорганического сырья. Минеральная вата и
изделия из нее, теплоизоляционные ячеистые бетоны. Асбестовые и другие материалы для изоляции
горячих поверхностей. Пеностекло. Индустриальные теплоизоляционные конструкции.
15.АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Значение строительных акустических материалов для ослабления шумов и устранения их вредного
влияния на здоровье человека.
Звукопоглощающие материалы: особенности их структуры, основные виды и области применения.
Звукоизоляционные материалы. Важнейшие требования к ним, основные виды и применение.
16.ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Компоненты красочного состава. Роль связующих веществ и пигментов в лакокрасочных
материалах. Виды связующих.
Пигменты, их виды и основные требования к ним. Важнейшие свойства пигментов. Пигменты для
антикоррозионных окрасок стальных конструкций. Пигменты для получения цветных вяжущих
веществ, растворов и бетонов.
Красочные составы на основе неорганических вяжущих веществ и клеев из природного сырья
(известковые, цементные, силикатные, клеевые).
Олифы и масляные краски.
Красочные составы на основе полимеров: полимерные, с органическими растворителями,
полимерцементные, эмульсионные(латексные).
Лаки и эмалевые краски. Специальные лакокрасочные материалы. Технико-экономическое
значение замены растительных масел и природных смол полимерными связующими.
Важнейшие методы проверки основных свойств лакокрасочных материалов. Причины
повреждения лакокрасочных материалов (высолы, растрескивание, отслоение и пр.), меры их
предупреждения.
Меры по охране труда при работе с красочными составами.
17.МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ НИХ
Металлы и сплавы - важнейшие строительные материалы. Уровень производства металлов, история
развития черной и цветной металлургии. Перспективы производства, обработки и применения
металлов в строительстве. Экологические проблемы при производстве металлов и сплавов.
6
Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов. Типы кристаллических решеток,
полиморфизм и анизотропия металлов. Строение реальных кристаллов, влияние дислокаций и других
несовершенств внутреннего строения металлов на их свойства. Типы сплавов: твердые растворы,
химические соединения, механические смеси. Процесс кристаллизации и строение слитка и их
влияние на свойства готовой продукции. Краткие сведения о диаграммах состояния двойных систем
и Ио диаграммах «состав-свойства» (закон Курнакова).
Железоуглеродистые сплавы. Кривая охлаждения железа. Диаграммы состояния сплавов железоуглерод. Структурные составляющие железоуглеродистых сплавов (сталей и чугунов).
Использование диаграммы состояния для разработки режимов термической обработки и обработки
давлением.
Основы термической обработки. Виды термической обработки и их назначение. Превращения в
стали при нагреве и охлаждении (перлитные, промежуточное, мартенситное превращения). Понятие
о критической скорости закалки. Превращения при нагреве закаленной стали. Отличие структур
закалки и отпуска.
Практика термической обработки стали. Виды отжига и их назначение. Нормализация стали и ее
назначение. Закалка стали: выбор температуры, продолжительности нагрева, скорости и методов
охлаждения. Виды закалки по способам охлаждения. Охлаждающие среды. Виды и назначение
отпуска стали. Влияние закалки и отпуска на механические свойства стали. Современные способы
поверхностного упрочнения металлов: химико-термическая обработка (цементация, азотирование,
цианирование, диффузионная металлизация), поверхностная закалка, гальванические покрытия,
металлизация распылением. Особенности термической обработки чугунов.
Пластическая деформация, возврат и рекристаллизация. Влияние пластической деформации на
структуру, прочность, пластичность и другие физико-химические свойства металлов и сплавов.
Влияние несовершенств кристаллического строения на прочность металлов. Понятие о хрупких и
вязких материалах. Роль пластичности и концентрации напряжений при статическом и динамическом
приложении нагрузки в обеспечении конструктивной прочности стали. Релаксация и ползучесть
металлов. Влияние температуры, коррозии, условий нагружения на работоспособность металлов в
строительных конструкциях. Классификация и маркировка углеродистых сталей. Постоянные
примеси и их влияния на свойства стали. Кипящие, полуспокойные и спокойные стали, их свойства и
применение в строительстве. Углеродистые стали обыкновенного качества и качественные, их
классификация по группам и категориям. Применения этих сталей в строительстве. Основные
требования, предъявляемые к строительным сталям.
Низколегированные, легированные и высоколегированные стали. Основные легирующие элементы и
их влияние на структуру и свойства сталей. Требования, предъявляемые к легированным
строительным сталям. Маркировка легированных сталей. Низколегированные строительные стали
повышенной и высокой прочности. Арматурная углеродистая и легированная сталь, особенности ее
термообработки. Стали с особыми физико-химическими свойствами и их применение в
строительстве (коррозионностойкие, теплоустойчивые, жаропрочные). Инструментальные стали и
сплавы и их маркировка.
Классификация чугунов: белые, серые, ковкие и высокопрочные. Их структура, свойства,
маркировка и назначение. Применение чугунов в строительстве.
Цветные металлы и сплавы, применяемые в строительстве. Алюминий и его сплавы. Медь и ее
сплавы. Титан, магний и их сплавы. Классификация и маркировка цветных сплавов. Особенности
термической обработки цветных металлов и сплавов.
Влияние современных способов производства стали на ее физико-технические свойства
(применение кислорода, непрерывной разливки, обработки стали синтетическими шлаками и др.).
Пути экономии металла в строительстве.
Общие сведения об обработке металлов давлением. Значение изделий, получаемых обработкой
металлов давлением, в строительстве. Сортамент прокатных изделий: сортовая сталь, листовая сталь,
трубы и специальные виды проката. Тонкостенные профили для строительной промышленности.
Гнутые профили из листа и ленты, применение их в строительстве. Периодический прокатный
профиль из листа и ленты, применение их в строительстве. Периодический прокатный профиль и
применение его в строительстве.
7
ЛИТЕРАТУРА
1. Строительные материалы (Материаловеденье и технология). Учебник строительных
специальностей вузов / Горшков Г.И. и др., под редакцией Микульского В.Г. - 3-е издание, доп. и
перераб. - М. АСВ, 2002 - 530 с.
2. Попов К.Н., Каддо М.Б., Кульков О.В. Оценка качества строительных материалов: Учебное
пособие.-М.: Высшая школа, 2004. -287с.
3. Кузнецова Т.В., Сычев М.М, Осокин А.П., Корнеев В.И., Судакас Л.Г. Специальные цементы:
Учебное пособие. - С.-Петербург: Стройиздат. СПб, 1997.-314с.
4. Мчедлов - Петросян О.П. Химия неорганических строительных материалов. - М.: Строймздат,
1988.- 304с.
5. Тейлор X. Химия цемента. Пер. с англ. - М.: Мир, 1996, 560с.
6. Горшков B.C., Савельев В.Г., Абакумов А.В. Вяжущие, керамика и стеклокристаллические
материалы: Структура и свойства: Справочное пособие.-М.: Стройиздат, 1994. - 576с.
7. Яковлев Г.И. Кластерные системы в твердеющих минеральных вяжущих: Учебное пособие. Ижевск: Изд-во ИПМ Уро РАН, 1999г.-83с.
8. Юдина Л.В. Испытания и исследования строительных материалов: учебное пособие - Ижевск:
Изд-во ИжГТУ, 2005 - 236 с
9. Байер В.Е. Архитектурное материаловедение/ Учебник для вузов - М.: «Архитектура - С», 2006
Г.-264 с.
8