Природные минеральные материалы
К природным минеральным материалам относят горные породы и минералы, из которых получают искусственные строительные материалы на основе вяжущих веществ – цемент, гипс, известь и некоторые другие. Природные минеральные материалы делят на две группы:
– горно-технические;
– горно-химические.
К горно-техническим материалам относят каолины, огнеупорные глины, кварцевые пески, карбонатные породы, гипс, мел, кварциты и другие породы.
К горно-химическим материалам относят фосфориты, селитры, мел и другие. Для устройства фундаментов они не используются.
Глина – осадочная порода, состоящая из мельчайших частиц размером примерно 0,001 мм. Это качество глины обуславливает ее высокую дисперсность, то есть хорошую смешиваемость с водой. Глина обладает и пластичностью – способностью принимать в разведенном виде любую форму. Существует несколько видов глин:
– каолин, или белая глина, служащий сырьем для изготовления фарфоровой посуды;
– формовочная глина, из которой выполняют формы для литья металлов;
– цементная;
– кирпичная.
Цементные глины, различающиеся цветом и минеральным составом, используются при получении портландцемента, кирпичные глины с примесью песка – для изготовления кирпичей.
В зависимости от содержания песка глины бывают жирными или тощими. В жирных глинах песка мало, а в тощих много.
В древности для строительства зданий применяли кирпич-сырец. Делали его следующим образом: сбивали деревянный ящик-форму и наполняли его глиной, после чего высушивали на солнце и обмазывали битумом.
Египтяне заметили, что после обжига глина приобретала свойства камня. Так возникло кирпичное производство, сохранившееся и до наших дней.
В России обожженный кирпич появился в 1476 году. Именно тогда зодчий В. Ермолин реставрировал одну из старых церквей «кирпичом ожиганным».
Отдельно стоит группа строительных материалов специального назначения – кирпич клинкер, кирпич глиняный лекальный и кислотоупорный кирпич. Для устройства фундаментов особой прочности используют кислотоупорный кирпич, приспособленный для защиты строительных конструкций от действия агрессивной среды.
Обожженный, или строительный, кирпич бывает нескольких видов:
– обыкновенный;
– облицовочный;
– дорожный;
– огнеупорный.
Облегченный пустотелый, продольно-дырчатый и вертикально-дырчатый кирпичи (рис. 6), отличающиеся высокими теплоизоляционными свойствами, применяют при возведении легких внутренних стен.
Рис. 6. Виды кирпичей: а – продольно-дырчатый; б – вертикально-дырчатый.
К необожженным относят силикатный кирпич, обычно светло-серого или белого цвета. Размеры массивного и полого силикатного кирпича практически не отличаются от размеров обычного обожженного кирпича.
В массивном кирпиче могут быть сквозные отверстия (рис. 7).
Рис. 7. Массивный кирпич.
Из 6 граней кирпича выделяют две большие, так называемые постели, при кладке – верхнюю и нижнюю. Другие большие грани называют ложковыми, а две небольшие – тычковыми (рис. 8).
Рис. 8. Грани кирпича: а – постель; б – ложковая; в – тычковая.
Для выполнения того или иного вида перевязки при строительстве нередко приходится делить кирпич на части, которые имеют специфические названия. Так, например, часть кирпича, нижняя и верхняя постели которого имеют форму квадрата, называется «три четверти»; расколотый пополам по всей длине кирпич образует длинные половины. Часть кирпича, отколотая поперек его длинной части, с размером, равным высоте кирпича, называется четвертью.
Вяжущие материалы
Минеральными вяжущими средствами называют порошкообразные материалы, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, которое после затвердевания приобретает свойства камня. При этом вяжущие скрепляют между собой камни или песок, щебень, гравий. Минеральные вяжущие обладают способностью затвердевать на воздухе (в этом случае они называются воздушными) или в воде (гидравлические).
К гидравлическим вяжущим относятся портландцемент и все цементы на его основе.
Различают несколько видов цементов:
– романцемент;
– портландцемент;
– глиноземистый цемент.
Романцемент – гидравлическое минеральное вяжущее вещество, получаемое из тонкомолотых известковых и магнезиальных мергелей, в составе которых может присутствовать до 25 % глины, иногда и больше. Для получения романцемента минеральное сырье обжигают, не доводя его до спекания. Получаемые в результате обжига низкоосновные силикаты и алюминаты придают романцементу способность схватываться в воде.
Романцемент применяют для изготовления строительных растворов, бетонов и т. д.
Портландцемент – продукт тонкоизмельченного цементного клинкера, в составе которого присутствует до 5 % гипса. Этот компонент регулирует сроки схватывания портландцемента. Сам же клинкер представляет собой зернистый материал, полученный обжигом до спекания сырьевой смеси – известняков с высоким содержанием карбоната кальция, глинистых пород. Клинкер – наиболее важный из компонентов в производстве портландцемента, поскольку именно он определяет его свойства.
Готовый портландцемент представляет собой тонкомолотый порошок темно-серого цвета.
Глиноземистый цемент – быстротвердеющее высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество, по минеральному составу и химическим свойствам сильно отличающееся от портландцемента. Глиноземистый цемент получают в результате спекания смеси известняка и боксита. Главной особенностью глиноземистого цемента является его необычайно быстрое схватывание.
Композиционные строительные материалы
Для строительства фундаментов часто используют так называемые композиционные материалы – строительные материалы, совмещенные с другими, например железобетон.
Композиционный материал, как правило, состоит из двух компонентов: упрочняющего вещества в виде твердых частиц или волокон и связующего. Самым популярным композиционным материалом является асбестоцемент.
Асбестоцементные материалы
Исходным материалом для производства асбестоцемента является асбест – тонковолокнистый минерал. Асбест известен очень давно. В древности его называли горным льном, минеральной пряжей, горным волокном, саламандрой.
Асбест поистине удивительный материал, обладающий огнестойкими свойствами. Упоминание об этом можно найти в записках итальянского путешественника Марко Поло, который писал, что асбест находят в саламандре, и, если животное бросить в огонь, оно не сгорит.
Автор 37-томной «Естественной истории» Плиний Старший писал, что этот загадочный материал «обитает» в безводных пустынях Индии, а потому высокие температуры не оказывают на него никакого действия.
Несмотря на ореол загадочности, в древности из асбеста добывали волокна и пряли пряжу. Например, на северо-западе Италии жили мастера, славившиеся искусством выделки изящных перчаток, кружев и салфеток из асбестовой пряжи.
Примерно с 1720 года асбест стал известен и в России, где его назвали каменной куделькой. Купец Демидов как-то подарил Петру I красивую скатерть серебристого цвета. На обеде Демидов якобы нечаянно опрокинул на скатерть бокал с вином и тарелку с жирным блюдом, затем прямо на глазах у изумленного царя снял скатерть со стола и швырнул ее в камин. Спустя несколько минут Демидов вынул скатерть, дал ей немного остыть и заново расстелил. На скатерти не было ни пятнышка.