Строительное дело

По зерновому составу  глины характеризуются значительным содержанием глинистого вещества (частиц мельче 0,005 мм) и делятся на высокодисперсные, дисперсные и губкодисперсные.

В керамической промышленности по применению различают глины клинкерные, кирпичные, черепичные и т.д.

Свойства глин определяются соотношением, видом и дисперсностью  глинистых минералов и примесей. Наиболее важными свойствами глин являются пластичность, воздушная усадка (дообжиговые свойства), огнеупорность, спекание и огневая усадка (обжиговые свойства).

Пластичность глин - способность  глиняного теста изменять форму  без разрыва и нарушения сплошности под действием внешних усилий и сохранять приданную форму после прекращения их действия. Пластичными свойствами каждая глина обладает в определенном диапазоне влажности. Пластичность зависит от вида и количества глинообразующих минералов в глине. Наибольшей пластичностью обладают монтмориллонитовые глины. Повышение дисперсности глин увеличивает их пластичность, а запесоченность, наоборот, снижает ее. Пластичность глин может быть повышена добавлениями пластичных добавок или отмучиванием песчаных частиц. Снижают пластичность введением непластичных добавок.

Воздушная усадка - уменьшение объема образца при его сушке. При затворении глин водой происходит набухание, т.е. увеличение объема. Удаление из глин воды сопровождается воздушной усадкой в результате действия капиллярных сил. Величина относительной воздушной усадки может быть 2 ... 10 % и более. Наибольшей усадкой обладают монтмориллонитовые глины, наименьшей - каолинитовые.

Огнеупорность - способность  глин, не расплавляясь, выдерживать  действие высоких температур. По огнеупорности  глины делят на три класса: огнеупорные - с огнеупорностью выше 1580 °С, тугоплавкие - 1580 ... 1350, легкоплавкие - ниже 1350 °С.

Способность глин при обжиге уплотняться с образованием камнеподобного материала называется спекаемостью. В процессе спекания масса уплотняется, вследствие чего происходит огневая усадка, которая у глин колеблется от 2 до 8 %.

Для регулирования свойств глиняной массы вводят отощающие добавки, которые уменьшают огневую и воздушную усадку. В качестве отощающих добавок применяют кварцевый песок (для стеновых изделий размером 0,2 ... 2 мм), молотый шлак, отходы керамзитового и аглопоритового производства, золу до 10 ... 25 %. Более качественными отощающими добавками являются молотая дегидратированная глина (прошедшая термообработку при 700 ... 750 °С) , шамот (измельченная, специально обожженная глина при температуре, равной температуре обжига изделия), измельченный бой обожженных изделий. Их вводят в количестве до 40 %.

Порообразующие, или выгорающие, добавки применяют для уменьшения средней плотности стеновой керамики и сокращения расхода полноценного топлива; на этапе сушки они выполняют роль отощающих добавок. В качестве выгорающих добавок применяют древесные опилки (8 ... 25 %), молотый антрацит, кокс, бурые угли, тощие каменные угли (2 ... 2,5 %), золы ТЭЦ до 15 % и другие.

Керамические материалы  и изделия объединяют в группы по назначению и свойствам, по основному  используемому сырью или его  фазовому составу. По назначению строительные керамические материалы и изделия классифицируются на стеновые материалы, пустотелые изделия для перекрытий, облицовочные материалы для наружной и внутренней отделки зданий, кровельные материалы, трубы, огнеупорные материалы, заполнители для легких бетонов, санитарно-технические изделия, специальные изделия.

 

1.5 Строительное  стекло и расплавы

Стекло - аморфный прозрачный материал, получаемый переохлаждением  расплавленной стекломассы, состоящей  из силикатных материалов (кварцевого песка, известняка, соды и других компонентов).

Стекло обладает комплексом разнообразных, не присущих другим видам  строительных материалов, свойств. Плотность  стекла в зависимости от свойств  стекломассы изменяется в пределах 2,2 ... 8 г/см3. Прочность стекла при  сжатии достигает 700 .. .1000 МПа, при растяжении значительно ниже - 30 ... 80 МПа. Светопропускная способность стекла может составлять 97 % и понижаться с увеличением его толщины. Стекло имеет низкую теплопроводность 0,069 ... 1,34 Вт/ (м · °С) и высокие звукоизоляционные свойства. Характерными свойствами стекла являются оптические свойства. Основным недостатком стекла является его хрупкость.

  Листовое стекло. Изделия из стекла

Наибольшее применение в  строительстве получили следующие  виды архитектурно-строительного стекла: строительное листовое стекло, конструктивно-строительные изделия (стеклоблоки, стеклопрофилит, стеклопакеты, стеклянные трубы), облицовочные материалы (коврово-мозаичные плитки, цветные плитки "марблит") и другие материалы и изделия.

В зависимости от области  применения строительное листовое стекло имеет следующие разновидности: оконное, армированное, увеолевое, закаленное и др.

Оконное стекло представляет собой бесцветное неполированное стекло, изготовляемое способом вытягивания, проката и другими. Выпускают оконное стекло в виде листов размерами от 250х250 до 1600х2200 мм при толщине 1 ... 6 мм.

Армированное  стекло получают методом непрерывного проката с одновременной запрессовкой внутри листа металлической сетки из никелированной проволоки диаметром 0,45 ... 0,5 мм. Сетка выполняется в виде квадратных или шестигранных ячеек. Армированное стекло способно сохранять форму при разрушении. Применяют его для остекления фонарей верхнего света, устройства перегородок, ограждений балконов, дверей и пр.

Увеолевое стекло обладает способностью пропускать ультрафиолетовые лучи до 25 %. Листы выпускают размерами от 250х250 до 600х1200 мм, толщиной 1,5 ... 2 мм. Применяют увеолевое стекло для остекления оконных проемов в лечебных и детских учреждениях, для остекления оранжерей, теплиц и других специальных учреждений.

Закаленное стекло изготовляют путем специальной термической обработки высококачественного листового стекла с целью придания ему повышенной прочности и термостойкости. Выпускают его форматом 600х1200 мм, толщиной листа 4 ... 6,5 мм. Закаленное стекло используют для остекления дверей, перегородок, лифтовых шахт и других конструкций культурно-бытовых и административных зданий.

Конструктивно-строительные изделия. Стеклоблоки представляют собой полые, пропускающие свет изделия, получаемые из двух отпрессованных из стекломассы половинок и соединенных между собой сваркой. При сварке в блоке образуется разреженная среда, значительно повышающая теплоизоляционные свойства стеклоблоков. По форме блоки выпускают квадратными (194х194х98, 294х294х98 мм и др.), прямоугольными (194х200х60, 194х209х98 мм и др.) и угловыми (194х209х98 мм и др.), цветными или прозрачными, с гладкой или фактурной поверхностью. Стеклоблоки применяют для устройства наружных и внутренних ограждений в гражданских и промышленных зданиях, а также в промышленных цехах с агрессивными средами.

Профильное строительное стекло (стеклопрофилит) изготовляют непрерывным прокатом в виде бесконечной ленты, имеющие форму коробчатого или швеллерного сечения. Стеклодетали коробчатого сечения производят длиной 4800, шириной 244 ... 294, высотой 50 и толщиной 5,5 мм; швеллерного сечения - длиной 6000, шириной 244 ... 527, высотой полки 35 ... 50 и толщиной 5,5 мм. Применяют для устройства светопрозрачных ограждающих конструкций (стен, перегородок), плоских кровель в общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданиях.

Стеклопакеты представляют собой два или несколько листов стекла, герметично соединенных между собой по периметру. Между стеклами имеется полость, заполненная сухим воздухом. Расстояние между стеклами может быть 15 - 20 мм. Длина и ширина стеклопакетов соответствуют размерам оконных проемов здания. Стеклопакеты применяют для остекления оконных проемов с металлическими или пластмассовыми переплетами в жилых, общественных и промышленных зданиях.

Стеклянные трубы изготовляют различного размера - от капилляров до толстостенных труб диаметром более 150 мм. Стеклянные трубы используют в вакуумных, безнапорных и напорных (до 0,6 МПа) сетях, а также для транспортирования агрессивных жидкостей.

Облицовочные  материалы. Облицовочное стекло "марблит" представляет собой плиты размером 2100 х 1400 мм и толщиной 6 ... 12 мм из непрозрачного стекла с полированной цветной поверхностью. Для лучшего сцепления с отделываемой поверхностью тыльную сторону плит выполняют рифленой. Облицовочное стекло применяют для наружной и внутренней отделки помещений общественных и промышленных зданий.

Коврово-мозаичные плитки изготавливают из цветной стекломассы методом проката. Плитки размером 20х20 и 25х25 мм наклеивают лицевой стороной на крафт-бумагу. Ковровую мозаику наносят на бетонные поверхности при изготовлении изделий в заводских условиях. Применяют для наружной и внутренней отделки стен и других конструкций жилых, общественных и промышленных зданий.

Ситаллы - стеклокристаллические материалы, получаемые методом проката с дополнительной термической обработкой стекломассы для получения однородной мелкокристаллической структуры, определяющей высокие физико-механические свойства материала. Предел прочности при сжатии ситаллов более 500 МПа. Они обладают высокой стойкостью к химическим и тепловым воздействиям и хорошими диэлектрическими свойствами.

Шлакоситаллы изготавливают из металлургических шлаков методом непрерывного проката и прессования изделий с последующей их термообработкой. Шлакоситаллы обладают высокими прочностью, твердостью, термо- и износостойкостью и стойкостью к химически агрессивным средам. Цвет шлакоситаллов темный или белый, но они могут быть окрашены в различные цвета.

Ситаллы и шлакоситаллы в  строительстве применяют в виде плоских и волнистых кровельных материалов, защитных облицовок ограждающих  конструкций, подверженных воздействию  агрессивной среды, а также изготовляют  химически стойкие полы в промышленных зданиях, трубы и санитарно-технические  изделия.

 

2 СТРОИТЕЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

2.1 Конструктивные схемы гражданских и промышленных зданий

В настоящее время в  строительстве многоэтажных производственных и гражданских зданий в России и за рубежом выявилась тенденция  к росту этажности. Причинами  этого являются бурный рост населения  городов, стремление к экономии территории, сокращению протяженности городских  коммуникаций (в том числе и  транспортных) и пр.

Конструктивной основой  многоэтажного здания служит пространственная несущая система из стержневых и  панельных железобетонных элементов, взаимосвязанных между собой в порядке, обеспечивающем прочность, устойчивость и долговечность системы в целом, а также ее отдельных элементов. Пространственная работа системы проявляется в том, что при загружении одного из ее элементов в работу включаются и другие элементы.

По конструктивной схеме  многоэтажные здания разделяют на каркасные, бескаркасные и комбинированной  системы, а по назначению — на промышленные и гражданские.

Каркасным называют здание, в котором несущими вертикальными элементами системы являются железобетонные колонны. Бескаркасным (панельным или крупноблочным) называют здание, в котором несущие вертикальные элементы компонуют из поставленных одну на другую стеновых панелей (блоков). В зданиях комбинированной системы несущими вертикальными элементами являются колонны и панельные стены. Различают каркасные схемы с полным и неполным каркасом. При полном каркасе наружные стены самонесущие, а при неполном — несущие. Каркасную систему используют в основном для зданий промышленного, административного и общественного назначения, где требуются большие неперегороженные помещения. Бескаркасную и комбинированную системы применяют для жилых домов, в которых несущие и внутренние стены являются межквартирными и межкомнатными перегородками. В зданиях комбинированной системы нижние этажи каркасные, а остальные панельные.

Объемно-блочные здания выполняют  из объемных блоков жестких пространственных элементов, устанавливаемых друг на друге; в случае применения каркаса  объемные блоки служат его заполнением, и каждый блок несет только собственную  массу и полезную нагрузку.

В многоэтажных каркасных  зданиях горизонтальные нагрузки воспринимают системой рам или вертикальных диафрагм-стенок жесткости, специальными связями или  ядром жесткости, консольно защемленными в фундаменте (связевые системы). Ядром жесткости называют жесткую пространственную систему, образованную сопряженными между собой стенками. Более часто ядро жесткости выполняют монолитным. Каркас здания с ядром жесткости рассчитывают только на вертикальные нагрузки, что позволяет провести унификацию конструктивных элементов по высоте здания.

Каменные здания

Основными конструктивными  элементами каменных зданий являются наружные и внутренние стены, столбы, перекрытия, рама каркаса и перегородки. Все это образует пространственную систему, которая воспринимает горизонтальные и вертикальные нагрузки, действующие  на здание, и распределяет их между  отдельными элементами системы в  зависимocти от их жесткости, от материала кладки и от жесткости соединений, характеризующих в целом конструктивную схему здания.

Конструктивная схема  должна обеспечивать надежную пространственную жесткость и устойчивость здания в целом на действие внешних нагрузок.

По признаку восприятия горизонтальных и вертикальных нагрузок различают  две группы конструктивных схем зданий:

1) с жесткими опорами,  в которых каменные наружные  стены, воспринимающие вертикальные  и горизонтальные нагрузки, опираются  на несмещаемые опоры. Этими опорами являются жесткие поперечные стены, а также покрытия и перекрытия при условии относительно частого расположения устойчивых поперечных конструкций (перегородок);

2) с упругими опорами,  в которых из-за относительно  редкого размещения устойчивых  поперечных конструкций (перегородок)  горизонтальные покрытия и перекрытия  являются упругоподатливыми опорами  для каменных стен.

Жесткая конструктивная схема  характерна для многоэтажных гражданских, жилых и общественных зданий. Упругая  конструктивная схема свойственна  одноэтажным промышленным зданиям.

Многоэтажные промышленные здания, как правило, сооружают каркасными из сборного железобетона. Габаритные схемы типовых зданий с унифицированными конструкциями приведены на схеме ниже:

 

Рис.1 Унифицированные сборные железобетонные элементы многоэтажных промышленных зданий.

а - колонны; б - ригели; в - плиты  перекрытий.