Омельчук В.С. Промышленное и гражданское строительство. Основы строительства - файл n1.doc

приобрести
Омельчук В.С. Промышленное и гражданское строительство. Основы строительства
скачать (1218 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc1218kb.24.08.2012 03:41скачать

n1.doc

  1   2   3   4   5



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ

( образован в 1953 году)

__________________________________________________________

Кафедра охраны труда и промышленной экологии



Дистанционное

Обучение
В.С. Омельчук

ПРОМЫШЛЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО
Проектирование предприятий отрасли (промышленное строительство); Основы строительства и инженерное

оборудование; Основы инженерного строительства

и сантехника; Основы инженерного

строительства малых предприятий
Часть 1. Основы строительства
Учебно-практическое пособие

для студентов технологических и механических

специальностей всех форм обучения


www.msta.ru

4442

Москва – 2004

УДК 331




© Омельчук В.С. Промышленное и гражданское строительство. Часть 1. Основы строительства. Учебно-практическое пособие. – М.: МГУТУ, 2004



Рекомендовано Институтом информатизации образования РАО,

В учебно-практическом пособии изложены основы архитектурно-строительного проектирования зданий и сооружений предприятий пищевых и зерноперерабатывающих производств и общественного питания.

Приведены основные сведения о производстве и основных свойствах строительных материалов, их применении в строительстве. Рассмотрены объемно-планировочные решения зданий и сооружений, их конструктивные элементы. После каждого раздела даны задания (вопросы, тесты), позволяющие проверить степень усвоения материала.
Пособие предназначено для студентов специальности 2701, 2703, 2704, 2705, 2707, 2708, 2710, 2712, 2713 и 1706 всех форм обучения
Охр. тр. – 4.22.2701. зчн. плн. Охр. тр. – 4.22.2710. зчн. плн.

Охр. тр. – 4.22.2701. зчн. скр. Охр. тр. – 4.22.2710. зчн. скр.

Охр. тр. – 4.22.2703. зчн. плн. Охр. тр. – 5.22.2712. зчн. плн.

Охр. тр. – 4.22.2703. зчн. скр. Охр. тр. – 5.22.2712. зчн. скр.

Охр. тр. – 4.22.2704. зчн. плн. Охр. тр. – 6.22.2713. зчн. плн.

Охр. тр. – 4.22.2704. зчн. скр. Охр. тр. – 6.22.2713. зчн. скр.

Охр. тр. – 4.22.2705. зчн. плн. Охр. тр. – 7.22.2713. зчн. плн.

Охр. тр. – 4.22.2705. зчн. скр. Охр. тр. – 7.22.2713. зчн. скр.

Охр. тр. – 4.22.2707. зчн. плн. Охр. тр. – 6.22.1706. зчн. плн.

Охр. тр. – 4.22.2707. зчн. скр. Охр. тр. – 6.22.1706. зчн. скр.

Охр. тр. – 5.22.2708. зчн. плн. Охр. тр. – 4.22.2703. очн.

Охр. тр. – 5.22.2708. зчн. скр. Охр. тр. – 4.22.2705. очн.

Охр. тр. – 5.22.2712. очн.
Составитель: Омельчук Василий Сазонович
Рецензенты: профессор, доктор технических наук Кравец В.А.

профессор, доктор технических наук Тюрин М.П.
Редактор: Коновалова Л.Ф.


© Московский государственный университет технологий и управления, 2004

109004, Москва, Земляной вал, 73

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1. Строительные материалы………………………………………………………...4

    1. Классификация и основные свойства строительных

материалов…………………………………………………………….……4

    1. Естественные каменные материалы……………………………………....6

    2. Керамические материалы и изделия………………………………………7

    3. Неорганические и органические материалы……………………………..8

    4. Бетоны……………………………………………………………………..11

    5. Железобетонные конструкции…………………………………………...12

    6. Строительные растворы…………………………………………………..14

    7. Искусственные каменные материалы и изделия на основе

неорганических вяжущих………………………………………………...14

    1. Древесные материалы…………………………………………………….15

    2. Металлы……………………………………………………………………16

    3. Материалы и изделия на основе пластических масс…………………...16

    4. Тепло- и звукоизоляция…………………………………………………..18

    5. Кровельные и гидроизоляционные материалы…………………….…19

    6. Лакокрасочные материалы……………………………………………….20

  1. Конструктивные элементы зданий……………………………………………..22

    1. Основания и фундаменты………………………………………………..22

    2. Колонны…………………………………………………………………...28

    3. Перекрытия………………………………………………………………..30

    4. Покрытия и кровли……………………………………………………..…33

    5. Стены………………………………………………………………………37

    6. Перегородки……………………………………………………………….40

    7. Полы……………………………………………………………………….41

    8. Окна и фонари……………………………………………………………..45

    9. Двери и ворота…………………………………………………………….46

    10. Лестницы…………………………………………………………………..46

    11. Деформационные швы…………………………………………………....51

    12. Конструктивные решения сборных каркасных

железобетонных зданий…………………………………………………..52

  1. Основы проектирования предприятий………………………………………....63

    1. Общие положения……………………………………………………...…63

    2. Индустриализация, унификация и типизация в строительстве.

Основные положения проектирования предприятий…………………..64

    1. Привязка конструктивных элементов зданий к модульным

разбивочным осям………………………………………………………...65

    1. Генеральный план предприятия………………………………………….67

4. Предприятия общественного питания………………………………………….70

5. Малые предприятия……………………………………………………………...74

Ответы на тестовые задания…………………………………………………..…...76

Тест по дисциплине…………………………………………………………….......76

Список рекомендуемой литературы………………………………………………77

1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1.1. Классификация и основные свойства строительных материалов
К основным строительным материалам относятся: природные (естественные) каменные материалы, неорганические и органи­ческие вяжущие материалы, бетон, железобетон и конструкции из него, строительные растворы, искусственные каменные матери­алы (обжиговые и безобжиговые), лесные материалы, металлы, материалы и изделия на основе пластических масс, теплоизоля­ционные и звукоизоляционные материалы, кровельные и гидроизоляционные материа­лы, лакокрасочные материалы.

Большинство строительных материалов имеет общие свойства: средняя плотность, удельный вес, удельный объем, объемная мас­са, пористость, влажность, водопоглощаемость, водопроницае­мость, теплопроводность, огнестойкость, морозостойкость, проч­ность, твердость, звукопроводность, химическую стойкость.

Технические требования к строительным материалам даны в соответствующих разделах «Строительных норм и правил», далее обозначаемых (СНиП).

Средней плотностью вещества называют отношение массы вещества к занимаемому им объему (кг/м3).



где m – масса вещества, кг,

V – объем, занимаемый веществом, включая имеющиеся в нем пустоты и поры, м3.

Пористостью называют отношение объема пор к общему объему материала. У строительных материалов пористость может иметь величину от 0 (сталь) – до 90% (плиты из минеральной ваты).

По мере увеличения пористости строительных материалов возрастают влагопоглощение, водопроницаемость, уменьшаются теплопроводность, морозостойкость, прочность, химическая стойкость и т. д.

Влажность материала определяют по содержанию в нем воды.

Водопоглощаемостью материала называют его способность впитывать и удерживать воду. Водопоглощаемость определяют по разности масс образцов материалов насыщенного водой и сухого и выражают в процентах.

Водопроницаемость – это способность материала пропускать воду при наличии гидростатического давления. Степень водонепроницаемости материалов зависит от их плотности и строения.

Теплопроводностью называют способность материала передавать тепло через толщу от одной своей поверхности к другой.

Теплопроводность материала выражается через коэффициент. При увеличении пористости и уменьшении объема материала снижается коэффициент теплопроводности. Материал с малой теплопроводностью называют теплоизоляционным материалом. За единицу теплопроводности в системе СИ принята – Вт/(мєС). Ранее применялась 1 ккал/(ч·мєС) приблизительно равна 1,16 Вт/(мєС).

Огнестойкостью называют способность материалов сохранять свою прочность под действием огня. По степени сгорания строительные материалы разделяют на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые. В строительных нормах и правилах (СНиП П-2-80) указана степень возгораемости основных строительных материалов и конструкций.

Морозостойкостью называют способность материала сопротивляться разрушающему действию воды, замерзшей в его порах. Нормами установлено число повторных замораживаний, которое должен выдержать без разрушения материал, насыщенный водой. От морозостойкости материала зависит долговечность многих элементов зданий.

Прочностью называют свойство материала сопротивляться разрушению под действием напряжений, возникающих от нагрузки или других факторов. Изучением прочности материалов занимается наука – сопротивление материалов.

Строительные материалы в конструкциях под различными нагрузками чаще всего испытывают напряжения сжатия и растяжения, реже – изгиба, среза и удара.

Прочность строительных материалов характеризуется пределом прочности при сжатии или при растяжении, паскаль, Па:



где Рр – разрушающая нагрузка,

S – площадь поперечного сечения образца (первоначальная).

Предел прочности при сжатии для большинства материалов определяется маркой.

Твердость – есть способность материала сопротивляться проникновению в него другого более твердого тела. Твердость материала не всегда соответствует его прочности.

Звукопроводностью называют распространение звуко­вых волн по материалам конструкций. Большой звукопроводностью обладают тяжелые и плотные материалы, малой — пористые и легкие.

Звукопроницаемостью называют распространение звуковых волн от источника звука по воздуху, проникающих через ограждающие конструкции здания. Большой звукопроницаемостью обладают легкие и пористые материалы, а малой — тяжелые.

Химическая стойкость — это сопротивление строительных материалов действию химических реагентов. Она зависит от химического и минералогического состава материала, его структуры и плотности, а также от характера агрессивной среды и ее концентрации, температуры, интенсивности поступления и давления.


1.2. Естественные каменные материалы
Природные каменные материалы и изделия получают из горных пород при механической обработке: дроблением, раскалыванием, шлифовкой, полировкой и т. п. Из них выполняют фундаменты, опоры мостов, стены, полы и т. д. Их могут применять в дорожном строительстве, как сырье для искусственных строительных материалов (цементов, извести, бетонов, растворов т. д.).

В зависимости от условий образования горные породы делятся на осадочные, метаморфические и изверженные

Из осадочных горных пород в строительстве чаще всего используют обломочные породы:

песок и гравий – для приготовления бетонов, при устройстве дорог;

глина – для изготовления керамических изделий.

В природе встречаются обломочные горные породы, связанные каким-либо веществом, например, песчаник, применяемый для кладки стен неотапливаемых зданий, фундаментов, подпорных стен, устройства ступеней, облицовки зданий и опор мостов.

Из пород химического происхождения применяют магнезит – для получения магнезиальных вяжущих, огнеупорных материалов; доломит – заполнитель бетона; гипс – как вяжущее сырье; известковые туфы – для производства извести и облицовки зданий.

Широко применяются в строительстве органогенные породы, образующиеся в результате жизнедеятельности и отмирания организмов в морских и пресных водах.

Известняки: плотный – для облицовки стен, изготовления лестничных ступеней, подоконников, как сырье в производстве портландцемента и извести, как крупный заполнитель бетона;

пористый – ракушечник, после распиловки на камни правильной формы применяется для кладки стен и перегородок (широко распространен в Крыму, Молдавии и на Северном Кавказе);

мел – для получения извести, приготовления красок, замазок;

диатомит и трепел – как теплоизоляционные мaтeриалы.

В нашей стране имеются многочисленные месторождения известняков. Месторождения осадочных пород встречаются во многих районах страны.

В строительстве применяют различные метаморфические горные породы:

гнейсы – для кладки фундаментов, устройства тротуаров;

мраморы, или кристаллический известняк, для декоративных и облицовочных работ, устройства полов, ступеней, подоконных досок, в виде крошки для мозаичных полов;

кварцит – там, где требуется высокая прочность материала; ступени для лестниц, в виде бутового камня, а также как сырье для производства огнеупорных изделий.

Изверженные горные породы разделяют на глубинные и излившиеся. Наибольшее распространение из глубинных пород получили гранит, сиенит, лабродорит, диорит и габбро.

Гранит – одна из самых распространенных горных пород. Он хорошо обтесывается, шлифуется, полируется, им облицовывают здания и сооружения.

Из излившихся горных пород в строительстве чаще используют

базальт – для кислотоупорных труб, облицовочных материалов;

диабаз – для дорожного строительства и в качестве сырья для каменного литья;

андезит – для кислотостойких облицовочных плит, как щебень и песок для кислотостойкого бетона;

вулканический туф – (артикский) как основной материал в виде камней правильной формы, полученных распиловкой, или как заполнитель для легкого бетона.

Месторождения находятся на Кавказе, Дальнем Востоке и в других районах.
1.3. Керамические материалы и изделия
Строительными керамическими материалами и изделиями называют искусственные камни и изделия из глины в смеси с песком (или другими примесями), приобретающие прочность при обжиге в специальных печах.

Различают две основные группы строительной керамики; пористую и плотную. К пористой относят: глиняный (обыкновенный), пористый, пустотелый и облицовочный кирпич, черепицу, керамзит, облицовочные плитки, дренажные трубы. К плотной относят: плитки для полов, канализационные трубы, кислотоупорные кирпичи и плитки. К строительной керамике также относят санитарно-техническое оборудование, изготовленное из фаянса: унитазы, умывальники, писсуары и т. д.

Глиняный обыкновенный кирпич имеет размер 250Ч120Ч65 мм со средней плотностью 1700–1900 кг/м3. Он изготовляется семи марок: 75, 100, 125, 150, 200 и 300 кгс/см2 (по системе СИ соответственно 7,5–30 МПа) и применяется для кладки стен и перегородок.

Кирпич глиняный пористо-пустотелый имеет поры, образующиеся в результате примешивания к глине органических добавок (древесных опилок, торфяной крошки), выгорающих при обжиге. Но его можно изготовлять и без выгорающих добавок, только с пустотами, которые образуются в процессе формования. Марки его 75, 100, 125 и 150 со средней плотностью 1300–1450 кг/м3, размеры 250Ч120Ч88 и 250Ч120Ч65 мм. Применяется для кладки стен каркасных зданий с обязательной штукатуркой или облицовкой и для кладки перегородок, обладает меньшей теплопроводностью, чем обыкновенный кирпич.

Облицовочные плитки различают двух видов: для внутренней облицовки стен и фасадные (для облицовки наружных стен). Слой глазури делает их водонепроницаемыми.

Для внутренней отделки выпускают плитки различной формы (прямоугольные, квадратные) и цвета. Квадратные плитки имеют размеры 100Ч100Ч6 или 150Ч150Ч6 мм. Ими облицовывают стены и панели санузлов, кухонь, лабораторий и т. д. Фасадные плитки имеют размеры 240Ч140Ч15 мм, 120Ч65Ч9 мм и др. и применяются для облицовки фасадов зданий.

Плитки для полов (метлахские) выпускаются различной формы (квадратные, шестигранные и т.д.) и разных цветов. Толщина их – 10 и 13 мм, они обладают химической стойкостью, применяются для устройства полов в санузлах, кухнях, на лестничных площадках и в лабораториях.

Гравий керамзитовый пористый – материал со средней плотностью 150–800 кг/м3, получаемый обжигом легкоплавких глин во вращающихся печах барабанного типа. Используется в качестве заполнителя для легкого бетона.

Черепица – огнестойкий и долговечный кровельный материал.
1.4. Неорганические (минеральные) и органические вяжущие материалы
Вяжущим называется вещество, которое под влиянием физико-химических процессов способно переходить из жидкого или тестообразного состояния в камневидное и связывать при этом смешанные с ним отдельные камни, куски и мелкие частицы материалов. Этим свойством пользуются для изготовления безобжиговых искусственных каменных материалов и изделий; скрепления каменных материалов при кладке и соединения готовых деталей; изготовления бетона и строительных растворов.

Вяжущие вещества подразделяются на минеральные – неорганические и органические. Минеральные вяжущие вещества в строительстве используют чаще, чем органические, и промышленность выпускает их в виде порошка, который при смешивании с водой схватывается (теряет пластичность), а затем твердеет.

Минеральные вяжущие вещества подразделяются на гидравлические, воздушные и автоклавного твердения.

Вяжущие вещества, способные твердеть и сохранять или повышать прочность не только в воздухе, но и в воде, называются гидравлическими (цемент, гидравлическая известь). Если же они твердеют и повышают прочность только на воздухе, то их называют воздушными вяжущими (известь, гипс, каустический магнезит, растворимое жидкое стекло и кислотоупорный цемент). Вяжущие автоклавного твердения наиболее эффективно твердеют при гидротермальной обработке насыщенным паром.

К гидравлическим вяжущим относится большая группа материалов, объединенных общим названием цемент. В нее входят: портландцемент, пуццолановый портландцемент, шлакопортландцемент, глиноземистый цемент, расширяющиеся и безусадочные цементы, напрягающий портландцемент, а также цемент для строительных растворов.

Первое место среди вяжущих по производству и использованию занимает портландцемент. Это продукт тонкого помола клинкера, получаемого равномерным обжигом до спекания при температуре до 1500°С тщательно дозированных смесей материалов, содержащих углекислую известь (78%) и глину (22%), или же естественных материалов соответствующего состава (известковый мергель). После помола цемент выдерживается в силосах, где происходит его охлаждение и гашение свободной извести под действием влаги и воздуха.

Прочность портландцемента характеризуется его маркой. Марку устанавливают по пределу прочности при изгибе образцов-балочек размером 40Ч40Ч160 мм и сжатии их половинок. Образцы изготовляют из цементного раствора состава 1:3 (по массе), где одна часть цемента, три части песка, затем их подвергают испытанию через 28 суток после изготовления.

Промышленность выпускает портландцемент следующих марок: 300, 400, 500 и 600, соответственно в системе СИ – 30; 40, 50 и 60 МПа. Начало схватывания цементного теста должно наступать не ранее 45 мин, а конец – не позднее 12 часов от начала затворения водой.

Портландцемент применяют при производстве бетонных и железобетонных конструкций, работающих в подземных, наземных и подводных условиях. Его не используют для изготовления конструкций, подвергающихся действию морской, пресной, проточной, подаваемой под большим давлением воды и агрессивных сред.

Пуццолановый портландцемент и шлакопортландцемент получают совместным помолом портландцемента с активными добавками (диатомит, трепел), которые достигают 20-40% массы портландцемента, а для шлакового – 30-70% (доменные гранулированные шлаки).

Пуццолановый портландцемент не разрушается при воздействии пресной и проточной воды, устойчив против воздействия агрессивных вод. Он применяется наряду с обычным для изготовления бетонных или железобетонных конструкций, преимущественно в канализационных, водопроводных и морских гидротехнических сооружениях.

Шлаковый портландцемент водостоек, прочность его примерно такая же, как у портландцемента, но он менее активен и менее морозостоек. Он применяется для бетонных и железобетонных конструкций, подверженных действию пресных и минерализованных вод, а также для сборных железобетонных изделий с применением гидротермальной обработки. Портландцементы следует хранить в закрытых складах, но и при самых благоприятных условиях хранения активность его со временем снижается.

Глиноземистый цемент – быстродействующее и высокопрочное гидравлическое вяжущее вещество. Он получается в результате обжига до сплавления смеси сырья, богатого глиноземом, с известью или известняком и последующего тонкого помола. Выпускается трех марок: 400, 500 и 600 (СИ – 40, 50, 60). Через cyтки после изготовления образцы обладают прочностью 80-90% марочной.

Глиноземистый цемент – дорогой материал, его применяют при аварийных работах, когда требуются высокая стойкость против пресных и сульфатных вод, высокая прочность, а также в конструкциях, подверженных попеременному воздействию воды и мороза. Его нельзя употреблять в бетонных и железобетонных конструкциях, подвергающихся пропариванию.

Расширяющиеся и безусадочные цементы отличаются от других видов цемента, дающих усадку при твердении на воздухе. В их состав входят, кроме глиноземистого цемента, известь и гипс. Этот цемент быстро схватывается, твердеет, дает высокую прочность и водонепроницаемость. Он применяется для гидроизоляции сооружений, заделки стыков, а также для аварийных работ.

Напрягающий портландцемент. Для него характерна при твердении энергия расширения в 3-4 МПа. Применяют его для изготовления железобетонных изделий, арматура которых должна быть напряжена в нескольких направлениях (напорные трубы, тонкостенные конструкции).

Цемент для строительных растворов выпускается марки 150 (СИ – 15 МПа) и предназначается для кладочных и штукатурных растворов и бетонов марки не выше 100 (СИ – 10 МПа).

Воздушные вяжущие вещества. Наибольшее использование в строительстве имеют воздушные вяжущие: воздушная известь, строительный гипс, каустический магнезит и каустический доломит.

Воздушную известь получают обжигом (в специальных печах) известняка или других горных пород, содержащих углекислый кальций, который разлагается на негашеную известь (кипелку) и углекислый газ. Кипелка поступает на строительство в виде крупных кусков, которые при соединении с небольшим количеством воды (1:1) превращается в порошок (пушонку), и при избытке воды (1:3) – в известковое тесто или молоко. Гасится известь (кипелка) в гасильных ямах или в гидраторах непрерывного действия.

В настоящее время широко внедряется негашеная молотая известь. Она отличается от гашеной тем, что быстрее схватывается и твердеет и не дает отходов. Ее рационально употреблять в зимнее время, так как тепло, выделяемое при гашении, поддерживает положительную температуру в первый период твердения, и нет необходимости в подогреве раствора.

Воздушную известь используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, искусственных каменных материалов: известково-песчаного (силикатного) кирпича, силикатных и пеносиликатных изделий, шлакобетонных блоков, покрасочных соста­вов и т.д. Изделия на основе воздушной извести применяются в наземных сухих частях зданий с сухим режимом эксплуатации.

Известь-кипелку следует хранить в помещениях, защищенных от влаги, но длительное ее хранение снижает качество.

Гипс строительный получают из природного гипсового камня обжигом при определенных условиях и последующего тонкого помола. При затворении строительного гипса водой происходит быстрое схватывание. Он используется для штукатурных растворов, изготовления сухой штукатурки, перегородочных плит, лепных архитектурных деталей и т. д. Изделия из гипса неводостойки, и их нельзя применять во влажных помещениях. Гипс не рекомендуется долго хранить и всегда следует оберегать от увлажнения.

Магнезиальные вяжущие вещества (каустический магнезит и каустический доломит) получают обжигом горных пород магнезита и доломита с последующим их помолом. Затворяют их водными растворами солей хлористого или сернокислого магния. Магнезиальные вяжущие необходимы при изготовлении ксилолита (смесь с опилками), который используют для устройства полов. На их основе производят фибролит, облицовочные материалы для внутренней отделки помещений (плитки искусственного мрамора) и пр.

Органические вяжущие вещества. К этой группе относятся битумные и дегтевые вяжущие вещества.

Битумы получают при переработке нефти (нефтяные битумы), они также встречаются в природе в чистом виде (природные битумы). Битумные вяжущие вещества широко применяют для устройства асфальтобетонных покрытий автодорог, асфальтовых полов, гидроизоляции, наклейки и изготовления рулонных кровельных материалов, приготовления мастик и эмульсий.

Дегтевые вяжущие вещества получают в процессе перегонки каменного угля. Они нужны при устройстве дорожных покры­тий, изготовлении и наклейке кровельных рулонных материалов.
1.5. Бетоны
Бетоном называют искусственной каменный материал, получаемый при твердении рационально подобранной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей – мелкого песка и крупного гравия или щебня. Бетоны классифицируют в зависимости от объемной массы, вида вяжущего вещества, назначения и других признаков.

За основу принята классификация бетона по средней плотности:

а) особо тяжелый бетон имеет среднюю плотность более 2500 кг/м3 (заполнитель – чугунная дробь, баритовый щебень, песок и другие тяжелые горные породы) и применяется при строительстве зданий и сооружений спецназначения;

б) тяжелый бетон (обычный) имеет среднюю плотность от 1800 до 2500 кг/м3 (заполнитель – песок и щебень из плотных камней) и применяется для фундаментов, полов, железобетонных несущих конструкций;

в) легкий бетон имеет среднюю плотность от 500 до 1800 кг/м3 (заполнитель – песок и щебень из шлака, керамзита, аглопорита, пемзы и других легких материалов) и применяется для изготовления стен, перекрытий;

г) особо легкий бетон со средней плотностью до 500 кг/м3 (заполнитель – легкие пористые материалы).

К особо легким бетонам также относятся ячеистые бетоны: пенобетон, получаемый смешиванием вяжущего, воды и песка с пеной, и газобетон, получаемый смешиванием аналогичной смеси с газообразователем. Они применяются так же, как и легкие бетоны, в качестве изоляционного материала.

Вяжущие вещества и вода – активные составляющие бетона, так как благодаря реакции между ними образуется цементный камень и происходит сцепление его с заполнителями. Заполнители чаще инертны, так как не вступают в химическое соединение с вяжущим веществом и водой. Заполнители (инертные) образуют жесткий скелет бетона и уменьшают его усадку, которая возникает из-за усадки цементного камня при твердении. В качестве заполнителя используют дешевые местные материалы, чем снижается стоимость бетона.

Бетоны классифицируются по видам вяжущего вещества на цементные, силикатные, гипсовые, асфальтобетоны, кислотостойкие бетоны, полимербетоны, пластобетоны. Наиболее широко в строительстве используют цементные бетоны, остальные виды применяют реже и в определенных условиях.

В качестве вяжущего в цементных бетонах используют портландцемент различных видов и марок, выбор их зависит от назначения возводимой конструкции. Вода для приготовления бетона должна быть чистой. Чистыми должны быть мелкий и крупный заполнители.

Прочность бетона зависит от количества и марки цемента, водоцементного отношения (В/Ц) и правильного подбора состава бетона. Прочность бетона характеризует марка. Нормами установлены марки бетона в зависимости от плотности (в 28-дневиом возрасте):

а) для тяжелых бетонов – 50, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, в системе СИ соответственно 5-80 МПа;

б) для легких бетонов – 25, 35, 75, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, в системе СИ соответственно 2,5-40 МПа.

Запись состава бетонной смеси выражается отношением. Например: 1:2,5:4,5 при В/Ц = 0,65, где числа означают: 1 – масса цемента, 2,5 – песка, и 4,5 – щебня.

В настоящее время бетон приготовляют централизованно на механизированных бетонных заводах.

Бетон, доставляемый к рабочему месту, укладывают в onaлy6ку, деревянные или металлические формы, внутренняя поверхность которых имеет очертания и размеры изготовляемой детали. Для повышения плотности и прочности бетона бетонная смесь после укладки в опалубку подвергается вибрации с помощью вибратора. Вид и конструкция вибратора зависят от очертаний и размеров бетонной конструкции.

Бетон должен иметь необходимую влажность и температуру, особенно при жаркой погоде и в зимнее время. В заводских условиях твердение бетона ускоряют пропариванием и электропрогревом.
1.6. Железобетонные конструкции
Железобетон представляет собой рациональное сочетание двух различных по своим механическим свойствам материалов – железа (стали) и бетона, работающих в конструкциях совместно, как одно монолитное целое. Работа стали и бетона в одной конструкции возможна благодаря почти одинаковому коэффициенту температурного удлинения, а также взаимному сцеплению.

Бетон, как всякий камень, сопротивляется растяжению в 10-15 раз меньше, чем сжатию. Поэтому даже при малых нагрузках в нижней зоне изгибаемого элемента (балки) в бетоне появляются трещины, которые с увеличением нагрузки быстро развиваются. Это приводит к разрушению. Для восприятия растягивающих усилий в нижней зоне бетонной балки укладывают стальные стержни (арматура), благодаря чему резко возрастает ее несущая способность

Сталь, находясь в толще бетона, не подвергается коррозии и надежно защищена от воздействия огня.

По способу выполнения железобетонные конструкции делятся на:

а) монолитные – возводимые в опалубке непосредственно на строительной площадке;

б) сборные – собираемые из отдельных элементов, изготовленных на заводе;

в) сборно-монолитные – представляющие целесообразное сочетание сбор-ных железобетонных элементов и монолитного бетона или железобетона.

Наиболее широкое распространение в промышленном строительстве получили сборные железобетонные конструкции, так как они позволяют максимально механизировать монтажные работы, значительно улучшить качество и сократить сроки строительства, достичь экономии материалов. В сейсмических районах целесообразнее использовать сборно-монолитные конструкции.

Кроме классификации по виду бетона, объемной массе и способам выполнения, железобетонные конструкции различают по виду армирования.

Арматурой в железобетоне служит горячекатаная сталь диаметром от 6 до 40 мм и холоднотянутая проволока диаметром от 3 до 8 мм. Для железобетонных конструкций употребляют стали круглые, гладкие и периодического профиля Последняя важна в качестве рабочей арматуры, так как у нее лучше сцепление с бетоном.

По виду армирование подразделяют на предварительно напряженное и обычное. Недостаток железобетона с обычным армированием заключается в том, что в растянутой зоне бетона образуются трещины, которые сокращают срок службы конструкции, а также не позволяют использовать арматурную сталь и бетон высоких марок. Это решается приме­нением предварительно напряжен­ных конструкций (натяжение арма­туры до бетонирования конструкций), что позволяет значительно увеличивать пролеты, перекрывае­мые железобетонными элементами. Это играет большую роль при про­ектировании производственных зда­ний, так как позво­ляет рациональнее использовать производственные площади. Кро­ме того, масса конструкций снижа­ется примерно на 20%.

Схема изготовления предвари­тельно напряженных конструкций состоит в следующем: нижнюю ра­бочую арматуру натягивают при помощи гидравлических домкратов. Затем бетонируют и выдерживают ее до тех пор, пока она не достигнет 70% проектной прочности. Потом арматуру освобождают, и она, стре­мясь вернуться в первоначальное состояние, обжимает бетон. Существуют и другие способы изго­товления предварительно напряженного сборного железобетона.

Железобетон – основной строительный материал при возведе­нии производственных зданий благодаря его основным достоинствам: огнестойкости, высокой прочности, сейсмостойкости, долго­вечности, возможности придавать конструкции любую форму. До 80% материалов, необходимых для его изготовления – местные. К его недостаткам относится значительная объемная масса, боль­шая теплопроводность, звукопроводность, трудоемкость изготовле­ния. Меняя материал заполнителя бетона, можно влиять на эти свойства. Наличие перечисленных недостатков не является препят­ствием к широкому внедрению бетона во всех видах строительства, особенно промышленного.

Из железобетона в промышленном строительстве изготавливают фундаменты, колонны, балки, плиты перекрытий и покрытий, стеновые панели, оконные переплеты и другие элементы.


1.7. Строительные растворы
Строительными растворами называют мелкозернистые бетоны, состоящие из одного или нескольких вяжущих, воды и мелкого за­полнителя. Отличие растворов от бетонов условно.

Активными составляющими растворов являются вяжущие и во­да, которые, затвердевая, связывают отдельные камни (при кладке стен и других элементов здания), а также образуют защитный слой в виде штукатурки или стяжки полов. В зависимости от об­ласти использования растворы подразделяют на: кладочные, отде­лочные и необходимые для изготовления искусственных каменных материалов и изделий.

Растворы по виду вяжущих делятся на цементные, известковые, гипсовые и смешанные из двух вяжущих: известь и гипс (известково-гипсовый), цемент и известь (цементно-известковый) и т.д. По виду заполнителей растворы делятся на тяжелые с заполните­лем – кварцевый песок, и легкие с заполнителем – песок из туфа, пемзы, шлака, керамзита и т. д.

Легкие растворы используют для кладки и штукатурки с целью утепления, так как они обладают меньшей теплопроводностью, чем кварцевый песок. С помощью легких растворов достигается умень­шение толщины стен.

Существуют специальные растворы: цветные для декоративной отделки, пористые (звукопоглощающие) и водонепроницаемые.

Для строительных растворов установлены следующие марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300, в системе СИ: 0,4; 1; 2,5; 5; 7,5; 7,5; 10; 15; 20; 30 МПа.

Состав раствора записывают в виде отношения количества вя­жущего к заполнителю по объему. Например, в отношении 1:3 на одну часть вяжущего приходится три части заполнителя. Для сложного раствора запись состоит из трех цифр: 1:0,3:6, где первые две цифры соответствуют частям вяжущего, а последняя – заполнителю.

Для растворов обычно берут цемент низких марок и готовят их в растворомешалках, работающих по принципу принудительно­го смешивания.

Растворы на минеральных вяжущих используют при кладке фундаментов, стен, перегородок, штукатурке, защитной и гидро­изоляционной, устройстве полов, стяжек, при изготовлении различ­ных искусственных (безобжиговых) каменных материалов.

На основе органического вяжущего – битума – готовят ас­фальт. Заполнитель – песок, в асфальтобетоне – песок и гравий (щебень). Подготовленную смесь битума, тонкомолотых добавок и заполнителя помещают в специальные барабаны, где при непре­рывном перемешивании при температуре 180°С получают асфальт, идущий на устройство дорог, полов, плоских крыш и т.д.
1.8. Искусственные каменные материалы и изделия на основе

неорганических вяжущих
К этой группе относятся каменные материалы и изделия, полу­чаемые из смесей на основе минеральных вяжущих. По способу изготовления их можно разделить на две основные группы: твер­деющие в запарочных котлах (автоклавах) и изготовляемые на основе вяжущих (цемента, гипса) и твердеющие на воздухе.

К первой относятся силикатный кирпич (известково-песчаный), силикатные изделия, известково-шлаковый и известково-зольный кирпичи.

Силикатный кирпич представляет собой смесь из квар­цевого песка, воздушной извести и воды, которую предварительно прессуют. Отформованный кирпич поступает в автоклав, где он под действием пара высокого давления и температуры твердеет. Он может быть серого или белого цвета, имеет те же размеры, что и глиняный кирпич. Марки силикатного кирпича: 75, 100 и 150 (по системе СИ – 7,5; 10 и 15 МПа).

Как стеновой материал занимает второе место после обыкно­венного глиняного кирпича, но из-за малой водостойкости не при­меним для элементов здания, подвергающихся систематическому увлажнению и замораживанию, а также для подземных частей зда­ний (фундаменты, стены подвалов). Непригоден этот кирпич так­же для кладки печей, труб и других элементов, на которые воздей­ствуют высокие температуры.

Из изделий, относящихся ко второй группе, наибольшее применение в строительстве получили:

плиты гипсовые обшивочные, или сухая штукатурка (два листа картона, между которыми прокладывают слой гипсового тес­та с пеной и органическим заполнителем), имеют толщину 8 – 10 мм.

Асбестоцементные изделия готовят из смеси асбеста, цемента и воды двумя способами: формованием (непрессованный) и прессованием.

Асбестоцемент огнестоек, морозостоек, обладает высокой прочностью, малой водопроницаемостью и долговечностью.

В строительстве используется широко, хотя и отличается xpyпкостью. Вырабатывается в виде кровельных плит (плоских и волнистых), плит облицовочных плоских, трехслойных стеновых пане­лей, труб различного назначения (водопроводных, канализационных, вентиляционных).

Ксилолит и фибролит готовят на основе каустического магнезита или доломита, которые затворяют водным раствором хлористого магния с заполнителем в виде древесных опилок (кси­лолит) и древесной стружки (фибролит). Эти материалы облада­ют высокими теплоизоляционными свойствами. Из ксилолита де­лают полы в сухих помещениях, подоконные плиты и другие конструктивные элементы; из фибролита изготовляют перегородочные плиты, им утепляют перекрытия и стены.
1.9. Древесные материалы
Дерево относится к наиболее древним строительным материа­лам. За последние годы в строительстве на смену дереву пришли железобетон, пластические массы и др., но до сих пор древесину применяют широко благодаря ее высокой прочности, малой сред­ней плотности (400—700 кг/м3), небольшой теплопроводности, дол­говечности (при благоприятных условиях), простоте обработки, невысокой стоимости и т. д. Однако такие недостатки, как сгорае­мость, подверженность загниванию, поражаемость гнилью и червоточиной, гигроскопичность, неоднородность строения волокон (вдоль и поперек) и др. ограничивают область использования ее в строительстве, особенно в промышленном.

Перед употреблением древесину специально обрабатывают, что продлевает срок ее службы; для защиты от гниения древесину су­шат, антисептируют, окрашивают; для повышения огнестойкости— покрывают огнезащитными составами, обшивают асбестоцементными листами, кровельной сталью и т.д.

Лесоматериалы делятся на две основные группы: круглый лес и пиленые материалы, из последних изготовляют половые доски, паркетные клепки, детали перегородок, дверные и оконные запол­нения, плинтусы, наличники, опалубку при бетонных работах, под­мости и т.д. Однако номенклатура строительных деталей из дре­весины в промышленном строительстве с каждым годом уменьша­ется.
1.10. Металлы
Наибольшее применение в строительстве получили черные ме­таллы (сталь и чугун), но в последние годы, особенно в промыш­ленном и гражданском строительстве, все больше употребляются цветные металлы: алюминий и его сплавы с малой массой (в три раза легче стали).

В настоящее время проектным организациям предоставлено право, исходя из целесообразности и эффективности, решать вопрос о применении железобетонных, металлических или других строи­тельных конструкций при наличии соответствующих ресурсов. Это было вызвано тем, что до этого металлические конструкции в про­мышленном строительстве не всегда достаточно обоснованно за­менялись железобетонными. Поэтому сейчас в некоторых слу­чаях применяются металлические каркасы зданий, так как металлические конструкции легче железобетонных. Чтобы предохранить стальные конструкции от коррозии, их окрашивают.

Конструкции изготовляют из металла различного профиля: швеллеры, двутавры, уголки. Их различают по номерам, обозна­чающим его размер по основному измерению (так, швеллер №18 имеет высоту 18 см). Промышленность выпускает также листовую и полосовую сталь, квадратную, круглую, волнистую, кровельную, специальных профилей (для оконных и фонарных переплетов), трубы различного диаметра.

В последние годы для стеновых панелей и панелей покрытия используют профилированный стальной лист.

Из чугуна изготовляют трубы, плиты для полов, радиаторы отопления и т.д. Из алюминия и его сплавов возводят легкие кар­касы зданий, фермы покрытий, оконные переплеты и т.д.
1.11. Материалы и изделия на основе пластических масс
Пластические массы в настоящее время во многих областях строительства вытесняют традиционные строительные материалы, так как они обладают такими ценными, свойствами, как малая средняя плотность и высокая прочность, легкость обработки, изго­товление деталей различной формы и назначения. Они обладают высокой химической стойкостью, могут быть практически любого цвета и даже прозрачными, они водостойки, обладают малой звуко- и теплопроводностью и т.д.

Пластмассы легко поддаются механической обработке.. Изде­лия из них можно склеивать, сваривать, сверлить, соединять бол­тами и т. д. Но они имеют и недостатки: неогнестойки, обладают высоким коэффициентом термического расширения. Это требует введения дополнительных температурных швов. Несмотря на это, материалы на основе пластических масс перспективны и их вы­пуск с каждым годом возрастает.

В строительстве получили широкое применение:

стеклопластик и стеклотекстолит – материалы из стекловолокнистых наполнителей, склееных синтетическими полимерами. Их выпускают прозрачными, полупрозрачными и не­прозрачными, из них делают стены и перегородки. Из стеклоплас­тика выполняют трехслойные стеновые панели (наружные слои из стеклопластика, внутренние – теплоизоляционные);

древесностружечные и древесноволокнистые плиты получают горячим прессованием древесных стружек или органических волокнистых материалов, смешанных с синтетическим полимером. Применяют их для устройства перегородок, стен, облицовки потолков;

полистирольные облицовочные плитки обладают высокой прочностью и водонепроницаемостью, ими облицовывают стены в санузлах, на кухнях и в других помещениях;

пенопласт применяют как теплоизоляционный материал в ограждающих панелях, плитах покрытий, а также для звукоизоляции;

волнистый и плоский стеклопластик – основной кровельный полимерный материал. Плоский стеклопластик исполь­зуют для устройства зенитных фонарей, что позволяет отказаться в промышленных зданиях от устройства фонарей или упростить их констукцию;

релин (резиновый линолеум) идет для устройства полов в гардеробных, коридорах и других помещениях;

поливинилхлоридные плитки выпускают в большом ассортименте, они легко наклеиваются и заменяются. Применя­ются для устройства полов в гардеробных, преддушевых, столовых и т. д.;

поливинилацетатные мастики для полов состоят из поливинилацетатной эмульсии, мелкого песка и минеральных пигментов. Эти полы устраивают в производственных зданиях, где температура не выше 50°С и нормальный режим влажности;

различные изделия на основе пластических масс. Из поливинилхлорида готовят погонажные изделия, плинтуса для по­лов, поручни для лестниц, накладки для проступи и др. Использо­вание пластмасс экономит древесину, а также повышает физико-механические, эксплуатационные и декоративные свойства изде­лий.

1.12. Тепло- и звукоизоляционные материалы
Теплоизоляционные материалы применяют в строительстве для защиты помещений и оборудования (котлы, теплотрассы и т. д.) от потерь тепла. Здесь используются материалы с большой пористостью, а, следовательно, малой средней плотностью (от 15 до 70 кг/м3) и низкой теплопроводностью.

При применении теплоизоляционных материалов для огражда­ющих конструкций (наружных стен, покрытий) снижается их мас­са, сокращается расход материалов, уменьшаются потери тепла, а, следовательно, и расход топлива на отопление зданий. Это сни­жает стоимость строительства и эксплуатационные расходы.

По составу различают две группы теплоизоляционных материа­лов: органические и неорганические (минеральные).

К группе органических относятся материалы из полимеров, различного растительного сырья и отходов (опилок, камыша, дре­весной стружки, очесов льна, торфа и г. д.). Сюда входит древесноволокнистые плиты, фибролит, камышит, строительный войлок (шерстяной для утепления стен, потолков, оконных и дверных ко­робок); пакля (отходы от обработки льна идут на конопатку и за­делку раструбов труб). Общий недостаток этих материалов – их быстрое загнивание, а также возгорание при температуре выше 100°С.

В группу неорганических входят материалы из веществ минерального происхождения (асбест, стекло, шлак и т.д.). К ним относятся керамзит, пемза, пенобетон, газобетон, туф, а также ми­неральные изделия из минеральной ваты, получаемой продувани­ем минерального расплава (сланцев, доменных шлаков и др.) стру­ей пара и синтетических смол. Последние применяются для тепловой изоляции оборудования, трубопроводов и как прослойка для трехслойных железобетонных панелей.

Монтажными изоляционными материалами (асбестовые картон и войлок, асбозурит и др.) изолируют горячие поверхности оборудования.

Стеклянная вата, пенополиуретан используются в качестве изоляции горячих по­верхностей оборудования и труб.

Материалы, способные поглощать звуковую энергию, снижая уровень силы отраженного звука и препятствуя передаче звука по конструкции, называются акустическими. Акустические материалы подразделяются на звукопоглощающие и звукоизоляционные.

В современном строительстве в качестве звукопоглощающих материалов используются: специально формируемые минераловатные плиты, известные под названием «Акмигран»; перфорированные гипсовые плиты, имеющие с обратной стороны звукопоглощающий слой из полотна, гофрированной бумаги, минеральной ваты; специальные штукатурки на пористых заполнителях и другие.

Большинство звукопоглощающих материалов гигроскопичны и не водостойки, поэтому их необходимо предохранять от увлажнения.

Звукоизоляционные материалы применяют для снижения уровня ударных и вибрационных и других шумов, передающихся через строительные конструкции. Они представляют собой упругие материалы волокнистого строения (например, минераловатные плиты), эластичные газонаполненные пластмассы и резиновые прокладки.
1.13. Кровельные и гидроизоляционные материалы
К кровельным материалам относятся кровельная сталь, асбестоцементные волнистые листы, асбестоцементные плоские плиты, а также большая группа битумных и дегтевых, которые одновременно являются и гидроизоляционными.

Битумные материалы состоят из нефтяных битумов или спла­вов нефтяных и природных битумов, дегтевые – из каменноуголь­ных и сланцевых дегтей. Кровельные и гидроизоляционные мате­риалы на основе битумных и дегтевых вяжущих получили наи­большее применение в промышленном строительстве. К битумным относятся: рубероид, пергамин, борулин, гидроизолы и др.

Рубероид – кровельный и гидроизоляционный материал. Имеются два вида рубероида: бронированный с крупной и мелкой посыпками. Рулоны имеют ширину 650-1050 мм и площадь 10 и 20 м2. Рубероид с крупной посыпкой применяется для верхних слоев рулонных кровель, а также для гидроизоляции, и с мелкой посыпкой – для нижних слоев.

Пергамин отличается от рубероида тем, что на поверхности слоя нет битумной мастики. Рулоны выпускают шириной, paвной рубероиду, площадь одного рулона равна 20 м2. Применяется он для нижних слоев многослойных рулонных кровель, а также для паро- и гидроизоляции. Рубероид и пергамин наклеивают на поверхность горячей или холодной битумной мастикой.

Борулин – гидроизоляционный рулонный материал, полу­чаемый смешиванием на вальцах битума с сухим асбестовым во­локном с последующей раскаткой в полотно. Благодаря значитель­ной пластичности его применяют для изоляции поверхностей со сложным профилем (трубопроводы, оборудование и др.).

Гидроизол – гидроизоляционный рулонный материал – это асбестовый картон пропитанный нефтяным битумом. Исполь­зуется для гидроизоляции в подземных сооружениях и на плоских кровлях, так как в отличии от рубероида и пергамина не подвергается гниению, гибок, водостоек и долговечен.

К дегтевым материалам относятся: кровельный и беспокровный толь и др.

Кровельный толь получают пропиткой кровельного картона дегтевыми составами и посыпкой с одной или с обеих сторон леском. Ширина рулона 750-1050 мм, площадь 10 и 15 м2. Им по­крывают неответственные сооружения. Хороший гидроизоляционный материал.

Беспокровный толь изготовляют без посыпки и ис­пользуют как подстилающий слой под кровельный толь. Для наклейки дегтевых рулонных материалов используют дегтевые мас­тики. Дегтевые материалы менее стойки, чем битумные.

1.14. Лакокрасочные материалы
Лакокрасочные материалы должны предохранять конструктив­ные элементы от воздействия вредных газов и паров, а также ат­мосферных влияний, они защищают материал (дерево и др.) от возгорания, загнивания, придают поверхности приятный внешний вид, улучшают санитарно-гигиенические условия в помещении. Ла­кокрасочные материалы состоят из пигментов, связующих веществ, растворителей.

Пигменты – тонкоизмельченные цветные порошки. При смешивании с водой или органическими растворителями (спирт, масло) способны придавать красочному составу определенный цвет. Пигменты бывают минеральные и органические. Наибольшее распространение получили минеральные пигменты, так как они более стойки против атмосферных влияний и т.п. По происхожде­нию различают природные (охра, сурик) и искусственные (бели­ла, зелень) пигменты.

Для окраски металлических конструкций применяют металли­ческие порошки (алюминиевая пудра на масляном или лаковом связующем).

Связующие вещества бывают масляные (олифа и мас­ляные лаки), клеевые, изготовляемые на основе клеев и воды, и эмульсионные, получаемые введением воды в масло или масла в воду.

Олифа бывает натуральная, полунатуральная и искусственная. Натуральная применяется ограниченно – только для окраски от­ветственных конструкций. В строительстве больше распростране­ны полунатуральные олифы.

Масляные лаки необходимы при производстве эмалевых кра­сок, большинство из которых готовится на основе полимеров (пер­хлорвинила, полихлорвинила и др.).

Водные связующие получаются на основе различных клеев (ма­лярного, столярного, синтетического и др.).

Из красочных составов наибольшего внимания заслуживают краски масляные, эмалевые, водно-известковые, водно-клеевые и эмульсионные (латексные) краски, спиртовые лаки, политура и нитролаки. Масляными и эмалевыми окрашивают металлические, деревянные и оштукатуренные поверхности; водно-известковыми – наружные кирпичные оштукатуренные и бетонные поверхности и внутренние поверхности общественных и производственных зда­ний; водно-клеевыми – внутренние поверхности помещений жи­лого и общественного назначения; эмульсионные краски исполь­зуют наравне с масляными и эмалевыми, но они экономичнее, так как растворитель частично или полностью заменяется водой.

Спиртовыми лаками и политурой покрывают деревянные по­верхности внутри помещения. Нитролаки быстро твердеют и при­дают поверхности блеск. Их применяют для внутренней лакировки.




Задания. Вопросы.

Ответы

1

Что вы знаете о природных каменных материалах, их получении, свойствах и применении?




2

Расскажите о древесных материалах, их основных свойствах и применении.




3

Какие керамические материалы и изделия применяются в строительстве? Их получение, свойства и применение. Стеновые материалы, облицовочные плиты.




4

Какие вяжущие вещества широко применяются в строительстве? Их получение, свойства и применение.




5

Как классифицируются строительные растворы, по составу и назначению? Их применение.




6

Что вы знаете о бетонах, их получении, составе бетонной смеси, классах бетона по прочности, классификации бетонов по объемной массе и назначению?




7

Расскажите о железобетонных конструкциях, сущности железобетона, основных принципах проектирования железобетонных конструкций и предварительно напряженных железобетонных конструкциях.




8

Какие кровельные и гидроизоляционные материалы на основе органических вяжущих применяются в строительстве?




9

Назовите основные теплоизоляционные материалы. Для каких целей они применяются?




10

Какие металлы и сплавы применяются в строительстве и для каких целей?




11

На какие группы по назначению подразделяются материалы на основе полимеров? Их свойства и применение.









Задания. Тесты.

Ответы

1

К природным каменным материалам относятся:

а) клинкер; б) бутовый камень;

в) бетонные блоки; г) керамические изделия.




2

Достоинства древесных материалов состоят в:

а) одинаковом пределе прочности вдоль и поперек волокон;

б) гигроскопичности и низкой прочности;

в) хорошей технологичности обработки и высокой прочности;

г) долговечности во влажных условиях.




3

Гидравлическими вяжущими являются:

а) известь; б) гипс; в) магнезит; г) цемент.




4

К воздушным вяжущим относят: а) известь;

б) глиноземистый цемент; в) битум; г) портландцемент.




5

К бетонам со средней плотностью от 500 до 1800 относят:

а) ячеистый бетон; б) пенобетон;

в) керамзитобетон; г) бетон с заполнителем из щебня, гранита.




6

Во избежание появления трещин в железобетонных конструкциях при изгибающих нагрузках применяют конструкции:

а) монолитные; б) сборные; в) сборно-монолитные;

г) предварительно-напряженные.




7

Достоинством строительных изделий из пластмасс является:

а) высокая прочность и легкость обработки; б) высокий коэффициент термического расширения; в) пластичность при повышенных температурах воздушной среды;

г) высокая тепло- и звукопроводность.





2. КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗДАНИЙ
Производственные здания промышленных предприятий как одноэтажные, так и многоэтажные выполняются главным образом каркасными, т.е. все нагрузки воспринимаются колоннами.

В соответствии со «Строительными нормами и правилами» (часть II, глава 2, год утверждения 1980 – СНиП П-2-80), зда­ния и сооружения делят по степени огнестойкости основных строи­тельных конструкций на пять групп. К первой группе относятся здания с несгораемыми основными строительными конструциями, ко второй – здания, в которых допускаются стены и перегородки из трудносго­раемых материалов. Производства классифицируются по взрывной взрывопожарной опасности на категории А, Б, В, Г, Д и Е (СНиП П-90-81).

В зависимости от назначения здания делятся на четыре класса. Классность здания устанавливает организация, выдающая зада­ние на проектирование.
2.1. Основания и фундаменты
Фундаментом называется подземная часть здания или соору­жения, предназначенная для передачи давления от них на осно­вание, на котором расположена подошва фундамента, а также распределения давления по подошве с уменьшением ее до допустимой величины. Основания бывают, естественные, когда грунт под фун­даментом остается в естественном состоянии, и искусственные, когда прочность грунта повышают искусственно.

Перед началом проектирования фундаментов, изучают геологи­ческое строение площадки (до определенной глубины) и проводят
гидрогеологические исследования грунтов.

Подошвой фундамента называется нижняя плоскость, посред­ством которой фундамент опирается на грунт. Расстояние от по­верхности земли до подошвы фундамента называют глубиной за­ложения фундамента (h).

Несущую способность основания определяют величиной на­грузки, при которой получается допускаемая по величине и рав­номерности осадка конструкции. Величину нагрузки, отнесенную к единице площади основания, называют расчетным сопротивлени­ем основания и выражают ее в МПа (кгс/см2).

Осадка грунта под фундаментами неизбежна, но она не долж­на вызывать деформацию здания. Особенно опасна неравномерная осадка, которая вызывает появление трещин и может привести здание в аварийное состояние.

Естественные основания. Естественный грунт под фундаментом оставляют в случаях, когда он способен выдержать все нагрузки от сооружения или здания, следовательно, обладает необходимой несущей способно­стью, равной или большей нормативного давления (?Rн) на грунт.

2.1. Карта глубины промерзания грунта

При назначении глубины заложения фундамента на естественном основании необходимо учитывать геологические и гидрогео­логические условия строительной площадки, возможность пучения грунтов при промерзании (рис. 2.1), величину и характер действующих на основание нагрузок, назначение и конструкцию зданий и сооруже­ний и другие факторы.

Естественным основанием могут быть различные грунты, кото­рые в соответствии со строительными нормами и правилами разделяются на:

скальные грунты – наиболее надежные основания, практически несжимаемые и требующие лишь удаления верхнего выветрившегося слоя (изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткой связью между зернами);

крупнообломочные грунты (несцементированные, имеющие по массе более 50% обломков горных пород) дают малосжимаемые и быстро деформирующиеся основания с расчетным сопротивлением 0,3-0,6 МПа (3-6 кгс/см2). Они являются хо­рошим основанием, если не подвержены размыванию и имеют прочный подстилающий слой;

песчаные грунты – в зависимости от крупности зерен, влажности, плотности и минералогического состава, являются ос­нованиями с различной несущей способностью. Расчетное сопро­тивление песчаных оснований 0,1-0,45 МПа (1-4,5 кгс/см2). Устойчивым основанием считаются песчаные грунты, залегающие плотным слоем и не размываемые водой. Нижний предел несущей способности относится к основаниям на пылеватом песке, разжиженном водой (плывун);

глинистые грунты – это мелкие частицы механически разрушенных и химически разложившихся горных пород (0,005 мм). Несущая способность их в основном зависит от их влажности. Так как сжимаемость глины больше, чем песка, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше, осадка сооружений на глинис­тых основаниях продолжается дольше. Поры в глинистых грунтах чаще заполнены водой, поэтому при замерзании они увеличивают­ся в объеме и происходит пучение.

Многие глинистые грунты, в частности лёссы и лёссовидные, обладают макропористостью, т.е. видимыми невооруженным гла­зом порами, величины которых значительно превосходят размеры частиц, составляющих скелет грунта. Макропористые грунты в су­хом состоянии достаточно прочные (до 0,25 МПа), но при зама­чивании теряют вязкость и под действием нагрузки дают просад­ку, часто неравномерную, вызывающую деформации возведенных на них сооружений. Поэтому при проектировании сооружений на лёссовых основаниях следует предусмотреть мероприятия по их за­щите от замачивания.

Искусственные основания. При слабых грунтах естественного залегания и очень глубоком расположении пригодных для основания, а также под сооружения с большими нагрузками, целесообразно искусственное повышение несущей способности грунтов. Укреплять грунты можно осушени­ем, цементацией, битумизацией, силикатизацией, поверхностным или глубинным уплотнением, заменой слабого грунта другим и др.

Осушение грунтов повышает их плотность и несущую спо­собность и может выполняться отводом поверхностных вод и по­нижением уровня грунтовых вод. Отводятся поверхностные воды при помощи тщательной планировки территории с уклоном от зда­ния, а понижается уровень грунтовых вод – устройством постоян­ных дренажей.

Цементация способствует закреплению гравелистых и трещиноватых скальных грунтов. Достигается это нагнетанием цементного молока или цементного раствора через стальные перфорирован­ные трубы.

Битумизация необходима при наличии грунтовых вод пе­редвигающихся на больших скоростях. Проводится она нагнета­нием в грунт разогретого битума через инжекторы.

Силикатизацией закрепляют плывуны, пески и лёссовые грунты. Это так называемое химическое закрепление. Плывуны закрепляются нагнетанием жидкого стекла с фосфорной кислотой, пески – жидкого стекла и хлористого кальция, а лёссовые грун­ты – жидкого стекла.

Уплотнение слабого грунта может быть поверхностным и глубинным. Поверхность уплотняют пневматическим трамбовани­ем, часто с добавкой гравия или щебня. Уплотнение эффективно при маловлажных песчаных, глинистых, макропористых и насып­ных грунтах. Один из способов глубинного уплотнения гидровиб­рирование, когда с помощью вибробулавы в грунте делают ворон­ки, которые засыпают песком. Этим способом уплотняют песча­ные, насыщенные водой грунты.

Замена слабого грунта слоем крупного песка (подушка) наи­более экономичное и простейшее искусственное основание.

Фундаменты. Основные требования к фундаментам заключаются в прочно­сти, долговечности, стойкости к атмосферным воздействиям, индустриальности и экономичности.

Конструктивная форма фундаментов зависит от величины и
характера действующих на него нагрузок и несущей способности
грунтов основания. Глубина заложения фундаментов зависит от
геологического строения стройплощадки и степени промерзания
грунта в данном районе. При пучинистых грунтах (мелкие и пыле­видные пески, супеси, суглинки и др.) глубина заложения фунда­ментов принимается ниже глубины промерзания на 0,1-0,2 м (см. карту 2.1).

По конструктивным особенностям фундаменты делятся на ленточные, располагаемые непрерывно под всем периметром стен зданий и служащие их продолжением; столбчатые (одиночные), устанавливаемые под отдельно стоящие столбы и ко­лонны, а также фундаментные балки, на которые опираются сте­ны; сплошные, располагающиеся под всей площадью здания в виде плиты, и свайные, состоящие из отдельных свай, объеди­ненных вверху сборным или монолитным железобетонным или бе­тонным ростверком (плитой), или балками.

По характеру работы материала, из которого выполнены фун­даменты, они бывают жесткие, работающие в основном на сжатие, и гибкие, работающие на растяжение и скалывание. Жесткие фун­даменты выполняются из бутового камня, бетона или бутобетона, а гибкие – из железобетона.

По способу изготовления различают сборные и монолитные фундаменты. В промышленном строительстве предпочтение отдают сборным фундаментам, так как они отвечают требованиям индуст­риализации, сокращают сроки строительства и наиболее эконо­мичны.

Для защиты фундаментов, наружных стен и колонн от увлажнения атмосферными водами вокруг здания устраивают отмостки шириной не менее 0,5 м с уклоном 0,03-0,1 от здания.

Ленточные фундаменты возводят под каменные несущие сте­ны из бута, бутобетона. Они могут быть из сборного и монолит­ного бетона и железобетона. Их принято делать несколько шире проектных размеров несущих конструкций. Образующийся выступ называется обрезом, и он равен 100-150 мм.

В поперечном сечении ленточные монолитные фундаменты мо­гут иметь форму прямоугольника (при небольших нагрузках на фундамент), трапеции или быть ступенчатыми. Благодаря этому уменьшается давление на единицу площади основания.

В промышленном строительстве применяются бутобетонные и бетонные фундаменты, так как бутовые не отвечают современным требованиям индустриального строительства. В наибольшей сте­пени требованиям индустриализации отвечают сборные бетонные и железобетонные фундаменты из крупных блоков.

Сборные фундаменты состоят из железобетонной подушки, прямоугольной или трапецеидальной, укладываемой на песчаную подготовку, и вертикальной стенки из бетонных блоков прямо­угольной формы. Блоки-подушки имеют толщину 300 и 400 мм и ширину от 800 до 2800 мм, а сте­новые блоки выпускают шириной 300, 400, 500 и 600 мм. Из этих же конструкций возводят стены подвалов. Часто блоки-стенки изготовляют пустотелыми с целью экономии материалов.

Столбчатые фундаменты возводят в производственных каркас­ных зданиях в качестве опор под отдельно стоящие колонны. Вы­полняются они из монолитного или сборного железобетона и име­ют в плане квадратную, реже прямоугольную форму. Нижняя часть фундамента имеет ступенчатое очертание.

Для сборных железобетонных колонн применяют столбчатые фундаменты стаканного типа. Стаканом называется гнездо, расположенное в верхней части фундамента. Глубина стакана должна быть не меньше наибольшего размера сечения ко­лонны. Зазор между колонной и стенками стакана заполняют бе­тоном на мелком заполнителе.

Обрез фундамента располагается на уровне планировочной от­метки земли. Она принимается на 150 мм ниже уровня чистого пола. Под пристенные колонны, расположенные у наружных стен, устраивают столбчатые фундаменты такой же конструкции.

В каркасно-панельных зданиях и в зданиях с самонесущими стенами на столбчатые фундаменты укладывают железобетонные фундаментные балки, на которые опираются стены (рис. 2.2). При большой глубине заложения фундаментные балки укладывают на консоли колонн или на бетонные столбики, а при малой глубине – непосредственно на выступы столбчатых фундаментов.

Фундаментные балки под наружные стены располагаются за наружной гранью колонны, а под внутренние – по линии осей колонны. Их поперечное сечение может быть тавровое, трапеце­идальное и прямоугольное. Наиболее экономичны балки таврово­го сечения. Их изготовляют двух размеров – 6 и 12 м (между ося­ми), причем последние имеют предварительно напряженную ар­матуру.

В
Рис. 2.2. Железобетонные фундаментные балки:

а) поперечный разрез фундаментного узла; б) продольный разрез; в – план. 1 – фундаментная балка; 2 – бетонный столбик; 3 – колонна каркаса; 4 – наружная стена; 5 – подбетонка; 6 – столбчатый фундамент; 7 – асфальтовая отмостка; 8 – гидроизоляция; 9 – шлак; 10 – деформационный шов.
ысота фундаментных балок 300, 400, 450 и 600 мм, а шири­на по верху 200, 260, 300, 400 и 520 мм. Это соответствует толщи­не наружных стен производственных зданий. Верхняя грань фун­даментной балки должна быть расположена на 30 мм ниже уровня пола помещения. Гидроизоляцию укладывают на верхней гра­ни фундаментной балки. Она состоит из двух слоев рулонного ма­териала (рубероид, толь) на мастике. В сейсмических районах фундаментные балки устраиваются в виде сплошной железобетонной ленты.

Сплошные фундаменты устраивают в случаях, когда нагрузка на фундамент большая, а грунт, расположенный в основании, сла­бый. Конструктивно они решаются в виде железобетонной ребрис­той плиты, расположенной под всей площадью здания.

Свайные фундаменты используют в случаях, когда прочный грунт залегает глубоко. При благоприятных условиях ими заменяют сборные ленточные фундаменты при большой глубине заложения.

Устройство свайных фундаментов сокращает объем земляных работ, расход материалов и стоимость устройства фундаментов. Свайные фундаменты состоят из системы свай, покрытых сверху подушкой (ростверком) из монолитного или сборного же­лезобетона. По характеру работы в грунте сваи бывают висячие и сваи-стойки.

Висячие сваи устраивают в слу­чаях, когда прочный грунт расположен на большой глубине. Они передают грун­ту нагрузку от здания посредством тре­ния, возникающего между сваями и уп­лотненным ими грунтом.

Сваи-стойки опираются концами непосредственно на нижележащие плотные грунты и передают им нагруз­ку от здания. Свайные фундаменты устраивают из забивных, набивных свай-оболочек и завинчиваемых свай. Сваи бывают деревянные, бетонные, железобе­тонные, стальные и грунтовые.
2.2. Колонны
В производственных зданиях колон­ны (отдельно стоящие стойки) являются одним из основных элементов каркаса и служат опорами несущих элементов перекрытий, покрытий и для передачи нагрузки на столбчатые фундаменты.

В современных зданиях каркасного типа в основном применяют сборные железобетонные колонны, реже сборно-монолитные и монолитные. Размеры колонн унифици­рованы, что позволяет уменьшить количество типоразмеров.

Колонны одноэтажных зданий отличаются по размерам и конст­рукциям от колонн многоэтажных зданий. Для одноэтажных про­изводственных зданий применяют колонны квадратного, прямо­угольного и двутаврового сечения, а также двухветвевые.

Различают колонны для зданий, оборудованных мостовыми кранами, и для зданий без кранов. Для первых применяют колон­ны прямоугольного сечения (400Ч600; 400Ч800; 500Ч800 мм), с консолями – при высоте помещений до 10,8 м, пролета до 24 м (рис. 2.3).

В бескрановых пролетах устанавливают колонны квадратного (300Ч300, 400Ч400, 500Ч500 мм) или прямоугольного сечения (300Ч400, 400Ч500 и 500Ч600 мм). Это зависит от размеров сет­ки колонн и высоты помещения.

Колонны, ограничивающие крановый пролет, состоят из двух частей: надкрановой (прямоугольной), которая несет нагрузку от покрытия, и подкрановой, расположенной ниже верхнего уровня консоли, на которую опираются подкрановые пути. Крайние ко­лонны кранового пролета имеют одну консоль (выступ), а сред­ние – две, расположенные симметрично по отношению к продоль­ной оси ряда колонн.

В зависимости от расположения, колонны подразделяются на средние, геометрические оси которых совпадают со средними разбивочными осями, и крайние (пристенные). Средние колонны в бескрановых пролетах имеют двусторонние консоли для опирания ферм и балок покрытия.

Для многоэтажных производственных зданий применяют ко­лонны сечением 400Ч400, и 400Ч600 мм с одноэтажной и двух­этажной разрезкой. Стыки колонн располагают на 600 мм выше уровня чистого пола. Колонны имеют одинаковое сечение на всех этажах. В отличие от колонн одноэтажных зданий, крайние и сред­ние колонны многоэтажных зданий имеют консоли.

Сборные железобетонные колонны для бытовых помещений и административных зданий имеют сечение 300Ч300 мм и выпуска­ются заводами высотой в два и три этажа. В колоннах всех типов имеются стальные закладные детали, предназначенные для креп­ления строительных конструкций, стеновых панелей и (при нали­чии) подкрановых балок.

Для надежного закрепления колонны в стакане фундамента длину ее принимают больше высоты первого (нижнего) этажа на 0,9-1,35 м в зависимости от высоты помещения.



Рис. 2.3. Сборные железобетонные колонны производственных зданий:

I – для одноэтажных зданий; а, б – сплошные – для зданий без мостовых кранов; в, г – для зданий с мостовыми кранами; д, е – двухветвевые с мостовыми кранами; II – для многоэтажных зданий: а, б – с одноэтажной разрезкой; в, г – с двухэтажной разрезкой.

2.3. Перекрытия
В последние годы большинство производственных многоэтажных зданий сооружается каркасного типа из сборного железобе­тона, реже сборно-монолитного железобетона.

Сборные междуэтажные и чердачные перекрытия могут иметь конструкции: балочные, безбалочные и кессонные. Наиболее ши­роко в производственных зданиях распространена балочная конструкция благодаря тому, что она собирается из простых в изготов­лении и монтаже конструкций с несложными соединениями.

Безбалочные перекрытия удобны в помещениях, где требуется устройство плоского потолка. Существует несколько конструкций безбалочных и кессонных перекрытий, но они сложнее балочных (рис. 2.4).

Перекрытие состоит из двух элементов: ригеля, опирающегося на консоли колонн, и настила перекрытия (ребристого или пустотелого), который укладывается на ригели (рис. 2.5). Отдельные элементы перекрытия соединяются сваркой закладных деталей, расположенных в них.

Б
Рис. 2.4. Безбалочная конструкция сборного железобетонного перекрытия:

1 – колонны; 2 – капитель; 3 – надколонные плиты; 4 – пролетные плиты.
алочные перекрытия устраивают при сетке колонн 6Ч6, 9Ч6 м. Существуют конструкции перекрытий с сеткой колонн 12Ч6 м. При сетке колонн 6Ч6 м ригель можно распола­гать вдоль и поперек здания, а при 9Ч6 м ригель обычно распо­лагают поперек здания.

Покрытия многоэтажных производственных зданий чаще вы­полняются плоскими. Если сетка



колонн верхнего этажа имеет размеры сетки колонн многоэтажных зданий (6Ч6, 9Ч6 и 12Ч6 м), то и соответственно конструкция покрытия чаще берется такая же, как для междуэтажного перекрытия. Когда для верхнего этажа принята сетка колонн одноэтажного здания (18Ч6, 24Ч6 м и др.), то и конструкцию покрытия принимают такой же, как для од­ноэтажных зданий.
2.4. Покрытия и кровли
Покрытие (крыши) предох­раняет здание от атмосферных воздействий и отводит дожде­вые и талые воды с кровли здания, а также при необходи­мости сохраняет в помещениях заданный температурно-влажностный режим. Крыша долж­на отвечать предъявляемым к ней требованиям по теплоизоляции и водонепроницаемости и обладать достаточной несущей способностью.

Собственный вес крыши, а также другие нагрузки (снег, ветер, подвесной транспорт и т. п.) воспринимают несущие конструкции покрытия, которые в производственных зданиях состоят из основ­ных несущих конструкций (фермы, балки), несущих элементов ограждающей части покрытий (плиты покрытия) и, в отдельных случаях, подстропильных конструкций.

В производственных зданиях устраивают бесчердачные покры­тия (совмещенные крыши) плоские или скатные. В них совмещают конструкции чердачного перекрытия и крыши.

Покрытия производственных зданий могут быть утепленными и неутепленными (холодными).

Утепленные покрытия устраивают в отапливаемых зданиях с нормальным температурно-влажностным режимом, а также в зда­ниях, в которых поддерживается повышенная или пониженная температура. Водонепроницаемость покрытию придает слой гид­роизоляции (кровля).

В холодных покрытиях кровлю устраивают непосредственно по выравнивающему слою, уложенному по несущим элементам ог­раждающей части покрытия (плитам покрытия). В утепленных покрытиях по выравнивающему слою укладывают утеплитель, за­тем стяжку и кровлю, а при необходимости прокладывают пароизоляцию.

Пароизоляция. Пароизоляцией предохраняют утеплитель от увлажнения парами внутреннего воздуха.

Пароизоляцию устраивают по цементной стяжке, покрывающей плиты покрытия, и, в зависимости от влажности помещения, ее можно выполнять в виде смазки битумной или дегтевой мастики, а также из 1-2 слоев рубероида или пергамина на битумной мастике. Если плиты покрытия выполнены из легких бетонов, то пароизоляцию выполняют в виде окраски специальными составами внутренней части плиты.

Утеплитель (теплоизоляционный слой). Утеплитель является ограждающей частью теплого покрытия и предназначается для сохранения заданной внутренней темпера­туры в помещении и для тепловой изоляции от теплопотерь через покрытия. Толщину его устанавливают в зависимости от внутренней температуры и влажности помещений, расчетной наружной температуры воздуха и свойств теплоизоляционного материала.

Обычно для утепления покрытий производственных зданий применяют газобетон, пенобетон, керамзитобетон, минераловатные плиты, минеральную пробку, пенополистерол и другие материалы.

Кровля. Кровля – это водоизоляционный слой крыши. Современные крыши производственных зданий обычно покрывают рулонными кровельными материалами. Их наклеивают на битумные или дег­тевые мастики. В зависимости от уклона крыши, который может быть от 0 до 25%, водоизоляционный слой может состоять из 1-5 слоев толя на дегтевой мастике, рубероида, стеклорубероида или гидроизола на битумной мастике и др.

Водоизоляционный слой наклеивают на стяжку, чаще асфаль­товую. По водоизоляционному ковру на плоских кровлях и кров­лях с малым уклоном укладывают защитный слой из мелкого гра­вия, втопленного в мастику. Он предохраняет кровельный ковер от механических повреждений. Сейчас для кровель промышленных зданий применяют также стальной оцинкованный профилирован­ный настил, кровельные панели из алюминия, асбестоцементные
панели и др.

  1   2   3   4   5


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации