Будівельні матеріали і вироби

БУДІВЕ́ЛЬНІ МАТЕРІА́ЛИ І ВИ́РОБИ – різні за складом, структурою, формою та властивостями речовини або виготовлені з них закінчені елементи, які виготовляє будівельних матеріалів і виробів промисловість, для зведення будівель та споруд. Буд. матеріали (Б. м.) можуть бути природними (камінь, дерево, глина) або штучними (цемент, пластмаси, бітуми тощо). За хім. складом Б. м. поділяють на неорганічні (мінеральні) та органічні. Види Б. м. і технологія їх виготовлення змінювалися з розвитком продуктив. сил та вироб. відносин у сусп-ві. У первіс. та рабовласн. сусп-ві використовували найпростіші матеріали: глину, очерет, деревину та природ. камінь, невипалену цеглу з глини або річк. мулу; як покрівел. матеріал – глиняну випалену черепицю, теракоту як облицювал. плити. Перші в’язкі речовини – глина, гіпс, вапно, асфальт. Згодом для спорудження фундаментів, водогонів, портів та ін. гідротех. споруд виникла потреба у в’язких речовинах, здатних тверднути у воді. Так почали використовувати суміш вапна з товченою (меленою) цеглою (цем’янкою), а в давньорим. буд-ві – суміш вапна з вулканіч. попелом (пуцоланою). В’язкі речовини використовували також для отримання найпростішого бетону. З ін. Б. м. широковживаними були скло та фарби. В середні віки почали використовувати дешевші та прогресивніші матеріали – цеглу та черепицю. Розвиток капіталізму викликав бурхливе зростання пром., залізнич. та військ. буд-ва, яке потребувало матеріалів високої міцності. Тому було винайдено буд. та броньов. сталі, залізобетон, в’язкі речовини (портландцемент, гідравлічне вапно, романцемент), що тверділи у воді, мали більшу міцність порівняно з вапном. Наприкінці 19 – поч. 20 ст. набуло розвитку вироб-во штуч. кам’яних матеріалів (силікат. цегли, азбестоцементу, шлакобетону), усталилося використання готових конструкцій, виробів і деталей, панелей, великих панелей і блоків тощо, виготовлених на з-дах. Нині дедалі більшого поширення набувають вироби з бетонів на спец. зв’язувачах і конструктивні деталі з нових видів скла і пластмас, високоміцної та легованої сталі, легких сплавів та ін. ефектив. матеріалів. Є кілька осн. груп Б. м. і в.

Природні кам’яні матеріали і вироби – камінь і блоки для укладання стін, облицювал. матеріали, грубооброблені матеріали (бутовий камінь, щебінь, гравій, пісок), матеріали для дорож., гідротех. буд-ва, хімічно стійкі та жаростійкі матеріали та вироби. Традиційне в минулому використання каменю як буту збереглося тільки в с. госп-ві для кладки фундаментів і стін, а також у гідротех. і транспорт. буд-ві для кріплення схилів, каналів, насипів. Замість тесаних кам’яних виробів у буд-ві дедалі частіше використовують пиляні стінові блоки з легких гірських порід (вапняку, черепашнику, туфу), для монум. будівель – з граніту, мармуру, зокрема кам’яні сходи, плити для підлоги, підвіконня тощо. Тонкі пиляні кам’яні плитки можуть бути використані нарівні з керамічними для зовн. облицювання великих стінових панелей споруд. У міському буд-ві для проїздів з найінтенсивнішим рухом використовують бортовий камінь з високоякіс. гірських порід, а також тротуарні плити і бруківку. Пісок, гравій і щебінь необхідні як заповнювачі для бетонів різних видів, зокрема легких (пемза, туф, черепашник), для буд. розчинів, вироб-ва силікатних та ін. матеріалів. Багато гірських порід використовують для футерування апаратів та установок, які зазнають дії кислот, лугів, солей, агресив. газів, впливу високих т-р.

Штучні кам’яні матеріали і вироби залежно від способу отримання поділяють на підгрупи: матеріали, що базуються на твердненні в’яжучих; керамічні матеріали і вироби, які виготовляють шляхом випалювання глини та ін. видів сировини; скляні та ін. плавлені мінерал. матеріали та вироби (кам’яне та шлакове литво, шлакова пемза); кристалічні ситали та шлакоситали. Найважливіше значення в буд-ві має перша підгрупа. До неї входять: цементні бетони (важкі й легкі), вироби з них: великорозмірні блоки, панелі та збірні залізобетонні конструкції; силікатобетонні вироби і конструкції, які виготовляють із вапна, піску, шлаків, зол та ін. відходів пром-сті з автоклав. обробленням; азбестоцементні вироби (покрівельні та стінові хвилясті листи, труби тощо); гіпсові й гіпсобетонні вироби; ґрунтоцементні вироби (саманна цегла та блоки для стін у сільс. буд-ві, дорожні покриття або основи під них); асфальтові бетони і розчини для дорожніх покриттів, тротуарів, підлог пром. споруд та плоскої покрівлі; полімербетон (характеризується особливою водонепроникністю, стійкістю до дії агресив. середовищ); буд. розчини (суміш одного або кількох видів в’яжучих з водою та дрібним заповнювачем).

Керамічні матеріали і вироби одержують із глинястих мас за допомогою формування, сушіння та випалювання. Простота виготовлення, висока міцність і довговічність, універсальність властивостей і широкий асортимент дають змогу використовувати їх у різноманіт. конструкціях будівель і споруд. За призначенням вони бувають: стінові (цегла звичайна, цегла й каміння порожнисті й пористі, великі блоки й панелі з цегли та каміння); для зовн. облицювання (цегла й каміння керамічні лицьові, кераміка килимова, плитки керамічні фасадні); для внутр. облицювання (плитки та плити для стін і підлог); покрівельні (черепиця); труби (дренажні й каналізац.); заповнювачі для легких бетонів (керамзит, аглопорит); сан.-тех. вироби (умивальники, ванни); дорожня цегла; кислототривкі вироби (цегла, плитки, труби); вогнетривкі матеріали.

Неорганічні в’яжучі речовини – порошкоподібні матеріали, які при змішуванні з водою утворюють пластично-в’язке тісто, здатне внаслідок фіз.-хім. процесів тверднути й переходити в каменеподіб. стан. Виняток становлять магнезіальні та шлаколужні в’яжучі, кислототривкий цемент, які замішують водними розчинами деяких солей та ін. сполук. Неорганічні в’яжучі поділяють на гідравлічні (після замішування й попереднього тверднення на повітрі далі тверднуть у воді) і повітряні (можуть тверднути й зберігати міцність лише на повітрі, тому їх застосовують у назем. спорудах, які не зазнають постійного впливу води). До гідравлічних належать гідравлічне вапно, романцемент, портландцемент і його різновиди, лужні цементи; їх застосовують у буд-ві наземних, підземних, гідротех. та ін. споруд, які зазнають впливу води. До повітряних належать гіпсові в’яжучі, магнезіальні матеріали, рідке скло, повітряне буд. вапно. Гіпсові в’яжучі використовують для виготовлення тинькувал. розчинів, перегородкових стінових плит і панелей, вентиляц. коробів, гіпсокартон. листів, архіт. деталей, гіпсових і гіпсобетон. буд. виробів для внутр. частин будинків і споруд. Повітряне буд. вапно застосовують для виготовлення мурувал. та оздоблювал. розчинів, для вироб-ва силікат. бетонів та ін. видів цементів, які здатні тверднути за вологих умов. Портландцемент використовують для виготовлення моноліт. та збірного бетонів й залізобетону, що застосовують у наземних, підзем. та підвод. частинах споруд та споруд, на які впливає багаторазова змінна дія води й морозу.

Лужні цементи – системи, що є поєднанням силікатів природного чи техноген. походження та сполук лужних металів, які дають у водному середовищі лужну реакцію. Однією з визначних подій у науці про цементи стала зміна традиц. уявлень про закономірності прояву в’яжучих властивостей неорган. речовинами. 1957 проф. В. Глуховський відкрив в’яжучі властивості у сполук лужних металів, що стало поштовхом до створення класу лужних цементів, у яких згадані сполуки є структуротвірними елементами. Лужні цементи поділяють на два класи: перший (геоцементи) та другий (шлаколужні, зололужні цементи, лужні портландцементи, лужні алюмінатні цементи). Осн. продукти гідратації лужних цементів – низькоосновні гідросилікати кальцію тоберморитової групи, кремнієва кислота, лужні та мішані лужно-лужноземельні гідроалюмосилікати (аналоги природ. породотвірних мінералів типу цеолітів, слюд). Найбільшого поширення набули шлаколужні цементи, які одержують шляхом змішування мелених гранульов. металург. шлаків із розчинами сполук лужних металів (калію, натрію) або спільного помелу таких шлаків з малогігроскопіч. сполуками цих металів. За допомогою введення різних добавок мінерал. походження (глини, спеки, гірські породи, клінкер) можна надати шлаколуж. цементам комплексу спец. властивостей. Розрізняють швидкотвердні, жаростійкі, безусадкові, сульфатостійкі, тампонажні та ін. шлаколужні цементи. Їх можна застосовувати в гідротех., пром., с.-г., дорожньому та ін. видах буд-ва, а також у металург., машинобуд. пром-сті, ливар. вироб-ві.

Теплоізоляційні матеріали використовують для огороджувал. конструкцій будівель, пром. та енергет. устаткування й трубопроводів. Ці матеріали можуть мати коефіцієнт теплопровідності не вищий за 0,18 Вт/(мК) та середню густину не більш як 600 кг/м². За формою теплоізоляц. матеріали поділяють на штучні (плити, блоки, цегла, циліндри, сегменти тощо), рулонні (мати, стрічки), шнурові (шнури, джгути) та сипкі (керамзитовий гравій, торфовий дрібняк). За складом вихідної сировини – на неорганічні (мінерал. і скляна вата, вироби з них, ніздрюваті бетони, піноскло, азбестовмісні матеріали та вироби, спечені перліт і вермикуліт тощо) та органічні (переважно з відходів деревообробки – деревостружкові, деревоволокнисті, арболітові, комишитові, фібролітові, торф’яні плити). Неорганічні теплоізоляц. матеріали характеризуються достатньою вогнестійкістю, низькою гігроскопічністю, стійкістю проти загнивання.

Бітумні та дьогтьові в’яжучі речовини й матеріали на їхній основі застосовують для виготовлення асфальт. бетонів, покрівельних, гідроізоляц. та пароізоляц. матеріалів і виробів, гідроізоляц. та дорожніх мастик, бітумних емульсій, покрівельно-гідроізоляц. паст, а також для покриттів. Бітуми складаються здебільшого із сумішей високомолекуляр. вуглеводнів метанового, нафтенового та ароматич. рядів, їхніх кисневих і сірчистих похідних. За походженням розрізняють бітуми природні та штучні нафтові. За способом одержання нафтові бітуми поділяють на залишкові, окислені та крекінгові; за консистенцією – тверді, напівтверді та рідкі; за призначенням – дорожні, буд., покрівел., гідроізоляційні. Дьогті – це в’язкі рідини чорного чи бурого кольору, які складаються з вуглеводнів та їхніх сірчистих, азотистих і кисневих похідних; їх одержують шляхом конденсації пароподіб. продуктів, що утворюються в результаті розкладання орган. матеріалів (кам’яного вугілля, торфу, деревини тощо) за високої т-ри без доступу повітря. За вихідною сировиною дьогті поділяють на кам’яновугіл., буровугільні, торф’яні, деревні та сланцеві; залежно від методу перероблення сировини – коксові та газові. До дьогтьових матеріалів належать сирий кам’яновугільний, відігнаний дьоготь, пек, складений дьоготь. Рулонні покрівел. матеріали за структурою полотна поділяють на основні та безосновні. Як основу рулон. матеріалу застосовують покрівел. картон, склотканини, фольгу та азбест. папір. На картон. основі виробляють руберойд, пергамін і толь; на склооснові – склоруберойд, склоповсть, гідробутил, гідросклоізол; на основі фольги – фольгоізол та фольгоруберойд, а на азбест. папері – гідроізол, бризол тощо. Рулонні матеріали виробляють із захисним шаром, яким може бути посипка (крупнозерниста, дрібнозерниста, лускоподібна й пилувата), покриття фольгою тощо. За видом в’язких покрівел. та гідроізоляц. матеріали бувають бітумні, дьогтьові, дьогтебітумні, бітумно-полімерні, бітумно-гумові, гумодьогтьові, полімерні.

Матеріали та вироби зі скла. Розрізняють такі види скла: скло листове віконне (для скління вікон. та дверних рам, зенітних ліхтарів, вітражів у будівлях і спорудах різного призначення); неполіроване й поліроване вітринне скло; увіолеве скло (для використання у дит. і мед. закладах, оранжереях тощо); візерунчасте, армоване, кольорове листове скло, яке може бути забарвленим у масі (глушене) і накладним (на одну з поверхонь наносять шар забарвленого скла); стемаліт (листове скло, одна поверхня якого покрита кольоровою силікат. фарбою) – панелі на його основі широко застосовують для зовн. та внутр. облицювання. Смальту використовують для мозаїч. панно, картин, декор. композицій на фасадах будинків; скляну емальов. плитку з високою хім. стійкістю – для облицювання приміщень з агресив. середовищами. У буд-ві найчастіше використовують скляні порожнисті блоки, склопакети, дверні полотна, труби, профіл., загартоване, багатошарове скло (триплекс), а також ніздрювате скло і скляне волокно.

Металеві вироби. У буд-ві метали використовують для несучих конструкцій пром. будинків та інж. споруд (мостів, резервуарів, газгольдерів тощо), виготовлення арматури для залізобетону, рейок, труб магістральних та ін. трубопроводів, сан.-тех. виробів тощо. У буд-ві використовують чорні та кольорові метали, прокатну сталь різних профілів (кутикового, швелерного, двотаврового тощо). В залізобетон. конструкціях застосовують прості вуглецеві та низьколеговані арматурні сталі у вигляді дроту і стрижнів гладких або період. профілю. Ненапружені залізобетонні конструкції, в яких сталь витримує невеликі навантаження, армують простими вуглецевими та низьколегованими сталями марок 35ГС, 18Г2С, 25Г2С. Попередньо напружені конструкції армують високоміцними середньо- й високовуглецевими низьколегов. (марок 45С, 80С, 35ГС, 45ГС, 20×Г2С, 20×2Г2Т) сталями. Сплави кольорових металів застосовують для виготовлення деталей, що працюють в агресив. середовищах, піддаються тертю, повинні мати високу тепло- та електропровідність. Алюміній та його сплави застосовують у буд-ві для несучих та огороджувал. конструкцій. Особливо ефективним є застосування дюралюмініїв для конструкцій у великопрогін. спорудах, збірно-розбір. конструкціях, призначених для експлуатації в агресив. середовищах. З листів алюмінієвих сплавів виготовляють тришарові навісні панелі з теплоізоляц. заповненням.

Матеріали та вироби з деревини. У буд-ві використовують круглі лісоматеріали (колоди та жердини), пиломатеріали (брус, брусок, дошку, обапіл) та вироби з деревини. З деревини листяних та хвой. порід виготовляють стругані погонажні вироби (плінтуси, наличники, поручні), вироби для паркетних підлог, столярні вироби (віконні та дверні блоки із заповненням, перегородки, панелі); з маломір. та різносорт. деревини виготовляють клеєні дерев’яні конструкції (дверні полотна, балки, прогони, ферми тощо). З деревини та відходів її переробки виготовляють фанеру, деревостружкові та деревоволокнисті плити, цементно-стружкові плити, арболіт, фіброліт, ксилоліт, декор. вироби, шпали, опори під телефонно-телеграфні лінії, а також використовують її як кріпильне риштовання в підзем. розробках. Крім деревини, у буд-ві застосовують матеріали з рослин. сировини: очерету, соломи, стебел соняшника, костриці, бавовника тощо.

Лакофарбові матеріали – природні або штучні – наносять у в’язко-рідкому стані тонким шаром на буд. конструкції й деталі задля утворення захисної плівки від шкідл. впливів довкілля, для архіт.-худож. оформлення та поліпшення сан.-гіг. умов. Лакофарб. матеріали використовують для зовн. та внутр. робіт, наносять на дерево, метал, бетон і штукатурку; їх поділяють на основні (фарби, лаки й емалі) та допоміжні (розчинники, ґрунтувальні, шпаклюв. суміші), за допомогою яких готують поверхні під фарбування. За типом плівкотвір. речовин розрізняють олійні, полімерні, вапняні, цементні, силікатні, клейові матеріали. Осн. компоненти у лакофарб. матеріалах – в’язкі речовини (полімери, каучуки, оліфи, клеї, похідні целюлози тощо) та пігменти. На основі полімерів виготовляють емульсійні, лакосмоляні, полімерцементні фарби. Лаки – розчини масел, природ. чи синтетич. полімерів, бітумів тощо в органіч. розчинниках – бувають світлі (масляні чи масляно-смоляні) й чорні (бітумні й пекові). Найпоширеніші алкідні, перхлорвінілові лаки, нітролаки.

Літ.: Горчаков Г. И., Баженов Ю. М. Строительные материалы. Москва, 1986; Глуховский В. Д., Кривенко П. В., Румына Г. В. и др. Производство бетонов и конструкций на основе шлакощелочных вяжущих. К., 1988; Наназашвили И. Х. Строительные материалы, изделия и конструкции. Москва, 1990; Кривенко П. В., Барановський В. Б., Безсмертний М. П. та ін. Будівельні матеріали. К., 1993.

П. В. Кривенко, О. А. Братко