Строительные материалы Какие вещества и материалы считаются строительными материалами

Статья описывает основные необходимые свойства строительных материалов для различных конструкций. Как строительная промышленность меняет основные свойства вещества. Дерево и деревообрабатывающая промышленность. 

Вещества  и материалы, применяемые при возведении различного рода зданий и сооружений, называются строительными материалами. В качестве строительных материалов служат минеральные или органические виды сырья в естественном виде, после соответствующей механической обработки или же после обработки, связанной с изменением физического  строения,  а  также  химического состава. Классификация производится по двум основным признакам: по природе материала и по его назначению. Каждый из выше перечисленных материал обладает присущими его физико-химической природе и структуре свойствами.

Технологии

Процесс производства строительного материала, имеет две стадии:

1. Физико-химическую;
2. Механическую. 

Ряд естественных материалов, как, напр., естественные камни, дерево, волокнистые материалы, нуждаются только в механической обработке. Большая же часть материалов, так называемых искусственных, проходят обе стадии обработки в соответствующей  последовательности. Так, например металлы от начальной до конечной стадии (от руды до готовой металлической детали), претерпевают ряд сложнейших изменений как в своём химическом составе, кристаллической структуре, так и в форме. Технология строительных материалов в настоящее время достигла высокой степени развития, базирующиеся на прочном научном основании.

Задачей технологии, обработки строительных материалов является получение свойств,  обеспечивающих наиболее эффективное их использование. Назначение и область применения:

1. Материалы несущих конструкций;
2. Материалы ограждений;
3. Материалы  специального назначения;
4. Дорожные материалы;
5. Отделочные вспомогательные материалы;
6. Материалы, применяемые при нагрузках, вызывающих  любые  напряжения (сжатие,  растяжение, изгиб,  кручение(в мостах, балках, стропилах, каркасах);
7. Материалы,  применяемые при нагрузках, вызывающих  главным образом напряжения сжатия (в арочных мостах, несущих  стенах,  колоннах);
8. Материалы  стеновые  и для перекрытии;
9. Кровельные  материалы;
10. Гидроизоляционные, звукоизоляционные и термоизоляционные материалы;
11. Светопроницаемые материалы;
12. Жароупоры, огнеупоры и кислотоупоры;
13. Облицовочные материалы.

Необходимые свойства строительных материалов

 В зависимости от их назначения регламентируются соответствующими техническими  условиями, устанавливающими  как нормы  качественных показателей, так и методы их определения (испытания материалов). Промышленность  в настоящее время вырабатывает материалы весьма разнообразных свойств и даёт возможность применять в инженерных конструкциях материалы особо высоких качеств. В мостостроении и в каркасном строительстве начали применять легированные  стали, содержащие  различные металлы (никель, медь,  хром). В  авиации  нашли  применение алюминиевые сплавы, характеризующиеся высокими  показателями прочности при низком удельном весе.

Группа вяжущих  материалов в настоящее время пополнилась целым рядом  цементов,  обладающих особыми свойствами. Так, глиноземистый цемент отличается чрезвычайно интенсивным  процессом отвердевания и высокой прочностью. Сталь обыкновенная и легированная, сплавы цветных металлов (дуралюмин, бронза ), дерево, пластмассы и железобетон. Камни естественные (гранит, базальт, известняки). Камни  искусственные (кирпич  глиняный обожжённый, кирпич силикатный). Бетоны, бетонные блоки, гипсовые плиты и дерево. Дерево как строительный материал считается главным в современном строительстве.

Промышленность строительных материалов

К промышленности строительных материалов относится производство:

1) стеновых материалов (глиняный, силикатный шлаковый и другие виды строительного кирпича,  искусственные камни  и  блоки); 

2) вяжущих  материалов  (портландцемент и его разновидности, известь,  строительный гипс, магнезиальный цемент и смешанные  цементы);

3) строительных деталей и конструкций (бетонные, железобетонные, деревянные, гипсовые);

 4)кровельных материалов (черепица, асбошифер, толь и рубероид);

5) строительного стекла;

6) отделочных и облицовочных  материалов (мрамор естественный и искусственный, облицовочный кирпич, плитки);

7) санитарно-техническое оборудования (радиаторы, калориферы, вентиляторы, ванны, умывальники и различная арматура);

 8) термоизоляционных и звукоизоляционных материалов (фибролит, торфоплиты, древесноволокнистые плиты, диатомитовые изделия, пенобетон, пеногипс,  шлаковая вата и минеральная  шерсть);

9) инертных материалов (песок,  щебень, гравий);

10) асфальтобитумных материалов.

Строительные материалы и изделия из дерева

Растение, имеющее твердый, песочный, деревянистый стебель (ствол), не меньше 10 см толщины, растущий свободно и ветвящийся или не ветвящийся. В случае ветвления ветви отходят от ствола на некоторой высоте, причем обычно они значительно тоньше, чем ствол. Дерево со стволом менее 10 см толщины называют деревцо м. Деревья всего света можно разделить на несколько групп. К самой большой относятся деревья, имеющие вторичный прирост. Листья могут быть или долговечные  ( вечнозеленые) или опадать на неблагоприятное время года — зиму.

К другой группе относятся деревья без вторичного прироста, но ветвящиеся или слабо ветвящиеся (на пр.панданус), причем ветви у них мало отличаются от стеблей. На концах стволов или ветвей развивается крона нередко из огромных листьев, почти всегда долговечных. В особые группы приходится выделить древовидные кактусы. Некоторые кактусы — видные молочаи  Африки, а также большие бамбуки со стволами, хотя и сходными по строению с соломинами злаков, но достигающими 20 см в тол ширину и 25 м в вышину.

Деревянные  конструкции 

Из древесины, составляющей главнейшую по объему часть дерева, изготовляют:

1. лесные строительные материалы (брусья, балки, пластины, доски, сваи, шпал ы и т. д.);
2. строительные детали [оконные рамы и переплеты, дверные полотна, паркет, галтели, деревянные фермы- перекрытия  Деревянные  конструкции;
3. упаковочные средства (бочки, ящики, древесная шерсть- стружка);
4. предметы домашнего обихода (мебель, утварь);
5. части машин и производственное оборудование(шкивы , валы, зубчатые колеса, челноки и катушки ткацкие, колодки сапожные);
6. части обоза (кузова , колеса, полозья) и экипажи (телеги, сани и проч.);
7. музыкальные инструменты (струнные — смычковые, типа скрипок, деревянные духовые—флейты, кларнеты и т. д., рояли, пианино, органы, гармонии);
8. различные предметы (сундуки, учебные пособия, игрушки, деревянную обувь).

Из других частей дерева имеет наибольшее значение кора. Кора древесных пород,образующих пробку [на пример пробковые дубы (Quer cus suber , Q. occident alism бархатное дерево (Phellodendr on)], является сырьем для побочно — изоляционного производства. Изготовление пробок для укупорки бутылок, изоляционных плит, спасательных приборов (пояса, круги), упаковочных средств (пробковая крупа дл я фруктов). Стебли и ветви некоторых древесных пород (ивы) дают материал для корзиночного производства и для гнутарного (дуги). Плоды и их части (например скорлупа кокосового ореха —Phyt el ephus macocarpo) употребляются в пуговичном производстве.

Процессы деверево обрабатывающей  промышленности

Процессы обработки дерева группируются следующим, образом:

1. разработка сырья, почти всегда бревен, в сортименты и полуфабрикаты, имеющие правильную геометрическую форму (брус, доска ) или форму листа (фанерный сл ой);
2. обработка различными способами полуфабрикатов и производство различных изделий. 

Разработка сырья

В  первой группе процессов доминирующее значение имеет продольное резание дерева различными способами при его лущение. Продольная обработка дерева производится топором—теска —или  специальными ножами и клиньями —колка дерева —или пилами—распиловка. При продольной обработке дерева топором ( теска ) отходящая часть древесины превращается в щепу.

Распиловка леса с брусовкой

Когда бревно пропускается через лесопильную раму дважды—первый раз, чтобы опилить его с боков для получения двухстороннего бруса, а второй раз дл я разрезки на доски—является некоторым приближением европейского метода к американскому. На лесопильных заводах европейского типа первая брусующая лесопильная рама в последнее время иногда заменяется станком с круглыми пилами. В отношении расходования сырья — древесины, составляющего в себестоимости пиленого леса около 70 %, техника распиловки выработала применение тонких пил , соответствующие постава пил в лесопильных рамах, правильную сортировку товара, использование в последующих производствах отходов лесопиления (горбылей, реек, концов). Для ускорения производственного процесса лесопиление сочетается с искусственной сушкой продукции (досок, брусьев, брусков, планок и проч.) и обработкой ее на строгательных станках.

Лущение дерева

Совершенно иным является процесс лущения дерева, при помощи которого бревно или часть его («пол-дерева», «четвертина») превращаются в листы, имеющие толщину обыкновенно около 1 мм, именуемые слоями фанеры, или шпоном. Если лущению подвергают целое бревно, то оно разворачивается по спиральной линии, идущей от поверхности к центру, в непрерывный лист. Если же лущат полдерева или четвертину, то срезываются отдельные листы, шириной соответственно размерам обрабатываемого куска дерева. Для лущения дерево обрабатывается паром или горячей водой (в парильных или варильных камерах) или просто размачивается, чем понижается сто твердость и сопротивляемость действию ножа и повышается вязкость.

Затем дерево укрепляется на шпинделях лущильного станка и путем вращения надвигается на установленный на этом же станке нож, имеющий длину, равную длине половины дерева перпендикулярно образующей. При лущении целого дерева фанерные листы (шпон) снимаются по образующей, и срез оказывается близким к тангенциальному. При лущении в полдерева можно получать фанеру по срезам, перпендикулярным к образующей, т. е. близким к радиальным. Последнее позволяет получить фанеру с красивым рисунком (текстурой), а потому применяется при обработке древесины ценных пород, употребляемых для отделки различных изделий.

Средним между лущением и колкой является процесс производства строганной и резаной фанеры, изготовляемой исключительно из ценных древесных пород для облицовки дорогих изделий. Процесс производства строганной (резаной) фанеры заключается в надвигании обрабатываемого куска дерева, которому придают форму бруса, на неподвижно установленный нож. Последний срезывает, а местами и скалывает слой древесины, имеющий толщину иногда около 0,1 мм. Срез при изготовлении строганной (резаной) фанеры может быть тангенциальным и радиальным и избирается при производстве в зависимости от красоты текстуры. Листы лущеной фанеры — шпон являются полуфабрикатом дл я производства клееной фанеры.

Вторая группа процессов обработки дерева

Заключающая группа по обработки полуфабрикатов и производство изделий, весьма разнообразна. Сюда относятся:

1. сушка полуфабрикатов в том виде, как они изготовлены в первой стадии производства;
2. сушка полуфабрикатов после предварительного распаривания, гнутья для придания им соответствующей формы или иной обработки;
3. обработка полуфабриката на различных станках (рубильных, токарных, копировальных, фрезерных, шипорезных, долбежных, сверлильных, строгальных, стружечных и т. п.);
4. изготовление деталей изделий и конструкций;
5. соединение деталей в изделия, в конструкции при помощи  дерева, металла иклеев;
6. обработка поверхности изделий строганием, шлифовкой, резьбой, тиснением, выжиганием и т . д ., а также пропиткой, протравкой, окраской, лакировкой и полировкой.

Столярно — строительное и столярно — мебельное производства включают почти все производственные  процессы промышленности второй группы .

Дерево как материал пластических искусств.

Дерево используется двояко: или как элемент конструктивный или как элемент декоративный.

В первом случае, будь то в архитектуре или скульптуре, оно целиком или частично на пример деревянное покрытие каменного здания составляет самый организм, самое тело художественного произведения, тем самым определяя и его художественную форму, которая тотчас же изменила бы свой характер, как только на месте дерева выступил бы другой материал.

Во втором случае (на пример как инкрустация) дерево составляет не конструктивную основу художественного организма, а лишь его периферийную оболочку, воздействуя на зрителя главным образом живописными свойствами своей обработанной поверхности. Дерево с древнейших времен было одним из наиболее употребительных материалов в пластических искусствах, применявшимся не только в архитектуре и скульптуре, но и в живописи. Станковая живопись до 16 в. Имеет своей основой почти исключительно дерево. Первоначально краски накладывались непосредственно на дерево. Позднее для предупреждения его расщепления на грубо обделанные доски начали наклеивать холст, который покрывался грунтом из мела и клея. Этот прием мы встречаем уже в древнем Египте, откуда он перешел в Грецию и Рим, а затем в Византию, славянские страны, Италию и Германию Средневековья и эпохи Возрождения (картины примитивов, иконы). Начиная с 17 в. доски для живописи стали грунтоваться без проклейки холстом, а в новейшее время дерево в живописи почти полностью вытеснено холстом, натянутым на подрамник.

Профессиональные вредности и охрана труда.

 Обработка дерева включает в себя три основных операции—подготовку материала, обработку его и изготовление изделий, причем каждой из ни х свойственны то ил и другие профессиональные вредности. Первоначальная подготовка материала, производимая обычно машинным способом (на лесопильных рамах, круглыми и ленточными пилами, строгальными и фрезерными станками), дает большое количество травматических повреждений, часто кончающихся инвалидностью. Причем наибольшее количество давали круглые пилы, затем—строгальные и фрезерные станки. Травматические повреждения наблюдаются также часто при обработке материала у столяров (главным образом пальцы и кисти) и плотников (главным образом, голени).

Значительной проф. вредностью, общей для многих процессов, является древесная пыль, вызывающая заболевания глаз (конъюнктивиты) и дыхательных путей. 73% обследованных, проработавших свыше 10 лет, страдает катаром  носоглотки. При окончательной отделке дерева полировщики, лакировщики и красильщики подвергаются воздействию в ходящих в краски, политуры и лаки различных химических веществ (нитро- и нитросоединения, двухромовокислый  калий и др. В красках, метиловый спирт и пиридин—в политурах, олифа , бензин, канифоль и т. д .—влаках), вызывающих раздражения кожи и дерматиты.

Некоторые сорта дерева тропических пород (железное, эбеновое, индийское, розовое, сатиновое дерево и др.) являются ядовитыми и вызывают у предраспололсенных лиц поражения кожи и слизистых оболочек, а иногда и общие отравления (сатиновое дерево).

Охрана труда

Охра на труда при механической обработке дерева сводится к надлежащим ограждениям машин, установке эксгаустеров, обучению рабочих безопасным методам работы и обязательному устройству пунктов первой помощи. При работах, выделяющих пыль, необходима местная вентиляция.  При работах по отделке—-спецодежда, умывальники, души и т. п. При работах с ядовитыми сортами дерева—регулярные медицинские осмотры и надлежащий подбор рабочих.