Строительные материалы и технологии

В учебном пособии изложены общие сведения о строительных материалах, перечислены основные проблемы строительного материаловедения без отрыва от строительных технологий, показана роль учёных-материаловедов.

В учебном пособии раскрыты основные теоретические вопросы. Учебное пособие составлено в соответствии с типовой программой дисциплины и отражает современные представления и уровень развития науки и техники в области строительного материаловедения.

В учебном пособии изложены общие сведения о композитных материалах, рассмотрен порядок расчета геометрических характеристик сложных сечений, приведены индивидуальные домашние расчетно-практические задания. Разработана программа вычисления геометрических характеристик нормальных сечений изгибаемых комбинированно армированных композитов при деградационных процессах, позволяющая моделировать изменение положения центра тяжести сечения фигуры и момента инерции в зависимости от динамики развития трещины.

Изложены общие сведения о композитах, принципы создания, виды и методы идентификации. Содержатся данные об особенностях структуры и свойствах строительных композитов: дисперсно- и газонаполненных, армированных волокнами. Приведен порядок статистической обработки результатов. Для закрепления материала предложен перечень задач для самостоятельного решения.

В монографии обобщены и систематизированы результаты экспериментальных и теоретических исследований тепловой изоляции в промышленных сооружениях, технологических объектах, трубопроводах и строительных конструкциях. Рассмотрены современные типы теплоизоляционных материалов на основе теплостойких газонаполненных пластмасс, вспененного стекла, вспененной резины, аэрогелей и изделий из минеральных волокон. Даны основные представления о морфологии газонаполненных материалов, ее фундаментальной сущности — многоуровневом характере организации пространственной структуры со стохастическим распределением газоструктурных элементов, характеризующих эту структуру. Рассмотрены методики расчета и приведены основные конструктивные решения изоляции трубопроводов, тепловых агрегатов, инфраструктурных объектов.

Рассматриваются вопросы технологии производства основных природно-строительных материалов, их физико-механические характеристики, а также методы защиты от разрушений.

В пособии рассмотрены основные свойства строительных и отделочных материалов: дерева, камня, стекла и металла. Предложенные практические задания способствуют развитию профессиональных навыков.

Учебное пособие содержит сведения о возможностях использования в строительной индустрии строительных отходов от демонтажа зданий и сооружений, в частности бетонного лома. Пособие подготовлено на кафедре строительного материаловедения и дорожных технологий.

Пособие посвящено аналитическому контролю качества цементов и материалов цементного производства, направлено на получение знаний, умений, навыков у студентов следующих направлений и специальностей: 08.03.01, 08.04.01 «Строительство»; 04.03.01, 04.04.01 «Химия»; 18.03.01, 18.04.01 «Химическая технология»; 04.05.01 «Фундаментальная и прикладная химия».

Содержит современные сведения о классификации, функциональных и строительно-эксплуатационных свойствах теплоизоляционных и акустических материалов, широко применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

Практикум формирует знания о использовании природных материалов, умение провести механическую обработку материала и стандартные испытания, изготовить стандартные образцы и сделать выводы по использованию материала в строительном производстве.

Рассматриваются вопросы современной технологии строительных изделий и конструкций различного назначения, в том числе бетонных и железобетонных, а также контроль качества готовой продукции.

В учебном пособии подробно описаны различные системные решения фасадной отделки, приведены свойства современных строительных материалов, используемых в указанной области, а также предложена систематизация строительных систем, используемых при облицовке стен и фасадов, в интерьерной отделке.

Рассмотрены основные свойства строительных материалов, виды и методы контроля качества. Особое внимание уделено принципам создания композитов и методам изучения их свойств на современном оборудовании. Приведены методики испытаний строительных материалов, а также порядок математической обработки результатов. Показаны методы независимой экспертизы строительных материалов. Для закрепления материала предложен перечень задач для самостоятельного решения.

Пособие соответствует федеральному государственному образовательному стандарту по дисциплине «Строительные материалы» направления 08.03.01 «Строительство». В пособии рассмотрены вопросы технологии строительных материалов функционального назначения, приведены вопросы для самоконтроля, типовые задачи и контрольные упражнения по курсу «Строительные материалы».

В учебном пособии рассмотрены свойства строительных материалов с использованием фундаментальных положений термодинамики, молекулярной физики, коллоидной химии и физико-химической механики высококонцентрированных дисперсных систем, что сделало представленный материал более понятным, научно обоснованным и облегчающим восприятие. Приведены примеры строения и свойств конкретных материалов, в большинстве случаев бетонов и цементов как наиболее применяемых в современном строительстве. Настоящее учебное пособие является составной частью (ч. 2) общего курса «Строительные материалы и изделия», подготавливаемого для обучающихся в аспирантуре, введение для которого представлено только в учебном пособии ч. 1 «Строительные материалы и изделия».

В учебном пособии рассмотрено строение строительных материалов с использованием наиболее фундаментальных положений термодинамики, молекулярной физики, коллоидной химии и физико-химической механики высококонцентрированных дисперсных систем, что делает представленный материал более понятным, научно обоснованным и облегчающим восприятие. Приведены примеры строения и свойств конкретных материалов, в большинстве случаев бетонов и цементов как наиболее применяемых в современном строительстве.

В учебном пособии дана характеристика композиционных материалов, приведены сведения об их классификации, применяемом сырье и особенностях технологических схем изготовления. Освещена сущность процессов, протекающих при изготовлении строительных материалов, представлены присущие им физико-механические свойства и области применения.

В монографии обобщаются результаты длительных (5,5-годичных) испытаний полистирольного пенопласта при постоянном сжимающем напряжении. Подход к изучению деформаций материала является феноменологическим, то есть осуществлено рассмотрение реологического поведения тела (пенополистирольного образца) в целом без вникания во внутреннее строение изделия и происходящих в его структуре изменениях в результате внешних силовых воздействий.

В учебном пособии изложены оптимальные методики расчета бетонов различного состава и назначения. Даны основные принципы организации производства товарного бетона и сборного железобетона, технологические расчеты формовочных цехов по видам технологии производства. Приведенные данные позволяют произвести расчеты основных технологических линий, производственных площадей и складского хозяйства, выбрать необходимое оборудование, и помогают при выполнении курсовых проектов и выпускной квалификационной работы в соответствие с требованиями Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования.

В учебном пособии представлены основные разделы производства, свойства и применение минеральных вяжущих веществ. Описаны способы регулирования свойств вяжущих веществ введением добавок, технологическими методами, использованием отходов местной промышленности. Указаны методы борьбы с коррозией цементного камня.

Рассмотрены вопросы, связанные с изучением структуры и свойств полимерных строительных материалов, с моделированием свойств полимеров по предложенным расчетным схемам. Приведенные сведения необходимы при производстве полимерных материалов и изделий.

Приведены принципы создания наноорганоминеральных модификаторов на основе техногенных отходов (золы уноса, отвальных золошлаковых смесей, отсевов дробления горных пород, бетонного лома, торфяной золы и др.), подвергнутых механохимической обработке с применением активаторов нового поколения. Показана активная роль наномодификаторов в формировании структуры композитов гидратационного твердения за счет физико-химических процессов, связанных главным образом с перераспределением воды и формами ее связи в технологических смесях. Рассмотрены основные положения структурно-технологической теории бетона, включающие модели структурообразования и описание свойств бетонов и композитов с применением модификаторов на основе многотоннажных отходов. Доказано, что применение разработанных наномодификаторов на основе техногенных отходов целесообразно при производстве высококачественных морозостойких, трещиностойких, водонепроницаемых бетонов в сборных и монолитных железобетонных конструкциях.

Рассмотрены энергосберегающая и ускоренная технология получения монолитно-слоистых стеновых строительных изделий методом объемного прессования и описание самих изделий. За счет использования эффекта от увеличения в объеме при нагреве зерен предварительно подвспененного полистирола стало возможным сократить технологический процесс, уменьшить энергозатраты и получить теплоизоляционный материал с улучшенными эксплуатационными свойствами. Подробно представлен механизм структурообразования бетона и теоретически обосновано повышение физико-технических показателей готовой продукции.

Рассмотрена скоростная энергоэффективная технология по созданию высокотемпературной теплоизоляции, позволяющая получать менее материалоемкие изделия повышенного качества с одновременной интенсификацией (в разы) производства, снижением топливно-энергетических расходов и ликвидацией некоторых технологических переделов. Представлены результаты исследований по созданию безобжиговой теплоизоляции методом активного синтеза новообразований в процессе их электрогидротеплосиловой обработки и эксплуатации в тепловых агрегатах. Раскрыты теоретические представления по созданию теплоизоляции с программированной структурой и закономерности планирования изделий с внутренним перераспределением свойств без изменения их размеров и массы. Изучена и использована возможность изменения физико-химических свойств поверхностного слоя глиняных частиц.

Предложен подход к решению актуальной проблемы создания новых теплоизоляционных материалов, обладающих низкой теплопроводностью, повышенной прочностью и долговечностью. Рассмотрены технологические пути получения малодефективных структур изделий с использованием энергосберегающих и безотходных приемов.

Рассматриваются теоретические и экспериментальные исследования нового направления в технологии термостойких материалов, работающих в агрессивных и высокотемпературных средах. В основу исследований положена концепция перехода изделий в более высокую категорию качества с одновременной интенсификацией процессов, снижением материальных и энергетических затрат.

Представлены новые научно обоснованные технологии конструирования изоляционных материалов повышенного качества, многофункционального назначения, с одновременной интенсификацией процессов. Даны рекомендации по аппаратурному оформлению разработанных технологий и по организации производства, нормативные документы, регламентирующие свойства комплексных материалов, а также технико-экономическое обоснование производства. Рассмотрены теоретические представления и изучены физико-химические закономерности формирования структуры изоляционных материалов при комплексном воздействии на формуемые массы энергией электрогидротеплосилового поля.

Рассмотрены строительные системы, используемые в плоской и скатной кровле при изоляции и облицовке стен и фасадов. Раскрыты особенности применения систем внешней отделки и изоляции: их конструктивные решения, требования к материалам и рекомендации по монтажу. Даны характеристики материалов, используемых в системах наружной отделки и изоляции, проведен анализ рынка и производства этих материалов на предприятиях РФ.

Приведена систематизация строительных систем, используемых при внутренней отделке зданий. С учетом опыта передовых фирм рассмотрены особенности применения систем внутренней отделки в различных условиях. Особое внимание уделено системам «сухого строительства», системам, обеспечивающим акустический комфорт и пожарную безопасность.

Рассмотрены вопросы формирования свойств и разработки технологий декоративно-акустических материалов на основе поризованного гипса. Особое внимание уделено технологическому моделированию, в частности, решению задач по подбору и оптимизации состава материалов, выбору и оптимизации технологических параметров их изготовления. Раскрыты способы технологического моделирования.

Основой моделирования являются теоретические положения или гипотезы о возможных структурных особенностях изучаемых систем и их взаимосвязи со свойствами. Модель (структуры, технологических процессов и пр.) в свою очередь является основой для планирования и проведения эксперимента. С другой стороны, эксперимент может рассматриваться как один из критериев верности принятых теоретических гипотез. Взаимосвязь между моделью и экспериментом раскрывается на примере изучения моделей структур декоративно-акустических и теплоизоляционных материалов; моделирования технологических процессов для различных структур по интегральным параметрам и во времени. Особое внимание уделено технологическому моделированию, в частности решению задач по подбору и оптимизации состава материалов, выбору и оптимизации технологических параметров их изготовления. Рассмотрены способы технологического моделирования на основе канонического анализа, крутого восхождения, комплексного метода с построением линейных, неполных квадратичных и квадратичных моделей.

Рассмотрены вопросы получения вспененных тампонажных растворов. Особое внимание уделено вопросам структурообразования композитных растворов с оптимальными физико-техническими параметрами.

Приведены основные положения российских строительных стандартов и европейских строительных норм, касающихся технических требований, предъявляемых к строительным цементам, а также методы их испытаний. Проведен сравнительный анализ этих требований и методов испытаний. Раскрыто содержание основных терминов. Дан перечень основных нормативных документов, используемых специалистами в РФ и ЕС при контроле качества строительных цементов.

Изложены методы определения прочности бетона механическими и физическими методами неразрушающего контроля согласно российским стандартам и европейским нормам. Предоставлен сравнительный анализ методов испытаний. Раскрыто содержание основных терминов. Приведен перечень основных нормативных документов, используемых специалистами в РФ и ЕС при неразрушающем контроле прочности бетона.

Приведены основные положения российских строительных стандартов и европейских строительных норм, касающиеся технических требований, предъявляемых к бетонам, а также методы их испытаний. Дан сравнительный анализ этих требований и методов испытаний, приведено сопоставление показателей, позволяющих провести оценку качества строительных материалов, выпускаемых в РФ и ЕС. Раскрыто содержание основных терминов. Приведен перечень основных нормативных документов, используемых специалистами в РФ и ЕС при контроле качества строительных материалов.

Приведен комплекс технологических приемов, направленных на получение теплоэффективных материалов ячеистой структуры с использованием малоэнергоемких технологий и формирование структуры материалов в условиях напряженного (стесненного) состояния. Технологические приемы рассмотрены на примерах ячеистого неавтоклавного газобетона, пенополистиролбетона и пенобетона. Технологические особенности применения волокон раскрыты на примере ячеистого бетона, армированного базальтовой фиброй.

Тепло- и массоперенос в высокопористых материалах проявляется как на стадии формирования высокопористой структуры материалов, так и на стадии их эксплуатации. Рассмотрены основные законы тепло- и массопереноса. Раскрыты закономерности проявления этих законов в капиллярно-пористых коллоидных телах. Проанализированы условия и особенности формирования свойств высокопористых теплоизоляционных материалов и предложены критерии оценки этих свойств, а также конструктивных или технологических приемов, направленных на их оптимизацию.

Освещены вопросы изготовления строительных композитов специального назначения на основе гидросиликатов натрия (жидкого стекла). Рассмотрены вопросы методологии синтеза, особенности структурообразования, влияния рецептурных и технологических факторов на параметры структуры и эксплуатационные свойства жидкостекольных композитов, а также синтез первичных наноразмерных модификаторов на основе гидросиликатов бария для строительных материалов.

В учебном пособии рассмотрены основные темы по курсу «Экономика строительства». Представлены практические задания и контрольные тесты.

Изложены сведения о классификации, вещественном составе, особенностях строения глинистых минералов, свойствах глинистых пород, физико-механических методах их анализов. Рассмотрены технологии производства строительной керамики и пористых заполнителей. Представлены методики лабораторных испытаний глинистого сырья и изделий строительной керамики.

Представлены разделы: химическая термодинамика, поверхностные явления, коррозия строительных материалов, полимеры в строительстве. Теоретический материал сопровождается контрольными вопросами.

Изложены основные свойства строительных материалов с использованием фундаментальных положений термодинамики, молекулярной физики, коллоидной химии и физико-химической механики высококонцентрированных дисперсных систем. Рассмотрена взаимосвязь свойств со структурой материалов, весьма подробно изложены долговечность на примере бетонов и методы повышения качества их путем применения химических модификаторов. Используются результаты фундаментальных исследований ведущих ученых и научных коллективов, выполненных в различных направлениях науки, применительно к рассматриваемой тематике в разных странах, в том числе за последние годы.

Рассмотрены физико-химические и термодинамические аспекты строительного материаловедения, комплексы технологических приемов получения строительных материалов различной природы. Определены пути совершенствования свойств и технологий современных строительных материалов. Осуществлена систематизация строительных материалов в соответствии с концепцией строительного материаловедения.

Пособие соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Строительные материалы» направления подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство». Рассмотрены основные темы по курсу «Строительные материалы». Главное внимание уделено контрольным вопросам.

В пособии рассмотрены вопросы взаимосвязи промышленных предприятий и окружающей среды, источники загрязнения биосферы предприятиями строительной индустрии, рассмотрены способы решения по снижению негативного воздействия предприятий стройиндустрии на природу. Приведена методика укрупненной оценки предотвращенного экономического ущерба от загрязнения окружающей среды и повышения экономической эффективности природоохранных мероприятий.

Рассмотрены вопросы строения древесины, свойства, способы контроля качества и методы защиты материалов из древесины от воздействия агрессивных сред. Особое внимание уделено современным эффективным композиционным материалам и нанокомпозитам на основе древесной матрицы. Приведены основные методики испытания строительных материалов из древесины. Для закрепления материала предложен перечень задач для самостоятельного решения.

Представлены результаты исследований по получению силикатных материалов строительного назначения из нерудного сырья с различным соотношением глинистых минералов. Приведены свойства общераспространенных и нетрадиционных видов сырья, рассмотрены эффективные способы его переработки, перспективные технологии получения готовой продукции (стеновых, облицовочных, кровельных, теплоизоляционных и композиционных материалов), а также физико-химические процессы, протекающие при механическом и термическом воздействии на сырье и материалы.