1.Общие сведения о материалах.

Применение и получение материалов было известно в самой глубокой древности, поскольку они играли непосредственную роль в обустройстве быта и развитии культуры. Именно поэтому античные греки в истории человечества выделяли золотой, серебряный, бронзовый и железный века. Материалы применялись по мере надобности без особого их изучения, так как было изобилие хорошо зарекомендовавших себя природных материалов - горных пород, глины с простым превращением ее в камень при обжиге, природного цемента, металлов и их сплавов.

Более глубокое изучение материалов началось позже и особенно быстро материаловедение развивалось с тех пор, когда была установлена возможность влиять на свойства (качество) материала путем изменения его внутреннего строения (структуры). Керамика принадлежит к первому неорганическому материалу, который был получен путем обжига глины, легко изменяющей форму в сыром состоянии. Этот период относится к глубокой древности, и, естественно, тогда еще не имелось для перевода глины в камень научной основы.

Кирпичные заводы в Москве, Петербурге были впервые созданы в XVII-XVIII вв., после чего относительно быстро развивается керамическое производство. Для благоустройства городских улиц и площадей широко применяются каменные природные материалы, а также используются отечественные асфальтовые и другие строительные материалы. Однако в дореволюционной России производство строительных материалов находилось на невысоком уровне. Многие материалы, например цемент, гранит, мрамор, пуццолану, лакокрасочные и другие материалы, привозили из-за рубежа, несмотря на наличие своей богатой сырьевой базы.

Научные основы горного дела, металлургии и других производств были заложены в трудах М. В. Ломоносова (1711 -1765),Д. И. Менделеева (1834- 1907). Крупные изыскания и исследования были выполнены Н. Н. Ляминым и С. И. Дружининым по открытию крымских месторождений пуццоланы как активной (гидравлической) добавки к вяжущим веществам.

Заметным импульсом развития науки о строительных материалах явилась физико-химическая механика, разработанная академиком П. А. Ребиндером и его научной школой.

Наука о строительных материалах на современном этапе своего развития включает не только сумму расширяющихся знаний о каждом материале, но и комплекс общих положений, принципов, законов, понятий о материалах как в конкретной, так и абстрактно-логической формах. Этому развитию существенно способствовала теория искусственных строительных конгломератов, разработанная И.А.Рыбьевым и его научной школой. Случайные открытия новых материалов сменились научно обоснованным проектированием материалов с заранее заданными свойствами, заполняя собой вакантные места в общей классификации строительных материалов - природных и искусственных.

2.Классификация строительных материалов.

В качестве классификационных признаков выбирают: производственное назначение материалов; вид исходного сырья; способ массового изготовления продукции; основной критерий качества и др. Одна часть материалов, объединенных в группы, относится к природным, а другая — к искусственным (рис. 1.1)Природные, или естественные, строительные материалы и изделия получают непосредственно из недр земли или путем переработки лесных массивов в «деловой» лес. Этим материалам придают определенную форму и рациональные размеры изделиям, но не изменяют внутреннего их строения, состава, например химического, вещественного. Чаще других из природных используют лесные (древесные) и каменные материалы и изделия. Кроме них в готовом к употреблению виде или при простой (механической) обработке можно получить: природный битум или асфальт, озокерит, казеин, кир; некоторые продукты растительного происхождения, например солому, камыш, костру, торф, лузгу и другие, или животного мира, например шерсть, коллаген, боннскую кровь и пр. Все эти природные продукты в сравнительно небольших количествах тоже используют в строительстве. Для лучшей систематизации природных строительных материалов их разделяют на классы по сходным признакам, в классах по разновидностям пород или изделий.

Имеется и дальнейшее их подразделение, например по свойствам, структуре и др.

Их разделяют также по признаку технических свойств — средней плотности, прочности, морозостойкости; по химическому составу, например по содержанию кремнезема, — кислые, средние, основные и ультраосновные. Большое значение в строительстве имеют горные породы вторичного происхождения — осадочные, а среди них — природные конгломераты, брекчии, песчаники и др. Так были названы осадочные горные породы, которые образовались в результате цементации скоплении гальки, гравия, песка и других природным вяжущим веществом. Практическое значение этих пород невелико, однако характерная их структура (вяжущее цементирует рыхлый минеральный материал) является самой распространенной в ИСК структуры бетонов.

3.КЛАССИФИКАЦИЯ ИССКУСТВЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

Искусственные строительные материалы, находящиеся в тесной взаимосвязи между собой, разделяют по главному признаку их отвердевания: 1) материалы, отвердевание которых происходит при обычных, сравнительно невысоких температурах с кристаллиза-цией новообразований из растворов, а также материалы, отвердевание которых происходит в условиях автоклавов при повышенных температуре (175—200°С) и давлении водяного пара (0,9—1,6 МПа). Условно те и другие материалы относят нередко к безобжиговым материалам. Часто выделяют автоклавные материалы в самостоятельную группу; 2) материалы, отвердевание которых происходит в основном при остывании огненно-жидких расплавов, выполняющих в структуре функцию вяжущего вещества, или цемента высоких температур. Их нередко относят к обжиговым материалам. Выделение этих двух-трех типов из многообразия материалов является условным потому, что не всегда возможно определить четкую границу между ними, так же как между отвердевающими растворами и расплавами. Нередко отвердевание происходит при совмещенных процессах кристаллизации и остек-ловывания растворов и расплавов. Условность указанного деления выражается еще и в том, что в безобжиговых конгломератах применяют обычно обжиговые вяжущие вещества, например портландцемент, известь, гипс и др. В конгломератах безобжигового типа цементирующие вяжущие представлены неорганическими, органическими, полимерными, а также смешанными (например, органоминеральными) продуктами. К неорганическим вяжущим относят клинкерные цементы, гипсовые, магнезиальные и др.; к органическим -битумные и дегтевые вяжущие вещества и их производные; к полимерным - термопластичные и термореактивные полимерные продукты. Комплексные включают смешанные, компаундированные и комбинированные вяжущие вещества.

В конгломератах обжигового типа роль вяжущего играют керамические, шлаковые, стекольные и каменные расплавы.