Стройматериалы

Строительные материалы оказывают большое влияние на формирование качества ближней среды жизни. Понятие экологичности строительных материалов шире, чем их экологическая чистота.

К полностью экологичным (биопозитивным) можно отнести строительные материалы из возобновимых природных ресурсов, не оказывающие негативного действия на человека (и даже оказывающих позитивное влияние на здоровье человека), не загрязняющие природную среду при их изготовлении, требующие минимальных затрат энергии в процессе изготовления, полностью рециклируемые или разлагающиеся после выполнения функций подобно материалам живой природы. Всем этим требованиям отвечают очень немногие естественные материалы: дерево (и другие растительные материалы — бамбук, тростник, солома и др.), шерсть, войлок, кожа, пробка, коралловый песок и камни, натуральный шелк и хлопок, натуральная олифа, натуральный каучук, натуральные клеи и др.

Условно экологичными строительными материалами можно считать материалы, полученные из широко представленных в земной коре полезных ископаемых, или почти полностью рециклируемые материалы (следовательно, испытывающие незначительную убыль и к тому же позволяющие экономить до 80…90 % энергии на их производство). К ним относятся изделия из глины, стекла, алюминия. Остальные материалы не являются экологичными, хотя их и используют в строительстве (сюда относятся искусственные материалы на основе пластмасс, изделия, требующие значительных энергозатрат при их изготовлении и пр.).

Под экологичными материалами подразумевают такие материалы, которые удовлетворяют принципам экологичности: при их изготовлении используют возобновимые ресурсы, они поддаются саморазложению после выполнения функций без загрязнения среды; как частично биопозитивные можно рассматривать полностью рециклируемые материалы, изготовленные из широко представленного в земной коре полезного ископаемого (алюминий, кремний). Совершенствование материалов в направлении их биопозитивности будет, видимо, осуществляться как в соответствии с современными направлениями (применение рециклируемых материалов, сокращение материалоемкости, повышение их долговечности и др.), так и в направлении более полного использования природных воспроизводимых материалов, создания новых материалов с заданными свойствами и биоподобных материалов, которые могли бы подпитываться энергией.

Древесина и ее производные — это наиболее массовый биопозитивный строительный материал, позволяющий получать легкие, прочные, несгораемые, не гниющие конструкции (с помощью специальной обработки). Дерево в период роста является также естественным фильтром для загрязнений, выделяет полезные для человека вещества в воздух, обогащает атмосферу кислородом, а почву гумусом, создает ниши для существования различных животных. Лес, использованный для изготовления строительных материалов, полностью восстанавливается, и природная среда «не замечает» изъятие небольшой части леса. Модифицированная древесина — отличный и достаточно высокопрочный материал, который можно армировать. Стены, выполненные из дерева, «дышат» и обеспечивают внутри помещений благоприятный микроклимат. Поэтому можно считать дерево одним из наиболее перспективных биопозитивных строительных материалов.

Следующие по экологичное™ — строительные материалы и изделия из глины: обожженные керамические изделия (кирпичи, большеразмерные пустотелые камни для стен и перекрытий, плитка, черепица, необожженные кирпичи из глины в смеси с соломой и леском и др.)- Наименее энергоемкие кирпичи из высушенной глины в смеси с армирующей ее соломой много веков используются при строительстве зданий разной этажности в условиях сухого климата или при надежной защите от увлажнения. Четверть всех жителей Земли живет в домах, построенных из высушенных на солнце глиняных кирпичей, причем эти здания в странах с сухим климатом стоят сотни лет.

Несомненное достоинство этого строительного материала — его полная рециклируемость, причем можно использовать разбираемый материал и в качестве добавки в почву для выращивания растений. Интересно, что двух-трехэтажные жилые дома из высушенной глины успешно эксплуатируются уже много столетий в высокоразвитых странах, например во Франции. Главная проблема обеспечения долговечности таких зданий — защита от увлажнения с помощью надежной кровли и гидроизоляции от грунтовых вод.

Среди невозобновимых материалов можно выделить алюминий и стекло как почти полностью (на 90 %) рециклируемые материалы, к тому же при их повторном изготовлении требуется значительно меньше энергии. Сокращение расхода энергии при производстве биопозитивных строительных материалов — очень важная задача, так как позволяет не только сокращать их стоимость и снижать расход энергоресурсов, но и меньше загрязнять среду. Так, при первичном изготовлении 1 м3 алюминия требуется очень большой расход энергии — 7250 кВт. ч (для сравнения — на получение 1 м3 цемента требуется 1700 кВт. ч, древесноволокнистых плит — 800, кирпича — 500, газобетона — 450, дерева — 180 кВт .ч).

Такой большой расход энергии, казалось бы, делает алюминий неэкологичным материалом, однако, при повторном изготовлении из лома затраты энергии составят около 600 кВт. ч, что позволяет считать алюминий экологичным материалом. Необходимо постепенно ограничивать применение строительных материалов из невозобновимых ресурсов (цемент, сталь, бетон, железобетон, пластмассы и др.), которые к тому же требуют значительных затрат энергии, являются плохо рециклируемыми, не позволяют создавать благоприятный микроклимат в помещениях, существенно загрязняют окружающую среду при изготовлении. Каждый раз при выборе строительного материала нужно сравнивать варианты с учетом экологичности материалов и местного опыта.

В понятие экологичности (биопозитивности) строительных материалов входит и невозможность выделения вредных веществ в период эксплуатации: например, некоторые натуральные каменные материалы (гранит, сиенит, порфир) имеют повышенный радиоактивный фон; пластмассы или строительные материалы с их применением (древесноволокнистые плиты, линолеум, синтетические краски, синтетические плитки для пола и для облицовки, различные синтетические добавки в бетон, раствор, синтетические клеи, утеплители на синтетической основе и др.) долго выделяют опасные газы в воздух помещений; изделия с асбестом, особенно подверженные выветриванию с поступлением волокон асбеста в воздух, признаны недопустимыми в ряде стран. Все это может быть очень вредно для находящихся в помещениях людей, особенно детей.

Невозможно выбрать полностью экологичные материалы для всех конструкций здания и его отделки, за исключением небольших домов. Поэтому при выборе материалов и сопоставлении вариантов отдают предпочтение более экологичным материалам (например, глиняному кирпичу и керамическим изделиям, материалам на основе гипса, линолеуму на органической основе, утеплителю на основе бумаги или пенобетона, деревянным окнам и дверям, органическим краскам и т. д.).

Бетоны на основе неорганических вяжущих веществ представляют собой искусственные строительные конгломераты, получаемые в результате твердения рациональной по составу, тщательно перемешанной и уплотненной бетонной смеси из вяжущего вещества, воды и заполнителей. Кроме основных компонентов в состав бетонной смеси могут вводиться дополнительные вещества специального назначения. Среди других ИСК бетоны относятся к самым массовым по применению в строительстве вследствие их высокой прочности, надежности и долговечности при работе в конструкциях зданий и сооружений. Кроме высокой прочности, у бетонов на основе неорганических вяжущих веществ имеется много и других достоинств: легкая формуемость бетонной смеси с получением практически любых наперед заданных форм и размеров изделий и конструкций, доступность высокой механизации технологических операций и т. п. Большая экономичность изделий из бетона состоит в том, что для их производства применяют свыше 80% объема местного сырья — песка, щебня, гравия, побочных продуктов промышленности в виде шлака, золы и др. По некоторым зарубежным данным, количество энергии, требующейся для производства бетонных материалов, является минимальным по сравнению с энергией (приведенной к единому эквиваленту), необходимой для изготовления стали, алюминия, стекла, кирпича, пластмасс. Для затворения порошкообразных вяжущих в тестообразное состояние и получения бетонной смеси используют обычную воду — питьевую из водопровода или речную, озерную и др. Расход воды также ниже, чем при производстве стали. После твердения тесто образует камень, например цементный камень (микроконгломерат), а уплотненная бетонная смесь —бетон (конгломерат). Часть объемов в бетоне, заполнителе и камне занимают поры и капилляры разного размера и в различном количестве.

Для бетонов применяются почти все разновидности неорганических вяжущих, соответственно чему бетоны разделяются на цементные, гипсовые, силикатные, шлаковые, специальные (на фосфатных, магнезиальных и других вяжущих). Для них применяются также все разновидности заполнителей, соответственно чему бетоны разделяют на плотные, пористые, специальные. При объединении вяжущих и заполнителей в принятых по составу количествах получают множество технических решений при производстве искусственных строительных конгломератов различного назначения. Если этих двух компонентов окажется недостаточно, тогда вводят дополнительные вещества (добавки). Еще более сильным фактором, которым пользуются при получении бетонов с заданными свойствами, является технология с ее многообразными операциями (переделами), режимами (тепловыми, механическими и пр.) и характеристиками оборудования.

К одному из показателей заданных свойств относится средняя плотность бетона. Величина средней плотности бетона зависит от разновидности заполнителя, а отчасти обусловлена пористостью цементного камня. Особо тяжелые со средней плотностью свыше 2500 получают при заполнителях в виде железной руды, барита, чугунного скрапа, обрезков стали или чугуна. Тяжелые— средней плотности 2200… 2500 получают применением в них в качестве заполнителя щебня из плотных горных пород — гранитов, диабаза, песчаника и др.; облегченные — со средней плотностью 1800… 2200. В легких бетонах со средней плотностью 500 …2000 кг/м3 используется легкий заполнитель, природный или лскусственный, в том числе пемза, туфы, керамзит, аглопорит, вакулит, а также в них нередко отсутствует песчаная фракция, вследствие чего возникают пустоты между щебнем, а сам бетон именуется крупнопористым легким бетоном. Особо легкие бетоны (теплоизоляционные) со средней плотностью менее 500 кг/м3 характеризуются тем, что функции своеобразного заполнителя в них переданы воздушным или газовым ячейкам.

При наибольшей крупности заполнителя до 10 мм — бетоны мелкозернистые, более 10 мм — крупнозернистые.

В зависимости от производственного назначения бетоны разделяют на конструкционные, предназначенные для изготовления бетонных и железобетонных внутренних и наружных конструкций промышленных и гражданских зданий и инженерных сооружений (колонны, балки, плиты); гидротехнические — для строительства плотин, шлюзов, облицовки каналов и других гидротехнических сооружений; дорожные — для строительства дорожных и аэродромных оснований и покрытий; специальные — для использования при устройстве жароупорных покрытий, кислотоупорных изделий. Каждой разновидности бетона присущи свои особенности: гидротехнический должен быть предельно плотным, водонепроницаемым, морозостойким, стойким против коррозии, тогда как бетон для жилищного строительства, тем более ограждающих конструкций (стен, перекрытий), должен быть малотеплопроводным, поддерживать и сохранять хорошую звукоизоляцию и пр., а бетоны дорожные должны быть не только морозостойкими, но и устойчивыми к динамическим воздействиям транспортных нагрузок, к истираемости и износу под колесами автомобиля в сложных климатических условиях.

Кроме вяжущих веществ, являющихся главным структуроформирующими компонентами искусственных строительных материалов (конгломератов), важными являются также наполнители и заполнители. Первые в основном участвуют в образовании микроструктуры вяжущей части, вторые при непосредственном цементирующем участии вяжущей части образуют макроструктуру конгломерата.

Заполнители и наполнители классифицируют по различным признакам: составу (неорганические и органические); происхождению (природные, искусственные и побочные продукты (отходы) производства); внешнему виду и форме частиц (порошкообразные,, крупнозернистые, волокнистые, стержневые и листоватые) и т. д.; взаимодействию с вяжущим веществом (активные и неактивные).

Заполнители и наполнители получают либо непосредственно из месторождений пород с их последующей механической обработкой, либо же с помощью химической переработки сырья. В производственных условиях они изготовляются в результате выполнения определенных технологических операций, входящих в комплекс подготовительных работ: измельчения и помола, фракционирования, промывки, обезвоживания, сушки и нагревания, обогащения и химической или физико-химической обработки.

Дробление грубозернистых заполнителей (руды, гравия, щебня, древесины и пр.) производят с целью получения зерен и частиц необходимых формы и размеров, повышенной однородности и плотности. Помол мелкозернистых материалов применяют для повышения химической и физико-химической активности частиц, увеличения удельной и суммарной поверхности минерального порошка и некоторых других порошкообразных продуктов.

Материалы измельчают в дробилках крупного дробления, в мельницах тонкого и сверхтонкого измельчения и в других машинах.

Для повышения насыпной плотности (уменьшения пустотности) заполнителей с целью улучшения свойств конгломерата их разделяют на отдельные фракции (фракционируют) с разной крупностью зерен, а из полученных фракций составляют нужные смеси заполнителей. Фракционирование часто совмещают с измельчением.

Порошкообразные наполнители фракционируют сепарацией, причем получаемые при этом крупные частицы измельчаются повторно. Одним из важных свойств порошкообразного наполнителя является его плотность, зависящая от зернового состава. Степень дисперсности порошкообразного наполнителя должна ограничиваться. При очень высокой дисперсности частицы спонтанно (самопроизвольно) агрегируются (слипаются) с уменьшением удельной поверхности агрегатов, комкованием и повышением неоднородности. Необходимую степень дисперсности порошкообразного наполнителя определяют экспериментально, учитывая, что при длительном хранении высокодисперсного наполнителя происходит потеря его активности вследствие адсорбции и хемосорбции веществ из окружающей среды.

Важная роль отводится промывке водой зернистых заполнителей (песка, гравия, щебня) для освобождения от загрязняющих глинистых, илистых, пылевидных и других примесей. Эти примеси ухудшают качество ИСК—уменьшают их однородность и прочность, препятствуют сцеплению заполнителя с вяжущим веществом. Промывка заполнителей водой часто совмещается с их фракционированием.

После промывки заполнитель обезвоживают механическим способом (отстаиванием, фильтрацией, отжимом, грохочением, центрифугированием, гидроклассификацией) или искусственной сушкой в карьерах и на заводах с помощью различных источников теплоты (газом, инфракрасными лучами, электрическим током высокой частоты и др.). Введение гидрофобных (водоотталкивающих) поверхностно-активных веществ при промывке способствует” соскальзыванию с поверхности частиц водяных капель. В некоторых случаях, например при приготовлении бетонной смеси, заполнители промывают частью воды затворения и тогда загрязняющие примеси, входящие в водную суспензию, выполняют функции высокодисперсных наполнителей.

Очищение заполнителей возможно также и сухими способами — с помощью плоских вибрационных или барабанных грохотов, а также пульсирующих обеспыливателей.

В зимнее время заполнители не только сушат, но нередко еще нагревают до определенной температуры. Обычно это осуществляется в одном аппарате — сушильном барабане, на колосниковой решетке и др. Нагревают заполнители для придания им необходимого качества, например лучшей смешиваемости с вяжущим веществом. С целью придания заполнителям большей однородности по зерновому составу или объемной массе их иногда обогащают, в частности, путем отделения слабых и неморозостойких включений. В процессе подготовки некоторые заполнители подвергают химической и физико-химической обработке с целью повышения их активности при взаимодействии с другими компонентами ИСК, создания более благоприятных условий их производства, повышения плотности и прочности конгломерата. При такой обработке к заполнителям добавляются специальные вещества. Так, при производстве арболита и фибролита в органические заполнители {древесную стружку, древесную дробленку, льняную и конопляную костру) вводят добавки минерализаторов для повышения химической стойкости смешиваемых с заполнителями минеральных вяжущих веществ. При производстве асфальтобетона и дегтебетона в минеральные наполнители вводят гидрофобизирующие добавки с целью повышения адгезии органического вяжущего вещества к минеральным заполнителям. Химическую и физико-химическую обработку заполнителей иногда совмещают с механической обработкой, например помолом. При этом с поверхности зерен заполнителя удаляются недостаточно активные адсорбированные слои, благодаря чему поверхность обновляется, становится более активной при взаимодействии с вяжущими веществами.

При транспортировании принимают меры против загрязнения промытых и непромытых заполнителей, увлажнения высушенных и охлаждения нагретых заполнителей, поэтому транспортирование оказывает как бы некоторое косвенное влияние на структурообразование ИСК.

Важное значение для бесперебойного устойчивого производства имеет хранение заполнителей и наполнителей в бункерах и других хранилищах. От правильного хранения зависят однородность этих материалов, а следовательно, структура и качество ИСК. При хранении заполнителей и особенно мелкофракционных наполнителей, например, в бункерах иногда образуются своды и зависания, вследствие чего самопроизвольно прекращается их истечение из отверстия. Это ухудшает условия дозировки заполнителей, вызывает простои оборудования, понижает производительность труда, отражается на структуре и качестве ИСК. Образование сводов и зависаний является сложным процессом, зависящим от многих факторов. Для их предотвращения применяют обрушающие устройства, которые устанавливают в бункерах или снаружи.

Заполнители и наполнители дозируют по массе или по объему, причем эти операции на многих заводах автоматизированы. Важное значение имеют точность и своевременность дозирования.

Важной операцией, влияющей на качество ИСК, является предварительное сухое перемешивание заполнителей, а при необходимости — и наполнителей. При перемешивании разрушаются начальные связи между частицами, вследствие чего повышается их подвижность, что способствует, в свою очередь, заполнению межзерновых пустот более мелкими фракциями и в итоге — равномерному распределению частиц.

Перемешивание сухих (нагретых или холодных) заполнителей и наполнителей сопровождается переходом теплоты от более нагретых к менее равномерным распределением частиц по объему.

Вяжущие вещества, применяемые для изготовления широкой номенклатуры искусственных строительных материалов, имеющих в основном конгломератный тип структуры (ИСК), разделяются на следующие разновидности: неорганические, или минеральные; органические; полимерные; комплексные (смешанные, компаундированные и комбинированные).
Неорганические вяжущие

Неорганическими вяжущими веществами называются порошкообразные минеральные материалы, которые при смешивании с водой или водными растворами некоторых солей образуют тесто (пластическую массу), способное со временем отвердевать, превращаясь в камневидное тело.

Все неорганические вяжущие вещества являются продуктами обжига соответствующего минерального сырья, т. е. они относятся к обжиговым строительным материалам. Однако ИСК, получаемые на их основе, относятся к безобжиговым, так как процесс их отвердевания происходит в условиях обычных температур.

Эту группу вяжущих разделяют на воздушные и гидравлические. Воздушные способны в тестообразном состоянии твердеть и длительно сохранять свою прочность только на воздухе, поэтому они применяются в наземных сооружениях, не подвергающихся воздействию воды. К ним относятся строительная воздушная известь, гипсовые, магнезиальные вяжущие вещества и жидкое стекло. Гидравлические вяжущие вещества способны после предварительного твердения на воздухе продолжать твердеть и в воде, увеличивая со временем свою прочность. Они могут применяться в наземных, подземных, гидротехнических и других сооружениях, подвергающихся воздействию воды. Среди них портландцемент, глиноземистый цемент, шлаковые и пуццолановые смешанные цементы, ряд специальных цементов, а также гидравлическая известь. В отдельную группу нередко выделяют вяжущие вещества, которые наиболее эффективно твердеют при автоклавной обработке с повышенным давлением пара и при высокой температуре. К таким относят известково-кремнеземистые, известково-шлаковые, известко-во-нефелиновые, песчанистые портландцементы и некоторые другие.

Неорганические вяжущие вещества появились примерно за 3 … 4 тыс. лет до н.э. Тогда получали их путем обжига гипсового камня, известняков и применяли при возведении сооружений. Для повышения водоустойчивости к вяжущим веществам прибавляли тонкоизмельченные минеральные порошки, например вулканические пеплы и пемзу.

В России первые руководства по изготовлению неорганических веществ появились в XVIII в. Они обобщали опыт русских ученых с описанием способов получения строительного гипса и гидравлической извести. Так, В. М. Севергин доказывал целесообразность использования известняков с глинистыми примесями, а также мергелистых пород для получения водоустойчивых вяжущих веществ. В Петербургском институте путей сообщения в 1822 г. проф. Шарлевилем были опубликованы научные исследования мергелистых пород для получения гидравлической извести и цементов. Автор указывал, что при обжиге таких пород или смесей известняков и глин возникают химические взаимодействия между составными частями. Принципиально новым явились основные положения технологии производства гидравлического вяжущего, изложенные в работе Е. Г. Челиева, опубликованной в 1825 г. Он рекомендовал температуру обжига сырьевой смеси из известняков и глин свыше 1100. В работе Челиева содержатся основные элементы современной технологии цементов.

В физико-химические основы производства огромный вклад внесли труды Д. И. Менделеева, а также работы А. Р. Шуляченко,. И. Г. Малюги, Н. Н. Лямина, Н. А. Белелюбского, В. Н. Черномского и других в конце XIX и начале XX в. Сырьевой базой для производства неорганических вяжущих веществ являются горные породы и побочные продукты промышленности. Среди горных пород для этих целей используют сульфатные — гипс и ангидрит; карбонатные — известняк, мел, известковые туфы, ракушечник, мрамор, доломиты, доломитизированные известняки, магнезит; мергелистые — известковые мергели; алюмосиликатные — нефелины, глины, глинистые сланцы; высокоглиноземистое сырье — бокситы, корунды и др.; кремнеземистые горные породы — кварцевый песок, трассы, вулканический пепел (пуццолана), диатомит, трепел, опока.

Среди побочных продуктов в цементной промышленности находят применение главным образом шлаки металлургические и золы, особенно шлаки первичных (доменные) и передельных (мартеновские) процессов, а также шлаки цветной металлургии, топливные и др. По химическому составу они делятся на основные и кислые.

Часто вносят в сырье вещества в виде активных минеральных добавок, как природных, например диатомит, трепел, опоку, трасс, пуццолану, пемзу, туф вулканический, так и искусственных — нефелиновый шлам, цемянку, глиеж (горелые породы), золы, шлаки. Нередко для получения вяжущих используют наполнители — тонко-измельченные кварцевый песок, известняк, доломит, андезит, диабаз, базальт, некоторые шлаки; поверхностно-активные добавки: гидрофильные — ССБ (сульфитно-спиртовая барда) и СДБ (сульфитно-дрожжевая бражка) и гидрофобные — мылонафт, асидол, омыленный пек, олеиновая кислота и др.; ускорители твердения — хлористый кальций и хлористый натрий, соляная кислота, жидкое стекло, нитрит натрия и др.; замедлители твердения — двуводный гипс, серная кислота, сернокислое железо, клеи, ССБ и СДБ; пластификаторы для улучшения формовочных свойств сырьевого материала— глина, бентонит, трепел, диатомит; интенсифицирующие добавки (при помоле) —антрацит и др.

Сырье бывает одно- и многокомпонентным, составленным из нескольких исходных веществ. При многокомпонентном сырье для лучшего перемешивания и получения более однородной смеси компоненты предварительно совместно или по отдельности измельчают. После полного цикла подготовки сырья — дробления, помола, смачивания, корректирования состава — смесь подвергается термической обработке, или обжигу. При обжиге сырье теряет свободную воду, затем дегидратируется, отдавая химически связанную воду, и диссоциирует, распадаясь на отдельные оксиды. При последующем повышении температуры происходят реакции в твердом состоянии. Сырье изменяет свой химический состав, так как молекулы приходят в состояние с повышенной кинетической энергией — увеличиваются амплитуды и частоты тепловых колебаний: атомы или молекулы одного компонента как бы «отскакивают» со своей кристаллической решетки и присоединяются к атомам и молекулам другого реагирующего компонента при их близком соприкасании.

При последующем повышении температур образуется жидкая фаза, которая ускоряет химические реакции в расплаве. Сырьевая смесь превращается в продукт, наделенный новыми качественными характеристиками. Но для проявления вяжущих свойств потребуется еще перемолоть продукт обжига. Чем выше тонкость помола, чем больше удельная поверхность частиц вяжущего вещества, тем, следовательно, быстрее и полнее пройдут процессы растворения, химического взаимодействия с водой, затворения и образования новых гидратных соединений.

Природные строительные материалы, получаемые в результате относительно несложной механической обработки монолитных горных пород с сохранением их физико-механических и технологических свойств, используются в виде плит, блоков, бортовых и облицовочных камней, дорожной брусчатки, бутового камня, щебня, дробленого песка и т. д. В огромных количествах используются также естественные рыхлые породы: валуны, гравий, песок, глина и др. Кроме того, горные породы являются важнейшими сырьевыми продуктами при получении искусственных строительных материалов (строительной керамики, огнеупоров, стекла, цемента, извести и др.). Для чего они подвергаются сложным видам механической и химической переработки.

Широкое использование природного сырья связано с наличием благоприятных физико-химических свойств многочисленных пород. Уже в ранний период своего существования человек обнаружил на поверхности земли и в ее недрах множество природных материалов, которые полностью удовлетворяли его сравнительно ограниченные потребности. На последующих стадиях развития человеческого общества появляются повышенные требования к качеству строительного камня и одновременно усложняются способы обработки и переработки природного сырья для получения материалов иного качества и свойств, например превращения обычной глины в камень при ее обжиге и получения стабильных свойств готового продукта.

Горными породами называются простые и сложные природные минеральные агрегаты, которые занимают значительные участки земной коры и отличаются большим или меньшим постоянством химического и минерального состава, структуры, а также определенными условиями залегания. Они слагают поверхностные слои земной коры мощностью около 15 … 60 км и образуют естественные скопления ценного минерального сырья.

Древесина относится к одному из весьма распространенных строительных материалов. Древесные материалы применялись в строительстве с глубокой древности. Еще в XII… XIII вв. русскими зодчими были созданы замечательные сооружения из древесины — мосты, стеновые укрепления, великолепные по архитектурной выразительности и долговечности здания. Некоторые из них сохранились и до сих пор как памятники архитектуры.

В XVIII…XIX вв. древесина оставалась одним из основных строительных материалов в России.

Основные лесные массивы произрастают в России главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. Это огромная общественная ценность, определяющая климатические условия в стране, сохраняющая здоровье человека.

Древесина обладает рядом положительных свойств. К достоинствам этого материала, объясняющим причины широкого использования ее в строительстве, относятся, во-первых, достаточно высокая прочность — при сжатии предел прочности составляет 35… 70 МПа, при растяжении и изгибе пределы прочности, равны 80… 120 МПа; во-вторых, легкость — средняя плотность древесины составляет примерно 400…600 кг/м3 (у самых распространенных пород— сосны, ели, лиственницы, дуба).

Сочетание высокой прочности и легкости обеспечивает высокий коэффициент конструктивного качества (ККК) древесины. Этот коэффициент равен отношению предела прочности при сжатии материала к его средней плотности. У древесины этот коэффициент равен 0,7 и выше, тогда как у кирпича 0,06…0,15, у стали марок 3 и 5 — от 0,5 до 1,0.

Высокие показатели ККК у пластмасс. Низкая теплопроводность (особенно поперек волокон); высокая химическая стойкость в отношении кислот и щелочей; технологичность при использовании: гвоздимость, легкая обрабатываемость, надежная склеиваемость и т. д.; красивый внешний вид дерева делают его эффективным отделочным материалом.

Но древесина обладает и некоторыми недостатками, ограничивающими области ее применения: анизотропностью, т. е. неоднородностью ее структуры и свойств в разных направлениях; повышенной гигроскопичностью. Оба эти недостатка приводят к неравномерному набуханию, короблению и растрескиванию пиломатериалов из древесины. К недостаткам относятся также загни-ваемость в переменно-влажностных условиях; легкая возгораемость, наличие разнообразных пороков, снижающих сортность древесных материалов. Большинство этих недостатков возможно преодолевать техническими мероприятиями и созданием благоприятных условий при эксплуатации конструкций из древесины.