К ним относятся строительные материалы и изделия, получаемые путем механической обработки, в результате которой они почти полностью сохраняют свойства горной породы, из которой они были получены.
      Каменные природные материалы делят на две группы:
      – грубообработанные каменные материалы;
      – природные каменные материалы, прошедшие механическую обработку.
      К материалам первой группы относят:
      – бутовый камень;
      – гравий;
      – гальку;
      – песок.

Бутовый камень

      Бутовый камень, или бут, представляет собой крупные куски неправильной формы размером от 150 до 500 см, массой от 10 до 35 кг. Бутовый камень получают взрывным способом из различных горных пород особой прочности.
      По способу изготовления различают три вида бутового камня: постелистый, рваный и плитняковый. Постелистый бутовый камень получают выломкой из слоистых пород, плитняковый бутовый камень – из осадочных и метаморфических пород со сланцевым строением, рваный бутовый камень получают в результате взрывных работ.
      Более удобны для работы постелистый и плитняковый бутовый камень, а вот со рваным бутом работать очень трудно: между камнями неправильной формы образуются пустоты, которые нужно заполнять. Для этого приходится подбирать камни меньшего размера или же раскалывать большие.
      Бутовый камень имеет свой «сертификат качества». Хороший материал для строительства должен быть однородным, не иметь трещин, следов расслоения или выветривания, не содержать примеси глины или иных пород.
      Основным показателем качества бутового камня является его морозостойкость, что представляется весьма важным при строительстве жилых домов. Считается, что морозостойкость в идеале должна составлять не менее 15 циклов, иначе говоря, материал должен оставаться годным к эксплуатации после 15 циклов замораживания и оттаивания.
      Раздробленный в мелкие куски бутовый камень называют щебнем, который засыпают под бетонные фундаменты.
      Существуют смеси грубо– и мелкообломочных пород. Однако чисто гравийных пород нигде не встречается. Чаще всего гравий залегает вместе с песком, образуя при этом песчано-гравийные массы. В дальнейшем эти массы сортируют и также используют в строительстве.

Гравий

      Это каменный материал, образовавшийся в результате выветривания горных пород. В зависимости от происхождения он бывает овражный, или горный, речной и морской. Этот материал в любом случае содержит какие-либо примеси: песок, пыль, глину, слюду. Гравий, применяемый для бетона, не должен содержать их. Самым лучшим считаются речной и морской: в них не содержатся примеси, у них гладкая поверхность. Более шероховатая поверхность у горного гравия, что обеспечивает лучшее сцепление с цементом при изготовлении бетона.

Щебень

      Щебень представляет собой смесь угловатых каменных обломков размером от 15 до 150 мм различной формы. Щебень получают путем дробления горных пород – таких, как гранит или диабаз, – а также некоторых других плотных и водостойких осадочных пород. Для строительства берут щебень из твердых пород, обладающих достаточной прочностью и морозостойкостью.
      Форма этого материала чаще всего напоминает форму куба или тетраэдра. Именно такой щебень больше всего подходит для строительства. Бывает также щебень плоской, так называемой лещадной формы, непригодной для строительства вследствие большой ломкости.

Песок

      Песок относится к природным строительным материалам. Он может быть озерным, речным, горным и овражным. По размеру зерен песок может быть мелкозернистым, среднезернистым и крупнозернистым. Кроме того, песок делится на тяжелый (обычный) и легкий (полученный в результате тщательного дробления пемзы и шлака).
      Для строительства пригоден только чистый, промытый песок. Содержание различных примесей в нем не должно быть больше 5 %. Песок применяется в качестве заполнителя при изготовлении бетона и растворов, при оборудовании некоторых фундаментов и подвалов, плавающих полов.
      К природным каменным материалам, прошедшим механическую обработку, относятся блоки и строительные камни.

Блоки

      Блоки из природного камня производят двумя способами из предварительно выбранных горных. В первом случае получают массивные куски камня неправильной формы, которые обтесывают с помощью долота, в результате чего образуется каменный блок правильной формы.
      Во втором случае буровзрывным способом откалывают большие куски камня, которые затем также обтесывают, придавая им правильную геометрическую форму.
      Каменные блоки применяют для строительства фундаментов и кладки стен. Это очень выгодно, поскольку каждый блок заменяет примерно 10–12 кирпичей. Однако у каменных блоков имеются и недостатки. Прежде всего к ним относится трудность транспортировки на строительную площадку: один блок может весить от 100 до 500 кг. В том случае, если требуется особая прочность и атмосферная стойкость, отдают предпочтение крупным каменным блокам.

      К ним относятся керамические и силикатные материалы, а также бетонные смеси и бетоны.

Керамические кирпичи и камни

      Их применяют при кладке наружных и внутренних стен и прочих конструкций, а также для изготовления стеновых панелей и блоков. Допускается также использование этих материалов при устройстве фундаментов и цоколей зданий.
      Изготавливаются из легкоплавких глин с добавками или без. Кирпичи бывают обычными (размер, мм: 65 х 120 х 250), утолщенными (80 х 120 х 250) и модульными (138 х 138 х 288). Толщина камня равна толщине двух кирпичей (включая растворный шов). Камни делятся на обычные (138 х 120 х 250), укрупненные (138 х 250 х 250), модульные (138 х 138 х 288) и с горизонтальным расположением пустот (120 х 250 х 250).
      Кирпичи бывают полнотелыми или пустотелыми, камни – только пустотелыми.
      По прочности кирпичи и камни делятся на марки – 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300 (по возрастанию прочности). Они должны быть нормально обожжены, так как недожженный материал (алого цвета) обладает недостаточной прочностью, пониженной водо– и морозостойкостью, а пережженный (темно-бурого цвета) – повышенной плотностью, теплопроводностью и зачастую имеет искаженную форму (табл. 2).

Таблица 2. Применение керамических кирпичей и камней

      Облицовочные (лицевые) кирпичи и камни имеют правильную форму, четкие грани и однородную окраску. Их поверхность бывает гладкой, рифленой и фактурной (зернистой и т. п.). Облицовочные кирпичи и камни подразделяются на марки по прочности (75, 100, 125, 150) и выпускаются следующих видов и размеров: кирпич полнотелый и пустотелый обычный – 65 х 120 х 250, утолщенный – 88 х 120 х 250, модульный – 63 х 138 х 288; камень пустотелый обычный – 138 х 120 х 250, укрупненный – 138 х 250 х 250, модульный – 138 х 138 х 288, с горизонтальными пустотами – 80 х 200 х 250.

Силикатные кирпичи и камни

      Силикатные кирпичи и камни изготавливаются из смеси извести, воды и кварцевого песка.
      Кирпичи бывают одинарными полнотелыми или с пористыми заполнителями (65 х 120 х 250), утолщенными пустотелыми или полнотелыми с пористыми заполнителями (88 х 120 х 250), пустотелыми (138 х 120 х 250).
      По прочности силикатные материалы делятся на марки – 75, 100, 125, 200, 250.
      Сфера применения силикатных кирпичей и камней такая же, как и у керамических, однако их не используют для кладки фундаментов и стен в условиях повышенной влажности, а также для кладок, подвергающихся воздействию высоких температур (печи и т. п.).
      Бетонные стеновые камни также относятся к силикатным материалам. По размерам камни делятся на целые (188 х 190 х 390), продольные половины (188 х 90 х 390) и перегородочные (188 х 90 х 590).
      По своему назначению бетонные камни подразделяются на следующие виды: для кладки стен и фундаментов, для перегородок.
      Отдельно стоит группа строительных материалов специального назначения – кирпич клинкер, кирпич глиняный лекальный и кислотоупорный кирпич. Для устройства фундаментов особой прочности используют кислотоупорный кирпич, приспособленный для защиты строительных конструкций от действия агрессивной среды.
      Обожженный, или строительный, кирпич бывает нескольких видов:
      – обыкновенный;
      – облицовочный;
      – дорожный;
      – огнеупорный.
      Облегченный пустотелый, продольно-дырчатый и вертикально-дырчатый кирпичи (рис. 19), отличающиеся высокими теплоизоляционными свойствами, применяют при возведении легких внутренних стен.
      Рис. 19. Кирпичи (размеры даны в мм): а – продольно-дырчатый; б – вертикально-дырчатый.
 
      К необожженным относят силикатный кирпич, обычно светло-серого или белого цвета. Размеры массивного и полого силикатного кирпича практически не отличаются от размеров обычного обожженного кирпича. В массивном кирпиче могут быть сквозные отверстия (рис. 20).
      Рис. 20. Массивный кирпич (размеры даны в мм).
 
      Из 6 граней кирпича выделяют две большие, так называемые постели, при кладке – верхнюю и нижнюю. Другие большие грани называют ложковыми, а две небольшие – тычковыми (рис. 21).
      Рис. 21. а – стороны кирпича и камня; б – элементы каменной кладки: 1 – постель; 2 – ложок; 3 – тычок; 4 – наружная верста; 5 – внутренняя верста; 6 – забутка; 7 – горизонтальный шов; 7 – вертикальный шов; 8 – фасад; 9 – тычковый ряд; 10 – ложковый ряд.
 
      Для выполнения того или иного вида перевязки при строительстве нередко приходится делить кирпич на части, которые имеют специфические названия. Так, например, часть кирпича, нижняя и верхняя постели которого имеют форму квадрата, называется три четверти; расколотый пополам по всей длине кирпич образует длинные половины. Часть кирпича, отколотая поперек его длинной части, с размером, равным высоте кирпича, называется четвертью.

Бетон

      Бетон – искусственный каменный материал, получаемый в результате затвердения уплотненной смеси вяжущего вещества, воды, заполнителей и в некоторых случаях – добавок. Эта смесь легко поддается перемешиванию, она быстро загустевает и застывает, превращаясь в камнеобразную массу. Бетон может снабжаться стальной арматурой, которая позволяет ему выдерживать большие нагрузки.
      По виду вяжущего вещества бетоны бывают цементные, силикатные, гипсовые, асфальтобетоны, полимербетоны.
      По виду заполнителей различают бетоны на плотных, пористых и специальных вяжущих. В качестве заполнителя могут применяться щебень, гравий, песок, доменный шлак, пемза, ракушечник, керамзит и др. Заполнители должны быть чистыми, то есть в них не должно быть посторонних примесей, например глины, гумуса.
      По структуре различают бетоны плотной, поризованной, ячеистой и крупнозернистой структуры.
      Бетон по праву занимает одно из ведущих мест среди остальных строительных материалов.
      Так как он является основным материалом для строительства фундаментов, то к нему соответственно предъявляются особые требования. Например, бетон должен обладать следующими качествами:
      – прочность;
      – плотность;
      – морозостойкость;
      – водонепроницаемость;
      – химическая стойкость к агрессивной среде.
      По плотности бетон делится на:
      – особо тяжелый (более 2500);
      – тяжелый (2000–2500);
      – нормальный (1800–2000);
      – легкий (500–1800);
      – сверхлегкий (менее 500).
      Прочность на сжатие зависит от плотности бетона и распределяется пропорционально ей:
      – особо тяжелый бетон имеет марку от 400 до 1000;
      – тяжелый бетон – М100–М600;
      – нормальный – М50–М400;
      – легкий – М25–М200;
      – сверхлегкий – М4–М100.
      Цементный бетон при строительстве домов замешивают непосредственно на месте строительства или на специализированных бетонных заводах, откуда их доставляют на бетоновозах.

Водонепроницаемый бетон

      Говоря о бетоне, хочется заметить, что его водонепроницаемость зависит от плотности, а плотность – от наличия пор и пустот, которые образуются в результате неправильного подбора исходных материалов и гранулометрического (зернового) состава заполнителей, недостаточного уплотнения бетонной смеси и особенно от избыточного количества воды в растворе (испаряясь, вода оставляет поры).
      Очень важным для водонепроницаемости бетона является водоцементное отношение, то есть отношение массы воды к массе цемента.
      Если количество гравия в бетонной смеси не превышает более чем в два раза количества песка, то бетон получается достаточно плотный в легкотрамбуемый. При этом наименьшая пористость достигается при использовании песка, у которого доля зерен с размерами 0,25; 1 и 3 мм составляет 25; 25 и 50 % соответственно.
      Для изготовления водонепроницаемого бетона можно взять цемент марки 300 или 400 (обязательно свежеизготовленный). Перед использованием цемента его рекомендуется просеять через сито (размер ячеек – 1 х 1 мм) для удаления образовавшихся при хранении комков.
      Размер гравия (щебня) не должен превышать 1/3–1/4 толщины бетонных стенок.
      При этом размер мелких щебенок должен быть в 2–3 раза меньше крупных частиц. Общий объем мелкозернистого гравия должен составлять не менее 20 % объема крупнозернистого. Заполнители рекомендуется подбирать не из пористых, а из плотных пород. Так, например, более предпочтителен щебень гранитных пород, нежели известняковых.
      При обеспечении водонепроницаемости бетона немаловажное значение имеют условия твердения цемента, или гидратации. Для того чтобы создать нормальные условия, следует подбирать минимальное количество воды, которое бы обеспечило одновременно и нормальное твердение бетона, и хорошую пластичность при укладывании.
      Итак, для получения водонепроницаемого бетона необходимо взять цемент, песок и гравий (щебень) в соотношении 1: 1: 4 или 1: 2: 3 при водоцементном соотношении 0,5–0,7. Можно увеличить количество песка и гравия, взяв компоненты в соотношении 1: 2,5: 5,5.
      Кладку водонепроницаемого бетона желательно проводить без перерыва, для чего следует заранее заготовить весь необходимый материал и опалубку. При тщательном и правильном приготовлении бетона можно получить достаточно плотный и водонепроницаемый бетон при толщине кладки от 10 до 40 см.
      Для ускорения твердения бетона его следует плотно укрыть полиэтиленовой пленкой. Если прочность бетона все же окажется низкой, необходимо принять следующие меры: уменьшить количество воды, оставляя объем цемента без изменений, уменьшить количество песка и настолько же увеличить количество щебня.

      Исходным материалом для производства асбестоцемента является асбест – тонковолокнистый минерал.
      Асбест представляет собой волокнистые разновидности минералов двух групп – амфибола и серпентина (змеевика).
      К группе серпентина относится хризотил-асбест, а к группе амфибола – амфибол-асбест. Наибольшее применение получил хризотил-асбест: он бывает белого, серебристо-белого, золотисто-желтого и зеленого цветов и способен расщепляться на гибкие и тонкие волокна.
      Асбест добывают в горных отвалах змеевика предварительным дроблением кусков. Затем после дробления из кусков змеевика извлекают волокна и раскладывают их по сортам в зависимости от длины волокон: чем они длиннее, тем выше сорт асбеста. Высшие сорта асбеста используются в текстильной промышленности, а низшие – в строительстве. Кстати, первое применение асбеста в строительстве относится к 1788 г.
      На основе асбеста был разработан новейший композиционный материал – асбестоцемент, обладающий определенными физико-механическими свойствами. В союзе асбестоцемента асбест принял на себя армирующую роль: прочность на растяжение у него значительно превосходит прочность цемента. Кроме того, асбестоцемент обладает низкой теплопроводностью, электропроводностью, звуко– и теплоизоляционными свойствами, кислото– и щелочестойкостью.
      Из асбестоцемента изготавливают следующие изделия: листы, трубы, плиты, панели, некоторые фасонные детали.

      Цемент служит для приготовления строительных растворов, бетонных смесей, для изготовления бетонных и железобетонных изделий (табл. 3).

Таблица 3. Применение цементов

      Различают несколько видов цементов:
      – романцемент;
      – портландцемент;
      – глиноземистый цемент.

Романцемент

      Это гидравлическое минеральное вяжущее вещество, получаемое из тонкомолотых известковых и магнезиальных мергелей, в составе которых может присутствовать до 25 % глины, иногда и больше. Для получения романцемента минеральное сырье обжигают, не доводя его до спекания. Получаемые в результате обжига низкоосновные силикаты и алюминаты придают романцементу способность схватываться в воде.
      Романцемент применяют для изготовления строительных растворов, бетонов и т. д.

Портландцемент

      Портландцемент – это гидравлическое вяжущее вещество, продукт тонкого измельчения клинкера с добавлением гипса (от 3 до 5 %), регулирующего сроки схватывания цемента. По составу различают портландцемент без добавок, с минеральными добавками, шлакопортландцемент и др.
      Начало схватывания портландцемента при температуре воды в растворе 20 °C должно наступать не ранее 45 мин с момента приготовления раствора и заканчиваться не позднее, чем через 10 ч. Если при изготовлении раствора используется вода температурой более 40 °C, схватывание может наступить слишком быстро.
      Прочность портландцемента характеризуется марками 400, 500, 550 и 600. Для того чтобы приблизить российские стандарты к европейским, цемент разделен на классы – 22,5; 32,5; 42,5; 55,5 МПа.
      Быстротвердеющий портландцемент – это портландцемент с минеральными добавками, отличающийся повышенной прочностью. Он достигает более половины запланированной прочности через 3 сут твердения.
      Быстротвердеющий цемент выпускается марками 400 и 500.
       Особобыстротвердеющий высокопрочный портландцемент. Применяется в производстве сборных железобетонных конструкций и при зимних бетонных работах.
      Выпускается маркой 600.
       Шлакопортландцемент. В его состав входят доменный шлак и природный гипс, добавленные для регулирования сроков схватывания раствора.
      Выпускается марками 300, 400 и 500.
       Быстротвердеющий шлакопортландцемент.Отличается повышенной прочностью уже через 3 сут твердения.
      Выпускается маркой 400.
       Глиноземистый цемент.Включает в свой состав сплав, полученный из сырья известняка и пород, богатых глиноземом. Выпускается марками 400, 500 и 600.
       Гипсоглиноземистый цементполучают путем смешивания высокоглиноземистых шлаков и природного гипса. Начало схватывания гипсоглиноземистого цемента должно наступать не раньше чем через 10 мин, конец – не позднее чем через 4 ч после приготовления раствора.
       Белый портландцементвыпускается двух видов – белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. По степени белизны белые цементы разделяются на три сорта (по убыванию). Начало схватывания белого портландцемента должно наступать не раньше чем через 45 мин, конец – не позднее чем через 12 ч после приготовления раствора.
      Цветной портландцемент бывает красного, желтого, зеленого, голубого, коричневого и черного цветов. Применяется для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок.
      Выпускается марками 300, 400 и 500.

      Строительная известь подразделяется на воздушную, которая обеспечивает затвердевание строительных растворов и сохранение ими прочности в условиях нормальной влажности, и гидравлическую, обеспечивающую затвердение и сохранение прочности растворов, применяемых как на воздухе, так и в воде.
      Известь гасят путем обработки водой негашеной комовой извести. В зависимости от количества воды, необходимой для гашения, получают гидратную известь (пушонку), известковое тесто и известковое молоко.
      Порошковая гидратная известь получается в том случае, если объем воды составляет 60–70 %. В результате гашения объем извести увеличивается в 2–3 раза. Гашеная известь представляет собой белый порошок, состоящий из мельчайших частиц гидрата оксида кальция с плотностью от 400 кг/м3(в рыхлом состоянии) до 500–700 кг/м3(в уплотненном состоянии).
      Для получения известкового теста при гашении воды берут в 3–4 раза больше, чем извести. Объем получившегося теста в 2–3 раза превышает объем извести, взятой для его приготовления.