Глава I. Классификация и требования к строительным материалам

§ 1. Классификация строительных материалов

Жилые, общественные и производственные здания представляют собой сооружения, предназначенные для размещения людей и различного оборудования и защиты их от воздействия окружающей среды. Все здания состоят из одинаковых по назначению частей:

фундамента, служащего основанием здания и передающего нагрузку от всего здания на землю;

каркаса - несущей конструкции, на которой устанавливаются ограждающие элементы здания; каркас воспринимает и перераспределяет нагрузки и передает их на фундамент;

ограждающих конструкций, изолирующих внутренний объем здания от воздействия внешней среды или разделяющих отдельные части внутреннего объема между собой; к ограждающим конструкциям относятся стены, перекрытия и кровли, причем в малоэтажных зданиях стены и перекрытия часто выполняют функцию каркаса.

С глубокой древности жилые и культовые сооружения возводили из природных материалов - камня и дерева, причем из них выполняли все части здания: фундамент, стены, кровлю. Такая универсальность материала имела существенные недостатки. Строительство каменных зданий было трудоемко; каменные стены для поддержания в здании нормального теплового режима приходилось делать очень толстыми (до 1 м и более), так как природный камень - хороший проводник теплоты. Для устройства перекрытий и кровли ставили много колонн или делали тяжелые каменные своды, так как прочности камня недостаточно для перекрытия больших пролетов. У каменных зданий, правда, было одно положительное качество - долговечность. Менее трудоемкие, но недолговечные деревянные здания часто уничтожались пожарами.

С развитием промышленности появились новые, разные по назначению строительные материалы: для кровли - листовое железо, позже - рулонные материалы и асбестоцемент; для несущих конструкций - стальной прокат и высокопрочный бетон; для тепловой изоляции - фибролит, минеральная вата и др.

Специализация и промышленное изготовление строительных материалов, полуфабрикатов и изделий коренным образом изменили характер строительства. На стройку материалы, а затем и изделия из них стали поступать практически в готовом виде, строительные конструкции стали легче и эффективнее (например, лучше предохраняли от потерь теплоты, от воздействия влаги и т. п.). В начале XX в. началось заводское изготовление строительных конструкций (металлических ферм, железобетонных колонн), но только с 50-х годов впервые в мире в нашей стране стали строить полносборные здания из готовых элементов.

Современная промышленность строительных материалов и изделий производит большое количество готовых строительных деталей и материалов различного назначения, например: керамические плитки для полов, для внутренней облицовки, фасадные, ковровую мозаику; рубероид и пергамин для устройства кровли, изол и гидроизол - для гидроизоляции. Чтобы было легче ориентироваться в этом многообразии строительных материалов и изделий, их классифицируют. Наибольшее распространение получили классификации по назначению и технологическому признаку.

По назначению материалы делят на следующие группы:

конструкционные, которые воспринимают и передают нагрузки в строительных конструкциях;

теплоизоляционные, основное назначение которых - свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим помещения при минимальных затратах энергии;

акустические (звукопоглощающие и звукоизоляционные) - для снижения уровня "шумового загрязнения" помещения;

гидроизоляционные и кровельные - для создания водонепроницаемых слоев на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;

герметизирующие - для заделки стыков в сборных конструкциях;

отделочные - для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

специального назначения (например, огнеупорные или кислотоупорные), применяемые при возведении специальных сооружений.

Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий - это так называемые материалы общего назначения. Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особо легкие бетоны - теплоизоляционные материалы; особо тяжелые бетоны - материалы специального назначения, используемые для защиты от радиоактивного излучения.

В основу классификации по технологическому признаку положены вид сырья, из которого получают материал, и способ изготовления. Эти два фактора во многом определяют свойства материала и соответственно область его применения. По способу изготовления различают материалы, получаемые спеканием (керамика, цемент), плавлением (стекло, металлы), омоноличиванием с помощью вяжущих веществ (бетоны, растворы) и механической обработкой природного сырья (природный камень, древесные материалы). Для более глубокого понимания свойств материалов, зависящих главным образом от вида сырья и способа его переработки, в основу курса "Материаловедение" положена классификация по технологическому признаку и лишь в отдельных случаях рассматриваются группы материалов по назначению.

Помещения для животных строят, чтобы они были сухими, светлыми, теплыми зимой и прохладными летом. Для строительства используют местные сравнительно долговечные и дешевые материалы с удовлетворительными теплозащитными свойствами. Чтобы сохранить тепло в помещениях и предупредить конденсацию влаги, следует возводить ограждения из строительных материалов с малой объемной массой, с низким коэффициентом теплопроводности и теплоусвоения, с повышенной теплоемкостью, со средней парои воздухопроницаемостью.

Теплопередача ограждений животноводческих зданий не должна быть выше 0,8 — 1,0 кал/(ч*м2*°С), а коэффициент термического сопротивления теплопередаче (Л) ниже 2 — 2,5 ккал/(ч*м2*оС). Выполнение этих требований позволяет поддерживать необходимую температуру воздуха в помещениях и предупреждать конденсацию водяных паров на ограждениях здания.

Каждый конструктивный элемент здания должен отвечать соответствующим требованиям.

Имея необходимые средства, можно купить квартиру в любом районе Москвы или Подмосковья. С инвестиционным агентством ООО «Домус Финанс» не будет проблем с решение квартирного вопроса. Обширный выбор вариантов, юридическая поддержка и полное документальное оформление сделок сделают покупку простым и беззаботным решением.

Фундамент здания воспринимает на себя тяжесть стен, перекрытий и кровли, предохраняет стены от оседания, проникновения в них влаги из почвы. Между фундаментом и стеной прокладывают изоляционный слой из толя, асфальта, жирного цементного раствора, просмоленной бересты, битума. Основание фундамента должно находиться ниже горизонта промерзания почвы. Для фундамента обычно используют бетон, камни.

Стены должны сооружаться из материалов, которые хорошо сохраняют тепло. Через наружные стены теряется около 40% тепла, поэтому они должны обладать хорошими теплозащитными свойствами. Этим требованиям наиболее полно соответствуют сухие бревна, обожженный или силикатный кирпич, керамзитобетон, многослойные бетонные панели с утеплителем из пенопласта, полистирола и других материалов.

Строительные материалы, используемые для возведения стен, должны быть сухими, так как сырые стены теряют больше тепла, на них развиваются плесени. Особенно неудовлетворительный микроклимат при сырых стенах и плохо работающей вентиляции.

Стены должны быть гладкими, что облегчает поддержание их в чистоте, их удобнее белить и дезинфицировать.

Потолки в современных зданиях обычно делают из железобетонных плит, нередко строят помещения с совмещенной кровлей. Во всех случаях они должны быть хорошо утеплены. В чердачных помещениях при соблюдении противопожарных мер разрешается хранить грубые корма или подстилочную солому, что значительно улучшает теплозащитные качества потолка.

Полы в животноводческих помещениях устраивают из прочного, ровного, малотеплопроводного, влагонепроницаемого и нескользкого материала, стойкого к действию дезинфицирующих средств и агрессивной среды помещений, удобными при уходе, экономичными. В зависимости от технологии полы делают сплошными или решетчатыми. Чаще всего для устройства полов используют красный кирпич, уложенный на ребро в елочку, керамзитобетон с цементным или полимерным покрытием, керамическую плитку.

Широко распространенные в старых помещениях деревянные полы далеко несовершенны и дороги. Асфальтовые полы делают только в помещениях для крупного рогатого скота, но они недолговечны. Бетонные полы очень холодные, отрицательно действуют на рост копытного рога, поэтому их устраивают только в проходах и проездах. В свинарниках нередко используют деревянные настилы, а в ряде хозяйств электрообогрев пола различными техническими средствами. При этом следует строго соблюдать технику безопасности.

В кошарах, денниках конюшен, в помещениях для беспривязного содержания скота и в зданиях, где птица находится на глубокой подстилке, устраивают глинобитные и глинощебневые полы.

Щелевые полы бывают сплошными и частичными. Для их устройства применяют железобетонные, металлические и пластмассовые решетки. В Беларуси освоено производство железобетонных решеток с покрытием их пластинами, приготовленными из отходов резино-технической промышленности.

Ворота строят с таким расчетом, чтобы можно было быстро выводить животных из помещений, с учетом использования машин и механизмов. Наружные выходы оборудуют тамбурами, которые защищают помещения от охлаждения. Наиболее удобны ворота вагонного типа. В любом случае ворота должны открываться только наружу. В воротах устраивают дезковрики.

Окна размещают с учетом равномерного освещения здания. Для снижения потерь тепла окна делают с двойным и даже тройным остеклением. Соблюдение чистоты стекол, ремонт, окраска рам и периодическая замазка щелей - необходимое требование по уходу за окнами.

Практикой подтверждена экономическая эффективность содержания птицы, откармливаемых свиней и крупного рогатого скота в безоконных зданиях с автоматически регулируемым искусственным освещением.

Кровля служит для защиты помещений и животных от атмосферных осадков, для утепления в зимнее время и предохранения от перегревания летом. Материалом для крыш служит шифер, асбоцементные плиты, рубероид, толь и др. Регулярный ремонт крыши способствует поддержанию в помещении нормального микроклимата.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Обеспечение экологической безопасности здания является одной из важнейших составных частей экологии человека. В настоящее время актуальность данной проблемы возросла из-за интенсивного внедрения полимерных строительных и отделочных материалов, малоизученных строительных материалов, содержащих различные химические добавки, нередко в виде промышленных отходов, широкого использования синтетических моющих, чистящих и косметических средств, что наряду с относительным повышением комфорта проживания существенно увеличило суммарную химическую нагрузку на организм человека и нередко делает жилую среду экологически опасной для человека.

Уровень химического загрязнения воздушной среды является одним из основных показателей, характеризующих безопасность и качество воздушной среды жилых и общественных зданий, т. к. воздушная среда помещений даже при относительно невысоких концентрациях токсичных веществ, но из-за большого их количества, из-за небольших объемов воздуха для разбавления и длительности пребывания человека может негативно влиять на его самочувствие, работоспособность и здоровье.

Относительно недавно главным компонентом химической нагрузки населения был загрязненный атмосферный воздух, но сегодня ситуация кардинальным образом изменилась. На первый план вышла проблема вредного влияния на воздушную среду в помещениях и, соответственно, на здоровье людей используемых в строительстве материалов, конструкций и изделий.

В результате проведенных исследований установлено, что источником 80 % химических веществ, обнаруженных в воздушной среде квартир, являются используемые строительные и отделочные материалы.

В настоящее время качество сырья для строительных материалов и самих строительных материалов и конструкций определяют действующие ГОСТы и ТУ. Вместе с тем в научно-технической документации, регламентирующей строительство и качество строительных материалов, отражена лишь небольшая доля отдельных гигиенических требований, в основном касающихся охраны труда и транспортировки стройматериалов, что не позволяет оценить степень их опасности для здоровья населения.

Имеется лишь один стандарт по определению и нормированию радионуклидов в строительных материалах - ГОСТ 30108-94 «Материалы и изделия строительные. Определение удельной эффективной активности естественных радионуклидов», введенный в действие Постановлением Госстроя РФ от 30.06.1994 № 18-48 (в ред. от 04.12.2000). В определенной мере это обуславливается слабой взаимосвязью гигиенических и строительных нормативных регламентаций, а также отсутствием единой методической системы проведения контроля экологической безопасности строительных материалов, которая должна включать критерии и методики оценки не только готовой продукции, но также и исходного сырья, используемого для производства строительных материалов.

Полимерные материалы в быту

На сегодняшний день наиболее полно изучены эколого-гигиенические свойства полимерных строительных материалов.

В строительстве номенклатура полимерных материалов, выпускаемых в нашей стране, насчитывает около 1000 наименований. Строительные полимерные материалы используются для покрытия полов, отделки стен, теплоизоляции наружной кровли и стен, гидроизоляции, герметизации и облицовки навесных панелей, изготовления оконных блоков и дверей, объемных элементов сборных домов и т. д. С каждым днем число таких материалов и область их применения расширяются. В последние годы в строительстве и быту все больше используются материалы, произведенные за рубежом, технология производства и гигиеническая характеристика которых неизвестны.

Масштабы и целесообразность применения полимеров в строительстве определяются тем, что они по многим свойствам превосходят природные материалы за счет низкой плотности, стойкости против коррозии, хороших тепло-, звуко- и электроизоляционных свойств, низких производственных расходов при изготовлении и транспортировке.

Однако наряду с положительными имеется ряд негативных сторон широкого использования полимерных материалов в быту. Это в первую очередь выделение ими в окружающую среду непрореагировавших мономеров, низкомолекулярных компонентов синтеза (эмульгаторов, растворителей, катализаторов), а также специальных веществ, вводимых в пластмассу для придания ей необходимых физико-механических свойств (пластификаторов, стабилизаторов, красителей, наполнителей, антистатических добавок).

Результаты многочисленных исследований показывают, что практически все полимерные материалы выделяют в воздушную среду те или иные токсические химические вещества, оказывающие вредное влияние на здоровье человека. Так, например, поливинилхлоридные материалы (поливинилхлориды ― один из самых распространенных видов полимеров, используемых при отделке современных жилых и общественных зданий (обои, линолеум, пленка, окна и др.)) являются источниками выделения в воздушную среду винилхлорида, бензола, толуола, этилбензола, циклогексана, ксилола, бутилового спирта, фталатов и других углеводородов.

Причем, как показали исследования, выделения ароматических углеводородов и фталатов в высоких концентрациях могут продолжаться в течение длительного времени ― до 1,5−2 лет, а в отдельных случаях ― до 3−5 лет. Наиболее токсичным и опасным веществом, выделяемым из ПВХ-материалов, является винилхлорид.

Другими из наиболее распространенных видов полимерных материалов, встречающихся практически в каждом доме и вызывающих наибольшее количество жалоб со стороны населения, являются древесно-стружечные плиты (ДСП) и мебель, изготовленная на их основе.

ДСП на основе карбамидных и фенолформальдегидных смол в настоящее время являются основным источником загрязнения воздушной среды жилых и общественных зданий фенолом и формальдегидом.

В настоящее время на деревообрабатывающих комбинатах г. Москвы предпринимаются меры по выпуску экологически чистых ДСП, среди которых обработка стружки акцепторами формальдегида, разработка новых видов связующих основ альбуминов, уретанов, покрытие ДСП защитными пленками.

Помимо выделения из ДСП, фенол и формальдегид могут поступать в воздушную среду из полимерных теплоизоляционных материалов, различных видов мастик, шпатлевок, пластификаторов, линолеумов, клеев и других материалов.

В настоящее время для внутренней отделки помещений широко используются декоративные плиты на основе вспененного полистирола.

Стирол также является высокотоксичным веществом, обладающим канцерогенным и мутагенным действием. Источником выделения стирола в воздушную среду помещений также являются следующие виды полимеров: полистирольная плитка, моющиеся обои на основе полистирола, линолеум, полимербетон, лакокрасочные покрытия, корпуса бытовых приборов на основе полистирола, одежда, обувь.

Ковровые изделия из химических волокон выделяют в значительных концентрациях стирол, изофенол, сернистый ангидрид.

Стеклопластики на основе различных смесей, применяемые в строительстве для звуко- и теплоизоляции, выделяют в воздушную среду значительное количество ацетона, формальдегида, фенола, метакриловой кислоты, толуола, бутанола, стирола. Лакокрасочные покрытия и клей-содержащие вещества также являются источниками загрязнения воздушной среды закрытых помещений такими веществами, как толуол, бутилметакрилат, бутилацетат, этилацетат, ксилол, стирол, ацетон, бутанол, этиленгликоль и др.

В таблице приведен перечень химических веществ, основным источником выделения которых в воздушную среду помещений жилых и общественных зданий являются строительные и отделочные материалы.

Приведенные данные свидетельствуют о необходимости проведения строгого контроля за экологической безопасностью не только строительных и отделочных материалов, но и сырья, используемого для их производства. Особое внимание следует обратить на использование в качестве сырья строительных материалов отходов различных производств.

Таблица

Химические вещества, выделяемые в воздушную среду помещений жилых и общественных зданий строительными и отделочными материалами

Вещество	Источник выделения
Формальдегид	ДСП, ДВП, теплоизоляционные материалы, мастики, герлен, пластификаторы, шпатлевки, смазки для бетонных форм и др.
	ДСП, теплоизоляционные материалы, герлен, клеи, линолеумы, мастики, шпатлевки
	Теплоизоляционные материалы, отделочные материалы на основе полистиролов
	Мастики, клеи, герлен, линолеумы, цемент и бетон с добавлением промышленных отходов, смазка для бетонных форм и др.
	Лаки, краски, клеи, шпатлевки, мастики, смазка для бетонных форм, пластификаторы для бетона
Этилацетат	Лаки, краски, клеи, мастики и др.
Бутилацетат	Лаки, краски, мастики, шпатлевки, смазка для бетонных форм
Этилбензол	Шпатлевки, мастики, линолеумы, краски, клеи, смазки для форм, пластификаторы, цемент, бетон с отходами
	Линолеумы, клеи, герлен, шпатлевки, мастики, лаки, краски, смазки
	Лаки, краски, клеи, шпатлевки, мастики, линолеумы и др.
	Мастики, клеи, смазки, линолеумы, лаки, краски
Гексаналь	Клеи, цемент с добавкой, смазка для бетонных форм
Пропилбензол	Клеи, линолеумы, мастики, шпатлевки
Пентаналь	Клеи, цемент, герлен
	Цемент, бетон, шпатлевки и др.
	Красители и строительные материалы с добавлением промышленных отходов

Стройматериалы с добавлением промышленных отходов

Следует отметить, что сегодня практически не проводится экологическая оценка стеновых, теплоизоляционных, конструкционных материалов на основе неорганических соединений. В то же время в современном строительстве все отчетливее проявляется тенденция к химизации технологических процессов и использованию в качестве добавок в строительные материалы различных смесей химических веществ и промышленных отходов, в первую очередь в конструкционные и стеноформирующие материалы: бетон, строительный раствор, кирпич, керамзит, теплоизоляционный материал.

Использование промышленных отходов в качестве вторичных сырьевых продуктов в производстве строительных материалов имеет, с одной стороны, большое экономическое значение, удешевляя и ускоряя строительство, снижая вес строительных материалов и увеличивая их прочность. С другой стороны, новые строительные материалы, изготовленные с применением промышленных отходов (гальваношламов, шлаков мусоросжигательных заводов, золы ТЭЦ, отходов химической промышленности, производства минеральных удобрений и др.), могут явиться источником загрязнения окружающей среды токсичными химическими веществами, что вызывает появление нового фактора риска для здоровья человека в условиях жилых и общественных зданий. В то же время эколого-гигиеническая экспертиза таких строительных материалов из-за отсутствия нормативно-методической базы не производится.

Установлено, что наиболее часто в качестве добавок к строительным материалам, а также взамен одного из компонентов, в настоящее время наиболее часто используются гальваношламы, золошлаковые отходы мусоросжигательных заводов и ТЭЦ, осадки промышленных сточных вод, различные виды шлаков. В связи с этим строительные материалы могут являться источником выделения в окружающую среду таких высокотоксичных веществ, как хром, никель, свинец, кадмий, фтор, фенол, формальдегид.

Обязательность эколого-гигиенической экспертизы строительных материалов

Учитывая, что основным фактором, влияющим на качество воздушной среды помещений, являются строительные и отделочные материалы, то наиболее важное значение приобретают как предупредительный, так и текущий санитарный надзор за разработкой, выпуском и применением строительных материалов в гражданском строительстве.

В целях усиления санитарного надзора за разработкой и внедрением новых строительных материалов, а также для предупреждения неблагоприятных воздействий строительных изделий на здоровье человека все новые, а также все применяемые, но не получившие гигиеническую оценку материалы должны подвергаться обязательной эколого-гигиенической экспертизе. Причем это должно касаться не только полимеров, но и всех строительных материалов.

Система санитарно-химического контроля строительных материалов должна базироваться на следующих основных положениях :

1. Каждый строительный материал, в том числе и сырье, прежде чем поступить к потребителю, должен пройти гигиеническую оценку.

2. Эколого-гигиеническую экспертизу строительных материалов и компонентов, входящих в их состав, должны проводить учреждения, аккредитованные Роспотребнадзором для проведения данных исследований.

3. Нормативно-методическая документация на выпуск строительных материалов (ГОСТ, ТУ и др.) должна содержать сведения о возможных выделениях из них токсических веществ с указанием методов их контроля.

4. Вся нормативно-методическая документация на выпуск строительных материалов и на методы контроля должна быть согласована с органами Роспотребнадзора.

5. Заводы-изготовители должны осуществлять контроль за соответствием выпускаемых строительных материалов регламенту, принятому в официальных нормативных документах (ГОСТ, ТУ и др.).

С эколого-гигиенических позиций строительные материалы, конструкции и изделия должны отвечать следующим требованиям :

• не должны быть источником специфического запаха в помещениях к моменту заселения домов;
• не должны выделять в окружающую среду химические вещества в концентрациях, оказывающих прямое или косвенное неблагоприятное воздействие на человека;
• быть малотеплопроводными и обеспечивать достаточное термическое сопротивление и теплоустойчивость ограждений (стен, перекрытий);
• иметь хорошую воздухопроницаемость и пористость;
• быть негигроскопичными и малозвукопроводными;
• не должны стимулировать развитие микрофлоры, быть доступными для влажной дезинфекции;
• не должны накапливать статическое электричество, ухудшать микроклимат помещений, а их окраска и фактура должны соответствовать эстетическим и физиолого-гигиеническим требованиям.

Основными нормативными документами , которыми следует руководствоваться при проведении эколого-гигиенической экспертизы строительных и отделочных материалов, являются:

• СанПиН 2.1.2.729-99 «Полимерные и полимерсодержащие строительные материалы, изделия и конструкции. Гигиенические требования безопасности», утвержденные Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 27.01.1999 № 3;
• МУ 2.1.2.1829-04 «Санитарно-гигиеническая оценка полимерных и полимерсодержащих строительных материалов и конструкций, предназначенных для применения в строительстве жилых, общественных и промышленных зданий», утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 06.01.2004;
• МУ 2.1.674-97 «Санитарно-гигиеническая оценка стройматериалов с добавлением промотходов», утвержденные Минздравом РФ 08.08.1997;
• Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), утвержденные Решением Комиссии Таможенного союза ЕврАзЭС от 28.05.2010 № 299.
• Использование при строительстве и ремонте зданий и помещений экологически чистых строительных материалов, прошедших гигиеническую экспертизу, позволит обеспечить чистый воздух в вашем жилище.

Сотрудники ГУ «Научно-исследовательский институт экологии человека и гигиены окружающей среды имени А. Н. Сысина» РАМН ГУБЕРНСКИЙ Ю. Д., зав. лабораторией экологии и гигиены жилой среды, профессор, д-р мед. наук, КАЛИНИНА Н. В., ведущий научный сотрудник, канд. мед. наук

Помещения для животноводческих ферм и комплексов могут быть разнообразными по своей конструкции, устройству и оборудованию. Однако все они должны отвечать общим зоогигиеническим требованиям, и прежде всего обеспечивать оптимальные условия микроклимата. Во многом это зависит от гигиенических свойств строительных материалов и теплозащитных качеств наружных ограждений.

Требования к строительным материалам.

При зоогигиенической оценке строительных материалов существенное значение имеют их теплопроводность, теплоемкость, гигроскопичность, паро- и воздухопроницаемость.

Теплопроводность - способность материала передавать тепло с более нагретой стороны на менее нагретую. Теплопроводность каждого материала характеризуется коэффициентом теплопроводности. Он равен количеству теплоты (в килокалориях), которое в течение 1 ч проходит через 1 м 2 материала толщиной 1 м при разности температур 1 °С на противоположных поверхностях. Коэффициент теплопроводности уменьшается с повышением пористости материала и возрастает с увеличением его объемной массы. Одновременно теплопроводность одного и того же материла зависит и от степени его влажности; чем она выше, тем больше теплопроводность.

Строительные материалы наружных ограждений с низким коэффициентом теплопроводности надежнее обеспечивают оптимальное тепловое состояние воздуха животноводческих помещений. Для сравнения: коэффициент теплопроводности тяжелого бетона объемной массой 600 кг/м 3 - 0,21, а сосновой пластины той же объемной массы 0,15. Следовательно, второй материал предпочтительнее.

Теплоемкость - важное гигиеническое свойство материала. Теплоемкость - это количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 °С. Коэффициент теплоусвоения показывает способность материала воспринимать тепло при колебании температуры на его поверхности. Строительные конструкции с высоким коэффициентом теплоусвоения поглощают с поверхности тела животных большое количество теплоты, как это, например, имеет место при соприкосновении тела животного с поверхностью бетонного пола.

Гигроскопичность - свойство материала впитывать и удерживать в себе воду и водяные пары.

Паропроницаемость материала измеряется массой (в граммах) водяных паров, проходящих в течение 1 ч через материал площадью 1 м 2 и толщиной 1 м при разности в упругости водяных паров у противоположных поверхностей 1 мм ртутного столба. При выборе материла ограждающих конструкций помещений обязательно учитывают его паропроницаемость, так как задержка влаги в материале - основная причина сырости стен и покрытий.

Воздухопроницаемость материала способствует более высоким теплозащитным свойствам. Значительный температурный градиент между воздухом помещения животноводческих помещений и ограждающими конструкциями вызывает нарушение теплорегуляции животного организма и выпадение конденсата на внутренней поверхности ограждений. Экспериментально установлено, что температурный градиент между температурой воздуха помещения и температурой поверхности ограждений для животных должен быть в пределах 3 °С.

Для сохранения тепла в животноводческих помещениях и предупреждения выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждений нужно использовать строительные материалы с малой объемной массой, низким коэффициентом теплопроводности, повышенной удельной теплоемкостью, малым коэффициентом теплоусвоения, средней паро- и воздухопроницаемостью.

Коэффициент теплопроводности ограждений животноводческих помещений желательно иметь не выше 0,8-1. Расчеты показывают, что снижение коэффициента теплопроводности стен с 1 до 0,6 и покрытий с 0,7 до 0,4 дает возможность снизить теплопотери через ограждающие конструкции здания (в коровниках на 30 %, свинарниках - на 33, птичниках - на 35 %) и годовой расход тепла (соответственно на 38, 27-42 и 14-23 %).

Обеспечить оптимальный температурно-влажностный режим в животноводческих помещениях представляется возможным лишь при наличии эффективной теплозащиты ограждающих конструкций. Надежная теплоизоляция ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих помещений в переходный и зимний периоды дает возможность рационально использовать биологическое тепло животных, а в летнее время защищать их от действия высоких внешних температур.

Строительные материалы для ограждающих конструкций должны иметь достаточный коэффициент термического сопротивления. Так, в районах с устойчивыми низкими температурами (расчетная зимняя температура - 25-30 °С) необходимо использовать для ограждающих конструкций стен строительные материалы коэффициентом термического сопротивления 2-2,5. В настоящее время во многих животноводческих помещениях проектом предусмотрены параметры термического сопротивления стен на уровне 0,8-1,1 и покрытий 1,3-1,4. Животноводческие фермы и комплексы строят с использованием следующих индустриальных ограждающих конструкций: двухслойные стеновые панели ПСЛ, СПСЛ из легких бетонов (керамзитобетона, керамзитопенобетона, аглопоритобетона, арболита), трехслойные железобетонные стеновые панели ПС; облегченные железобетонные плиты ПР, СПР, СПИ; комплексные железобетонные плиты покрытия КП; облегченные многослойные из асбоцементных волнистых листов (ОВ-5,5; ОВ-6; ОВ-7,5; СК-40; ВУ-2).

Отмеченные выше типы ограждающих конструкций имеют довольно высокие теплозащитные свойства: коэффициенты термического сопротивления стен в зависимости от параметров внутреннего и наружного воздуха составляют: для коровников - 1,1-1,3, для свинарников - 1,3-1,5, птичников - 1,5-3,9; покрытий соответственно 2-2,2; 2,2-2,5 и 1,5-3,2.

В качестве теплоизоляционного материала в многослойных ограждающих конструкциях используют минеральную вату, стекловату, мешкоперлит, струнит (вермикулит), пенополистерол ПСБС, фенольно-резольный пенопласт ФРП и другие новые эффективные материалы.

Перспективно применение пластмасс, экструзионных асбоцементных панелей и плит, стеклопластика, алюминия и других строительных материалов в качестве теплоизоляционного. Они обладают низкой теплопроводностью, отличаются прочностью, водонепроницаемостью, устойчивы против химических, физических и бактериологических воздействий, срок их службы довольно высок.

Следует иметь в виду, что улучшение теплозащитных свойств ограждающих конструкций требует дополнительных затрат, поэтому в каждом конкретном случае целесообразность их применения должна быть экономически обоснована. Практика эксплуатации животноводческих ферм и комплексов показывает, что экономически оправданно использование строительных материалов с повышенными теплоизоляционными свойствами не только для районов с низкими зимними расчетными температурами, но и для южных районов страны, для того чтобы в летнее время предотвратить губительное влияние высоких температур на организм животных.

Требования к отдельным элементам здания. Фундамент. Это подземная часть здания, являющаяся опорой всех несущих конструкций постройки. Фундамент здания должен противостоять разрушительному действию влаги и низких температур и быть прочным, устойчивым и долговечным. Фундаменты делают непрерывным (ленточным) по периметру всех стен или прерывистым в виде отдельных столбов. Наименьшая высота цоколя (верхней части фундамента, возвышающейся над землей) 20-30 см. Чтобы предохранить стены от увлажнения на внутренней поверхности, между ними и цоколем помещают пароизоляционный слой из водонепроницаемых пленочных покрытий (толь, рубероид).

Стены. Они должны быть прочными, сухими, не промерзать в зимний период. Стены животноводческих и птицеводческих помещений возводят из малотеплопроводных и достаточно пористых, обеспечивающих хорошую воздухопроницаемость материалов (бетон, керамзитобетон, кирпич, железобетонные панели). Лучшими в теплотехническом отношении являются легкие или крупнопористые бетоны (ячеистый бетон). По конструкции панели бывают однослойными - из легких и ячеистых бетонов, двухслойными - из железобетонной плиты и утеплителя, трехслойными - из двух железобетонных плит и расположенного между ними утеплителя.

В районах, богатых лесом, стены возводят из древесины. При строительстве следует также широко использовать местные строительные материалы - саман, камыш, шлакобетон, ракушечник и др.

Стены должны быть гладкими, без щелей, оштукатуренными, периодически их необходимо очищать от пыли и белить.

Окна. Их устройству следует уделять особое внимание. Окна обеспечивают естественное освещение помещений, но через них теряется значительное количество тепла. При сильном ветре потери тепла увеличиваются в 2-3 раза. Окна с двойными рамами делают в родильных отделениях и профилакториях, телятниках, свинарниках, маточниках, а также во всех помещениях в климатических районах с суровым зимним климатом, что сокращает потери тепла на 70 % и улучшает освещенность помещений за счет уменьшения образования льда на стеклах. Снизить трудоемкость изготовления и монтажа оконных проемов почти в 3 раза позволяет использование оконных рам в виде панелей из светопрозрачного полиэфирного стеклопластика. Стекла окон обязательно периодически очищают от грязи и пыли.

Потолки. Они отделяют помещение от крыши и в значительной степени способствуют созданию оптимального температурно-влажностного режима. В зимнее время потолки препятствуют отдаче тепла через крышу, а летом в сильную жару предохраняют помещения от нагревания.

Потолки должны быть хорошо утепленными, сухими, ровными, достаточно прочными и удобными для дезинфекции. Делают их из материалов с низкой теплопроводностью и высокой влагоемкостью. Лучшими являются деревянные потолки. Потолки из бетонных и железобетонных плит и кирпича не удовлетворяют зоогигиеническим требованиям, так как они конденсируют водяные пары и требуют значительного утепления. Конструкция потолков может быть разной. В животноводческих помещениях, строящихся в климатических районах с расчетной зимней температурой ниже - 25 °С, используют горизонтальные потолки. Они оправдывают себя и в более теплых климатических зонах.

Полы. Этот элемент животноводческих помещений играет исключительно важную роль в создании оптимального микроклимата, повышении продуктивности животных, укреплении их здоровья. Полы должны удовлетворять следующим требованиям: быть теплыми, сухими, прочными, сплошными, эластичными, водонепроницаемыми, нескользкими, удобными для эффективной дезинфекции, устойчивыми к действию дезинфицирующих средств. Полы настилают непосредственно на утрамбованный грунт через влагоизоляционный слой.

От водонепроницаемости пола в значительной мере зависит влажностный режим помещения. Через водопроницаемые полы увлажняется грунт, увеличиваются потери тепла. Пол поднимают над уровнем земли на 15-20 см. Важное значение в снижении теплопотерь здания имеет утепление полов, так как потеря тепла через пол составляет 30-40 % всех теплопотерь помещения. Коэффициент теплоусвоения полов не должен превышать 10-12, если он выше, то увеличиваются не только теплопотери помещения, но и затрачивается много физиологического тепла на прогрев пола, что приводит к переохлаждению организма и заболеваемости животных.

Одно из главных требований, предъявляемых к полам, - их долговечность, она зависит прежде всего от материала. Полы бывают глинобитными, глинощебневыми, деревянными, кирпичными, бетонными, асфальтовыми.

Наиболее полно всем зоотехническим, технологическим и зооветеринарным требованиям отвечают деревянные полы, но они быстро приходят в негодность и разрушаются в коровниках за 2- 3 года, а в свинарниках за 2 года. Глинобитные полы целесообразно делать в денниках конюшен, овчарнях, коровниках (при беспривязном содержании животных), в птичниках (при содержании на глубокой несменяемой подстилке). Бетонные полы очень прочны, легко дезинфицируются, но малопригодны из-за высокой теплопроводности. Асфальтовые полы холодные и быстро приходят в непригодность.

В последнее время широко применяются новые конструкции - из битуминизированных и керамических плит, полимербетона, керамзитобетона, резины, стали, чугуна, железобетона, пластмассы, оцинкованного металлического прутка, аглопорибетона. Полы из аглопорибетона наиболее эффективны в коровниках и свинарниках. По теплозащитным свойствам и прочности они превосходят деревянные полы.

Одно из важных требований полов - их чистота. Для сохранения чистоты полы делают решетчатыми или планчатыми - для животных, а также сетчатыми или планчатыми - для птицы. На таких полах навоз (помет) быстро проваливается или протаптывается вниз на транспортные механизмы для его удаления. Уклон пола для стока мочи и воды не должен превышать 1-2 см на один погонный метр пола.

Крыши и кровля. Устройству крыш и кровли уделяется большое внимание, так как через них теряется значительная часть тепла помещения. Для кровли используют материалы от новейших до очень давних - железо, шифер, черепицу, рубероид, щепу, камышит. При устройстве крыши надо учитывать важное требование - она должна выдержать тяжесть снежного покрова.

Формы или конструкции крыши могут быть разными: одно-, двухи четырехскатные. В крышах монтируют не только вентиляционные шахты, но и при широкогабаритных помещениях и "фонари" с целью достаточного и равномерного поступления естественного света.

При конфигурации животноводческих помещений наподобие букв Г, П, Т крыша должна быть сложной, то есть многоскатной. В районах с теплым, умеренным и умеренно холодным климатом животноводческие помещения целесообразно строить с совмещенной кровлей без чердаков. В качестве утеплителя рекомендуется применять стекловату, полистирол, пенопласт, фибролит и другие теплоизоляционные материалы слоем 12-18 см. Для совмещенной кровли применяют огнестойкие материалы: асбоцементные волнистые плиты, рулонные, армированные стекломатериалы.

Ворота, двери, тамбуры. Наружные ворота служат не только для входа и выхода животных, подвоза кормов, удаления навоза и др., но и являются наружными ограждениями помещений, через Которые теряется тепло. Поэтому и ворота, и двери должны быть плотными, утепленными и хорошо пригнанными. Ворота оборудуют тамбурами, защищающими помещение от проникновения в него зимой холодного воздуха. В помещениях, разделенных на секции, рекомендуется иметь не менее одного выхода из каждой секции. Размеры ворот должны обеспечивать быстрый вывод животных в случае пожара и позволять свободно заезжать машинам для раздачи кормов.

Ворота делают двупольные, двери однопольные с открыванием наружу или по ходу основного движения. Со стороны помещения порог делают на одном уровне с полом, снаружи порог приподнимают на 5-8 см для предупреждения затекания дождевых и талых вод.

Минимальные размеры ворот в помещениях для крупного рогатого скота, свиней, овец и птицы: ширина - 2,1 м, высота - 1,8 м; в конюшнях: ширина - 2,1 м, высота - 2,4 м. Размеры дверей для прохода и выхода животных внутри ворот для крупного рогатого скота: ширина - не менее 1 м, высота - 1,8 м; для лошадей: ширина - 1,2 м; высота - 2,4 м; для свиней: ширина - 1 м; для овец - ширина 0,8 м.

Требования, предъявляемые к строительным материалам

Общие сведения и классификация строительных материалов

Строительные материалы и изделия

Основы строительного дела

Строительные материалы - ϶ᴛᴏ природные и искусственные материалы и изделия, используемые при строительстве и ремонте зданий и сооружений. Различные условия эксплуатации и назначение зданий и сооружений и их конструкций определяют разнообразные требования к строительным материалам, а также их широкую номенклатуру. Исторически при возведении зданий и сооружений использовались традиционные природные материалы – камень и дерево, а также керамика. С развитием промышленности появились и получили распространение в строительной отрасли желœезо, сталь и её сплавы, бетон и желœезобетон (монолитный или сборный), алюминий и его сплавы и др. В XX веке в строительстве начали применять полимерные материалы (пластмассы) и композиционные материалы или композиты.

Для рационального использования строительных материалов крайне важно знать их свойства, способы получения, правила хранения и транспортирования, условия работы в конструкциях.

Строительные материалы и изделия классифицируют по различным признакам.

Наиболее распространенной является классификация материалов по назначению и технологическому признаку, а также по химическому составу. Основные классификационные группы показаны на рисунке.

По степени готовности различают собственно строительные материалы и строительные изделия. Строительными материалами называют природный камень, древесину, металлы, цемент, бетон, кирпич, песок, строительные растворы и т. д. К строительным изделиям относятся сборные желœезобетонные конструкции, оконные и дверные блоки, санитарно-технические изделия и др.

По происхождению строительные материалы подразделяют на природные иискусственные .

Природные материалы – древесина, природные каменные материалы, торф, природные битумы и асфальты и др. Их получают из природного сырья в результате несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава. К искусственным материалам относят кирпич, цемент, желœезобетон, стекло и др. Эти материалы производят с применением более глубокой специальной технологической переработки природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства.

Рисунок - Классификация строительных материалов

По назначению, исходя из условий работы в зданиях и сооружениях, строительные материалы делят на следующие группы:

· конструкционные строительные материалы, используемые в несущих конструктивных элементах, воспринимающие и передающие нагрузки;

· теплоизоляционные , предназначенные для обеспечения требуемого теплового режима помещений;

· акустические , ᴛ.ᴇ. звукопоглощающие и звукоизоляционные;

· гидроизоляционные и кровельные , служащие для защиты элементов зданий и сооружений от воздействия воды или водяных паров;

· герметизирующие , для гидроизоляции стыков в сборных конструкциях;

· отделочные , предназначенные для улучшения декоративных качеств, а также защиты конструкций от внешних воздействий;

· специального назначения , к примеру, огнеупорные, кислотоупорные, для защиты от радиоактивного излучения и др.

Некоторые материалы, такие, как древесина, цемент, бетон и др., не бывают однозначно отнесены к какой-либо из перечисленных групп. Подобные материалы называют материалами общего назначения. К примеру, бетон в основном используют как конструкционный материал, однако некоторые виды бетона могут выполнять теплоизоляционные функции или служить материалами специального назначения.

По технологическому признаку различают материалы, получаемые:

Спеканием – керамика, керамзит, цемент;

Плавлением – стекло, металлы, каменное литье;

Омоноличиванием с помощью вяжущих веществ – бетоны, растворы;

Механической обработкой природного сырья – природный камень, изделия из древесины.

Учитывая зависимость отхимического состава природные и искусственные строительные материалы принято делить на следующие группы:

Органические – древесина, битум, пластмассы и др.

Минœеральные – природный камень, бетоны, керамика и др.

Металлические – сталь, цветные металлы, различные сплавы.

Важной характеристикой строительных материалов является их пожарная опасность. В соответствии с Федеральным законом РФ № 123-ФЗ "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности" пожарная опасность строительных материалов характеризуется следующими свойствами:

Горючесть;

Воспламеняемость;

Способность распространения пламени по поверхности;

Дымообразующая способность;

Токсичность продуктов горения.

По горючести строительные материалы подразделяются на горючие и негорючие.

Слабогорючие;

Умеренногорючие;

Нормальногорючие;

Сильногорючие.

По воспламеняемости горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

Трудновоспламеняемые;

Умеренновоспламеняемые;

Легковоспламеняемые.

По скорости распространения пламени по поверхности горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

Нераспространяющие;

Слабораспространяющие;

Умереннораспространяющие;

Сильнораспространяющие.

По дымообразующей способности горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

С малой дымообразующей способностью;

С умеренной дымообразующей способностью;

С высокой дымообразующей способностью.

По токсичности продуктов горения горючие строительные материалы подразделяются на следующие группы:

Малоопасные;

Умеренноопасные;

Высокоопасные;

Чрезвычайно опасные.

зависимости от химического состава строительные материалы принято делить на:

Требования, предъявляемые к строительным материалам, определяются назначением конструкции, а также условиями, в которых она должна работать.

На конструктивные элементы зданий влияют различные эксплуатационные факторы (атмосферные воздействия, статические и динамические нагрузки, биологические воздействия и т.д.), приведенные в таблице.

К материалам предъявляются требования по прочности, способности сопротивляться различным воздействиям (механическим, физическим, химическим и электрохимическим воздействиям внешней среды).

Таблица ___ - Требования к материалам строительных конструкций зданий

Конструкция	Эксплуатационные факторы	Требования к материалу конструкции
Наружные Кровля	Атмосферные влияния, смена температур и влажности, статические и динамические нагрузки, биологические воздействия	Водонепроницаемость, плотность, морозостойкость, химическая стойкость, теплоизолирующие свойства, небольшая собственная масса
Стены	Атмосферные влияния, разности температур и влажности снаружи и изнутри, значительные статические и динамические нагрузки	То же, а также хорошие прочностные характеристики
Фундамент	То же, а также периодическое увлажнение, замораживание и оттаивание в водонасыщенном состоянии, действие грунтовых вод, нагрузка	Прочность, водо- и морозостойкость, коррозионная стойкость
Внутренние Каркас и несущие стены, перегородки	Статические и динамические нагрузки, акустические	Высокая прочность при возможно меньшей собственной массе, низкая звукопроводность
Перекрытия	Статические и динамические нагрузки, смена температур и влажности, акустические	Прочность, звуко- и теплоизолирующие свойства, водостойкость
Полы	Удары, истирание, статические и динамические нагрузки	Износостойкость, прочность, коррозионная стойкость