Справочник по строительному материаловедению

Л.И.ДВОРКИН,О.Л.ДВОРКИН

СПРАВОЧНИК
ПОСТРОИТЕЛЬНОМУ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

Учебно-пратичесоепособие

Инфра-Инженерия
Мосва
2010

БИБЛИОТЕКАНЕФТЕГАЗОДОБЫТЧИКАИЕГОПОДРЯДЧИКОВ(SERVICE)
УДК691
ББК38.3я2
Д24

Рецензенты:дотортехничесихна,профессорЛьвовичК.И.(начальнионсльтационнооотделаНПЦ"Стройтех",.Мосва);дотортехничесихна,профессорФедосовС.В.(Ивановсийосдарственныйархитетрно-строительныйниверситет).

ДворинЛ.И.,ДворинО.Л.
Д24
Справочнипостроительномматериаловедению.
-Мосва:Инфра-Инженерия,2010.-472с.

ISBN978-5-9729-0029-9

Вчебно-пратичесомпособииприведенратийобзоросновныхматериаловиизделий,применяемыхвсовременномстроительстве,атажеосвещенасщность
понятийитерминов,широоиспольземыхвстроительномматериаловедении.Приведенынаиболееважные
справочныеданные,харатеризющиесостависвойства
строительныхматериаловиизделий,областьихрациональнооприменения.Рассмотреныобщиевопросытехнолоиистроительныхматериаловиизделий,ихнадежностиидоловечности.
Учебно-пратичесоепособиепредназначенодляширооорачитателей-потребителейстроительныхматериаловиизделий,атажестдентоввысшихисредних
специальныхчебныхзаведений.

©ДворинЛ.И.,ДворинО.Л.,авторы,2010
©Издательство«Инфра-Инженерия»,2010

ISBN978-5-9729-0029-9

Предисловие 

 
3

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 
В современном строительстве применяют огромное количество разнообразных материалов и изделий, ассортимент которых стремительно увеличивается. В данном учебно-практическом пособии поставлена задача привести 
лаконичную справочную информацию, позволяющую познакомиться с основными понятиями строительного материаловедения и характеристиками 
строительных материалов и изделий различного назначения. 
Данное пособие позволит читателю, в том числе и не имеющему специального строительного образования получить первичные представления по 
интересующим его материалам и изделиям и принять решение о необходимости получения более развернутой справочной информации. Пособие также 
будет полезно студентам высших и средних учебных заведений при изучении 
строительного материаловедения и близких к нему учебных дисциплин. При 
необходимости углубленного ознакомления с рассматриваемыми материаловедческими и технологическими вопросами получения детальных сведений 
технического и производственного характера необходимо по каждому из вопросов, рассматриваемых в данной книге, обратиться к соответствующей 
специальной нормативно- инструктивной и справочной литературе. 
В пособие включено более 400 кратких статей, в каждой из которых даны 
определения рассматриваемого материаловедческого или технологического 
понятия, того или иного материала, изделия, группы материалов и т.д., приведен минимум данных справочного характера, указано значение, область 
возможного применения материалов и изделий в строительстве. В совокупность освещаемых тем вошли базовые вопросы строительного материаловедения (состав, структура, общие строительно-технические свойства материалов), основные понятия, необходимые для понимания технологии, а также 
характеристика строительных материалов и изделий, применяемых в современном строительстве. Значительное внимание авторы отводят вопросам, 
связанным с обеспечением высокого качества, долговечности и коррозионной стойкости строительных материалов и изделий. 
В рассматриваемом пособии краткие статьи по освещаемым темам размещены в алфавитном порядке. В каждой из статей курсивом даны ссылки на 
дополнительные статьи пособия, ознакомившись с которыми читатель может 
получить более полную информацию по интересующему его вопросу. Этой 
цели служит также приводимый предметный указатель. 
Авторы отдают себе отчет, что предлагаемое учебно-практическое пособие, могло бы быть дополнено и улучшено, и будут признательны за все замечания и пожелания в данном направлении. 

А 

 
4

А 

 
АБРАЗИВНОЕ РАЗРУШЕНИЕ БЕТОНА – разрушение бетона за счет 
истирающего и ударного воздействия твердых частиц. 

Стойкость бетона к абразивному воздействию повышается с понижением 

водоцементного отношения (В/Ц), применением высокопрочных цементов с 
высокой удельной поверхностью, увеличением расхода цемента, прочности и 
количества крупных фракций заполнителя. 

Более высокие показатели абразивной стойкости имеют металлобетоны 

(чугуно- и сталебетон), полимерцементные и полимерные бетоны (табл.А.1). 

Таблица А.1 

Истираемость различных материалов 

Прочность, МПа при 
Материал, его состав 
(мас.ч.) 
сжатии 
Rсж 
растяжении 
Rр 

Rр 
Rсж 
Истираемость, 
г/см2 

Чугунобетон  
(цемент:песок:чугунные 
опилки:вода) 

 
 
 
 

1:1:1,5:0,3 
50 
6,06 
0,122 
0,10 

Сталебетон* 
 
 
 
 

1:2:0,3:0,37 
33 
3,88 
0,107 
0,24 

Полимербетон** 
70 
14 
0,20 
0,16 

Дуб, бук, клен после 
пропитки антисептиком 
– 
– 
– 
0,37 

Базальт 
– 
– 
– 
0,064 

Гранит 
– 
– 
– 
0,03 

Сталь (Ст.3) 
– 
– 
– 
0,023 

* В сталебетон вводили стальную стружку. 
** Состав полимербетона: эпоксидная смола ЭД-6 (0,14 мас.ч), андезитовая 
мука (1 мас.ч), полиэтиленполиамин (10% массы смолы), дибутилфталат 
(20% массы смолы). 
 
АВТОКЛАВНЫЕ ИЗДЕЛИЯ – строительные изделия, полученные с 
применением тепловлажностной обработки в автоклавах (рис.А.1). Ведущее место в группе автоклавных изделий принадлежит силикатному кирпичу 
и стеновым изделиям из ячеистого бетона.  
Основными исходными компонентами автоклавных изделий являются 
вяжущие автоклавного твердения и заполнители. В я ж у щ и е  а в т о 

А 

 
5

к л а в н о г о  
т в е р д е н и я  
при 
нормальных 
температурновлажностных условиях и при пропаривании характеризуются сравнительно 
низкой активностью. Однако их реакционная способность при повышенных 
температурах и давлении, которые развиваются в автоклаве, существенно 
возрастает, что и позволяет получить искусственные каменные материалы 
высокой прочности. 

 
Вяжущие автоклавного твердения делят на бесклинкерные – на основе извести и кремнеземистых или алюмокремнеземистых компонентов 
(известково-кремнеземистые, известково-зольные и т. п.) и смешанные – 
на основе портландцемента или портландцемента и извести с кремнеземистыми или алюмокремнеземистыми компонентами (песчанистые, 
пуццолановые и шлаковые вяжущие). Активность вяжущих автоклавного твердения зависит от соотношения компонентов, их химикоминералогического состава и тонкости помола. При изготовлении прочных и морозостойких изделий компоненты вяжущих должны характеризоваться пониженной водопотребностью. 
Наиболее широкое использование при производстве автоклавных изделий 
приобрели и з в е с т к о в о - к р е м н е з е м и с т ы е  в я ж у щ и е , основными компонентами которого являются воздушная строительная известь 
и молотый кварцевый песок. Роль кремнеземистого компонента вяжущих 
автоклавного твердения наряду с тонкоизмельченным песком могут выполнять зола-унос, другие промышленные отходы. 

Рис. А.1. Схема автоклавной установки:
1 – корпус; 2 – крышка; 3 – механизм для закрытия и открытия крышки; 4 – 
предохранительный клапан; 5 – патрубок для перепуска пара; 6 – перфорированная труба; 7 – патрубок для вывода конденсата; 8 – подвижные опоры; 
9 – рельсовый путь; 10 – вакуум-система; 11 – неподвижная опора; 12 – 
патрубок для введения пара 

А 

 
6

Твердение автоклавных изделий осуществляется в результате химических 
реакций между компонентами вяжущего в присутствии воды при воздействии 
высокого давления и температуры. Основным химическим процессом при автоклавной обработке является взаимодействие между гидроксидом кальция, 
кремнеземом и водой, что сопровождается образованием гидросиликатов кальция, которые цементируют непрореагировавшие зерна, создавая искусственные 
строительные конгломераты. Скорость реакций и прочность конгломератов 
растет по мере повышения дисперсности сырьевых материалов. 
 
АГРЕССИВНЫЕ СРЕДЫ – газовоздушные, жидкие и твердые среды, 
вызывающие коррозию материалов.  
Среду, в которой эксплуатируется материал, с позиции ее агрессивности 
принято классифицировать на неагрессивную (Н), слабоагрессивную (Сл) и 
сильноагрессивную (Си) (табл.А.2). 
Г а з о в о з д у ш н ы е  а г р е с с и в н ы е  с р е д ы  характеризуются 
растворимостью газов в воде, температурой и влажностью. В зависимости от 
концентрации основных агрессивных газов их делят на 4 группы – А, Б, С и 
D (табл.А.3). 
Таблица А.2 
Степень воздействия агрессивной среды на бетон в течение 1 года 
Степень агрессивности среды 
Показатели коррозии 
Н 
Сл 
Ср 
Си 

Снижение прочности, % 
нет 
менее 5 
5...20 
более 20 

Внешние признаки 
- 
Слабое поверхностное разрушение 

Повреждение 
углов или волосяные трещины 

Ярко выраженное разрушение 
(растрескивание)

Таблица А.3 
Классификация газовоздушных сред по группам агрессивности 
Нормативная концентрация газа, мг/м3 в среде группы 
Газ 
А 
В 
С 
D 

Диоксид углерода 
До 2000 
Св. 2000 
- 
- 

Сернистый 
ангидрид 
До 0,5 
Св. 0,5 до 10 
Св. 10 до 200 
Св. 200 

Фтористый 
водород 
До 0,05 
Св.0,05 до 5 
Св.5 до 10 
Св.10 

Сероводород 
До 0,01 
Св.0,01 до 5 
Св.5 до 100 
Св.100 

Оксид азота 
До 0,1 
Св.0,1 до 5 
Св.5 до 25 
Св.25 

Хлор 
До 0,1 
Св.0,1 до 1 
Св.1 до 5 
Св.5 

Хлористый 
водород 
До 0,05 
Св.0,05 до 5 
Св.5 до 10 
Св. 10 

А 

 
7

Для характеристики наиболее характерных ж и д к и х  с р е д , кроме концентрации агрессивных веществ учитываются температура, напор или скорость движения у поверхности конструкций. Степень агрессивного воздействия жидких сред (табл.А.4) зависит от концентрации водородных ионов (рН), 
содержания свободной углекислоты, магнезиальных солей, едких щелочей, 
сульфатов. К жидким агрессивным средам, кроме водных растворов солей, 
кислот и щелочей относятся масла, нефтепродукты, растворители. Нормативные показатели, характеризующие степень агрессивного воздействия 
жидкой среды на сооружения, различаются в зависимости от фильтруемости 
грунтов. При сильно- и среднефильтрующих грунтах (коэффициент фильтрации свыше 0,1 м/сут) они значительно меньше чем при слабофильтрующих. 
Например, для безнапорных сооружений из бетона нормальной плотности 
вода-среда оказывает сильное агрессивное действие при рН до 5, если грунт 
имеет Кф>0,1 м/сут и до 3 если Кф<0,1 м/сут. Для напорных сооружений независимо от Кф грунта в этом случае рН воды-среды должен быть до 5,5. Наличие испаряющей поверхности обусловливает проявление коррозии при значительно меньшей концентрации агрессивных веществ, чем при ее отсутствии. 
Таблица А.4 
Агрессивное воздействие некоторых жидких сред на бетон 
Степень агрессивного воздействия 
Среда 
слабая 
средняя 
сильная 

Растворы кислот, рН 
>4 
4...1 
<1 

Растворы едких щелочей, % 
5...8 
8...15 
>15 

Растворы аммонийных солей, % 
0,05...0,1 
0,1...0,5 
>0,5 

Растворы сульфатов натрия, магния 
и др., % 
0,2...0,5 
0,5...1 
>1 

Растворы других солей, % 
1...2 
2...3 
>3 

 
Серьезные повреждения разных материалов могут происходить из-за биологических факторов, например, интенсивную биологическую коррозию бетона вызывают динитрофицирующие, уролитические и другие бактерии. Динитрофицирующие бактерии окисляют сернистые соединения, содержащиеся 
в сточных водах, сначала до сероводорода, а затем до серной кислоты. Уролитические бактерии действуют главным образом на мочевину, гидролизируя 
ее. При этом выделяется аммиак и углекислота. 
Бактерии также могут активно влиять на металлы. Например, на сталь 
больше всего влияют бактерии, образующие кислоты. 
Основные биологические факторы, влияющие на древесину, – грибы. Питательной средой для них является целлюлоза. Грибы выделяют особенный 
фермент – цитазу, превращающую нерастворимую в воде целлюлозу 
(С6Н10О5)n в растворимую глюкозу (С6Н12О6)n. 
 

А 

 
8

Для металлов коррозия под воздействием жидких сред имеет электрохимический характер.  
Разновидностью электрохимической коррозии является так называемая 
э л е к т р о к о р р о з и я  под действием как постоянного, так и переменного 
токов. Она действует не только на металлы, но и на цементный камень, 
бетон. 
Чаще 
всего 
электрокоррозию 
вызывают 
блуждающие 
токи, 
источниками которых могут быть трамвайные линии, железные дороги, 
метрополитен и тому подобное. 
Т в е р д ы е  с р е д ы  в виде порошков, аэрозолей, пылей могут оказывать 
заметное, а иногда значительное агрессивное действие на бетон при высокой 
растворимости (более 2 г/л) и гигроскопичности. 
К твердым агрессивным средам, влияющим на материалы, принадлежат соли, аэрозоли, пыль и тому подобное. Степень их агрессивного 
влияния определяется дисперсностью, растворимостью в воде, гигроскопичностью. 
 
АДГЕЗИЯ – сцепление (прилипание) двух разнородных твердых или 
жидких тел, обусловленное межатомными силами притяжения. Сцепление 
частиц в самом теле или между однородными по химическому составу 
телами называют когезией. Количественной мерой адгезии и когезии 
является работа, затраченная на разделение тел, отнесенная к единице 
площади контакта. В системах, где нет химических межфазовых связей, 
адгезия обусловлена, главным образом, межмолекулярными силами, которые 
зависят от электрической природы тел и взаимодействия образуемых ими 
электрических полей. Чем более полярны вещества, тем больше значения 
электростатических сил и, соответственно, адгезионное взаимодействие. 
Хорошими клеями, проявляющими в достаточной мере как когезионные, 
так и адгезионные свойства, являются полимеры, содержащие гидроксильные, карбоксильные, амидные, аминные и другие полярные группы. 
Разрыв по контактной поверхности двух твердых тел возможен только тогда, когда адгезионные силы намного меньше сил когезионного взаимодействия, характерного для каждого из них. Часто разрыв имеет смешанный адгезионно-когезионный характер. 
В случае контакта твердого и жидкого материалов адгезионное взаимодействие становится значительно сильнее, чем при контакте двух твердых 
тел, особенно при условии хорошего смачивания жидкостью поверхности 
твердого тела. Полнота смачивания зависит от вязкости жидкой фазы и 
свойств твердой поверхности. Смачиванию способствует наличие углублений в твердой поверхности, особенно конической или призматической форм. 
Адгезия имеет особенно большое значение при склеивании, нанесении 
покрытий, а также сваривании, лужении и пайке материалов. 

А 

 
9

АДСОРБЦИЯ – поглощение веществ из газообразной среды или жидкого 
раствора поверхностью твердых или жидких тел. В результате адсорбции 
уменьшается свободная энергия за счет снижения поверхностного натяжения 
при поглощении активных веществ на поверхности раздела фаз. 
К поверхностно-активным веществам (ПАВ) 
принадлежат вещества в основном органического 
происхождения, в молекулы которых входят как 
полярные, так и неполярные группы (рис.А.2). Эта 
особенность строения молекул ПАВ объясняет их 
способность адсорбироваться на поверхности раздела фаз (рис.А.3) и ориентироваться так, чтобы 
полярные группы (ОН, COOH, NH2 и др.) были направлены к полярным фазам системы (например, к 
молекулам воды), а неполярные (углеводородная 
цепь) – к неполярной фазе (например, воздуху). В 
технологии строительных материалов широко используется явление адсорбции ПАВ на твердых 
поверхностях, в результате которой изменяется их 
смачиваемость различными жидкостями, уменьшается твердость (эффект Ребиндера), улучшается 
пластичность и изменяются другие свойства. 
Адсорбция на твердых поверхностях (адсорбентах) недиссоциирующих или слабодиссоциирующих веществ (молекулярная адсорбция) является обратимой 
и с повышением температуры уменьшается. При адсорбции 
из водных растворов сильных электролитов (ионная адсорбция) процесс характеризуется необратимостью и возможным увеличением интенсивности в случае повышения 
температуры.  
 
 
АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ – материалы, предназначенные 
для снижения энергии звуковых волн (уровня шумов). Выбор акустического материала зависит от вида шума, его уровня и частотной характеристики. Различают воздушный шум, распространяющийся в виде звуковых 
волн в воздухе и ударный шум, возникающий при ударах, вибрации конструкций и т.п. Звукоизоляционная способность (звукопроницаемость) 

Рис. А.2 . Схема 
молекулы поверхностно-активного 
вещества (ПАВ) 

Рис. А.3 . Адсорбционный слой: 
1 – поверхность раздела фаз;  
2 – ПАВ 

1 

 2

А 

 
10

материалов в ограждении оценивается по разности уровней звука с обеих 
сторон ограждения и выражается в децибелах. Она прямо пропорциональна десятичному логарифму массы ограждения. На практике в качестве 
акустических применяют пористые материалы или многослойные конструкции, имеющие воздушные прослойки. В этом случае используются 
упругие свойства воздуха, который гасит звуковые колебания и прерывает 
распространение звука. 
В зависимости от назначения акустические материалы разделяют на 
звукопоглощающие и звукоизоляционные. Звукопоглощающие материалы обладают способностью ослаблять в основном воздушные шумы, 
звукоизоляционные 
– 
ударные шумы. Звукопоглощающими 
являются пористые материалы, 
обладающие 
преимущественно 
открытыми 
порами, 
а 
также 
перфорированные изделия (рис.А.4). 
Коэффициент звукопоглощения, 
обеспечиваемый такими материалами при средней частоте 1000 Гц не менее 0,4. Для усиления поглощения звуковой энергии их дополнительно перфорируют. Звукоизоляционные материалы характеризуются низким значением динамического модуля упругости. Их подразделяют на три группы: первой – с 
динамическим модулем упругости менее 1 МПа, второй – 1…5 МПа и 
третьей – 5…15 МПа. Материалы первой группы применяют в виде 
плит, рулонов, матов в конструкциях многослойных перекрытий и стен, 
второй группы – в виде прокладок в конструкциях перекрытий, третьей 
группы – в виде звукоизоляционных засыпок. 
 
АЛКИДНЫЕ ПОЛИМЕРЫ – продукты поликонденсации глицерина и 
этиленгликоля с фталевым ангидридом. Алкидные полимеры хрупкие, имеют 
ограниченную растворимость. Их модифицируют канифолью, которая придает им способность совмещаться с маслами и жирными кислотами и приобретать повышенную тепло- и атмосферостойкость. Алкидные полимеры выпускаются в виде растворов и используются в производстве линолеума, лаков, эмалей, клеев. 
 
АЛЮМИНИЕВЫЕ ПРОФИЛИ – строительные изделия, получаемые 
гнутьем, прессованием или штампованием заготовок из алюминиевых сплавов. Г н у т ы е  п р о ф и л и  применяют в качестве полуфабрикатов для 

Рис. А.4 Акустические перфорированные панели