Строительные материалы

 
 
 
 

 

 
 
 
 
 
 

О. В. КОНОНОВА    

 
 

СТРОИТЕЛЬНЫЕ 

МАТЕРИАЛЫ 

 
 

Конспект лекций 

  

 

 

 
 

 

Йошкар-Ола 

ПГТУ 
2017 

УДК 691  
ББК  38.3 

К 64 

 

 

Рецензенты: 

доцент кафедры «Автомобильные дороги и мосты» 

 Пермского национального исследовательского политехнического  

университета, канд. техн. наук А. М. Бургонутдинов;           

профессор кафедры «Строительные технологии и автомобильные дороги»  

Поволжского государственного технологического университета, 

 д-р техн. наук, академик РАЕ М. Г. Салихов 

 
 

  
 

Печатается по решению  

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
 

 

Кононова, О. В. 

К 64    Строительные  материалы: конспект лекций / О. В. Кононова. – 

Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2017. – 212 с. 
ISBN 978-5-8158-1813-2 

 

Кратко охарактеризованы важнейшие виды строительных материалов 

и их основные свойства, описаны общие принципы современных технологий их получения, представлены сведения по их эффективному применению и эксплуатационные требования. 

Для студентов направления 08.03.01 «Строительство», обучающихся 

по программе бакалавриата.     

УДК 691 
ББК 38.3 

 

ISBN 978-5-8158-1813-2 
© Кононова О. В., 2017 
© Поволжский государственный 

                                                         технологический университет, 2017 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

Дисциплина «Строительные материалы» в учебном плане подготов
ки бакалавров направления 08.03.01 «Строительство» относится к базовым. Конспект лекций «Строительные материалы» составлен в соответствии с требованиями действующего государственного образовательного стандарта высшего образования подготовки специалистов в области 
строительства.  

С учетом важной научно-исследовательской составляющей в про
фессиональной подготовке бакалавров весь материал изложен на основе 
связи свойств строительных материалов с их составом и строением. 
Учебный материал излагается с использованием знаний фундаментальных наук: физики, химии, минералогии, сопротивления материалов.  

В первом разделе представлены сведения по основным свойствам 

строительных материалов. Информация об определенных группах строительных материалов, включая общие принципы технологии их производства, приводится в отдельных разделах, что позволяет больше внимания уделить закономерностям формирования их свойств. 

В настоящем издании рассмотрены актуальные вопросы эффектив
ности применения в производстве строительных материалов из побочных продуктов производства, комплексного использования и экономии 
материальных ресурсов. Уделено внимание проблемам экологической 
безопасности, качества и долговечности строительных материалов. 
Приводится информация по методам оценки качества и маркировке 
строительных материалов. 

В конце издания представлены контрольные вопросы и задания по 

всему курсу, которые призваны помочь студентам систематизировать 
материал и организовать самостоятельную работу по его изучению. 

Автор выражает глубокую признательность д-ру техн. наук, профес
сору Поволжского государственного технологического университета 
М. Г. Салихову и канд. техн. наук, доценту Пермского национального 
исследовательского политехнического университета А. М. Бургонутдинову за ценные замечания и пожелания, сделанные ими при рецензировании рукописи. 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Номенклатура современных строительных материалов по назначе
нию включает конструкционные, теплоизоляционно-конструкционные, 
теплоизоляционные, акустические, гидроизоляционные, отделочные и 
облицовочные материалы, а также защитные и ремонтные составы.    

Среди большого многообразия строительных материалов особое ме
сто занимают вяжущие вещества и композиционные материалы на их 
основе: строительные растворы и бетоны. Объемы их потребления ежегодно растут. Совершенствуется технология их производства. Благодаря 
внедрению новых технологических решений постоянно расширяются 
диапазон их свойств и область рационального использования.  

На основе органических вяжущих веществ производят асфальтовый 

бетон – основной материал для дорожного строительства, а также гидроизоляционные и кровельные материалы. В последние годы в практике 
строительства освоено производство новых гидроизоляционных и кровельных материалов со сроком службы 20 лет и более.  

Применение теплоизоляционных материалов способствует экономии 

материальных и энергетических ресурсов строительных объектов. Акустические материалы решают задачи не только обеспечения шумоизоляции, но и создания оптимальных условий слышимости в аудиториях, 
студиях, концертных залах.  

Лакокрасочные материалы используются для покрытия строитель
ных конструкций с декоративной и защитной целью. В зависимости от 
основной области использования выпускаются лакокрасочные материалы атмосферостойкие, ограниченно атмосферостойкие, водостойкие, 
масло-, бензостойкие, химически стойкие, термостойкие, электроизоляционные.  

К числу важнейших конструкционных материалов относят металлы 

и сплавы – материалы, отвечающие высоким требованиям прочности и 
надежности. Среди номенклатуры строительных металлических изделий важное место занимают прокатные профили, в том числе арматурная сталь и широкополочный гнутый листовой прокат. 

Горные породы используют в строительстве не только как самостоя
тельные природные каменные материалы, но и применяют в качестве 
основного сырья в производстве других строительных материалов, в 
частности, вяжущих веществ, строительных растворов, бетонов и 
наполнителей современных композиционных материалов. 

Керамические материалы составляют большую группу штучных 

стеновых изделий – пористых и пустотелых кирпича и камней. Приме

нение стеновой керамики расширяет возможности проектировщиков в 
области повышения архитектурной выразительности фасадов. Достоинствами стеновой керамики являются ее прочность, водостойкость, огнестойкость и проверенная временем долговечность. В производстве легких бетонов используют керамзитовый гравий – пористый легкий керамический заполнитель. Применение керамзита снижает плотность и 
теплопроводность бетонов, что позволяет снизить толщину ограждающих конструкций. Совершенствование технологии производства облицовочной керамики в последние годы привело к повышению качества, 
декоративности и улучшению ее эксплуатационные свойств. 

Древесина  благодаря своей экологической чистоте, декоративности, 

легкости и прочности используется как конструкционный, конструкционно-теплоизоляционный и декоративный строительный материал. 
Присущие древесине недостатки, такие как возгораемость и склонность 
к загниванию, в значительной степени преодолеваются за счет использования современных защитных средств  и выверенных проектных решений. 

Среди строительных материалов большое место занимают строи
тельные пластмассы. В качестве связующего вещества в пластмассах 
применяют термопластичные и термореактивные полимеры. Высокие 
технологические свойства пластмасс, такие как способность перерабатываться в рулонные пленочные, листовые и штучные изделия, окрашиваться, приобретать разнообразную фактуру поверхности, делают их 
сегодня незаменимыми в производстве отделочных и облицовочных 
работ. 

Дальнейшее совершенствование свойств известных строительных 

материалов и появление новых строительных материалов возможно на 
основе всестороннего изучения закономерностей их создания и разрушения.  

 
 

1 

 
 

1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 

Плотность – это масса единицы объема материала. Различают 

плотность вещества в абсолютно плотном состоянии (истинную 
плотность) ρ и плотность материала в естественном состоянии, с 
учетом имеющихся в нем пор и пустот ρ0. Плотность материалов в 
естественном состоянии принято называть средней плотностью. 
Среднюю плотность сыпучих материалов часто называют насыпной 
плотностью. Истинную и среднюю плотности материала вычисляют по формулам 

 ρ
,
m
Va


    
0
ρ
,
m
V


                                    (1) 

где  m  –  масса материала, кг;         

Va – объем вещества в абсолютно плотном состоянии, без пор и 

пустот, м3; 

V – объем материала  в естественном состоянии, вместе с порами 

и пустотами, м3. 

Для определения истинной плотности материала применяют 

колбу Ле-Шателье-Кандло. Колба позволяет с достаточно высокой 
точностью определять  объем  исследуемого вещества. В колбу до 
нулевой отметки наливают инертную жидкость. Навеску порошка, 
полученного дроблением и помолом материала, небольшими порци

ями всыпают в колбу  до тех пор, пока уровень жидкости не поднимется до отметки, соответствующей объему 20 см3. Плотность вещества вычисляют делением массы всыпанного порошка на вытесненный объем.  

Для определения средней плотности материала требуется уста
новить его объем в естественном состоянии, вместе с порами и пустотами. В зависимости от формы образца материала используют 
разные методы определения объема. Если материал представлен образцами правильной геометрической формы, измерение его объема 
сводится к измерению его линейных размеров с последующим расчетом объема по известным геометрическим формулам. Объем образцов неправильной геометрической формы определяют гидростатическим взвешиванием или в объемомере. С целью защиты порового пространства от проникновения воды при измерении объема погружением в воду, образцы предварительно покрывают пленкой парафина или, при малой пористости, предварительно насыщают водой. При испытании на гидростатических весах объем образцов неправильной геометрической формы определяют по формуле  

1
2
(
)

в

m
m
V




,     см3                                  (2) 

где m1 – масса  насыщенного водой образца, определенная взвешиванием на воздухе, г; 

m2 – масса насыщенного водой образца, определенная взвешива
нием в воде, на гидростатических весах; 

ρв – плотность воды, принимаемая равной 1,0 г/см3. 
Для определения объема образца в объемомере, объемомер 

наполняют водой с температурой 202 С до такого уровня, при котором она начинает вытекать из трубки. Когда из трубки прекратится падение капель, под нее ставят предварительно взвешенную емкость. Образец материала осторожно погружают на тонкой нити в 
объемомер. При этом вода, вытесненная образцом, через трубку вытекает в емкость. Объем образца, равный объему вытесненной воды, 
вычисляют по формуле 

2
1
(
)

ρв

m
m
V


,   см3,                                      (3) 

где m1 – масса пустой емкости, г; 

m2 – масса емкости с водой, вытесненной образцом, г; 
ρв – плотность воды, принимаемая равной 1,0 г/см3.  
Если образец предварительно покрывался пленкой парафина,   

объем парафина устанавливают делением массы парафина на его  
плотность, принимаемую равной 0,93 г/см3. Объем образца вычисляют, вычитая объем парафина из объема парафинированного образца. 

При определении насыпной плотности объем сыпучего материа
ла принимают равным объему стандартного сосуда цилиндрической 
формы. Материал насыпают в сосуд с высоты 10 см так, чтобы над 
сосудом образовался конус из материала. Конус снимают ребром 
линейки вровень с краями  сосуда. Сосуд с материалом взвешивают. 

Пористость – это величина, характеризующая степень заполне
ния объема материала порами. Если материал в естественном состоянии, то есть  вместе с имеющимися в нем порами, заполняет объем  
V, а в «абсолютно» плотном состоянии занимает объем Va, то отно
шение Va/V выражает относительную плотность d =
0
ρ

ρ

. Соответ
ственно относительный объем пор определяется выражением  
(1–Va/V). Исходя из этого, пористость в процентах вычисляют по 
формуле 

П = (1 – 
0
ρ

ρ

)100,  %                                        (4) 

где ρ – плотность вещества материала, определяемая при помощи 
колбы Ле-Шателье-Кандло, кг/м3; 

ρ0 – средняя плотность материала, кг/м3. 
Как общий объем пор, так и структура порового пространства 

оказывает значительное влияние на другие свойства материалов. 
Например, увеличение пористости приводит к снижению прочности, 

средней плотности, теплопроводности. Открытая капиллярная пористость понижает морозостойкость. При равном объеме пор, в случае 
увеличения доли мелких замкнутых пор, теплопроводность уменьшается. 

Влажность – это отношение массы воды, адсорбированной в 

порах материала, к его массе в сухом состоянии, выраженное в процентах. Влажность материалов обуславливается степенью их гигроскопичности, которая проявляется в способности материалов поглощать водяные пары из окружающего пространства и адсорбировать их на поверхности пор. Влажность материала растет с повышением относительной влажности окружающей среды, с понижением 
температуры и с увеличением давления. Влажность материалов 
устанавливают  в результате  высушивания проб до постоянной массы при температуре 105 С  и вычисляют по формуле: 

1
2

2

(
)100%
m
m
W

m


,                                    (5) 

где m1 – масса влажного материала, г; 

m2 – масса сухого материала, г. 
Повышение влажности  материалов  часто приводит к объемным 

деформациям, снижению прочности, а также сопровождается ростом 
теплопроводности и средней плотности. Влажность материалов  
необходимо также  учитывать при их  технологической переработке. 

Водопоглощение – способность материала, погруженного в воду, 

поглощать и удерживать ее. Водопоглощение устанавливают методом водонасыщения проб материала, погруженных в воду. Водопоглощение показывает количество поглощенной воды в процентах от 
массы   или  объема  материала в сухом состоянии: 

2
1

1

(
)100%
м

m
m
B

m


,     
2
1
(
)100%
o

m
m
B

V


,               (6) 

где  Вм – водопоглощение по массе, %; 

Во – водопоглощение по объему, %;  
m1 – масса образца материала в сухом состоянии, г;  

m2 – масса образца материала, насыщенного водой, г;  
V – объем образца в сухом состоянии, см3. 
Изменение условий насыщения образцов, в частности длитель
ность водонасыщения, давление окружающей среды, влияют на величину водопоглощения, так как изменяется степень заполнения пор 
водой. Образцы следует выдерживать в воде до постоянной массы 
или в течение срока, указанного в стандарте. 

Вода, поглощенная материалом, занимает только часть его объ
ема, поэтому объемное водопоглощение всегда меньше 100 %. 
О водопоглощении по массе этого утверждать нельзя: в высокопористых материалах масса воды, содержащаяся в порах, часто превышает массу материала в сухом состоянии. Объемное водопоглощение 
может быть  определено умножением водопоглощения по массе на 
среднюю плотность материала: 

Во = Вм · ρ0.                                          (7) 

Поскольку объемное водопоглощение отражает степень запол
нения пор материала водой, его используют для оценки пористости. 
Пористость, определенную по объемному водопоглощению, называют кажущейся, так как вода проникает только в открытые поры. 
Кроме того, вода не удерживается в крупных открытых порах – пустотах. 

Водопроницаемость – это свойство материала пропускать воду  

под давлением. Водопроницаемость материала характеризуют коэффициентом фильтрации. Коэффициент фильтрации рассчитывают по формуле 

1
2
(
)

в

ф

V a
К

S p
p t





 ,                                    (8) 

где Vв – количество воды, м3, проходящей через слой материала;  

a – толщина материала, м;  
t –  время прохождения воды, ч;   
S – площадь материала, м2; 
(p1 – p2) – разность гидростатического давления на противопо
ложных поверхностях материала, м вод.ст.