Строительное материаловедение

 
Ǫ ǹǿȏȗȕȑȏȐǧ ǯǸȏȋȕȗȕȉȇ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ǸǹǷǵǯǹǬDzȃǴǵǬ 
dzǧǹǬǷǯǧDzǵǩǬǫǬǴǯǬ 
 
 
ǺȞȌȈȔȕȌȖȕȘȕȈȏȌ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
dzȕȘȑȉȇǩȕȒȕȊȋȇ 
ªǯȔțȗȇ-ǯȔȍȌȔȌȗȏȦ« 
2024 
 

УДК 691 
ББК 38.3 
 
Ш64 
 
 
 
 
 
 
 
 
Р е ц е н з е н т ы : 
кафедра «Технология стекла и керамики» УО «Белорусский государственный  
технологический университет» (заслуженный деятель науки Республики Беларусь,  
доктор технических наук, профессор И. А. Левицкий); 
директор Государственного предприятия «Институт жилища – НИПТИС им. Атаева С. С.»  
доктор технических наук, профессор В. М. Пилипенко 
 
 
 
 
 
Широкий, Г. Т. 
Ш64  
Строительное материаловедение : учебное пособие / Г. Т. Широкий, А. И. Сидорова. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 616 с. : ил., табл. 
 
 
ISBN 978-5-9729-1576-7 
 
Излагаются основы строительного материаловедения, технологические аспекты 
производства современных востребованных строительных материалов, их сырье, формирование структуры, получение материалов с регулируемыми свойствами, показана 
взаимосвязь состава и структуры с требуемыми свойствами и области их применения.  
Для студентов учреждений высшего образования по строительным специальностям, 
магистрантов, аспирантов, преподавателей и специалистов в области строительства.  
 
УДК 691 
ББК 38.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1576-7 
‹ Широкий Г. Т., Сидорова А. И., 2024 
‹ Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
‹ Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 

 
 
 
ǵǪDzǧǩDzǬǴǯǬ 
 
ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................... 7 
 
ГЛАВА 1. СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 
.................... 11 
1.1. Составы и структура материалов ............................................................................................ 11 
1.2. Структурно-физические свойства ........................................................................................... 14 
1.3. Гидрофизические свойства ...................................................................................................... 20 
1.4. Теплофизические свойства ...................................................................................................... 28 
1.5. Эстетические свойства ............................................................................................................. 34 
1.6. Механические свойства 
............................................................................................................ 39 
1.7. Эксплуатационные свойства 
.................................................................................................... 47 
 
ГЛАВА 2. ПРИРОДНЫЕ КАМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ 
........................................................ 57 
2.1. Общие сведения и классификация горных пород 
.................................................................. 57 
2.2. Породообразующие минералы ................................................................................................ 58 
2.3. Магматические горные породы ............................................................................................... 64 
2.4. Осадочные горные породы ...................................................................................................... 71 
2.5. Метаморфические горные породы .......................................................................................... 77 
2.6. Материалы и изделия из природного камня .......................................................................... 80 
2.7. Защита от коррозии природных каменных материалов и изделий в сооружениях ........... 86 
 
ГЛАВА 3. ОСНОВЫ ДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЯ 
........................................................................ 89 
3.1. Общие сведения ........................................................................................................................ 89 
3.2. Состав и строение древесины .................................................................................................. 90 
3.3. Физико-механические свойства древесины и их показатели ............................................... 98 
3.4. Пороки и дефекты древесины 
................................................................................................ 112 
 
ГЛАВА 4. ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ................................................................................ 119 
4.1. Характеристика основных пород древесины, применяемых в строительстве ................. 119 
4.2. Формирование защитно-декоративных функций древесины 
............................................. 128 
4.3. Лесо- и пиломатериалы .......................................................................................................... 136 
4.4. Профильные изделия, полуфабрикаты, композиционные и модифицированные 
древесные материалы .................................................................................................................... 141 
4.5. Напольные покрытия из древесины ...................................................................................... 154 
 
ГЛАВА 5. СТРОИТЕЛЬНАЯ КЕРАМИКА ............................................................................ 166 
5.1. Общие сведения и классификация ........................................................................................ 166 
5.2. Сырье для производства керамики 
........................................................................................ 167 
5.3. Основы производства керамических изделий 
...................................................................... 172 
5.4. Стеновые материалы и изделия 
............................................................................................. 174 
5.5. Изделия для наружной и внутренней облицовки ................................................................ 184 
5.6. Специальные керамические материалы и изделия 
.............................................................. 198 
 
ГЛАВА 6. СИЛИКАТНОЕ СТЕКЛО ....................................................................................... 203 
6.1. Общие сведения ...................................................................................................................... 203 
6.2. Сырье и основы производства силикатного стекла 
............................................................. 204 
6.3. Физико-механические характеристики бесцветного листового стекла............................. 207 
3 

6.4. Разновидности листового стекла 
........................................................................................... 209 
6.5. Светопрозрачные изделия и конструкции 
............................................................................ 221 
6.6. Стекло в архитектурно-художественном оформлении зданий .......................................... 225 
6.7. Стеклокристаллические материалы и изделия .................................................................... 229 
 
ГЛАВА 7. МЕТАЛЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ........................................................................ 233 
7.1. Определение и классификация .............................................................................................. 233 
7.2. Строение металлов 
.................................................................................................................. 236 
7.3. Общие сведения о железоуглеродистых сплавах ................................................................ 239 
7.4. Чугун ........................................................................................................................................ 244 
7.5. Сталь 
......................................................................................................................................... 247 
7.6. Термическая обработка металлов 
.......................................................................................... 257 
7.7. Цветные металлы и сплавы 
.................................................................................................... 260 
7.8. Металлические изделия 
.......................................................................................................... 268 
7.9. Коррозия металлов и способы защиты ................................................................................. 271 
 
ГЛАВА 8. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА  
ВОЗДУШНОГО ТВЕРДЕНИЯ 
.................................................................................................. 278 
8.1. Определение и классификация .............................................................................................. 278 
8.2. Магнезиальные вяжущие ....................................................................................................... 279 
8.3. Жидкое стекло 
......................................................................................................................... 281 
8.4. Кислотоупорный цемент ........................................................................................................ 283 
8.5. Гипсовые вяжущие ................................................................................................................. 284 
8.6. Известь строительная воздушная .......................................................................................... 289 
 
ГЛАВА 9. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА  
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТВЕРДЕНИЯ ..................................................................................... 299 
9.1. Общие сведения ...................................................................................................................... 299 
9.2. Гидравлическая известь ......................................................................................................... 300 
9.3. Вяжущие автоклавного твердения ........................................................................................ 301 
9.4. Производство портландцементов 
.......................................................................................... 302 
9.5. Твердение портландцемента .................................................................................................. 306 
9.6. Свойства портландцемента .................................................................................................... 310 
9.7. Коррозия цементного камня .................................................................................................. 314 
 
ГЛАВА 10. РАЗНОВИДНОСТИ ЦЕМЕНТОВ 
....................................................................... 317 
10.1. Вещественный состав цементов .......................................................................................... 317 
10.2. Классификация цементов ..................................................................................................... 321 
10.3. Разновидности цементов, их свойства и применение ....................................................... 322 
10.4. Маркировка, транспортирование и хранение цементов 
.................................................... 333 
 
ГЛАВА 11. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕТОНОВ  
И СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ........................................................................................ 335 
11.1. Вода для бетонов и растворов ............................................................................................. 335 
11.2. Заполнители 
........................................................................................................................... 336 
11.3. Арматура и закладные изделия 
............................................................................................ 341 
11.4. Фибра ..................................................................................................................................... 347 
11.5. Добавки .................................................................................................................................. 349 
 
ГЛАВА 12. ОСНОВЫ БЕТОНОВЕДЕНИЯ 
............................................................................ 358 
12.1. Определение и классификация бетонов ............................................................................. 358 
12.2. Расчет и подбор состава цементного бетона 
...................................................................... 360 
4 

12.3. Приготовление и транспортирование бетонной смеси ..................................................... 364 
12.4. Технологические свойства бетонной смеси ....................................................................... 367 
12.5. Влияние различных факторов на удобоукладываемость бетонных смесей 
.................... 372 
12.6. Твердение бетона и уход за ним 
.......................................................................................... 375 
12.7. Свойства затвердевшего бетона .......................................................................................... 377 
 
ГЛАВА 13. РАЗНОВИДНОСТИ БЕТОНОВ 
........................................................................... 385 
13.1. Общие сведения .................................................................................................................... 385 
13.2. Бетоны плотной структуры 
.................................................................................................. 385 
13.3. Бетоны пористой структуры ................................................................................................ 392 
13.4. Армированные бетоны ......................................................................................................... 396 
13.5. Бетоны на органических вяжущих ...................................................................................... 401 
13.6. Бетоны на органических заполнителях 
............................................................................... 404 
 
ГЛАВА 14. СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ 
.......................................................................... 409 
14.1. Определение и классификация ............................................................................................ 409 
14.2. Составы, приготовление и транспортирование растворных смесей 
................................ 410 
14.3. Показатели качества растворных смесей............................................................................ 412 
14.4. Качественные показатели затвердевших растворов 
.......................................................... 414 
14.5. Разновидности растворов ..................................................................................................... 415 
14.6. Сухие строительные смеси .................................................................................................. 418 
 
ГЛАВА 15. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА .................................................. 421 
15.1. Определение и классификация ............................................................................................ 421 
15.2. Битумы и битумные вяжущие.............................................................................................. 421 
15.3. Дегти 
....................................................................................................................................... 425 
15.4. Общие сведения о полимерах .............................................................................................. 426 
15.5. Разновидности полимеров 
.................................................................................................... 431 
15.6. Клеи ........................................................................................................................................ 443 
 
ГЛАВА 16. ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 
(ПЛАСТМАССЫ) ........................................................................................................................ 457 
16.1. Определение, классификация и свойства ........................................................................... 457 
16.2. Способы получения полимерных композиционных материалов 
..................................... 460 
16.3. Стеновые и отделочные материалы и изделия 
................................................................... 464 
16.4. Материалы и изделия для устройства пола 
........................................................................ 470 
16.5. Трубы и фитинги 
................................................................................................................... 481 
 
ГЛАВА 17. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 
............................. 492 
17.1. Определение и классификация ............................................................................................ 492 
17.2. Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия 
............................................. 494 
17.3. Органические теплоизоляционные материалы и изделия ................................................ 501 
17.4. Комбинированные (композиционные) теплоизоляционные изделия 
.............................. 506 
 
ГЛАВА 18. АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ............................................. 511 
18.1. Физические основы строительной акустики ...................................................................... 511 
18.2. Классификация акустических материалов и изделий ....................................................... 513 
18.3. Основные свойства акустических материалов и изделий 
................................................. 515 
18.4. Звукоизоляционные материалы и изделия ......................................................................... 518 
18.5. Звукопоглощающие материалы и изделия ......................................................................... 522 
 
5 

ГЛАВА 19. ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ, КРОВЕЛЬНЫЕ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ 
МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 
...................................................................................................... 526 
19.1. Общие сведения .................................................................................................................... 526 
19.2. Вязкопластичные материалы ............................................................................................... 529 
19.3. Рулонные и пленочные материалы ..................................................................................... 536 
19.4. Штучные и листовые кровельные материалы и изделия .................................................. 548 
19.5. Герметизирующие и уплотняющие материалы ................................................................. 566 
 
ГЛАВА 20. ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 
.................................................................. 580 
20.1. Определение и классификация ............................................................................................ 580 
20.2. Основные компоненты лакокрасочных составов .............................................................. 583 
20.3. Механизм формирования лакокрасочных покрытий ........................................................ 591 
20.4. Требования к качеству ЛКМ и покрытий 
........................................................................... 594 
20.5. Материалы для подготовки поверхности к отделке .......................................................... 598 
20.6. Материалы основного лакокрасочного слоя ...................................................................... 602 
20.7. Обозначение лакокрасочных материалов 
........................................................................... 612 
 
РЕКОМЕНДУЕМАЯ УЧЕБНАЯ И СПРАВОЧНАЯ ЛИТЕРАТУРА ............................... 615 
 
 
 
 
6 

 
 
 
ǩǩǬǫǬǴǯǬ 
 
Материаловедение, в том числе строительное, является прикладной наукой 
о связях между составом, строением и свойствами материалов, а также закономерностях их изменений при внешних и внутренних химических, физических и 
механических воздействиях, технологии изготовления, безопасном применении, 
архитектурной выразительности и долговечности. Инженер-строитель должен 
представлять как «устроены» материалы, из которых изготовлены изделия, конструкции, здания и сооружения. Надо знать свойства материалов в условиях эксплуатации, их реакцию на изменение нагрузок, температуры и других условий 
внешней среды. Это дает возможность грамотно решать многие вопросы: выбора 
материалов для различных изделий и конструкций, пригодность их к дальнейшей эксплуатации, вероятность выхода из строя, предотвращения аварийных ситуаций и т. п. 
Материал определяется чаще всего как разновидность вещества (совокупности веществ) или промежуточный продукт переработки веществ, которые уже 
преобразованы или могут быть преобразованы в продукты труда определенной 
формы и содержания с целью их дальнейшего практического применения или 
преобразования в изделия.  
Строительными называют материалы (как природного, так и искусственного происхождения), композиции или изделия из них, имеющие сложный состав, заранее заданную структуру, внешнюю форму, и применяемые непосредственно в строительных целях (для изготовления строительных конструкций, 
возведения зданий и сооружений и выполнения защитно-отделочных покрытий).  
Строительное изделие – это единица продукции, имеющая законченную 
геометрическую форму, которая представляется как элемент строительной конструкции, изготовленный из материала или вещества вне места его применения 
и поставляемый для использования в готовом виде включая облицовку или покрытие. Строительная конструкция – часть сооружения, выполняющая определенные несущие, ограждающие, а в открытом виде – эстетические функции. 
Для изготовления строительных материалов и изделий используются различные виды сырья (органической и неорганической природы). Сырье (сырой 
материал) – это тоже предмет труда, подвергшийся ранее обработке с целью 
дальнейшего превращения в материал более совершенной формы или изделие. 
Однако следует отметить, что четких разделительных границ между понятиями 
«материал» и «изделия» практически не существует. Например, многие керамические, стеклянные и другие изделия могут быть отнесены как к материалам, так 
и к изделиям.  
Строительные материалы могут быть природного происхождения и искусственно изготовленные. Природные материалы добывают в местах их естественного происхождения – горные породы (гранит, мрамор, мел), древесина и др. Ис7 

пользуют их в строительстве, применяя преимущественно механическую переработку – дробление, обогащение, распиловку. Состав и свойства полученных 
таким образом материалов практически не отличаются от свойств и состава исходного сырья.  
Искусственно изготовленные материалы и изделия тоже, как правило, получают из природного минерального (глина, известняк) или органического (древесина, углеводороды) сырья, промышленных отходов (шлаки, зола) с использованием достаточно сложных технологических приемов. В результате искусственно полученные материалы и изделия приобретают новые свойства, состав 
и структуру, существенно отличающиеся от характеристических показателей исходного сырья (минеральные и органические вяжущие, керамические и стеклянные материалы, металлы, полимеры и др.). 
Все строительные материалы и изделия имеют названия, определенную 
структуру, отличаются способами производства, показателями качества или 
свойствами, их численными значениями, условиями и особенностями применения и т. д. Под свойствами строительных материалов понимают их способность 
реагировать определенным образом на отдельные или совокупные внешние и 
внутренние воздействия – механические, химические, биологические и др. Они 
характеризуют собой общность или различие одних материалов по отношению 
к другим и проявляются в процессе переработки, применения, эксплуатации, испытания или сравнения.  
Например, действие на материал отрицательных температур характеризует 
его морозостойкость, огня – огнестойкость, сопротивляться воздействию 
нагрузок – прочность, упругость и др. В материаловедении такая характеристика является заключительным звеном во взаимосвязи «состав – химическая 
связь – структура – свойство», а при разработке технологии и создании нового 
материала – основным определяющим параметром или условием его получения. 
Различают простые и сложные свойства. Простые свойства – которые 
нельзя разделить на другие. Например, масса материала не может быть представлена другими более простыми свойствами. Сложное свойство – может 
быть разделено на два и более простых свойств. Например, долговечность или 
надежность материала, которые характеризуются многими факторами в условиях эксплуатации (действие влаги, температуры, ветра, солнечной радиации, 
нагрузки и др.).  
В зависимости от присущих конкретному виду материалов признаков различают физические, механические, химические, технологические, эксплуатационные, специальные и другие свойства. Все эти свойства взаимосвязаны между 
собой. Например, от структурно-физических свойств зависят механические, технологические, акустические; от механических – эксплуатационные; от технологических – механические, эстетические и др. 
По совокупности свойств строительных материалов судят о их качестве, 
а уровень качества определяется (оценивается) количественной характеристикой, т. е. численными значениями этих свойств в соответствии с назначением материала. Например, для кровельных материалов оценка их качества проводится 
8 

по сумме таких свойств как, водонепроницаемость, водостойкость, морозостойкость, термостойкость, прочность на изгиб, атмосферостойкость и др.  
Под качеством материала (изделия) понимается сумма свойств, определяющих их пригодность для использования по назначению или степень соответствия совокупности присущих характеристик требованиям (ГОСТ Р 56564). Контроль качества осуществляется в соответствии с нормативными документами. 
Численные значения свойств строительных материалов получают при лабораторных или натурных испытаниях и выражают физическими величинами в соответствии с действующими нормативными документами и согласно Международной системе единиц SI (в русской транскрипции СИ ௅ эс-и).  
Следовательно, свойства строительных материалов определяют области их 
применения. И только при правильной оценке этих свойств или качества строительных материалов могут быть получены прочные и долговечные строительные 
конструкции зданий и сооружений высокой технико-экономической эффективности. А качество каждого строительного материала и изделия регламентируется 
государственными стандартами. 
На все строительные материалы и изделия, выпускаемые различными производителями, имеются нормативно-правовые документы (ТНПА – технические 
нормативно-правовые акты), которые регламентируют их технические характеристики, технологические процессы, правила эксплуатации, перевозки, хранения, утилизации, а также требования к терминологии, символике, упаковке и 
маркировке. В настоящее время нормативно-правовая система Российской Федерации представлена национальными стандартами (ГОСТ Р), межгосударственными стандартами стран СНГ (ГОСТ, ГОСТ EN), международными (ISO), европейскими (EN), стандартами и нормативно-правовыми документами организаций (СТО). 
Стандарты EN разрабатываются европейским комитетом по стандартизации 
(CEN) и выпускаются на трех языках (немецком, английском и французском). 
Издания на других языках осуществляется путем перевода на свой родной язык 
без каких-либо изменений под свою ответственность и сообщается руководящему центру CEN. Им придается статус национальных стандартов, и они имеют 
равные права с официальным изданием.  
Большинство стандартов на строительные материалы и изделия – это технические требования и методы испытания. Такие документы призваны способствовать повышению качества выпускаемой продукции и ее безопасности.  
Содержание учебного пособия соответствует Государственным стандартам 
и типовым программам по подготовке инженеров строителей и включает 20 глав, 
каждая из которых отражает современные представления и уровень развития 
науки и техники в различных направлениях строительного материаловедения. 
Изложение учебного материала в каждой теме построено по схеме – сырье, технология, состав, строение, технические характеристики и назначение строительных материалов и изделий.  
При изучении материалов соблюдается преемственность учебного процесса. Излагаемый материал опирается на знания студентов полученных при изучении курсов химии, физики, математики, теоретической механики и сопротив9 

ления материалов. Все технические характеристики и определения приведены в 
соответствии с нормативными документами Российской Федерации, европейскими и международными стандартами.  
Учебное пособие подготовлено на основе использования известных и прошедших проверку временем учебников, учебных пособий и новейших методических и научных разработок по строительным материалам и изделиям и предназначено для самостоятельной работы студентов и магистрантов строительных 
специальностей всех форм обучения. 
 
 
 
 
10