Строительные материалы, изделия и конструктивные элементы зданий, строений и сооружений
Данные объекты эксперт исследует в тех случаях, когда у него есть основания полагать, что разрушение возводимого (эксплуатируемого) здания, строения или сооружения, снижение его качественных либо эстетических показателей произошло вследствие ненадлежащего качества примененных строительных материалов, изделий и конструкций (371) либо неправильного их использования.
Рассмотрим основные виды объектов этой группы. Бетоны. К наиболее распространенным материалам, используемым в строительстве, относится бетон, получаемый в результате твердения рационально составленной смеси вяжущего, воды и заполнителей. Он широко применяется для изготовления сборных железобетонных конструкций, железобетонных и бетонных изделий, для возведения монолитных бетонных и железобетонных сооружений. Для изготовления бетона используют практически все разновидности неорганических вяжущих, в соответствии с чем бетоны подразделяют на цементные, гипсовые, силикатные, шлако-щелочные, специальные (на фосфатных, глиноземистых, магнезиальных и других вяжущих), декоративные на цветных цементах. Широкое применение находят бетоны на органических вяжущих: асфальтобетон, полимербетон и др. Из перечисленных наиболее часто в строительном производстве используется цементный бетон. Рассмотрим его основные виды, различаемые по средней плотности: - особо тяжелые бетоны со средней плотностью более 2500 кг/куб. м приготовляют на основе природных или искусственных рудо-содержащих заполнений (магнетита, лимонита, барита, чугунной дроби, обрезков стали и др.). Их применяют при возведении специальных защитных сооружений, противостоящих воздействию ионизирующих излучений; - тяжелые бетоны со средней плотностью 1800 - 2500 кг/куб. м приготовляют на плотном песке и крупном заполнителе из плотных горных пород и используют во всех несущих конструкциях (443); - легкие бетоны со средней плотностью 500 - 1800 кг/куб. м приготовляют на простом крупном заполнителе и пористом или плотном мелком заполнителе. В основном их используют для производства ограждающих либо несущих конструкций; - особо легкие бетоны со средней плотностью менее 500 кг/куб. м называют ячеистыми бетонами (газобетон и пенобетон). Они предназначены для теплоизоляции зданий и сооружений, трубопроводов и т.д. (446). По назначению бетоны подразделяют на конструкционные - для бетонных и железобетонных несущих конструкций зданий и сооружений (фундаментные блоки, колонны, балки, плиты и др.); гидротехнические - для возведения плотин, шлюзов, облицовки каналов и др.; специальные - химически стойкие, жаростойкие, декоративные, особо тяжелые для биологической защиты, бетонополимер, полимербетон и др. (8; 12 - 17; 115). Бетоны подразделяют также по виду заполнителей: бетоны на плотных заполнителях, бетоны на пористых заполнителях и бетоны на специальных заполнителях (приготовленные с применением заполнителей, придающих им особые свойства); по структуре: бетоны плотной структуры, пористой структуры, ячеистые бетоны и бетоны крупнопористой структуры, а также по другим основаниям (18; 143; 208; 240; 372; 442). Металлы и строительные изделия из них. Сталь - это сплав железа с углеродом с примесями марганца, кремния, фосфора и серы. Сортамент стальных профилей включает: сталь - круглую, квадратную, полосовую, уголки (равнобокие и неравнобокие), профили - зетовый, швеллер, двутавровый, а также трубы, полосы, волнистую и рифленую сталь и специальные профили. Указанные изделия используются для изготовления строительных конструкций, устройства инженерных коммуникаций (157; 243). Отдельно следует сказать об арматуре железобетонных конструкций и деталей. Бетон является хрупким анизотропным материалом, обладающим высокой прочностью при сжатии и низкой при растяжении. Для восприятия растягивающих напряжений в бетон вводят стальные стержни - арматуру. По технологии изготовления различают сталь арматурную горячекатаную стержневую, обозначаемую индексом "А", холоднотянутую проволочную (индекс "В"), арматурные пряди (индекс "П") и арматурные канаты (индекс "К"). С учетом механических характеристик арматурную сталь делят на классы: A-I - A-VII и B-I (низкоуглеродистая) - B-II (углеродистая). Термически упроченную сталь дополнительно обозначают индексом "т", а упрочненную вытяжкой - индексом "В" (например, A-IIB, Ат-V). Для обозначения арматурной проволоки периодического профиля к индексу "В" добавляют индекс "р", что означает "рифленая" (например, Вр-II). Армирование обычных сборных железобетонных конструкций и деталей осуществляется сварными арматурными сетками и каркасами, а предварительно напряженных - стержнями, проволочными струнами, пакетами, пучками, прядями, канатами, а также непрерывно намотанной арматурой. В предварительно напряженных конструкциях до приложения эксплуатационных нагрузок в растянутых зонах за счет напряжения арматуры бетон сжимается; при этом несущая способность таких конструкций значительно возрастает. Алюминиевые сплавы, прочность которых приближается к прочности стали, имеют малую объемную массу - 2,9 т/куб. м (объемная масса стали - 7,85 т/куб. м) и высокую стойкость против коррозии. В сортамент прокатных алюминиевых профилей входят круг, квадрат, многогранник, полоса, а также листы различной толщины (0,5 - 10 мм); прессованные профили - уголки, швеллеры, тавры и двутавры, а также зетообразные профили. Из алюминиевых сплавов изготавливаются сборные и сборно-разборные конструкции, стеновые панели, витрины, витражи, заполнения оконных проемов. Элементы из алюминиевых сплавов соединяют между собой сваркой, с помощью болтов, заклепок и клея (2). Лесные строительные материалы. В строительстве применяют древесину хвойных (сосна, ель, пихта, лиственница, кедр) и лиственных (дуб, бук, береза, осина, ольха) пород. Из хвойных пород наиболее распространена в строительстве сосна. Ее древесина прочная, легкая, мягкая, она хорошо поддается всем видам механической обработки и применяется для изготовления несущих конструкций здания, подмостей, ограждений, столярных изделий, фанеры и др. Из лиственных пород наиболее ценным считается дуб. Он имеет прочную, плотную, твердую и гибкую древесину. Применяют его для изготовления строительных деталей (например, элементов соединения конструкций), столярных изделий, паркета, декоративной фанеры и т.д. Отходы древесины (стружки, опилки, обрезки) широко используют для производства древесноволокнистых и древесностружечных плит, фибролита, ксилолита. Круглый лес по назначению разделяют на пиловочный, предназначенный для распиловки, и строительный, применяемый в круглом виде. Круглый лес диаметром менее 16 см называют подтоварником и жердями, а более 16 см - бревнами.
Путем продольной распиловки бревен получают доски, бруски и брусья. Пиломатериал с толщиной сечения до 45 мм называют досками, свыше 45 мм - брусками и брусьями. Доски изготавливают шириной 80 - 250 мм, брусья - 130 - 250 мм. По форме обработки кромок различают доски необрезные и шпунтованные, имеющие с одной стороны кромку в виде гребня, а с другой - в виде паза. Кроме перечисленных выше конструкций и изделий из древесины, изготавливают готовые сборные сооружения - дома, складские сооружения, а также оконные переплеты, подоконники, щиты для перекрытий и пр. (95; 105; 296). Кирпич и строительные растворы. Глиняный (красный) кирпич изготавливают из глины путем формования с последующим обжигом (размер 250 х 120 х 65 мм), после чего он и приобретает красный цвет. В строительстве применяют также силикатный (белый) кирпич, который изготавливают из смеси кварцевого песка с воздушной известью. Для уменьшения объемной массы глиняного кирпича при его изготовлении примешивают выгорающие добавки. Такой кирпич называют пористым (пустотелым). Все виды кирпича в зависимости от механической прочности делятся на марки. Цифры марок соответствуют пределу прочности кирпича на сжатие. Глиняный кирпич имеет марки 75, 100, 125, 150, 200, 250 и 300, силикатный кирпич - от 75 до 250. По морозостойкости для кирпича установлены марки от Мрз-15 до Мрз-50. Строительные растворы состоят из вяжущего вещества, воды и мелкого заполнителя. После укладки растворы сцепляются с поверхностью кирпичей, создавая прочную кладку (133). Растворы для кладки стен разделяют по объемной массе на два типа: тяжелые - 1700 - 2200 кг/куб. м и легкие - до 1700 кг/куб. м. Заполнителем для тяжелых растворов служит песок, для легких - шлаки, пемза, керамзит. Легкие растворы обладают меньшей прочностью, чем тяжелые, но лучшими теплозащитными свойствами. Тяжелые растворы приготовляют из цемента, извести и песка (смешанный раствор) или из цемента и песка (цементный раствор), легкие - из цемента, извести и шлакового песка. По прочности растворы имеют марки от 10 до 200. Строительный раствор, применяемый для кладки стен, должен легко укладываться тонким равномерным по плотности слоем, прочно сцепляться с поверхностью кирпича. Удобоукладываемость раствора характеризуется его подвижностью, определяемой глубиной погружения в раствор металлического конуса (190; 365; 418). Состояние только что приготовленных растворов и бетонов подвижное. В этом же состоянии указанные материалы используются в процессах изготовления бетонных и железобетонных конструкций (при их формовании) (285), бетонирования площадок, кирпичной и каменной кладки, замоноличивания стыков монтируемых стеновых панелей и т.д. После выполнения этих производственных операций происходит схватывание и твердение раствора и бетона - они превращаются соответственно в растворный и бетонный камни, образцы (образцы-пробы) которых эксперт (специалист) по делу отбирает для их дальнейшего лабораторного исследования (309; 458), если у него есть основания считать, что недостаточная прочность бетонного камня обусловила разрушение здания (строения) либо его фрагмента. Конструктивные элементы строительных объектов - это фундаменты, стены и перегородки, каркасы, перекрытия, крыши, окна, двери. Фундамент - часть здания, находящаяся ниже поверхности земли и передающая нагрузку от сооружения на основание. Горизонтальная плоскость, через которую передается нагрузка от фундамента на грунт, называется подошвой фундамента. Помещения здания, размещенные под землей, называются подвалом. Если здание имеет подвал, то его фундамент служит одновременно стенами подвала. Стены по месту расположения в здании делятся на наружные и внутренние. Наружные выполняют ограждающую функцию, внутренние предназначены для разделения помещений здания (строения). Нижняя часть наружной стены называется цоколем. Иногда ниже пола первого этажа устраивают подполье, отделяющее отапливаемый этаж здания от земли и предохраняющее конструкции здания от непосредственного воздействия испарений при высоком уровне грунтовых вод. В этом случае цоколем являются наружные стены, ограждающие подполье. Перегородки делят в пределах этажа большие помещения на меньшие. Перекрытия образуют потолок нижележащего этажа и пол вышележащего. В зависимости от расположения они делятся на подвальные (между подвалом и первым этажом), междуэтажные (между двумя смежными этажами), чердачные (между верхним этажом и чердаком) и кровельные. Перекрытие, образующее крышу строительного объекта, называют обычно покрытием. Перекрытия собирают из горизонтальных несущих конструкций - панелей перекрытий, опирающихся на несущие стены, столбы или элементы каркаса. Панели воспринимают нагрузку от перегородок и предметов оборудования здания, машин, механизмов (в промышленных зданиях и сооружениях) и людей, находящихся на этом перекрытии. Каркас образует остов в виде пространственной системы вертикальных и горизонтальных несущих элементов - колонн и ригелей. Ригели воспринимают нагрузку от панелей перекрытий и передают ее на колонны. На каркас действуют вертикальные нагрузки от массы элементов здания, оборудования, находящихся в нем людей, снега на крыше и горизонтальные нагрузки от ветра, создающего давление на стены здания. Крыша состоит из двух основных элементов: несущей части и кровли. Плоскостям крыши придают соответствующий уклон для стока дождевых и талых вод. Лестницы служат для сообщения между этажами. Помещения, в которых располагаются лестницы, называют лестничными клетками. Конструкция лестниц состоит из наклонных плоскостей со ступенчатыми поверхностями (маршей) и горизонтальных площадок. Для повышения долговечности на марш и площадки укладывают проступи. Марши ограждают перилами. Окна служат для освещения и проветривания помещений, они состоят из проемов в стене, рам или коробок и оконных переплетов. Двери служат для сообщения между помещениями. Состоят из дверных проемов, устраиваемых в стенах или перегородках, дверных коробок и дверных полотен. В промышленных и некоторых других зданиях для доставки в помещения оборудования и материалов устраивают ворота. Если для естественного освещения и проветривания промышленных зданий недостаточно окон, в ряде случаев в покрытиях этих зданий устраивают фонари. Несущие и ограждающие конструкции образуют конструктивную схему объекта строительства (77). По характеру конструктивной схемы различают следующие типы зданий: с наружными и внутренними стенами (бескаркасные), с полным каркасом, с несущими наружными стенами и внутренним каркасом (296; 439).