Материалы из природного камня в строительстве применяются с незапамятных времен. Основными и широко используемыми материалами из природного камня являются песок (горный и речной), гравий, мел, каолин, щебень, которые относятся к грубообработанным каменным материалам Кроме перечисленных материалов, в строительстве применяются обработанные каменные материалы: пиленые штучные камни и блоки для стен, камни, плиты и профильные изделия с различно обработанной поверхностью для наружной и внутренней облицовки зданий и сооружений.

По существующим строительным нормам и правилам природные каменные материалы классифицируют по следующим признакам: объемной массе – тяжелые – с объемной массой более 1800 кг/м ³ и легкие – менее 1800 кг/м ³; по пределу прочности при сжатии – на марки: 4, 7, 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 300, 400, 500, 600, 800 и 1000 – соответственно от 0,4 до 100 Мпа. Самым распространенным и применяемым каменным материалом в строительстве является песок горный и речной.

Не менее широко в строительстве применяются такие каменные материалы, как мел и каолин.

Мел представляет собой осадочную горную породу, по химическому составу – чистый углекислый кальций CaCO ₃.

В строительстве и лакокрасочной промышленности также широко применяется каолин – продукт разрушения горных пород, содержащих полевые шпаты. Каолин – это белая глина, по химическому составу является водным силикатом алюминия; добавляют в колеры, содержащие мел, для улучшения их малярно—технических качеств.

Для дорожного строительства и при изготовлении бетонных и железобетонных изделий постоянно и в больших объемах используется гравий доломитовый или гранитный, который представляет собой продукт разрушения горных пород, в виде мелких или относительно крупных камней (отшлифованных водой) размером от 5 до 75,0 мм, средней плотностью более 2 г/см ³.

Гравий по морозостойкости подразделяется на марки:

М_рз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

В качестве крупного заполнителя для бетонов монолитных, сборных бетонных и железобетонных изделий, а также в дорожном строительстве постоянно и в больших количествах используется щебень – в виде каменных кусков неправильной формы размерами от 15 мм до 150 мм. Щебень бывает природный (дресва) и дробленый. Дробленый щебень получается путем измельчения крупных кусков горных пород на щебеночных заводах.

По морозостойкости щебень подразделяется на следующие марки: М_рз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

Аналогично щебню применяется бутовый камень – в строительстве для устройства фундаментов, в качестве заполнителя бутобетона при возведении бетонных и железобетонных массивных сооружений, при прокладке и ремонте автомобильных дорог. Размеры кусков бутового камня – от 150 до 500 мм. По морозостойкости бутовый камень подразделяется на марки: М_рз 15, 25, 50, 100, 150, 200, 300.

В строительстве широко и в больших объемах применяются различные каменные стеновые материалы – кирпич, камни, мелкие блоки и плиты, которые делятся на рядовые, предназначенные для кладки наружных и внутренних стен, и лицевые – для облицовки стен.

Применение бетонов различных видов является важной составной частью строительства различных промышленных и гражданских объектов. Бетон представляет собой искусственный каменный материал, полученный в результате формования и твердения бетонной смеси, состоящей из вяжущего вещества, воды, заполнителей и специальных добавок в определенной пропорции. По виду заполнителя бетоны бывают: на плотных заполнителях, на специальных заполнителях, на органических заполнителях. В зависимости от объемной массы бетоны подразделяются: особо тяжелые – объемной массой более 2500 кг/м ³; тяжелые – 2000–2500 кг/м ³; облегченные – 1800–2200 кг/м ³; легкие – 500—1800 кг/м ³. Легкие бетоны изготавливаются следующих видов: на пористых и искусственных заполнителях; ячеистые бетоны крупнопористые бетоны; особо легкие – объемной массой менее 500 кг/м ³. Бетоны приготовляют непосредственно на строительных объектах, используя бетоносмесительные установки различных объемов.

Для изготовления различных бетонных и железобетонных конструкций применяются тяжелые (конструкционные) бетоны, приготовляемые на цементном вяжущем, плотных крупных и мелких заполнителях.

Легкие бетоны приготовляются с использованием цементного вяжущего и пористого крупного заполнителя или плотного мелкого заполнителя, применяются в промышленном, сельскохозяйственном и других видах строительства.

Для легких бетонов установлены следующие классы и марки: классы по прочности для конструкционных бетонов – В2,5; В3,5; В5…В40; классы по прочности для теплоизоляционных бетонов – В0,35; В0,75; В1. К легким бетонам относится арболит, изготавливаемый на цементном вяжущем, органических заполнителях и химических добавках Арболит и изделия из него предназначаются для применения в зданиях различного назначения с относительной влажностью воздуха помещений не более 60 % и при отсутствии агрессивных сред (жидких и газообразных).

В строительстве часто применяются ячеистые бетоны, которые в зависимости от назначения подразделяются на теплоизоляционные, конструкционно—теплоизоляционные конструкционные и специальные, кроме того, они делятся по виду порообразования на газобетоны и пенобетоны. По условиям твердения ячеистые бетоны могут быть автоклавные и неавтоклавные. Для ячеистого бетона установлены следующие классы и марки: классы по прочности на сжатие – В0,35; В0,75; В1; В1,5; … В20; марки по средней плотности – D300, D400, D500…D1200.

Марки силикатного бетона по средней плотности – D1000, D1100, D1200 … D2400.

Бетонными заводами выпускаются также жаростойкие бетоны, предназначенные для изделий, конструкций и сооружений, работающих в условиях воздействия температуры свыше +200 °C.

Для изготовления изделий и конструкций, работающих в различных условиях, воздействия агрессивных сред выпускаются химически стойкие бетоны на основе фурановых, фу—раноэпоксидных, карбамидных, акриловых синтетических смол (полимербетоны) и жидкого натриевого или калиевого стекла с полимерной добавкой (полимерсиликатные бетоны).

При строительстве зданий и сооружений с применением кирпича, стеновых блоков и панелей используются различные строительные растворы. Когда выполняют кирпичную кладку, монтаж стеновых блоков и панелей, применяют цементные растворы, которые имеют составы от 1: 1 до 1: 6, т. е. на одну объемную часть цемента берут от 1 до 6 частей песка (чаще всего применяются растворы 1: 1 и 1: 2). Цементные растворы в пропорции 1: 3 или 1: 4 используют для оштукатуривания нижних частей фундаментов, находящихся во влажной среде, цоколей и наружных стен зданий. Кроме цементных растворов применяются еще другие виды растворов: известковые, гипсовые и смешанные. Все растворы подразделяются по средней плотности в сухом состоянии – на тяжелые, средней плотностью 1500 кг/м³ и более, и легкие, средней плотностью менее 1500 кг/м ³; по пределу установлены марки: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200.

Марка раствора и соотношения в составах зависит от марки цемента. Например, марка раствора цементного 50, с применением цемента М–400 состав будет 1: 6 (на одну часть цемента – 6 частей песка). Цементно—известковые растворы (смешанные) применяют для оштукатуривания наружных стен, увлажняемых частей здания. Составы цементно—известковых растворов (цемент: известковое тесто: песок) в объемных частях: 1: 1: 1; 1: 2: 8; 1: 2: 11 и 1: 3: 15; эти пропорции зависят от марки цемента. Известково—гипсовые растворы предназначаются в основном для оштукатуривания деревянных поверхностей неувлажняемых помещений, а также каменных, фибролитовых поверхностей. Известковые растворы служат для оштукатуривания сухих помещений, конструкций из камня, кирпича, дерева и самана. Количество добавляемого песка в раствор зависит от «жирности» глины Для улучшения прочности и качества работ при кладке и оштукатуривании в состав строительных растворов вводят органические пластификаторы – микропенообразователи (мылонафт, подмыленный щелок, отходы соапстока и др.).

Для отделки фасадов зданий и интерьеров внутренних помещений, а также при заводской отделке лицевых поверхностей стеновых панелей и крупных блоков применяются декоративные растворы: терразитовые, цементно—песчаные, известко—во—песчаные. Для получения нужного дизайна в указанные растворы для декоративной штукатурки вводятся красящие добавки – пигменты (светостойкие, щелочестойкие и кислотостойкие – природные и искусственные).

Для заполнения каналов предварительно напряженных железобетонных конструкций применяются так называемые инъекционные растворы – цементно—песчаные и цементные Для кладки промышленных печей и других тепловых агрегатов, выполняемых из алюмосиликатного кирпича, применяется специальный шамотно—цементный раствор, который является жаростойким. Для аналогичных работ применяется и шамотно—бокситовый раствор (при кладке элементов печей, работающих при температуре от +1300 до +1350 °C). При изготовлении указанных жаростойких растворов в качестве вяжущего в шамотно—цементных растворах применяют портландцемент и пластифицированный портландцемент а в шамотно—бокситовом растворе – натриевое жидкое стекло с модулем 2,5–3.

В качестве неорганических заполнителей для бетонов применяются нерудные строительные материалы, щебень шлак и песок из отходов различных производств, а также пористые природные и искусственные материалы. Щебень и песок из отходов промышленности (горно—добывающей и перерабатывающей) относятся к плотным материалам. Пористыми природными материалами являются туф и пемза вулканического происхождения. Крупными заполнителями являются щебень и гравий, мелким – песок.

В качестве крупного плотного заполнителя при изготовлении тяжелого бетона сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций, деталей зданий и сооружений применяется шлаковый щебень. По прочности щебень из плотных металлургических шлаков подразделяется на следующие марки: ДР 15, ДР 25, ДР 35, ДР 45.

При изготовлении легких бетонов (теплоизоляционного и конструкционного) применяются гравий и песок керамзитовые в качестве заполнителей. Эти материалы являются пористыми искусственными заполнителями.

Песок керамзитовый получают путем дробления керамзитового гравия. В зависимости от плотности гравий каждой фракции подразделяется на марки: 250, 300, 350, 400, 450, 500 и 600. Песок керамзитовый в зависимости от плотности и фракции имеет марки от 500 до 900.

При изготовлении конструкционных и конструкционно—теплоизоляционных легких бетонов в качестве заполнителей применяются щебень (гравий) и песок термолитовые.

Для изготовления конструкционных легких бетонов в качестве заполнителей широко применяются щебень и песок аглопоритовые, которые получают дроблением спеков, образующихся в результате агломерации гранулированной шихты, составленной из природного минерального сырья и промышленных отходов.

При изготовлении теплоизоляционных и конструкционных легких бетонов, кроме вышеперечисленных пористых искусственных заполнителей, используются шунгизитовые гравий и песок. Такой гравий получают при обжиге шунгит—содержащих пород, а песок – путем дробления этого гравия. Шунгизитовый гравий каждой фракции в зависимости от насыпной плотности подразделяют на марки 200, 250, 550, а песок из вышеуказанного гравия – на марки 500–900.

В строительстве с давних пор широко применяются песок и щебень, перлитовые вспученные, получаемые путем измельчения и термической обработки вулканических водосодержа—щих пород. Эти материалы применяются при изготовлении легких бетонов, а песок перлитовый еще используется для теплоизоляционных засыпок, штукатурных растворов, тепло—и звукоизоляционных материалов, изделий. Марки вспученного перлитового песка по насыпной плотности – от 75 до 500, а щебня – от 200 до 500.

Более пятидесяти лет в строительстве используется в качестве теплоизоляционной засыпки при температуре изолируемых поверхностей от —260 °C до +100 °C такой замечательный материал, как вермикулит вспученный. Исходным сырьем для получения вспученного вермикулита путем обжига, являются природные гидратированные слюды. Марки вермикулита по насыпной плотности – 100, 150, 200.

На протяжении многих лет (в XX–XXI вв.) в строительстве повсеместно применяются различные изделия на основе минеральных вяжущих материалов. Самыми распространенными при производстве строительных работ являются гипсовые и гипсобетонные изделия.

Плиты гипсовые часто применяются для устройства перегородок в зданиях с сухим и нормальным режимом помещений. Широко применялись в XX в. и применяются сейчас листы гипсокартонные для отделки и устройства стен и перегородок в зданиях и помещениях с сухим и нормальным влажностным режимом, а также для изготовления декоративных и звукопоглощающих изделий. Для устройства несущих перегородок в зданиях различного назначения используются панели гипсобетонные, изготавливаемые из бетона на гипсовом или гипсосодержащем вяжущем.

Повсеместно в строительстве применяются различные ас—бестоцементные изделия: плоские и профилированные листы, плиты и панели – для стен и покрытий, трубы и фасонные детали.

Изделия из асбоцемента обладают многими ценными свойствами: морозостойкостью, водонепроницаемостью, высокой теплопроводностью, легко полируются и поддаются механической обработке, не поддаются гниению, огнестойки С давних пор в строительстве применялась и применяется черепица (для обустройства кровель) цементно—песчаная, изготавливаемая из смеси портландцемента, песка и глины. Такая черепица имеет следующие размеры: длина 390 мм, ширина 240 мм и толщина 8—10 мм, глубина пазов около 5 мм, а высота шипов для подвески – не менее 10 мм. Для прикрепления к обрешетке крыши в черепице при изготовлении делается одно сквозное отверстие в перекрываемой части.

В городах для устройства сборных покрытий тротуаров, садово—парковых и пешеходных дорожек, посадочных площадок на линиях общественного транспорта широко и повсеместно применяются плиты бетонные тротуарные, изготавливаемые из тяжелых бетонов с различными добавками, обеспечивающими длительную эксплуатацию таких изделий. Плиты бетонные тротуарные выполняются в виде квадрата, прямоугольника, правильного шестиугольника или криволинейных замкнутых фигур.

На основе минеральных вяжущих материалов изготавливаются различные архитектурно—строительные изделия в виде плит облицовочных декоративных с мозаичной, орнаментной поверхностями, предназначенных для наружной и внутренней облицовки элементов зданий и сооружений. Изготавливаются также плиты бетонные фасадные, применяемые для облицовки стен и цоколей каменных зданий и сооружений.

Кроме вышеперечисленных изделий в строительстве (в основном малоэтажном) для несущих и ограждающих конструкций жилых, общественных, промышленных и сельскохозяйственных зданий применяются стеновые бетонные камни. Эти камни изготавливаются в виде полнотелых и пустотелых прямоугольных параллелепипедов, бывают рядовыми и лицевыми. Вторые делаются с окрашенными и неокрашенными лицевыми поверхностями.

Камни бетонные стеновые выпускаются бетонными заводами следующих типов: «СКЦ» – на цементном вяжущем; «СКИ» – на известковом; «СКШ» – на шлаковом; «СКТ» – на гипсовом вяжущем.

Применение сборных бетонных и железобетонных изделий составляет основу капитального строительства во многих отраслях хозяйства страны. В жилищно—гражданском строительстве используется большой ассортимент сборных бетонных и железобетонных изделий: фундаменты железобетонные монолитные, стеновые блоки, железобетонные панели перекрытий, лестничные марши и площадки, панели стен и перегородок, подоконные плиты, ригели, балконы, блоки санитарных узлов, парапеты и другие изделия. Железобетон – это основной строительный материал, в котором объединены вместе бетон (различных видов – легкий, тяжелый и т. д.) и стальная арматура (из специальных сталей марки 35ГС—АП, А – III, А – IV классов), располагаемая в растянутой зоне конструкции и воспринимающая растягивающие напряжения На бетон в таком изделии передаются сжимающие напряжения. Железобетонные конструкции бывают монолитные, бетонируемые на месте строительства (заливные монолитные железобетонные фундаменты, а также несущие стены зданий – с применением специальной опалубки – по новой технологии строительства жилых домов), и сборные, монтируемые на строительной площадке из отдельных элементов (панелей стеновых или блоков в крупнопанельном домостроении).

Для промышленного строительства также используется большая номенклатура сборных бетонных и железобетонных изделий: фундаментные блоки (ФБС–4, ФБС–5 и т. д.), подушки, балки, ригел, сборные бетонные и железобетонные сваи, фермы, арки, подкрановые балки, лестничные марши и площадки и др. В транспортном строительстве широко используются железобетонные шпалы (взамен деревянных), элементы пассажирских и грузовых платформ, водопропускные железобетонные лотки и трубы, а также сборные бетонные и железобетонные пролетные строения мостов.

Много разнообразных сборных бетонных и железобетонных изделий применяется в сельскохозяйственном строительстве: фундаментные блоки (ФБС1, ФБС–2, ФБС–3 и т. д.), фундаментные подушки, заливные монолитные железобетонные фундаменты, фермы, сваи—колонны, балки, панели перекрытий, стен и перегородок, элементы теплиц, парников, силосных сооружений, лотки железобетонные (Л–3, Л–4, Л–5), элементы сборных железобетонных колодцев.

Для систем мелиорации изготавливаются такие сборные бетонные и железобетонные изделия, как трубы для напорных трубопроводов с предварительно напряженной арматурой, трубы безнапорные гладкие, лотки железобетонные (Л–4, Л–5, Л–6), железобетонные кольца и крышки, железобетонные плиты (укладывают в русла открытых оросительных каналов).

В городских системах канализации также применяются трубы железобетонные безнапорные раструбные, трубы безнапорные гладкие, железобетонные кольца и крышки.

Для обустройства ограждения важных промышленных объектов (атомные электростанции, военные заводы и полигоны и т. д.) применяются элементы сборных железобетонных оград. При прокладке воздушных линий электропередач и связи широко используются железобетонные опоры различных форм – круглые, квадратные, прямоугольные, эти же изделия применяются и при электрификации железных дорог.