Значение курса "Строительные материалы" в общей подготовке строителей важно потому, что ни одно сооружение нельзя правильно спроектировать, построить и эксплуатировать без наличия соответствующих строительных материалов и всестороннего знания их свойств.
Стоимость материалов в общих затратах на строительство составляет не менее половины, для уникальных зданий и сооружений может быть и больше. Промышленность строительных материалов является наиболее емкой, ежегодно в стране перерабатывается для этих целей более млрд. т различных компонентов. Грузовой железнодорожный транспорт примерно на четверть загружен перевозкой строительных материалов, речной - более чем на половину. Стоимость строительных материалов зависит от затрат на их перевозку. При транспортировании материалов на большие расстояния, учитывая размеры России, стоимость может возрасти в несколько раз. Для экономии стоимости строительства следует использовать материалы, производимые .вблизи строящегося объекта. Целесообразно и промышленность строительных материалов организовать как можно ближе к сырьевой базе. Тем самым максимально используя, как принято говорить, местные строительные материалы. Стоимость строительных материалов в,1фючает различные факторы, но все должно приводиться к рентабельности и конкурентоспособности. Сюда можно отнести и качество изделий, долговечность их работы, теплоэнергетические затраты на Производство, возможность переработки отходов и даже экологические аспекты, которые в конечном итоге сказываются на экономике производства, региона, страны в целом. Если все не предусматривать, то первоначальная небольшая стоимость материала может во времени обернуться значительными расходами на ремонт, реконструкцию, восстановление окружающей среды и т.п.
Все материалы и изделия соответствуют определенной государственной стандартизации (ГОСТ), разрабатываемой на основе новейших достижений науки и техники. В каждом стандарте имеются: точное определение материала, классификация по маркам и сортам, технические условия на изготовление, методы испытаний, условия хранения и транспортирования. ГОСТ является документом, имеющим силу закона. В обозначении ГОСТа первое число означает порядковый номер стандарта, второй - год его утверждения.
Кроме стандартов действует система нормативных документов, объединенная в Строительные нормы и правила (СНиП). СНиП - это свод нормативных документов по проектированию, строительству и строительным материалам, обязательный для всех организаций и предприятий.
Стандартизация на материалы и изделия велась десятилетиями и имеет положительное значение, как, например, для нашей бывшей централизованной системы с недостаточным выбором и дефицитом. Но возможно проводить специальную сертификацию параметров материалов, которые будут диктоваться, также и требованиями заказчика и покупателя.
В России производство строительных материалов возникло в далеком прошлом. Уже в глубокой древности наши предки умели изготавливать глиняный кирпич, воздушную и гидравлическую известь, широко использовали древесину и природный камень.
В царствование Ивана Грозного для систематизации накопившегося за столетия строительного опыта, был создан "Приказ каменных дел", который руководил государственным производством строительных материалов и строительством, главным образом, крепостных сооружений.
В последующие годы это производство развивалось не быстрыми темпами и только подъем наблюдается при Петре I, который в связи с закладкой новых городов и крепостей поощрял производство строительных материалов.
Отмена крепостного права и начало развития капитализма в России послужили мощным толчком для роста промышленности и в том числе производства строительных материалов. Со второй половины XIX в. стали строиться заводы портландцемента, механизированные печи для обжига известняка, заводы для выпуска кирпича, облицовочной плитки, начинает применяться железобетон.
В начале XX века Россия становится не только богатой аграрной, но и довольно мощной индустриальной державой. Построены крупные металлургические и машиностроительные предприятия, шахты, железные дороги, порты, мосты и т.п.
Нарастает жилищный бум, только в Москве к 1913 г. ежегодно строилось до 3 тыс. 5-7 этажных кирпичных, так называемых доходных домов, что требовало весьма развитой строительной базы. Однако эволюционное развитие страны было на подъеме остановлено первой мировой войной, затем революциями и гражданской войной.
Производство строительных материалов резко снизилось, многие цементные заводы и другие предприятия были разрушены.
С середины 20-х годов развернулась реконструкция старых и постройка новых заводов строительных материалов. В 30-ые годы были созданы новые материалы - пустотелый и высокопрочный кирпич, ^шлаковые цементы, цементы с активными минеральными добавками, легкие бетоны, сборные железобетонные конструкции и пр. Потребность в материалах растет, так как повсеместно строятся промышленные предприятия.
Война с Германией 1941-1945 гг. привела к опустошительному разрушению западной части страны, после чего длится долгий восстановительный период. Задача стоит не в создании архитектурных шедевров, а в строительстве самого необходимого и в сжатые сроки.
Начиная с 50-годов, в стране постоянно увеличивается выпуск ?31роительных материалов. К 80-ым годам по производству цемента, (металла, сборного железобетона, асбоцемента, листового стекла мы намного опередили другие страны. Однако существовавшая экономическая и политическая система жесткого государственного монополизма стала тормозом и в строительной индустрии.
Большинство предприятий строительной индустрии пока еще не может конкурировать на мировом рынке с зарубежными фирмами в силу изношенности оборудования, устаревшей технологии, низкой .культуры производства и качества продукции. Многие современные технологии, оборудование и материалы приходится закупать за границей. Лучшие здания стали возводить с помощью зарубежных фирм вплоть до привлечения иностранных рабочих. Отечественные архитекторы, выигрывая престижные международные конкурсы, приглашаются в другие страны, так как у нас нет возможности реализовать да проекты. Строительный комплекс требует значительной модернизации и вовлечения в общемировую интеграцию.
Тем не менее за прошедшие десятилетия построены новые города, возведены уникальные объекты такие, как гидротехнические сооружения, промышленные предприятия, атомные электростанции, научные, учебные и общественно-культурные центры. В последние годы строительный комплекс, в целом, не теряет своих темпов развития. Все это потребовало усилий нашей научно-инженерной общественности. Отечественная наука играла и играет важную роль в развитии строительных материалов. Созданные нашими учеными технологии производства цемента, металла, бетона, керамики, теплоизоляционных материалов, заводского домостроения используют многие страны.
Ниже кратко изложены сведения о достижениях российских ученых, заложивших научные основы в ведущих отраслях производства строительных материалов и получивших международное признание.
Природные каменные материалы. Целенаправленная разведка каменных материалов и испытание их началось в России с 70-х годов прошлого столетия в связи со строительством железных дорог и мостов. Исследования свойств материалов велись под руководством И.А. Белелюбского (1845-1922) в Петербургском путейском институте и Н.К.Лахтина (1861-1935) в Москве.
Благодаря исследованиям Д.С. Белянкина (1876-1953), В.А. Обручева (1863-1956), А.Е. Ферсмана (1883-1945), Ф.Ю. Левинсон-Лессинга (1861-1939) удалось выявить огромные запасы природных каменных материалов во многих районах страны для удовлетворения нужд строительства и полностью прекратить ввоз гранитов и мрамора из-за границы.
Вяжущие материалы. Основоположником теории и практики промышленного производства портландцемента является профессор Военно-инженерной академии А.Р. Шуляченко (1841-1903), которого называют "отцом русского цементного производства". Вначале в России применялись иностранные цементы, но благодаря научным и практическим изысканиям А.Р. Шуляченко отечественные цементы, достигшие высокого качества, вытеснили иностранные цементы. Разработанная им теория твердения гидравлической извести и цементов не потеряла актуальности в своей основе и до настоящего времени. Дальнейшее развитие этой теории принадлежит А.А. Байкову (1870-1946), В.А. Кинду (1883-1938), В.Н. Юнгу (1882-1956), П.А. Ребиндеру (1898-1972). Новым видам вяжущих материалов и изделиям из них посвящены работы П.П. Будникова (1885-1968), А.В. Волженского (1899-1993), П.И.Боженова (1904-1999).
Бетоны. Вьщающийся вклад в научную технологию бетона внес профессор Военно-инженерной академии И. Г. Малюга (1853-1933). Результаты его исследований дали зависимость прочности бетона от содержания воды, трамбования при укладке бетонной смеси, крупности песка, щебня и гравия.
Обширные исследования бетонов были проведены Н.М. Беляевым (1890-1944), ИЛ. Александровым (1888-1953). С 30-х годов предложены новые способы расчета тяжелых бетонов Б.Г. Скрамтаевым (1905-1966) и легких бетонов Н.А. Поповым (1899-1964).
Железобетон. Большая заслуга в развитии железобетона принадлежит Н.А. Белелюбскому (1845-1922), под руководством которого были проведены первые в России испытания железобетонных конструкций и возведен ряд сооружений. В начале этого столетия железобетонные конструкции проектировали и строили СИ. Дружинин (1872-1935), А.Ф. Лолейт (1868-1933) и др.
Современную школу расчета и проектирования железобетонных . конструкций создали А.А. Гвоздев (1897-1986), П.Л. Пастернак (1885-1963), В.И. Мурашев (1904-1959), Н.В. Никитин (1907-1973) (автор Останкинской телевизионной башни в Москве) и др.
Металлы. Возникновение науки о металлах было обусловлено потребностями техники. П.П. Аносов (1799-1851) разработал технологию выплавки высококачественной стали, установил зависимость свойств металлов от их кристаллического строения. Впервые применив микроскоп для изучения строения стали, Д.К.Чернов (1839-1921) научно объяснил нагрев и охлаждение металлов, указал способы управления этими процессами. Н.С. Курнаков (1860-1941) и А.А. Байков (1870-1946) разработали современную теорию образования сплавов и методы их физико-химических исследований.
Создателями металлических конструкций и сооружений являются В.Г. Шухов (1853-1939), Н.С. Стрелецкий (1885-1967), Л.Д. Проскуряков (1858 - 1926).
Пластмассы. Промышленность полимерных материалов опирается на открытии русских химиков. Огромное значение для развития синтеза сыграли исследования A.M. Бутлерова (1828-1886) творца Теории строения органических веществ. Им осуществлен синтез изобутилена для производства полиизобутилена, применяемого в качестве каучуков, а также открыты основные полимерные формы формальдегида, являющегося основой многих пластмасс. Важное значение имели исследования М.Г. Кучерова (1850-1911) и А.Е. Фаворского (1860-1945), выяснивших механизм изомерных превращений непредельных соединений, В.В. Солонина (1862-1934), впервые осуществившего реакцию сополимеризации, и СВ. Лебедева (1874-1934), много давшего для теории и практики полимеризации этиленовых соединений, пользующихся большим распространением в промышленности пластмасс.
Большой вклад внесен отечественными учеными в популяризацию достижений стройматериальческой индустрии, и, в частности, в создании учебников. Приведем основных авторов учебников по общему курсу строительных материалов, изданных в XX веке:
Эти учебники написаны преподавателями стройматериальческих кафедр, роль которых в становлении инженерного и научного потенциала России в области строительства чрезвычайно велика. Первая кафедра строительных материалов была образована в Санкт-Петербурге в 1900 г. в Институте Гражданских Инженеров императора Николая I на базе механической лаборатории и испытательного центра. Основателем ее был Виктор Владимирович Эвальд /1860-1935/, он же является и автором первого учебника по строительным материалам.
В начале XXI века задаются вопросом о будущих строительных материалах. Бурное развитие науки и техники затрудняет прогнозирование: еще четыре десятилетия назад не было широкого применения полимерных строительных материалов, а о современных «истинных» композитах было известно только узкому кругу специалистов. Тем не менее можно предположить, что основными строительными материалами также будут металл, бетон и железобетон, керамика, стекло, древесина, полимеры. Строительные материалы будут создаваться на той же сырьевой основе, но с применением новых рецептур компонентов и технологических приемов, что даст более высокое эксплуатационное качество и соответственно долговечность и надежность. Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы будут выбираться по экологическим критериям, а их производство будет основываться на безотходных технологиях.
Уже сейчас имеется обилие фирменных названий отделочных, изоляционных и других материалов, которые в принципе отличаются только составом и технологией. Этот поток новых материалов будет увеличиваться, а их эксплуатационные свойства совершенствоваться с учетом суровых климатических условий и экономии энергетических ресурсов России.
Из книги В.Г. Микульского «Строительные материалы»