Строительный материал - материал, используемый для конструкции. Многие природные вещества, такие как глина, камни, песок и дерево, даже ветки и листья, были использованы для строительства зданий. Помимо природных материалов, используется много искусственных продуктов, некоторые из них более синтетические, а некоторые менее синтетические. Производство строительных материалов - это устоявшаяся отрасль во многих странах, и использование этих материалов обычно делится на отдельные специализированные отрасли, такие как столярные изделия, изоляция, сантехника и кровельные работы. Они составляют основу среды обитания и строений, включая домов.
В истории есть тенденции в строительных материалах от природы а также стать более искусственным и составным ; от биоразлагаемых до нетленных; коренные (местные) для транспортировки по всему миру; от ремонтируемого до одноразового; выбран для повышения уровня пожарной безопасности и улучшенной сейсмостойкости. Эти тенденции имеют тенденцию к увеличению первоначальных и долгосрочных экономических, экологических, энергетических и социальных затрат на строительные материалы.
Первоначальной экономической стоимостью строительных материалов является закупочная цена. Это часто влияет на принятие решения о том, какие материалы использовать. Иногда люди принимают во внимание экономию энергии или долговечность материалов и видят ценность оплаты более высоких начальных затрат взамен более низких затрат на срок службы. Например, кровля из битумной черепицы стоит меньше, чем установка металлической крыши, но металлическая крыша прослужит дольше, поэтому годовые затраты на срок службы меньше. Некоторые материалы могут потребовать большего ухода, чем другие, затраты на определенные материалы также могут повлиять на окончательное решение. Риски при рассмотрении стоимости срока службы материала возникают, если здание повреждено, например, огнем или ветром, или если материал не такой прочный, как рекламируется. Стоимость материалов следует принимать во внимание, чтобы нести риск покупки горючих материалов для увеличения срока службы. Говорят, что «если это должно быть сделано, это должно быть сделано хорошо».
Затраты на загрязнение могут быть макро и микро. Макро-загрязнение окружающей среды добывающих отраслей, от которых зависят строительные материалы, такие как горнодобывающая, нефтяная и лесозаготовительная промышленность, наносит экологический ущерб в их источнике и при транспортировке сырья, производстве, транспортировке продукции, розничной торговле и установке. Примером микроаспекта загрязнения является выделение газом строительных материалов в здании или загрязнение воздуха внутри помещений. Строительные материалы из Красного списка - это материалы, признанные вредными. Также углеродный след, общий набор выбросов парниковых газов, произведенных в течение срока службы материала. Анализ жизненного цикла также включает повторное использование, переработку или удаление строительных отходов. Две концепции в строительстве, которые учитывают экологическую экономику строительных материалов: зеленое строительство и устойчивое развитие.
Первоначальные затраты на энергию включают количество энергии, затрачиваемой на производство, доставку и установку материала. Долгосрочная стоимость энергии - это экономические, экологические и социальные издержки, связанные с продолжением производства и доставки энергии в здание для ее использования, обслуживания и возможного удаления. Первоначальная воплощенная энергия конструкции - это энергия, потребляемая для извлечения, изготовления, доставки, установки материалов. Срок службы воплощенной энергии продолжает расти с использованием, обслуживанием и повторным использованием / переработкой / утилизацией самих строительных материалов, а также с тем, как материалы и конструкция помогают минимизировать потребление энергии в течение всего срока службы конструкции.
Социальные издержки - это травмы и здоровье людей, производящих и перевозящих материалы, а также потенциальные проблемы со здоровьем жителей здания, если есть проблемы с строительной биологией. Глобализация оказала значительное влияние на людей как с точки зрения рабочих мест, так и с точки зрения навыков и самодостаточности, которые теряются при закрытии производственных мощностей и культурных аспектов открытия новых производств. Аспекты справедливой торговли и трудовых прав - это социальные издержки глобального производства строительных материалов.
Brush конструкции построены полностью из частей растений и использовались в примитивных культурах, таких как коренные американцы и карликовые народы в Африке, они построены в основном из веток, прутьев, листьев и коры, подобно хижине бобра. Они по-разному назывались викиапами, навесами и т. Д.
Продолжением идеи создания кустов является плетение и мазня, в котором глинистые почвы или навоз, обычно коровий, используются для заполнить и покрыть тканую структуру кисти. Это придает конструкции большую тепловую массу и прочность. Плетение и мазня - одна из старейших строительных технологий. Во многих старых деревянных каркасных зданиях между деревянными каркасами в качестве ненесущих стен используются плетень и мазня.
Снег, а иногда и лед, использовались инуитами народами для иглу, а снег использовался для строительства убежища, называемого куинжи. Лед также использовался для ледяных отелей как туристическая достопримечательность в северном климате.
глиняные постройки обычно бывают двух разных типов. Один из них - стены, сделанные непосредственно из глинистой смеси, а другой - стены, построенные путем укладки высушенных на воздухе строительных блоков, называемых глиняных кирпичей.
Другие варианты использования глины в строительстве объединяются с соломой для создания светлая глина, плетень и мазня и грязь штукатурка.
Стены, уложенные мокрым способом, или влажные стены, изготавливаются с использованием глины или глиняной смеси напрямую, без формирования блоков и их предварительной сушки. Количество и тип каждого материала в смеси приводит к разным стилям зданий. Решающий фактор обычно связан с качеством используемого грунта. Большие количества глины обычно используются при строительстве из глинобитного камня, в то время как слабоглинистая почва обычно связана со строительством дерновых домиков или дерновых крыш. Другие основные ингредиенты включают более или менее песок / гравий и солому / травы. Утрамбованная земля - это старый и новый подход к созданию стен, которые когда-то делались путем уплотнения глинистой почвы между досками вручную; в настоящее время используются формы и механические пневматические компрессоры.
Грунт, и особенно глина, обеспечивает хорошую тепловую массу ; он очень хорошо поддерживает постоянную температуру. Дома, построенные из земли, как правило, имеют естественную прохладу в летнюю жару и теплые в холодную погоду. Глина удерживает тепло или холод, выделяя его в течение определенного периода времени, как камень. Земляные стены изменяют температуру медленно, поэтому искусственное повышение или понижение температуры может потребовать больше ресурсов, чем, скажем, в деревянном доме, но тепло / холод остаются дольше.
Люди строят в основном из грязи и глины, например, из глинобитных плит., дерн и саман, создали дома, которые веками строились в Западной и Северной Европе, Азии, а также во всем остальном мире, и продолжают строиться, хотя и в меньших масштабах. Некоторые из этих зданий оставались пригодными для жилья в течение сотен лет.
Грязевые кирпичи, также известные под своим испанским названием «саман», являются древними строительными материалами, свидетельства которых датируются тысячелетиями. лет до нашей эры. Блоки из спрессованного грунта - это более современный тип кирпича, который чаще используется для строительства в промышленно развитом обществе, поскольку строительные блоки могут быть изготовлены вне строительной площадки в централизованном месте на кирпичном заводе и транспортированы на несколько места строительства. Эти блоки также можно легче монетизировать и продавать.
Конструкционные глиняные кирпичи почти всегда изготавливаются из глины, часто используются только глинистый грунт и связующее, но другие ингредиенты могут включать песок, известь, бетон, камень и другие связующие. Сформованный или сжатый блок затем сушится на воздухе и может быть уложен насухо или с помощью раствора или глиняной смеси.
Песок используется с цементом, а иногда и известь, для изготовления раствора для кирпичной кладки работы и штукатурки. В составе бетонной смеси также используется песок. Важным недорогим строительным материалом в странах с высоким содержанием песка в почвах является блок пескобетон, который слабее, но дешевле обожженного глиняного кирпича.
Скальные сооружения существуют столько, сколько помнит история. Это самый долговечный строительный материал из доступных и обычно легко доступен. Есть много типов камней с разными атрибутами, которые делают их лучше или хуже для конкретных целей. Камень - очень плотный материал, поэтому он дает хорошую защиту; его главный недостаток как строительного материала - его вес и сложность его обработки. Его плотность энергии является как преимуществом, так и недостатком. Камень трудно согреть, не потребляя значительного количества энергии, но его тепловая масса, однажды нагретая, означает, что он может сохранять тепло в течение полезных периодов времени.
Стены из сухого камня строились так долго как люди кладут один камень на другой. В конце концов, для скрепления камней были использованы различные формы строительного раствора, из которых цемент сейчас является наиболее распространенным явлением.
, например, поросшие гранитом нагорья национального парка Дартмур в Соединенном Королевстве давали достаточно ресурсов для первых поселенцев. Круглые хижины строились из рыхлых гранитных пород на протяжении неолита и начала бронзового века, и сегодня можно увидеть останки примерно 5000 человек. Гранит продолжал использоваться в Средневековом периоде (см. Дартмурский длинный дом ) и в наше время. Сланец - еще один тип камня, обычно используемый в качестве кровельного материала в Соединенном Королевстве и других частях мира, где он встречается.
Каменные здания можно увидеть в большинстве крупных городов, а некоторые цивилизации, построенные преимущественно из камня, такие как египетские и ацтекские пирамиды и сооружения цивилизации инков.
Татч - один из старейших известных строительных материалов, Татч - другое слово для обозначения травы; трава - хороший изолятор, и ее легко собирать. Многие африканские племена круглый год жили в домах, полностью построенных из травы и песка. В Европе когда-то были распространены соломенные крыши домов, но этот материал вышел из моды, поскольку индустриализация и улучшение транспорта увеличили доступность других материалов. Однако сегодня эта практика возрождается. В Нидерландах, например, многие новые здания имеют соломенные крыши со специальной коньковой черепицей наверху.
Дерево в естественном состоянии использовалось в качестве строительного материала на протяжении тысячелетий. Сегодня инженерная древесина становится очень распространенной в промышленно развитых странах.
Древесина - это продукт деревьев, а иногда и других волокнистых растений, используемых в строительных целях при распиловке или прессовании пиломатериалов и древесины, таких как доски, доски и аналогичные материалы. Это обычный строительный материал, который используется для строительства практически любого типа конструкции в большинстве климатических условий. Древесина может быть очень гибкой при нагрузках, сохранять прочность при изгибе и невероятно прочна при вертикальном сжатии. У разных пород древесины есть много разных качеств, даже у одной и той же породы. Это означает, что определенные виды лучше подходят для различных целей, чем другие. И условия выращивания важны для определения качества.
«Древесина» - это термин, используемый для строительных целей, за исключением термина «пиломатериалы», которые используются в Соединенных Штатах. Сырая древесина (бревно, ствол, ствол) становится древесиной, когда древесина была «преобразована» (распилена, обтесана, расколота) в виде минимально обработанных бревен, уложенных друг на друга, деревянно-каркасное строительство и легкокаркасное строительство. Основными проблемами деревянных конструкций являются проблемы, связанные с влажностью.
В наше время древесина хвойных пород используется как менее ценный сыпучий материал, тогда как древесина твердых пород обычно используется для отделки и мебели. Исторически деревянные каркасные конструкции строились из дуба в Западной Европе, недавно пихта дугласа стала самой популярной древесиной для большинства типов строительных конструкций.
Многие семьи или общины в сельской местности имеют личные лесные участки, на которых семья или община будут выращивать и собирать деревья для строительства или продажи. Эти участки обычно похожи на сад. Это было гораздо более распространено в доиндустриальные времена, когда существовали законы, регулирующие количество древесины, которое можно было вырубить за один раз, чтобы обеспечить запас древесины на будущее, но это все еще была жизнеспособная форма сельского хозяйства.
Кирпич изготавливается аналогично глиняному кирпичу, но без волокнистого связующего, такого как солома, и обжигается («сжигается» в кирпичном зажиме или печи ) после их высыхания на воздухе, чтобы окончательно затвердеть. Глиняные кирпичи, обожженные в печи, являются керамическим материалом. Обожженные кирпичи могут быть сплошными или иметь полые полости для облегчения высыхания и облегчения их транспортировки. Отдельные кирпичи укладываются друг на друга рядами с использованием раствора. Последовательные ряды используются для возведения стен, арок и других архитектурных элементов. Стены из обожженного кирпича обычно значительно тоньше, чем глинобитный / глинобитный, при сохранении той же вертикальной прочности. Для их создания требуется больше энергии, но их легче транспортировать и хранить, и они легче каменных блоков. Римляне широко использовали обожженный кирпич той формы и типа, которая сейчас называется римским кирпичом. Строительство из кирпича приобрело большую популярность в середине 18-19 веков. Это произошло из-за снижения затрат за счет увеличения производства кирпича и повышения пожарной безопасности в постоянно переполненных городах.
шлакоблок дополнял или заменял обожженный кирпич в конце 20 века, который часто использовался для внутренних частей каменных стен и сам по себе.
Структурная глиняная плитка (глиняные блоки) представляет собой глину или терракоту и обычно перфорирована с отверстиями.
Цементные композитные материалы состоят из гидратированного цементного теста, который связывает древесину, частицы или волокна для изготовления сборных строительных компонентов. В качестве связующих использовались различные волокнистые материалы, включая бумагу, стекловолокно и углеродное волокно.
Древесина и натуральные волокна состоят из различных растворимых органических соединений, таких как углеводы, гликозиды и фенолы. Эти составы, как известно, замедляют схватывание цемента. Поэтому перед использованием древесины для изготовления цементно-цементных композитов оценивается ее совместимость с цементом.
Совместимость древесины и цемента - это отношение параметра, относящегося к свойству древесно-цементного композита, к качеству чистого цементного теста. Совместимость часто выражается в процентах. Для определения совместимости древесного цемента используются методы, основанные на различных свойствах, таких как характеристики гидратации, прочность, межфазное соединение и морфология. Исследователи используют различные методы, такие как измерение характеристик гидратации цементно-крошечной смеси; сравнение механических свойств цементно-крошечных смесей и визуальная оценка микроструктурных свойств древесно-цементных смесей. Было обнаружено, что испытание на гидратацию путем измерения изменения температуры гидратации во времени является наиболее удобным методом. Недавно Karade et al. рассмотрели эти методы оценки совместимости и предложили метод, основанный на «концепции зрелости», т.е. с учетом времени и температуры реакции гидратации цемента.
Кирпичи закладывались в известковом растворе со времен римлян, пока его не вытеснили портландцементным раствором в начале 20 века. Цементные блоки также иногда заполняются раствором или покрываются паркетным слоем.
Бетон - это композитный строительный материал, изготовленный из комбинации заполнителя и связующего, такого как цемент. Наиболее распространенной формой бетона является портландцементный бетон, который состоит из минерального заполнителя (обычно гравий и песок ), портландцемент и вода <488.>После смешивания цемент гидратируется и в конечном итоге затвердевает в камнеобразный материал. В общем смысле это материал, называемый термином «бетон».
Для бетонной конструкции любого размера, поскольку бетон имеет довольно низкую прочность на разрыв, его обычно укрепляют с помощью стальных стержней или стержней (известных как арматурных стержней ). Этот усиленный бетон в таком случае называется железобетон. Чтобы свести к минимуму любые пузырьки воздуха, которые могут ослабить конструкцию, используется вибратор для удаления воздуха, который был увлечен при заливке жидкой бетонной смеси вокруг металлических конструкций. Бетон был преобладающим строительным материалом в современную эпоху из-за его долговечности, формуемости и простоты транспортировки. Последние достижения, такие как изоляция бетонных опалубок, объединяют формовку бетона и другие этапы строительства (установка изоляции). Все материалы должны быть взяты в необходимых пропорциях, как описано в стандартах.
Палатка - любимый дом кочевых групп по всему миру. Два хорошо известных типа включают коническую вигвам и круглую юрту. Палатка была возрождена как основная строительная техника с развитием растяжимой архитектуры и синтетических тканей. Современные здания могут быть сделаны из гибкого материала, такого как тканевые мембраны, и поддерживаться системой стальных тросов, жестких или внутренних, или давлением воздуха.
В последнее время синтетический полистирол или пенополиуретан использовался в сочетании со конструкционными материалами, такими как бетон. Он легкий, легко формируется и является отличным изолятором. Пенопласт обычно используется как часть структурной изолированной панели, в которой пена помещена между деревянными, цементными или изоляционными бетонными формами.
Производство стекла считается формой искусства, а также промышленным процессом или материалом.
Прозрачные окна использовались с момента изобретения стекла для закрытия небольших отверстий в здании. Стеклянные панели давали людям возможность пропускать свет в комнаты и в то же время сохранять ненастную погоду на улице.
Стекло обычно изготавливается из смесей песка и силикатов в печи с очень горячим огнем, называемой обжиговой печью, и оно очень хрупкое. Добавки часто включают смесь, используемую для производства стекла с оттенками цвета или различными характеристиками (например, пуленепробиваемое стекло или лампочки.
Использование стекла в архитектурных зданиях стало очень популярным в Современная культура. Стекло «навесные стены » можно использовать для покрытия всего фасада здания или его можно использовать для перекрытия широкой конструкции крыши в «пространственной раме » Тем не менее, для этих целей требуется какая-то рама, чтобы удерживать секции стекла вместе, поскольку стекло само по себе слишком хрупкое и потребовало бы использования слишком большой печи, чтобы можно было использовать его для покрытия таких больших площадей.
Стеклянные кирпичи были изобретен в начале 20 века.
Гип бетон представляет собой смесь гипса гипса и стекловолокна ровницы. Хотя штукатурка и волокна фиброзная штукатурка использовалась много лет, особенно для потолков, только в начале 1990-х годов серьезные исследования прочности и свойств стены Были исследованы системы ng с использованием смеси гипсовой штукатурки и ровницы из стекловолокна толщиной 300 мм. В ходе испытаний в Университете Аделаиды было обнаружено, что эти стены обладают значительной несущей, сдвиговой и поперечной стойкостью, а также сейсмостойкостью, огнестойкостью и термическими свойствами.. Благодаря обилию гипса (природного и побочного химического FGD и фосфогипса), доступного во всем мире, строительные изделия на основе гипса, которые полностью перерабатываются, предлагают значительные экологические преимущества.
Металл используется в качестве структурного каркаса для больших зданий, таких как небоскребы, или как покрытие внешней поверхности. Для строительства используется много типов металлов. Металлические фигуры довольно заметны в сборных конструкциях, таких как хижина Квонсет, и их можно увидеть в большинстве космополитических городов. Для производства металла требуется много человеческого труда, особенно в больших количествах, необходимых для строительства. Коррозия - главный враг металла, когда дело касается долговечности.
Термин «пластик» охватывает целый ряд синтетических или полусинтетических органических продуктов конденсации или полимеризации, которые можно формовать или экструдированные в предметы, пленки или волокна. Их название происходит от того факта, что в полужидком состоянии они пластичны или обладают свойством пластичности. Пластмассы сильно различаются по термостойкости, твердости и упругости. В сочетании с этой адаптируемостью общая однородность состава и легкость пластмасс обеспечивают их использование практически во всех промышленных областях сегодня. Пластмассы с высокими эксплуатационными характеристиками, такие как ETFE, стали идеальным строительным материалом благодаря своей высокой стойкости к истиранию и химической инертности. Среди известных зданий, в которых он представлен: Пекинский национальный центр водных видов спорта и Проект Эдем, биомы.
Строительная бумага и мембраны используется по многим причинам в строительстве. Одной из самых старых строительных бумаг является красная канифольная бумага, которая, как было известно, использовалась до 1850 года и использовалась в качестве подкладки для внешних стен, крыш и полов, а также для защиты рабочей площадки во время строительства. Дегтярная бумага была изобретена в конце XIX века и использовалась для тех же целей, что и канифольная бумага, и гравийные крыши. Дегтярная бумага в значительной степени вышла из употребления, ее заменила асфальтовая войлочная бумага. В некоторых случаях войлочная бумага была вытеснена синтетическими подкладками, в частности, в кровельных покрытиях синтетическими подкладками и сайдингом обертываниями.
Существуют самые разные виды гидроизоляции и гидроизоляции мембраны, используемые для кровли, гидроизоляции фундамента и геомембраны.
обожженная глина кирпич использовались со времен римлян. Специальная плитка используется для кровли, сайдинга, полов, потолков, труб, дымоходов и т. Д.
Относительно новая категория строительных материалов, живые строительные материалы - это материалы, которые либо состоят из живого организма, либо созданы им; или материалы, которые ведут себя подобным образом. Возможные варианты использования включают самовосстанавливающиеся материалы и материалы, которые воспроизводятся (воспроизводятся), а не производятся.
На рынке термин «строительные изделия» часто относится к готовым частицам или секциям, изготовленным из различных материалов, которые используются в архитектурных сооружениях. фурнитура и декоративные элементы оборудования здания. В список строительных материалов не входят строительные материалы, используемые для создания архитектуры здания и вспомогательные приспособления, такие как окна, двери, шкафы, столярные изделия компоненты и т. Д. Строительные материалы, скорее, поддерживают и заставляют строительные материалы работать в модульная мода.
«Строительные изделия» могут также относиться к предметам, используемым для сборки такого оборудования, например, уплотнение, клеи, краска и все остальное, купленное с целью строительство здания.
В 2017 году здания и сооружения вместе потребляли 36% конечной энергии, произведенной во всем мире, при этом на их долю приходилось 39% мировых выбросов, связанных с энергией CO2. Доли только строительной отрасли составили 6% и 11% соответственно. Потребление энергии при производстве строительных материалов, в основном из-за использования электроэнергии, составляет доминирующий вклад в долю строительной отрасли. Энергия соответствующих строительных материалов в США представлена в таблице ниже.
Материал | воплощенная энергия | |
Btu /lb | MJ /kg | |
кирпичи | 1600 | 3,7 |
цемент | 3230 | 7,5 |
глина | 15,200 | 35,4 |
бетон | 580 | 1,3 |
медь | 25,770 | 59,9 |
листовое стекло | 10,620 | 24,7 |
гипс | 10380 | 24,1 |
фанера и шпон твердых пород | 15,190 | 35,3 |
известь | 1,920 | 4,5 |
изоляция из минеральной ваты | 12,600 | 29,3 |
первичный алюминий | 80,170 | 186,5 |
фанера и шпон хвойных пород | 3,970 | 9,2 |
камень | 1430 | 3,3 |
новая сталь | 10,390 | 24,2 |
пиломатериалы | 2,700 | 6,3 |
Ссылка на таблицу и указание источника:
Архитектурный портал
Свобода, Любош (2018). Stavební hmoty (Строительные материалы), 1000 стр.
СМИ, связанные с Строительными материалами на Wikimedia Commons