Введение

Строительные материалы непосредственно влияют на восприятие архитектурного образа объекта, на его качество и экономические требования. Архитектор должен понимать, что строительные материалы выполняют комплекс функций, связанных с технологией строительных работ, эксплуатацией и композиционным строением здания, а также его стоимостью, включая цены и затраты на применение и эксплуатацию. Работа с материалами предполагает учёт действующих архитектурно-строительных норм и правил, а также природных и социальных факторов.

Материал играет важную роль в формировании пропорционального, масштабного и ритмического строя сооружения, его тектоники и, в конечном счёте, композиции в целом. Глубокая и разносторонняя взаимосвязь зодчества с материалом основывается на том факте, что именно он является средством организации пространства жизнедеятельности, а следовательно, участвует в создании архитектуры.

Современному архитектору недостаточно знать, из каких материалов можно осуществить его проект. В настоящее время, когда материальная база весьма представительна, здания и сооружения можно строить из многих взаимозаменяемых материалов. При этом условия жизни, в том числе работы, человека могут быть одинаковыми с эксплуатационно-технической точки зрения. Но, в зависимости от вида материала, восприятие среды, эстетики зданий и сооружений будет заметно иным.

В архитектурно-строительной практике много примеров применения материалов, искажающих первоначальный творческий замысел архитектора и не обеспечивающих планируемый срок эксплуатации здания, сооружения. Одна из причин — недостаточно глубокие знания архитектора в области строительных материалов и, прежде всего, физической сущности их свойств, основ производства, номенклатуры, примеров использования.

Цель изучения архитектурного материаловедения – получение необходимых знаний: о многогранной взаимосвязи архитектуры и материалов; о классификации и номенклатуре; физико-химической, эстетической и экологической сущности свойств; основах производства и опыта применения материалов в архитектурно-строительной практике.

Основные задачи теоретической и практической части курса «Архитектурное материаловедение» связаны с необходимостью в процессе архитектурного проектирования предусматривать рациональное применение строительных материалов и изделий на основе глубокого знания архитектором строения, эксплуатационно-технических, экономических и эстетических характеристик, современных способов направленного регулирования свойств и совершенствования оценки их качества.

Конспект лекций подготовлен в соответствии с требованиями ФГОС СПО 3-го поколения для студентов среднего профессионального образования по направлению «Архитектура».

Раздел 1. Основы архитектурного материаловедения

Тема 1.1 Классификация и стандартизация строительных материалов

Строительные материалы — это материалы и изделия, используемые при строительстве, ремонте и реконструкции зданий и сооружений. Они подразделяются на сырьевые (известь, гипс, необработанная древесина и др.), материалы-полуфабрикаты (ДВП, ДСП, фанера, металлический профиль и т.д.) и материалы готовые к применению (кирпич, облицовочная плитка и т.д.). В отличие от изделий перед применением строительные материалы подвергают обработке — смешивают с водой, уплотняют, распиливают, тешут и т. д

Строительные изделия - продукция, имеющая законченную геометрическую форму. К этой группе относятся столярные изделия (оконные и дверные блоки, щитовой паркет), скобяные (столярная фурнитура, замки, ручки), электротехнические (розетки, выключатели, осветительная арматура), санитарно-технические (мойки, раковины, ванны). К строительным изделиям относятся также детали строительных конструкций - бетонные и железобетонные стеновые блоки и панели и т.д.

Более сложные элементы относятся к группе конструкций (фермы, рамы, арки).

Между перечисленными понятиями отсутствует чётко выраженная граница. Различия в назначении и условиях эксплуатации зданий и сооружений определяют разнообразные требования к строительным материалам и их обширную номенклатуру.

Строительные материалы и изделия классифицируют по происхождению, назначению и технологическому признаку.

По происхождению строительные материалы подразделяют на природные и искусственные. Природные материалы получают из природного сырья путём несложной обработки без изменения их первоначального строения и химического состава — это древесина, горные породы (природные камни),торф, природные битумы и асфальты и др. Искусственные материалы получают из природного и искусственного сырья, побочных продуктов промышленности и сельского хозяйства с применением специальных технологий, например, кирпич, цемент, железобетон, стекло и др. Искусственные материалы отличаются от исходного сырья, как по строению, так и по химическому составу, что обусловлено коренной переработкой их в заводских условиях.

Наибольшее распространение получили классификации материалов по назначению и технологическому признаку.

По назначению материалы подразделяют на следующие группы:

— конструкционные, воспринимающие и передающие нагрузки в строительных конструкциях; обеспечивают защиту от различных физических воздействий (климатических факторов, шума и др.), прочность и долговечность зданий, сооружений. Эти материалы скрыты в «теле» конструкции, например, кирпич керамический обыкновенный, теплоизоляционный материал.

- конструкционно-отделочные материалы также обеспечивают определённую защиту, прочность, а их одна или несколько поверхностей, которые называют лицевыми, воспринимаются визуально в процессе эксплуатации. Например, кирпич керамический лицевой, линолеум.

— теплоизоляционные - основное назначение которых свести до минимума перенос теплоты через строительную конструкцию и тем самым обеспечить необходимый тепловой режим в помещении при минимальных затратах энергии;

— акустические (звукопоглощающие и звукоизоляционные) — для снижения уровня “шумового загрязнения” помещения;

— гидроизоляционные и кровельные — для создания водонепроницаемых слоёв на кровлях, подземных сооружениях и других конструкциях, которые необходимо защищать от воздействия воды или водяных паров;

— герметизирующие — для заделки стыков в сборных конструкциях;

— отделочные — для улучшения декоративных качеств строительных конструкций, а также для защиты конструкционных, теплоизоляционных и других материалов от внешних воздействий;

— специального назначения, применяемые при возведении специальных сооружений (например, огнеупорные или кислотоупорные).

Ряд материалов (например, цемент, известь, древесина) нельзя отнести к какой-либо одной группе, так как их используют и в чистом виде, и как сырье для получения других строительных материалов и изделий. Это так называемые материалы общего назначения. Трудность классификации строительных материалов по назначению состоит в том, что одни и те же материалы могут быть отнесены к разным группам. Например, бетон в основном применяют как конструкционный материал, но некоторые его виды имеют совсем иное назначение: особо лёгкие бетоны являются теплоизоляционным материалом; особо тяжёлые бетоны — материалом специального назначения, который используют для защиты от радиоактивного излучения.

По технологическому признаку материалы подразделяют, учитывая вид сырья, из которого получают материал, и способ его изготовления, на следующие группы:

— Природные каменные материалы и изделия — получают из горных пород путём их обработки: стеновые блоки и камни, облицовочные плиты, детали архитектурного назначения, бутовый камень для фундаментов, щебень, гравий, песок и др.

— Древесные материалы и изделия — получают в результате механической обработки древесины: круглый лес, пиломатериалы, заготовки для различных столярных изделий, паркет, фанера, плинтусы, поручни, дверные и оконные блоки, клеёные конструкции.

— Керамические материалы и изделия (обжиг) — получают из глины: кирпич, керамические блоки и камни, черепица, трубы, изделия из фаянса и фарфора, плитки облицовочные и для настилки полов, керамзит (искусственный гравий для лёгких бетонов) и др.

— Стекло (расплав) и другие материалы и изделия из минеральных расплавов: оконное и облицовочное стекло, стеклоблоки, стеклопрофилит (для ограждений), плитки, трубы, изделия из ситаллов и шлакоситаллов, каменное литье.

— Неорганические вяжущие вещества (повышенная температура, естественные условия): минеральные материалы, преимущественно порошкообразные, образующие при смешивании с водой пластичное тесто, со временем приобретающее камневидное состояние: цементы различных видов, известь, гипсовые вяжущие и др.

— Бетоны — искусственные каменные материалы, получаемые из смеси вяжущего, воды, мелкого и крупного заполнителей. Армированный бетон называют железобетоном, он хорошо сопротивляется не только сжатию, но и изгибу и растяжению.

— Строительные растворы — искусственные каменные материалы, состоящие из вяжущего, воды и мелкого заполнителя, которые со временем переходят из тестообразного в камневидное состояние.

— Искусственные необжиговые каменные материалы — получают на основе неорганических вяжущих и различных заполнителей: силикатный кирпич, гипсовые и гипсобетонные изделия, асбестоцементные изделия и конструкции, силикатные бетоны.

— Органические вяжущие вещества и материалы на их основе — битумные и дегтевые вяжущие, кровельные и гидроизоляционные материалы: рубероид, пергамин, изол, бризол, гидроизол, толь, приклеивающие мастики, асфальтовые бетоны и растворы.

— Полимерные материалы и изделия — группа материалов, получаемых на основе синтетических полимеров (термопластических и термореактивных смол): линолеумы, релин, синтетические ковровые материалы, плитки, древеснослоистые пластики, стеклопластики, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.

— Металлические материалы — наиболее широко применяемые в строительстве черные металлы (сталь и чугун), стальной прокат (двутавры, швеллеры, уголки), сплавы металлов, особенно алюминиевые.

Поэтому для более глубокого понимания свойств материалов, их рационального использования при изучении предмета “Строительные материалы и изделия” положена классификация по технологическому признаку и лишь в отдельных случаях рассматривают группы материалов по назначению.