Взаимосвязь архитектуры и строительных материалов (примеры).

Свою вещественную форму архитектура обретает при помощи материалов. Свойства используемых материалов различны и влияют на создание, развитие и восприятие будущей архитектурной формы, на её облик, на качество и на экономическую выгоду от использования того или иного материала.

• Использование металла в вантовых конструкциях позволяет перекрывать огромные площади пространств различной формы.

• Использование металла или железобетона для современных каркасных конструкций позволяет получить практически любые заданные формы сооружений разнообразных размеров.

Взаимосвязь эстетических характеристик лицевой поверхности строительного материала и восприятия наружной и внутренней отделки зданий, сооружений.

Восприятие архитектурной среды связано прежде всего с восприятием архитектурной формы. Огромное значение при этом имеют виды используемых материалов и их характеристики.

• Зодчие в Новгороде, учитывая пасмурную погоду и рассеянный свет, который нивелирует световые контрасты, использовали крупные объёмные формы строительных материалов с крупным выразительным рельефом.

• В Греции, для выделения деталей ордера в тени при ярком солнце окрашивали строительный материал.

• Часто высота рельефа на лицевой поверхности строительного материала для облицовки фасада здания уменьшается с повышением этажа. То есть на верхних этажах используется материал с гладкой лицевой поверхностью, на средних – с небольшим рельефом, а ударная груборельефная фактура цоколя подчёркивает нарастание напряжений в нижних частях стены.

• Фактура более чётко воспринимается на светлой поверхности.

• Рельефная бугристая фактура зрительно уменьшает объём сооружения. Гладкая же фактура светлых тонов в интерьере значительно его увеличивает.

• Горизонтальное направление текстуры строительного материала зрительно сокращает высоту сооружения и вытягивает его в длину.

Взаимосвязь структуры и свойств строительных материалов.

• Средняя плотность строительного материала влияет на эффективность строительства, в том числе на транспортировку и монтаж.

• За счёт волокнистой структуры дерева ему свойственна анизотропность, то есть например, теплопроводность вдоль волокон выше, чем поперёк них.

• Строительные материалы с одинаковой пористостью, но имеющие более мелкие поры обладают большей гигроскопичностью, чем крупнопористые. (гигроскопичность)

• Металлы и стекло не поглощают воду, поэтому они могут применяться в конструкциях, постоянно подвергающихся действию воды. (водостойкость)

• Увеличение влажности многих строительных материалов отрицательно сказывается на физико-механических характеристиках. Древесина при увлажнении увеличивается в объёме, а при высыхании даёт усадку. (водопроницаемость)

• При замерзании вода в порах увеличивается в объёме на 9 %, в результате возникает давление на стенки пор, которое может привести к разрушению материала. (морозостойкость)

Стандартизация строительных материалов (определение, методы стандартизации) Определение стандартизации

Стандартизация – Процесс установления и применения стандартов (комплекса нормативно-технических требований, норм и правил, утверждённых в качестве обязательных для предприятий и организаций - изготовителей и потребителей указанной продукции).

Стандартизация непосредственно связана с управлением качеством строительных материалов. Так, например, чем более жёстки требования стандарта к количеству дефектов строительного материала, тем выше его качество.

Методы стандартизации

Унификация – приведение различных видов материалов к технически и экономически рациональному минимуму типоразмеров, марок, форм, свойств и т.п.

Типизация предполагает разработку типовых материалов или конструкций на основе общих типических характеристик.

Классификация строительных материалов (схемы, примеры)

По общности основного сырья:

• Древесные – балки, доски, шпон

• Каменные – плиты, блоки.

• Керамические – кирпичи, плитка, архитектурная терракота

• Стеклянные и другие неметаллические расплавы – стекло оконное, витринное, цветное.

• Металлические – опоры колонн, тросы-ванты,

• На основе минеральных вяжущих - бетон, железобетон.

• На основе искусственных полимеров – плёнки.

По назначению:

• Конструкционные – кирпич обыкновенный,

• Конструкционно-отделочные – кирпич облицовочный

• Отделочные – обои, плитка керамическая.

Основные факторы, определяющие максимальное расстояние, с которого различимы элементы фактуры многоцветного отделочного материала.

• Размер элементов фактуры

• Расстояние между элементами фактуры

• Степень цветового контраста между элементами фактуры

Эксплуатационно-технические свойства строительных материалов (определение, принципиальные схемы и единицы измерения, сравнительные показатели для различных материалов.

Пористость (П)

Определение пористости (П) и единицы измерения - %.

Пористость определяется количеством пор, их характером и размером.

Единицы измерения - %.

Сравнительные показатели

Низкопористые материалы - < 30 %. Сталь – 0%, Гранит – 1%, Бетон тяжёлый – 10%

Высокопористые материалы - > 50% Древесина - 65%, Пенопласт -96%

Истинная плотность (⍴)

Отношение массы к объёму строительного материала в абсолютно плотном состоянии, то есть без пор и пустот.

Единицы измерения – г/смᶾ, кг/мᶾ

Средняя плотность (⍴ _ср)

Отношение массы к объёму строительного материала в естественном состоянии, то есть с порами и пустотами.

Единицы измерения - г/смᶾ, кг/мᶾ

Сравнительные показатели

Низкая плотность - < 1000 кг/мᶾ. Пенопласт – 50 кг/мᶾ, Древесина – 575 кг/мᶾ Средняя плотность – 1000-2000 кг/мᶾ Бетон лёгкий – 1200 кг/мᶾ Высокая плотность - >2000 кг/мᶾ Бетон тяжёлый – 2200 кг/мᶾ, Сталь – 7860 кг/мᶾ

Влажность ()

Содержание влаги в материале, отнесённое к массе материала в сухом состоянии

Единицы измерения - %.

Сравнительные показатели

Низкая влажность - <5% Средняя влажность – 5-20% Высокая влажность - >20%

Гигроскопичность (Г)

Способность материала поглощать водяные пары из воздуха и удерживать их вследствие капиллярной конденсации.

Единицы измерения - %.

Сравнительные показатели

Водопоглощение (B_m)

Способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней.

Единицы измерения - %.

Сравнительные показатели

Низкое - < 5% - Сталь - 0%, Бетон тяжёлый – 3% Среднее – 5-20% Высокое водопоглощение - >20% Древесина – 150%

Водостойкость (Кр – коэффициент размягчения)

Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения.

Коэффициент размягчения= Rсж_нас/Rсж_сух

Единицы измерения - Кр

Сравнительные показатели

Низкая - < 0,8 СМ не употребляются в конструкциях, постоянно подверженных действию воды

Высокая - >0,8 Металлы и стекло сохраняют прочность при действии воды и имеют водостойкость = 1

Водопроницаемость

Способность строительных материалов пропускать воду под давлением. Характеризуется количеством H₂0, прошедшим через 1 см² СМ за 1 час при постоянном давлении.

Морозостойкость(Мрз/F)

Способность насыщенного водой материала выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения и, соответственно, без значительных потерь массы и прочности.

Единицы измерения - циклы.

Сравнительные показатели

Низкая - <10 циклов Удовлетворительная – десятки циклов Бетон лёгкий Высокая - 100 циклов. Бетон тяжёлый. Причина Мрз с высокой П – ансамбль пор.

Теплопроводность –(λ)

Способность материала проводить через свою толщу тепловой поток, возникающий на поверхностях, ограничивающих данный материал.

Единицы измерения – λ (коэффицент теплопроводности, представляющий собой отношение кол-ва теплоты, прошедшего в течение 1ч через испытуемый материал толщиной 1м при разнице температур на его противоположных поверхностях в 1 градус цельсия. – Вт/м*С.)

Сравнительные показатели

Λ низкий < 0,2 – Теплоизоляционные материалы – воздух 0,02 , пенопласт – 0,04. средний 0,2 – 1 Кирпич керамический - 0,75, Бетон тяжёлый – 1,3 высокий - >1 Гранит – 3, Сталь – 58

Огнестойкость (Огн)

Способность СМ сохранять физико-механические свойства при воздействии огня и высоких температур в условиях пожара

Единицы измерения – часы

Сравнительные показатели

Несгораемые – из неоргсырья Трудносгораемые – из огрсырья + минсвязка и наоборот, с высокой ρ Сгораемые – из огрсырья

Звукопоглощение (α альфа)

Способность СМ поглощать звуковые волны

Α = Е_{поглощённая}/Е_{падающая (}коэффициент звукопоглощения)

Сравнительные показатели

Низкое - <0,2 - плотная структура Высокй - >0,8 - рыхлая пористо-волокнистая структура

Коррозионная стойкость

Способность СМ сопротивляться действию агрессивных веществ.

Прочность.

Способность материалов сопротивляться разрушению или необратимому изменению формы под действием внутренних напряжений, вызванных внешними силами или другими факторами

Предел прочности при сжатии

R_сж Низкий - <10 Мпа - кирпич керамический – 10 Мпа Удовлетворительный – десятки МПА – бетон тяжёлый – 40 Мпа Высокий - ≥ 100 Мпа сталь - 400 Мпа

Предел прочности при изгибе

R_и Низкий - <10 Мпа - кирпич керамический – 2 Мпа, бетон тяжёлый – 4 Мпа Удовлетворительный – десятки МПА – Высокий - ≥ 100 Мпа сталь - 400 Мпа

Предел прочности при растяжении

Твёрдость (Т)

Способность материала сопротивляться внутренним напряжениям при местном внедрении более твёрдого тела.

Единицы измерения – Мпа, или по шкале Мооса ( для природных камней)

Сравнительные показатели

Алмаз – 10, Кварц – 7, Кальций – 3, Тальк – 1.

Истираемость (И)

Способность материала уменьшаться в объёме и массе, вследствие разрушения поверхностного слоя под действием истирающих усилий.

Единицы измерения – г/см²

Сравнительные показатели

Низкая - < 0,5 г/см² Высокая - > 5г/см²

Деформативность

Сравнительные показатели

Упругость – способность материала деформироваться под влиянием нагрузки и самопроизвольно восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия внешней среды. Е – модуль Юнга/Модуль упругости. Пластичность - способность материалов изменить свою форму и размеры под действием внешних сил не разрушаясь (после деформации не может сам восстановить форму и размеры) – пластичные материалы - металлические материалы, кроме чугунных Хрупкость – способность твёрдого материала разрушаться при механических воздействиях без значительной пластической деформации – хрупкие материалы - камни (природные, искусственные)