Курс лекций РостовнаДону 2011 министерство образования и науки рф фгаоу впо институт архитектуры и искусств
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
А.Я. Пылаев АРХИТЕКТУРНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Курс лекций Ростов-на-Дону 2011 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГАОУ ВПО ИНСТИТУТ АРХИТЕКТУРЫ И ИСКУССТВ А.Я. Пылаев АРХИТЕКТУРНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ КУРС ЛЕКЦИЙ Ростов-на-Дону 2011 УДК 72.01(075.8) Рецензенты: Молчанов В.М. – заведующий кафедрой архитектуры жилых и общественных зданий ИАрхИ ЮФУ, профессор, кандидат архитектуры; Ткаченко Г.А. – заведующий кафедрой технологии вяжущих, бетонов и строительной керамики РГСУ, профессор, кандидат технических наук Пылаев, А.Я. Архитектурное материаловедение [Текст]: курс лекций / А.Я. Пылаев. – Ростов-на-Дону: ИАрхИ ЮФУ, 2011. – 284 с. Лекционный курс «Архитектурное материаловедение» изложен в двух модулях. Модуль 1 «Виды архитектурно-строительных материалов» содержит классификацию архитектурных материалов, виды материалов и изделий, свойства, принципы технологий их производства и опыта использования. Модуль 2 «Материалы и изделия декоративного и специального назначения» содержит основные требования, предъявляемые к отделочным материалам, виды облицовочных материалов для отделки фасадов и интерьеров зданий, специальные материалы и изделия, применяемые для защиты конструкций от вредных воздействий среды и обеспечения комфортных условий в помещениях. Курс лекций предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Архитектура», а также может быть полезен магистрантам, аспирантам, архитекторам, специалистам в области строительных материалов, инженерно-техническим работникам строительных и проектных организаций. © Институт архитектуры и искусств ЮФУ, 2011 3 О Г Л А В Л Е Н И Е ВВЕДЕНИЕ 4 МОДУЛЬ 1. ВИДЫ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 7 Лекция 1. Классификация и стандартизация архитектурных материалов 7 Лекция 2. Показатели качества материалов и изделий 15 Лекция 3. Древесные материалы и изделия 25 Лекция 4. Природные каменные материалы 32 Лекция 5. Керамические материалы и изделия 37 Лекция 6. Изделия из стекла и минеральных расплавов 42 Лекция 7. Металлические материалы и изделия 48 Лекция 8. Минеральные вяжущие материалы 54 Лекция 9. Материалы и изделия на основе минеральных вяжущих веществ 71 Лекция 10. Полимерные материалы и изделия 89 Лекция 11. Битумные и дёгтевые вяжущие материалы и изделия 110 Лекция 12. Безопасность строительных материалов 117 МОДУЛЬ 2. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ДЕКОРАТИВНОГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ 132 Лекция 13. Архитектурно-строительные требования к материалам и изделиям 133 Лекция 14. Декоративные штукатурно-малярные покрытия конструкций 141 Лекция 15. Изделия для наружной и внутренней облицовки стен 172 Лекция 16. Материалы и изделия для пола 196 Лекция 17. Материалы и изделия для покрытий потолков 216 Лекция 18. Теплоизоляционные и акустические материалы и изделия 225 Лекция 19. Кровельные и гидроизоляционные материалы 234 Лекция 20. Вспомогательные материалы 256 Лекция 21. Методические основы рационального выбора материалов для архитектурных конструкций 275 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА 284 4 ВВЕДЕНИЕ Материал является средством организации пространства жизнедеятельности, формирует архитектонику зданий и сооружений, т.е. играет важную роль в создании архитектуры. Преобразования традиционной архитектурной формы, зарождения совершенно новых форм и конструкционных систем невозможны без новых материалов. В настоящее время, при весьма представительной материальной базе, здания и сооружения можно строить из взаимозаменяемых материалов. При этом условия жизни и работы человека в таких зданиях могут быть одинаковыми с эксплуатационно-технической точки зрения. Но, в зависимости от вида и свойств материалов, восприятие среды, эстетики и безопасности зданий и сооружений будет заметно иным. Цель изучения курса «Архитектурное материаловедение» – 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 курса 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 их свойств и методов оценки их качества. 5 Курс «Архитектурное материаловедение» изложен в двух модулях (частях). Модуль 1 – «Виды архитектурно-строительных материалов» – содержит общую информацию о материалах, отличающихся по сырьевому и технологическому признаку; их свойствах; номенклатуре; областям использования в архитектурно-строительной практике; их безопасности. Объем информации ограничивается сведениями, достаточными для того, чтобы при разработке эскиза (идеи), не пользуясь консультацией специалистов, архитектор мог быть уверен в осуществимости своего замысла. Модуль 2 – «Материалы и изделия декоративного и специального назначения» – содержит информацию: о наиболее распространенных в практике строительства отделочных и вспомогательных материалах и изделиях, сгруппированных по их назначению и области применения; о предъявляемых к ним архитектурно-строительных требований; о физико-технических свойствах и технологичности использования; экономичности их применения. Лекционный материал даётся от области использования и вида конструкций к типам архитектурных материалов и изделий, обеспечивающих их функции. Такой подход изложения наиболее удобен для творческой работы архитектора и дизайнера, позволяет сопоставлять взаимозаменяемые варианты возможных решений и выбирать рациональные архитектурные материалы и изделия. Курс лекций имеет презентационные материалы в электронной форме, в которых представлены технологические и другие схемы, оборудование, виды и примеры использования 6 материалов и изделий в архитектуре, позволяющие лучше изучить предмет. Курс лекций подготовлен в соответствии с новым образовательным стандартом ЮФУ высшего профессионального образования третьего поколения, ООП и учебных планов Института архитектуры и искусств по подготовке специалистов с квалификацией «бакалавр» по направлениям 270100 «Архитектура». 7 МОДУЛЬ 1. ВИДЫ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ЛЕКЦИЯ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ АРХИТЕКТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ Современный архитектор, дизайнер, реставратор использует в своей проектной практике сотни различных материалов. Для удобства изучения и применения материалы классифицируютпо определённым признакам. Если считать единым классификационным признаком основное сырье для получения или производства материалов, можно выделить следующие основные их группы: древесные, из природного камня, керамические (на основе глин), из стеклянных и других минеральных (неметаллических) расплавов, из металлов и их сплавов, на основе минеральных вяжущих (например, на основе строительного гипса, цементов), на основе искусственных полимеров. По назначению архитектурно-строительные материалы разделяют на группы: конструкционные, конструкционно- отделочные и отделочные. Конструкционные материалы обеспечивают: защиту от различных физических воздействий климатических факторов, шума и др.; прочность конструкций и долговечность зданий, сооружений. Эти материалы, как правило, скрыты в «теле» конструкции. Например, кирпич керамический обыкновенный, или теплоизоляционный материал. Конструкционно-отделочные материалы также обеспечивают определенные защиту и прочность конструкций, а их одна или несколько лицевых поверхностей, воспринимаемых 8 визуально, обеспечивают декоративность. Например, кирпич керамический лицевой или линолеум. Отделочные (облицовочные) материалы, как и предыдущая группа, влияют на восприятие среды жизнедеятельности человека. Функция защиты им также присуща (даже обои защищают другие материалы в конструкции), но их основная функция – декоративная (одной или нескольких лицевых поверхностей), непосредственно влияющая на эстетический облик фасада, интерьера здания, сооружения. К таким материалам относятся, например, плитки керамические для фасада или внутренней облицовки стен, упомянутые обои и др. Стандартизация и сертификация – две глобальные системы отслеживания качества услуг, продукции и оборудования в России. Стандартизациейназывается процесс установления и применения стандартов – комплекса нормативно-технических требований, норм и правил на продукцию массового применения, утвержденных в качестве обязательных для предприятий и организаций-изготовителей и потребителей указанной продукции. В зависимости от среды действия и уровня утверждения стандарты в Российской Федерации подразделяли на различные категории. В Государственных стандартах (ГОСТах) приведены требования к свойствам материалов, методам их испытаний, правилам приемки, транспортирования и хранения. ГОСТы обязательны для применения на всей территории России. 9 Технические условия (ТУ) или временные технические условия (ВТУ) содержат комплекс требований к показателям качества, методам испытаний, правилам приемки к определенным видам материалов, которые не стандартизированы или применяются ограниченно. ТУ действовали в пределах ведомства или министерства. Кроме стандартов, в строительстве и производстве материалов действовала система нормативных документов – Строительные нормы и правила (СНиП) – свод нормативных документов по проектированию, строительству и материалам, обязательных для всех организаций и предприятий. Требования, нормы и правила, содержащиеся в СНиПах, основаны на передовом опыте и, в основном, соответствовали современному уровню архитектурно-строительной науки и техники. ГОСТы разрабатываются преимущественно на материалы и изделия массового изготовления, СНиПы устанавливают требования ко всей строительной продукции. В СНиПах отсутствуют методы определения показателей свойств материалов, для этого имеются соответствующие ссылки на действующие стандарты. В них содержатся почти все нормы строительного проектирования, между тем как стандартов на такие нормы нет. СНиПы и ГОСТы взаимно дополняют друг друга. С 1 июля 2003 г. в России вступил в действие закон о техническом регулировании, в соответствии с которым разрабатывается Технический регламент «О безопасности строительных материалов и изделий». Согласно этому закону ГОСТы могут упраздняться, а государство будет требовать от производителей продукции обеспечивать лишь её безопасность 10 при потреблении посредством принятия системы технических регламентов. Стандарты качества будут предлагать сами предприятия. При этом необходимо учитывать действующие стандарты тех стран, продукция которых получила признание на мировом рынке материалов. Сертификат качества – свидетельство, удостоверяющее качество фактически поставленного товара и его соответствие условиям договора. В нём дается характеристика товара либо подтверждается соответствие товара определенным стандартам или техническим условиям заказа, а также то, что товар отвечает требованиям безопасности. При осуществлении импорта товаров сертификат качества используется как справочный документ для таможни, который раскрывает количественные и качественные характеристики товара. Сертификат соответствия необходим при идентификации товара. Этот документ является подтверждением того, что товар соответствует всем поставленным требованиям. Как правило, сертификат качества оформляется добровольно или в обязательном порядке, так как сертификация качества является выполнением требований регулирующих органов государства. Наличие сертификата качества у товара или услуги улучшает их продвижение на рынке, так как вызывает доверие у потребителя. Безопасность товара подтверждается Российскими сертификатами пожарной безопасности и гигиеническим сертификатом, которые могут быть получены после того, как товар пройдет экспертизу. Санитарно-эпидемиологическое заключение оформляется на срок от одного месяца до пяти лет. 11 Обязательной сертификации должны подвергаться следующие виды строительных материалов: • герметики строительные, используемые в местах соединения оконных, дверных балконных блоков с участками стен; • блоки из полимеров, а также профили, используемые для окон и балконных дверей и т.д.; • пористые заполнители; • нерудные материалы; • облицовочный камень; • природный камень в качестве дорожного материала; • исходное сырье для формирования перегородок и стен, а также вяжущие материалы для них; • керамические изделия; • материалы полимерные для отделки; • гидро-, термо-, звукоизоляционные герметики, изделия, изготовленные из цемента и асбеста; • сетка для армирования сварная, • строительное стекло и отделочный материал из него; • конструкции для строительства из дерева и стали; • прокат листовой и первичный черных металлов; • другие изделия и материалы, подробно описанные в вышеуказанной номенклатуре. Материалы для добровольной и обязательной сертификации разделены по разным группам. К методам стандартизации относятся унификация и типизация материалов. Под унификацией понимают приведение различных видов материалов к технически и экономически рациональному минимуму типоразмеров, марок, форм, свойств и т.п. При этом, 12 как правило, объединяются технические требования к нескольким материалам одинакового функционального назначения таким образом, чтобы была возможна замена одного материала другим без ухудшения качества строительного объекта. Например, в гражданском и промышленном строительстве России большая часть сборного железобетона приходится на унифицированные изделия. При разработке учитывалось, что их выпуск должен осуществляться в заводских условиях по рациональной технологии и обеспечивать определенные массу изделий, их размеры, форму, сечение и т.д. Унификация типоразмеров ряда отделочных материалов для облицовки позволяет заменять один материал другим без изменения проектной документации. Типизация предполагает разработку типовых материалов или конструкций на основе общих технических характеристик. С развитием индустриального строительства, когда основная часть материалов производится в заводских условиях, требования к их типизации весьма актуальны. Эти требования определяют выпуск материалов, размеры которых связывают с модулем – условной единицей измерения. Модуль применяется для координации размеров не только материалов, но и частей зданий, элементов оборудования. Единая модульная система в нашей стране была создана на базе основного модуля 100 мм. Установлен ряд произвольных укрупненных (ЗМ, 6М, 12М, 15М, ЗОМ , 60М) и дробных (1/2М, 1/5М, 1/10М, 1/20М, 1/50М, 1/100М) модулей. Укрупненные и дробные модули (1/2М и 1/5М) определяют, в основном, размеры элементов и материалов для несущих и ограждающих конструкций, а более 13 мелкие дробные модули – толщину плитных и листовых материалов. В процессе проектирования следует иметь в виду, что конструктивные размеры материалов должны приниматься с учетом величин швов и зазоров при их монтаже, а также различных видов примыканий и опираний, определяющих отклонения от осевых размеров в ту или другую сторону. Например, обычный керамический кирпич – один из основных стеновых материалов – имеет характерный размер 250 х 120 х 65 мм, но с учетом швов толщиной 10 мм получается номинальный размер 260 х 120 х 75 мм. Типизация и унификация при массовом индустриальном строительстве регламентируют строительные параметры зданий, в том числе высотные. При согласовании архитектурной формы с размерами типовых строительных материалов и инженерного оборудования архитектор пользуется пространственной сеткой с модульными ячейками. Кратность основных членений обуславливает использование цельночисленных отношений, что обогащает пропорциональный строй. Важно понимать, что стандартизация непосредственно связана с процессом управления качеством материалов, а ее методы (унификация, типизация) не являются тормозом на творческом пути современного зодчего. Например, чем более жестки требования стандарта к количеству возможных дефектов внешнего вида отделочного материала, тем выше его качество. Большое значение унификации и типизации придавали зодчие еще в глубокой древности, создавая теоретические принципы античной модульной системы для каменных стоечно-балочных 14 конструкций. Бесконечное разнообразие древнегреческого орнамента основано на использовании ограниченного количества типовых стандартных элементов. Неповторимые композиции и бесконечно многообразные формы храма Василия Блаженного в Москве связаны с применением только восемнадцати типоразмеров керамического кирпича. И в современном строительстве на разнообразные решения архитектурной формы не должно влиять ограниченное число типоразмеров применяемых материалов. Их унификация и типизация позволяют архитектору создавать разнообразные и оригинальные проекты отдельных зданий и целых ансамблей в условиях массового индустриального строительства. 15 ЛЕКЦИЯ 2. ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ Качество, в его философском понимании, характеризует определённость объекта, то есть именно благодаря качеству объект является именно этим, а не чем-либо иным. В приложении к архитектурным материалам качество – совокупность, определяющая способность материала удовлетворять конкретные функциональные и технические потребности. Качество архитектурного материала определяется совокупностью параметров его свойств. Для оценки качества материалов необходимо знать его свойства. Учитывая то, что свойства материалов подробно изучаются на практических занятиях, в данной лекции ограничиваемся только их классификацией и перечислениями. Все свойствастроительных материалов можно условно разделить на физические, химические, механические, технологические, эстетические. 2.1. Физические свойства Физические свойстваподразделяют на подвиды: • общие физические |