Пособие история отрасли и введение в специальность. Учебное пособие
 Скачать 2.97 Mb.
|
|
Мрамор– один из древнейших природных камней, который стал подвер- гаться обработке. Наряду с привлекательным внешним видом и разнообразием цветов и оттенков, этот материал обладает высокой прочностью, надежностью и долговечностью. При этом благодаря мелкозернистой структуре, мрамор лег- ко пилится, режется и сверлится без риска быть расколотым в процессе обра- ботки. Возможность создания самых различных поверхностей – от шерохова- тых до гладких полированных сделала его одним из излюбленных материалов древних скульпторов. Особенно ценились белые поро- ды мрамора, добываемые на грече- ском острове Парос, в горном массиве Марпесса. Именно из них создавались бессмертные творения древних масте- ров – статуи богинь и героев преда- ний, эпосов, легенд. Лёгкий желтова- тый оттенок и бархатистость обработанной поверхности как нельзя лучше под- ходили для скульптур. На горе Пентеликон, расположенной к северо-востоку от Афин, добывал- ся молочно-белый мрамор с прожилками зеленоватой слюды. Из него были по- строены знаменитый Парфенон (рис. 9), храм Зевса Олимпийского и многие другие памятники греческо- го искусства. Из белого мрамора, но добы- того не в Элладе, а в Макоране, местечке близ индийского города Джайпура, сооружен знаменитый памятник любви могольского импе- Рис. 9 – Акрополь Парфенон Рис. 10 – Тадж-Махал (Индия), XVII век 33 ратора Шах-Джахана к своей жене - мавзолей Тадж–Махал (рис. 10). Построен- ный в XVII веке, он и по сей день стоит на берегу реки Джамна, поражая своим совершенством и монументальностью. Особый эффект комплексу Тадж-Махал придает своеобразная полировка камня, отражающая перемены в потоках света: утром, днем, вечером этот шедевр архитектуры выглядит по-разному. Особенно прекрасен он ночью, при свете луны. Мрамор стал незаменимым материалом и во времена эпохи Возрождения: великие скульпторы воплощали в нем свои творческие замыслы и идеи. Из это- го природного камня высекал свои скульптуры великий итальянский мастер Микеланджело. Из мраморных глыб Каррары под инструментом художника рождались удивительные и совершенные статуи, скульптурные группы и ба- рельефы. Мраморные лестницы с перилами и балясинами тонкой работы украсили великие дворцы и храмы, а прекрасные скамейки, фонтаны и вазы стали неотъ- емлемой частью садов и парков. Гранит.Этот прочный, долговечный и красивый камень стал излюблен- ным строительным материалом во многих городах и странах мира. Из него из- готавливались облицовки фасадов и покрытия полов, порталы каминов и вели- колепные памятники, балясины и шары, украшающие мосты и лестницы. Различные породы гранита сыграли ведущую роль в архитектуре двух прибалтийских городов – Санкт-Петербурга и Хельсинки. В первую очередь, это было вызвано непосредственной близостью к Фенно- скандинавскому геологическому щиту, где граниты распространены повсеместно. Более того, это месторо- ждение позволяет добывать цельные блоки камня больших размеров. Из одной такой заготовки выполнен ствол Александровской колонны (рис. 11), установлен- ной в северной столице нашей страны. Длина его в го- Рис. 11 – Александров- ская колонна. Санкт- Петербург 34 товом виде составляет 25,58 м, а вес – около 700 т. Для облицовки Эрмитажного моста через Зимнюю канавку и Дворцовой набережной Невы привозили добытый на островах Финского залива красивый розовый мрамор, ставший символом Петербурга царских времен. Этот же ка- мень с неповторимым рисунком был использован для изготовления внутренних колонн Казанского и Исаакиевского соборов, подиумов зданий Дж. Кваренги, К. Росси и других мастеров классицизма. Для тонких декоративных работ в Петербург доставляли карбонатные по- роды из карьеров Эстонии – там они наиболее прочные и долговечные. Особую ценность представлял собой плотный красно-коричневый, лилово-коричневый, желтый цветной камень из карьеров на острове Эланд в Швеции. Плиты из него украсили полы и надгробия в церквях и замках многих прибалтийских городов и других, более далеких мест, таких как старая польская столица Гнезно. Из прекрасного светло- серого гранита построен архи- тектурный шедевр религиоз- но-исторического центра Ис- пании – Эскориал (рис. 12). Монастырь, королевский дво- рец и музей города выполне- ны как будто из одного камня. Некрупные прямоугольные гранитные блоки обтесывались прямо в местных каменоломнях, а ровная глад- кая кладка до сих пор вызывает восхищение своим совершенством. Несмотря на выбранный цвет камня, Эскориал выглядит не сумрачным, а довольно свет- лым, появившаяся с годами патина придает граниту золотистый оттенок. А внутренний Каменный костяк здания, до сих пор сохраняет первозданную чис- тоту тона. Рис. 12 - Монастырь Эскориал. Мадрид. Первый камень был заложен в 1563 году. 35 Конечно, в истории нашей цивилизации для строительства и декоратив- ных работ использовались не только мрамор, гранит и известняк. Но эти три породы натурального камня, пожалуй, стали основными материалами, приме- няемые в разных уголках нашей планеты, и пользующиеся популярностью и высоким спросом и по сей день. История кирпича. Кирпич — один из самых универсальных строительных материалов всех времен и народов. Он прошел испытание временем, огнем и изменчивой модой. Кирпич и сегодня — «хлеб» современной строительной индустрии. История кирпича насчитывает несколько тысячелетий. Еще в 7 тысячелетии до нашей эры люди научились лепить, а потом обжигать посуду, что и послужило нача- лом керамического производства. Основным сырьем для производства керамических материалов служат глины — осадочные горные породы, образующими минералами которых явля- ются алюмосиликаты. Вылепленный из мокрой глины, иногда с добавлением песка, а иногда, извините, коровьих лепешек, так называемый кирпич-сырец был первым искусственным строительным материалом. Изготавливали такой кирпич преимущественно в странах с сухим и жарким климатом (в тех регио- нах его применяют до сих пор), так как прочен он лишь в сухом состоянии, при увлажнении же прочность его быстро падает. Другое дело — керамический кирпич, получаемый при обработке высушенного сырцового. Из древнего Египта и Месопотамии, где обжигом кирпича занимались уже за 3 тысячелетия до нашей эры, техника изготовления керамического кирпича распространилась по всему миру. Одно из чудес света, Вавилонская священная башня (зиккурат), возведен- ная в честь бога — покровителя Вавилона Мардука, представляла собой семи- ярусное сооружение из кирпича, что подтверждено археологическими раскоп- ками 1899–1917 гг. Облицовка же башни, согласно Геродоту, была выполнена из голубого глазурованного кирпича. Использовался кирпич и при возведении 36 других построек, прославивших Вавилон во времена царя Навуходоносора, правившего в VI в. до нашей эры. Древневосточная техника обжига кирпича, привнесенная в античный мир, была утрачена около 1 тысячелетия до н. э., и долгое время для многочислен- ных построек (в основном, предназначенных для бедных) использовался кир- пич, высушенный на солнце, дома же богатых горожан сооружались из мрамо- ра. И только в IV веке в связи с необходимостью быстрого возведения круп- ных построек произошел возврат к технике обожженного кирпича. Несмотря на большую потребность в кирпиче, его производство не было механизировано, раскопки не обнаружили также печей, предназначенных для обжига. Вероятно, кирпичи обжигались в обмазанных глиной связках, внутри которых оставались проходы для горячего воздуха. Керамический кирпич еще в Древней Греции и Риме считался лучшим материалом для строительства. Так, по мнению римского инженера и архитек- тора Витрувия (1 век до н. э.), дома, построенные из кирпича, должны всегда оцениваться полной стоимостью, независимо от срока их эксплуатации. Существовало множество форм древнейшего кирпича. Самая распростра- ненная, так называемая плинфа (от грече- ского plinhos — кирпич), — параллелепи- пед с ребрами 30–60 см на 3–9 см (рис. 13). Обычный римский кирпич имел раз- меры 55х55х4 см. Это сильно отличается от современного формата, впервые вве- денного лангобардами (германскими пле- менами, в 568 году захватившими север- ную Италию, образовав там свое королевство, давшее современное название этой области — Ломбардия). Изготовлялись также кирпичиполые, рельефные, Рис. 13 - Плита керамическая (плин- фа). Втор. пол. XVI - XVII в. Соловец- кий монастырь. Кирпичный завод. Керамическая масса, формовка, об- жиг. 19,5 х 20,0 х 4,6 37 фигурные, треугольные, коньковая и кровельная черепица, антефиксы (плиты по краям кровли для защиты и украшения вдоль продольной стороны античных храмов). Дешевый строительный материал широко использовался при возведении мостов и крепостей, вследствие чего рас- пространялся вместе с римскими гарнизо- нами на захваченных территориях, став- ших провинциями Римской империи. Формованием и обжигом кирпича занима- лись и вспомогательные войска, и солдаты легионов, ставя на изготовленных кирпи- чах клейма своих воинских частей. После падения Римской империи производство кирпича в Европе прекратилось и воз- родилось лишь в XI-XII веках в связи с бурным строительством и ростом горо- дов. В Россию техника производства глиняного кирпича пришла в IV-V веках из Византии. С укреплением государственности и введением христианства ши- рилось его использование (из обожженного кирпича возводились, например, уже первые церкви). Вплоть до X-XI веков для построек на Руси применялась, в основном, плинфа размером 40х40х2,5–4 см (рис. 14). Такие «тонкие» кирпичи удобны при формовании, сушке и обжиге, чем объясняется их широкое распро- странение. Из плинфы построен, например, Софийский собор в Киеве. После нескольких рядов плинфы делались прослойки из природного камня, швы рас- твора отличались повышенной толщиной. А в XV веке появился кирпич, похожий на современный, - в форме бру- ска. Именно в это время и начался расцвет «кирпичного дела». В 1475 году в Москву из Италии был приглашен архитектор Аристотель Фиораванти для по- стройки Кремля. А начал он строить не сам Кремль, а фабрику с особой обжи- Рис. 14 – Кладка Спасского собора в Чернигове, XI век. 38 говой печью. Скоро она стала давать отличный кирпич. В честь архитектора его прозвали «Аристотелев кирпич». Из такого «глиняного камня» были возведены также Новгородский и Казанский кремль, собор Василия Блаженного и многие другие выдающиеся сооружения. Минуло почти 300 лет с тех пор, как по указу Петра I петербургские мастера начали овладевать секретами кирпичного производства. При Петре 1 качество кирпича оценивалось очень строго. Привезенную на стройку партию кирпича просто сваливали с телеги: если при этом разбивалось более 3 штук, то вся партия браковалась. За короткий срок в окрестностях строящегося города было запущено большое количество заводов, выпус- кавших до 10 млн. кирпичей в год. В 1847 г. появился первый «ГОСТ» — «Правила для единообразной прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться как в Санкт-Петербурге, так и в других местах России, на казен- ных и частных заводах», в которых было описано, как его обжигать, сушить, сортировать, ставить клеймо (рис. 15). Этими правилами устанавливался размер кирпича 6х3х1,5 вершка. В середине 19 века были построены кольцевая обжиговая печь и ленточ- ный пресс, обусловившие переворот в технике производства кирпича. В это же время появились глинообрабатывающие машины бегуны, вяльцы, глиномялки. Первые машины для производства кирпичей работали на паровой тяге, а в качестве топлива для обжига кирпичей использовалось дерево или уголь. Рис. 15 – Клейменые кирпичи. 18-19 вв. 39 Кроме обычного строительного кирпича делался лекальный кирпич сложной конфигурации для кладки кар- низов и других сложных профилей, специальныйкирпич для круглых фаб- ричных труб и отводов малой кривиз- ны, кирпич клиновидный и пустотелый, а также особый облицовочный кирпич, обычно пустотелый, сложного формата, иногда имевший вид открытой коробки. В начале ХХ века воцарился стиль модерн, потребовавший цветного кирпича, и его стали окрашивать асфальтом, смолами, венецианской краской с добавлени- ем квасцов или льняного масла, покрывать ангобами и глазурью. Современные разработки позволили расширить ассортимент кирпича и довести этот строительный материал до совершенства по внешним и технико- технологическим параметрам (рис. 16). Используемый сегодня кирпич облада- ет всеми свойствами натурального камня, то есть, в первую очередь прочно- стью, водо- и морозостойкостью. Еще один параметр керамического кирпича - пустотность. Наружные стены, выложенные из такого кирпича, теплее, чем стены из полнотелого, по- тому что пустоты в кирпиче уменьшают теплопроводность материала, на проч- ность кирпича пустотность не влияет. Кирпичное производство достигло большого видового разнообразия продукта в зависимости от конечной цели его использования: пустотелый и по- крытый специальными полимерами, колотый полнотелый и лицевой с рельеф- ной поверхностью, кирпич, окрашенный в объеме и т.д. Многообразие вкупе с прочностными характеристиками сделало кирпич одним из лидеров в области возведения не только многоэтажных домов в городе, но и частных построек за Рис. 16 – Кирпичи ОАО "Кирово- Чепецкий кирпичный завод" 40 его пределами. Кроме того, кирпич - экологически чистый материал, соответст- вующий всем сегодняшним стандартам строительства. Эволюционируя на протяжении тысячелетий, кирпич сохранил все свои достоинства. И в наше время, как в древности, когда кирпич изготавливали из илистого грунта с добавлением измельченной соломы, и позднее, когда сырьем для него стали легкоплавкие глины и суглинки, в которые подмешивали песок, древесные опилки, золу и другие минеральные компоненты, основой «кирпич- ного теста» являются глина, вода и песок. В мире у строителей есть свой «кирпичный» рейтинг. Например, в пер- вую пятерку входит кирпич немецкого и голландского производства. И так же высоко ценится бельгийский кирпич. В Бельгии есть свои карьеры и заводы, которые производят настоящий керамический кирпич, не прессованный - его обжигают, как посуду из фарфора. Он еще называется hand forme - ручной формовки. Бельгийский кирпич отличается широкой гаммой цвета и фактуры. У них есть четыре типа размера, в том числе и совсем узкий кирпич, из которо- го в Европе строят не только коттеджи и многоквартирные дома, но и костелы. Бельгийские производители выпускают кирпич нескольких серий: в одной - кирпич однородного цвета, в другой - есть вкрапления-изюминки (таким кир- пичом хорошо украшать фасады), в третьей - кирпич такого сложного, «вибри- рующего» цвета. Есть серия "Ностальжи" - кирпичи из нее выглядят так, как будто их вынули из стены трехсотлетней давности. И цвет у бельгийского кир- пича может быть какой угодно: есть не только масса оттенков красного и розо- вого, но и черный, и белый. Вяжущие и Цемент. Одним из первых вяжущих стройматериалов была обычная глина. Ши- рокое распространение глинистых пород в природе и простота приготовления из них вяжущего материала обусловили его применение. Однако со временем из-за слабых вяжущих ее свойств и малой стойкости во влажных условиях гли- на перестала удовлетворять требованиям строителей. Примерно 3000 - 4000 лет 41 до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжи- га некоторых горных пород и тонкого мельчения продуктов этого обжига. Пер- вые искусственные вяжущие - строительный гипс (получаемый обжигом гип- сового камня), а затем и известь (получаемая обжигом известняка) – примене- ны при строительстве уникальных сооружений: бетонной галереи легендарного лабиринта в древнем Египте (3600 год до н.э.), фундаментов древнейших со- оружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Известь и глина способны твердеть и служить на воздухе, поэтому эти вяжущие материалы получили название воздушных. Все воздушные вяжущие характеризуются относительно невысокой прочностью. Со временем научились повышать водостойкость известковых растворов, вводя в них тонко молотые обожженную глину, бой кирпича или вулканические породы, известные под на- званием "пуццоланы". Так их называли древние римляне по месту залежей близ города Поццуолли. В Древней Руси производства вяжущих материалов связано с возникновением древних городов - Пскова, Новгорода, Киева, Москвы и др. Вяжущие материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов. В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наря- ду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также произ- водством извести. Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными вяжущими материалами. Однако они отличались недостаточной водостойко- стью. Развитие мореплавания в 17-18 в потребовало для строительства порто- вых сооружений создания новых вяжущих, устойчивых к действию воды. В 1756 году англичанин Д. Смит обжигом известняка с глинистыми примесями получил вещество водостойкое вяжущее, названное гидравлической известью. В 1796 году англичанином Д. Паркером запатентован роман-цемент, способный твердеть как на воздухе, так и в воде. В наше время вяжущие мате- риалы утратили практическое значение, но до второй половины 19 в. они были основными для строительства гидротехнических сооружений. Интенсивное 42 развитие промышленности в России в 18 в., ко- гда было построено 3 тысячи промышленных предприятий, не считая горных заводов. Рождение цемента произошло не так уж и давно - в 1822 году, когда русский строи- тель Егор Челиев получил вяжущий материал из смеси извести и глины. Свои результаты он изложил в книге «Трактат об искусстве приго- товлять хорошие строительные растворы», из- данной в Петербурге. Несколько лет спустя, он же выпустил книгу, где описал способ приго- товления цемента и бетона, а так же плюсы его использования для кладки кирпичей при строи- тельстве зданий и набережных (рис. 17). Но родиной цемента нельзя считать только Россию. Так, в 1824 году англичанин Д. Аспдин получил патент на изготовление цемента. Он предложил следующий способ изготовления цемента: смешав из- вестковую пыль с глиной и подвергнув эту смесь высо- кой температурной обработке, Аспдин получил ноздре- ватый серый материал (клинкер) и, размолов его и сме- шав с водой, получил при высыхании очень прочный материал. Этот строительный материал получил назва- ние портландцемент, Портланд - это город, где добы- вали камень, на который цветом и прочностью походил цемент, полученный Аспдином. Цемент практически сразу же оценили везде. Со второй половины XIX в. портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его совершен- ствованием много работал А.Р. Шуляченко (рис. 18), Рис. 17 – Книга Е.Г. Челиева Рис. 18 - Шуляченко Алексей Романович (1841-1903) Химик, специалист в облас- ти технологии строительных ма- териалов. 43 которого называют «отцом» русского цементного производства. Так, в 1875 году в России на базе нескольких цементных заводов Подольского уезда был создан цементный завод Московского Акционерного Общества. Основал этот завод, который впоследствии стал крупнейшим цементным заводом, москов- ский купец Пороховщиков. Цемент сам по себе не является каким-то конкретным строительным ма- териалом. Это общее название для определенной группы веществ, основными физическими характеристиками которых являются порошкообразность, вяз- кость и способность при смешивании с водой (в некоторых случаях с водными растворами солей) образовывать пластичную массу, которая при высыхании принимает камневидное состояние. Важно отметить, что процесс это односто- ронний, т. е. раз затвердев, цемент уже не сможет вернуться в свое первона- чальное состояние. Основными составляющими компонентами цемента явля- ются известковые, мергелистые, глинистые породы и всевозможные добавки (бокситы, шлак и т. д.). Этот сырьевой материал подвергают высокотехноло- гичной и высокотемпературной обработке, в процессе которой начальное сырье доходит до стадии полного или частичного плавления. Так образуются силика- ты и алюминаты кальция, благодаря которым цемент и приобретает своё глав- ное качество - высокую прочность. Существует множество видов цемента, основные из них: портландце- мент, шлаковые и пуццолановые цементы, глиноземистый цемент и специаль- ные виды цемента (такие как кислотоупорный и т. д.). Цемент является важной составляющей и других строительных мате- риалов, например, бетона и железобетона, для строительных растворов и т. д. Основная характеристика, которой обладает цемент, это, несомненно, проч- ность. В отличие от чисто природных материалов он практически не подвержен влиянию времени. |