История возникновения строительных материалов кратко
Обновлено: 05.07.2024
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.
Методическая разработка
на тему : «Строительные материалы
преподаватель профессионального цикла
студент группы №3, 2курса
Строительные материалы
(от древности до современности)
Строительные материалы — материалы для возведения зданий и сооружений.
Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве, реконструкции и ремонте различных зданий и сооружений, делятся на:
• Природные - кирпич , бетон , цемент , лесоматериалы и др. Их применяют при возведении различных элементов зданий (стен, перекрытий, покрытий, полов).
• Искусственные - специального назначения:гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические и др.
В процессе строительства, эксплуатации, монтажа и ремонта зданий и сооружений строительные изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, физическим и технологическим воздействиям. От инженера-гидротехника требуется со знанием дела правильно выбрать материал, изделия или конструкцию, которая обладает достаточной стойкостью, надёжностью и долговечностью для конкретных условий. Например:
- материал для наружных стен зданий должен обладать наименьшей теплопроводностью при достаточной прочности, чтобы защищать помещение от наружного холода;
- материал сооружения гидромелиоративного назначения – водонепроницаемостью и стойкостью к попеременному увлажнению и высыханию;
- материал для покрытия дорог ( асфальт , бетон ) должен иметь достаточную прочность и малую истираемость, чтобы выдержать нагрузки от транспорта.
Классифицируя материалы и изделия, необходимо помнить, что они должны обладать хорошими свойствами и качествами.
С чего всё начиналось…
Первые и самые надежные жилища сотворила сама природа. Это были естественные карстовые пещеры. Они сохраняли тепло костра, укрывали от дождя и снега, от диких зверей и врагов. За подобные жилища человеку приходилось бороться. Со временем он сам научился строить пещеры, создавая целые пещерные города и храмы. Самая древняя постройка человека (еще Homoerectus!), была найдена археологами к северу от Токио и датируется 500 000 лет тому назад.
Реконструкция хижины Homoerectus, Япония.
Искусство обработки камня как строительного материала достигло в древности высокого совершенства. До сих пор людей поражают пирамиды египетских фараонов. В следующие тысячелетия и столетия качество построек постоянно улучшалось. Необходимо отметить, что до изобретения лифта здания, как правило, строились не выше 5 этажей. Первые 3 и 4 этажные дома были построены уже в 12-13 веках н.э.
Керамический кирпич
В cpeдниe вeка была pacшиpeнa область пpимeнeния дaннoгo cтроитeльногo мaтepиалa. Кpoмe вoзвeдeния основного здания, красные кирпичи стaли использовать для декopа, зодчиe нaчaли выполнять из него yзоpнyю клaдкy. Иван III пeрecтpaивaeт Московский кpeмль, создается Пoкpoвcкий сoбop, в кoтopoм cпeциалиcты нacчитывaют 18 видoв кирпича. Петр I пeрecтpaивает Адмиpaлтeйствo, возводит Пeтpoпавлoвcкий coбop, Лeтний двopец. Пoстeпеннo Москва становится кирпично-каменной. Количеcтвo выпyскaeмoй пpoдyкции cтpeмитeльнo pастeт.
Уже в XIX веке появилась печь для обжига, ленточный пресс и сушилки. Началось круглогодичное производство. И хоть известен обожженный кирпич уже более 4000 лет, сегодня он - один из наиболее востребованных строительных материалов. Из него сооружают величественные виллы и банальные заборы.
Привычные вещи имеют свою историю. Обычнейший сегодня бетон, встречающийся буквально на каждом шагу, когда-то тоже появился впервые. Невероятно, но уже 4 тысячелетия до нашей эры на берегу Дуная древние жители времен каменного века строили жилища из бетона.
Именно там археологи нашли первое строение, пол которого был устелен этим материалом. Причем толщина заливки достигала 25 см. В античном мире уже появился железобетон , рецепт изготовления которого был утерян с падением Древнего мира.
Самым знаменитым бетонным строением считается Великая Китайская стена, строить которую стали более пяти тысяч лет назад. Вот уж действительно: восток - дело тонкое…
Сегодня можно отметить, что древние латиняне не только завоевывали народы и территории, но и широко использовали то незнакомое, чем с успехом пользовались покоренные. Именно они стали внедрять в повседневную жизнь:
вяжущие свойства извести.
Так, римляне оценили прочность, водонепроницаемость и, конечно же, экономичность нового строительного материала – цемента. В результате на раствор укладывались камни акведуков, гранитные полы терм и даже крепились колонны знаменитых храмом.
Близ городка Клагенфурта, что в южной Австрии, археологи отыскали отопительный канал. Его постройку датируют пятнадцатым годом нашей эры. Бетонное перекрытие свода имело металлическую арматуру… Да-да, еще в античности в бетон заложили полосу толщиной около 5 мм и шириной – 3 см.
Арматуру нашли и в сводах древнеримских бань, термах. И в перекрытиях древнего города Геркуланума (что был найден на берегу Неаполитанского залива). Интересно, что в качестве арматуры в древности использовали не прочную сталь, а мягкие медные прутки.
Бурное развитие техники в прошлом веке заложило рождение новых технологий. Так, с изобретением вибрационной техники стали выпускать более концентрированные бетонные смеси , где вода использовалась в минимальном количестве.
устойчивости к агрессивной среде;
долговечности и т.д.
Всего каких-нибудь 100 лет назад большая часть строений в России была возведена именно из дерева. Особенно интересно наблюдать, какими архитектурными особенностями отличались деревянные строения того времени. Сразу стоит оговориться, что древесина оставляет архитекторам существенно меньший простор для фантазии, чем камень. В этом плане дерево не слишком удобный материал. С древности до наших дней дошли две конструктивные
системы возведения построек из дерева. Речь идет о срубной и каркасной системе. Они были придуманы не вчера, а существовали не одну сотню лет. При этом системы не претерпели за все время никаких серьезных изменений, так что почти в первозданном виде дошли до наших дней.
Новые перспективные стройматериалы
Несмотря на привычное использование традиционных стройматериалов древесины, кирпич а и бетона , новые технологии и новые стройматериалы прочно завоевывают свои позиции на рынке. В лидерах:
1. газосиликатные блоки
2. металлопластик
3. качественная древесина
4. шинобетон
1. Газосиликатные блоки – много преимуществ и мало недостатков, изготовленные из газобетона. В состав входят кварцевый песок, цемент, известь и вода. Поры образуются в связи с наличием алюминиевой пудры. Автоклавирование значительно ускоряет процесс по сравнению с производством при естественном давлении и температуре.
Из газосиликатных блоков строят жилые дома одноэтажные и в несколько этажей, загородные дома, гаражи, здания для животноводства. Ряд преимуществ этого строительного материала, делает его универсальным. Он высокопрочный, но имеет низкий удельный вес, не горит, а в воде не тонет; имеет высокий показатель морозостойкости , звуко- и теплоизоляции, имеет повышенную паропроводность.
При строительстве следует отметить удобство и экономию трудозатрат: блоки легкие, а для монтажа применяют специальный клей. Широкая линейка размеров позволяет подобрать оптимальные. Практически единственным недостатком является то, что поверхность его легко поглощает влагу, после чего начинается процесс разрушения. Потому необходимо уделить внимание условиям хранения.
2. Металлопластик — композиционный материал , используемый в производстве облицовочных панелей, водопроводныхтруб и некоторых других изделий,вкоторомкомбинируются алюминиевый или стальной и полимерные слои. Обычно металлическая основа скрыта внутри изделия, обеспечивая его жёсткость и сохранение формы, а полимерные слои закрывают её снаружи, обеспечивая коррозионную стойкость, грязеотталкивающие свойства и привлекательный внешний вид. В металлопластиковых трубах полимерные слои расположены с обеих сторон (внешней и внутренней) несущей их алюминиевой трубы. Металлопластик, используемый в производстве оконных и дверных рам, не является композиционным материалом. Металл вставлен в профиль из ПВХ с зазором, скреплен с ним саморезами и не образует единого материала. Под воздействием перепадов температур связка ПВХ - металл разрушается, что приводит к ухудшению характеристик изделия.
Оконный металлопластиковый профиль в разрезе
В ходе производства в поливинилхлорид и древесную смолу добавляют различные присадки и модификаторы и заполняют этим материалом полую раму методом экструзии . В раме также закреплена усиливающая стальная конструкция коробчатого сечения.
3. Не смотря на то, что именно камень, кирпич и цемент стали доминирующими строительными материалами при возведении домов, качественная древесина также до сих пор используется для этих целей. Более того, состоятельные европейцы, которые могут себе позволить жить в доме, построенном из любых материалов, выбирают именно дерево. Причины этого понятны. Только натуральное дерево способно создать тот неповторимый комфорт и уют в доме, которые мы все так любим.
Современные материалы позволили значительно улучшить качество самой древесины. Специальные антисептические и иные средства, которыми обрабатывается древесина, делают ее более прочной и устойчивой к поеданию древесными жучками, а также к факторам непогоды. Да, с большой долей вероятности внутри современного деревянного дома будут установлены шпонированные двери. Это позволяет потребителю приобрести более дешевый деревянный дом, который по факту, если разбираться, ничем особенным не отличается от исторических деревянных конструкций. Особенный интерес для историков и всех интересующихся историей родного государства людей, вызывают сохранившиеся деревянные церкви. Именно они дают возможность многим исследователям покорять тайны архитектуры средневековой Руси.
Если деревянная архитектура в России, похоже, уходит в прошлое, то в Европе ее вновь начинают возрождать. США, Норвегия, Швейцария и Финляндия активно сейчас занимаются строительством жилых домов, которые они возводят из легких каркасов из древесины, а также панелей, изготовленных на заводе. При этом современная деревянная архитектура в Европе особенными изысками не блещет. Практически те же самые конструкции наши предки возводили и 500 лет назад.
В результате получили новый бетон, механические испытания которого буквально поразили изобретателей. Материал обладает улучшенными техническими характеристиками. Не далек тот час, когда выпускать шинобетон начнут в промышленных масштабах. А пока во всю идет продажа экспериментального бетона с добавками из шин.
XX век стал веком небывалого технического прогресса и дерзких научных открытий глобального значения, изменивших образ жизни и мышления общества. На фоне и под влиянием этих технических и социальных факторов и основополагающих достижений фундаментальных наук родилось и сформировалось научное строительное материаловедение. В результате в современном строительстве используются сотни (тысячи?!) наименований строительных материалов - конструкционных, теплоизоляционных, гидроизоляционных, антикоррозионных, радиационно-стойких, акустических, отделочных, кровельных, декоративных и других. Проследить становление отдельных или даже групп материалов в обозначенном времени и пространстве, оценить вклад выдающихся ученых и научных школ в этот процесс - не простое дело даже для современных информационных технологий.
Экологически чистые
стеновые строительные материалы
Если вы хотите, чтобы ваш дом находился в гармонии с природой, используйте грунтоблок. Состав грунтоблоков может быть различным, в него может входить торф, цемент, зола, хвоя, опилки. Цемент стабилизирует остальные компоненты и делает смесь устойчивой к воздействию влаги.
Для строительства дома также можно использовать нестабилизированные грунтоблоки, так называемый сырцовый кирпич . Они изготавливаются из грунта. Строительство из него обладает многими преимуществами (низкая цена, высокая прочность, огнеупорность, малая теплопроводность). Грунтоблоки могут иметь нестандартную форму, это придает дому неповторимый шарм, стены в таком случае не требуют декоративной облицовки.
Новый строительный материал керпен имеет пористую структуру. Изготавливается он из природного сырья с добавлением отходов промышленности. По экологическим свойствам керпен можно сравнить с обычным стеклом. Пеноматериал можно использовать при строительстве зданий, в качестве теплоизоляции и облицовки стен. Керпенморозостоек и долговечен, устойчив к атмосферным изменениям и воздействию влаги.
При строительстве экологически чистого дома лучше всего использовать материалы осадочного и растительного происхождения: ракушник, известняк, мел, саман, дерево, солому, камыш и прочее. В строительстве применяют бут, булыжный камень.
Интересный вариант — использование розового артикского туфа . Его можно обрабатывать топором и пилой. Из туфа делают прямоугольные блоки для кладки. Он морозоустойчив и очень долговечен, оданко его нельзя использовать для постройки многоэтажных домов. Материалы растительного происхождения, такие как соломит и камышит , также широко применяются в строительстве малоэтажных зданий. В их основе — солома и камыш, спрессованные в плиты прямоугольной формы и прошитые проволокой. Чтобы блок был более устойчив к воздействию грызунов, в него добавляют немного бура или извести.
Нельзя не уделить внимание экологически чистым строительным материалам из дерева. Интересный вариант — фахверковые дома.
Это своеобразный вид конструкции, каркаса которой состоит из прямых и наклонных балок. Пространство между балками заполняют деревом или глинобитным материалом. Такая технология очень надежна.
(слайд 7)
Нельзя не сказать и о глиночурке – способе строительной кладки, используемый в экостроительстве, при котором сухие чурки или поленья, очищенные от коры, укладываются поперёк стены совместно с цементным раствором или глиной иногда с добавлением соломы (в строительстве глинобитных стен) или хвои.
Стена возводится таким образом, что края поленьев выступают из неё на 2—3 см. Толщина достигает в холодном климате, в среднем 40—60 см, иногда 90 см.
Дома из глиночурки привлекательны своим необычным видом, увеличенным внутренним пространством (например, при круговом фундаменте), экономичностью и лёгкостью строительства. Дерево обычно составляет 40—60% всего объёма стены, а остальное — раствор и изоляционный наполнитель.
Виды строительных материалов и их технология изменялись в связи с развитием производительных сил и сменой производственных отношений в человеческом обществе. Простейшие материалы и примитивная технология заменялись более совершенными, ручное изготовление строительных материалов сменялось машинным. Расширялся и видоизменялся ассортимент строительных материалов. Но некоторые виды материалов (например, кирпич, известь, лес, стекло и др. ) применяются на протяжении многих эпох.
Для первобытных построек применялись простейшие материалы: глина, лоза, тростник, дерево и природный камень. При постройке крупных сооружений в рабовладельческом обществе (крепостей, дворцов, храмов, военных дорог и мостов) широко использовались горные породы; их обрабатывали в виде камней и плит правильной формы (Урарту, Хорезм и др. ). В тех районах, где природного камня было мало, употребляли высушенный (необожженный) кирпич из глины или речного ила. Для облицовки стен, сложенных из необожженного кирпича-сырца, позднее стали применять обожженные изделия из глины (кирпич и облицовочные плиты). Обжиг глиняных изделий, придающий им прочность и водонепроницаемость, применялся в глубокой древности; это одно из крупнейших изобретений человека. Вначале этот способ применялся для изготовления посуды формовали с помощью каркаса, сплетенного из лозы, а затем, после появления формовочного круга, и без каркаса, а после этого обжигали).
Уже в 7-6 веках до нашей эры получила распространение в качестве материала для кровель глиняная обожженная черепица, а в дальнейшем-терракота (облицовочные плиты) и кирпич-для стен. Вообще же керамические изделия известны не менее 12 тысяч лет. Для скрепления камней при возведении построек были необходимы вяжущие вещества. Первыми вяжущими веществами, появившимися в древности, были: глина, гипс, известь, а также асфальт. Все они, кроме асфальта, способны твердеть только на воздухе. Затем для строительства фундаментов, водопроводов, портов и других гидротехнических сооружений, потребовались вяжущие вещества, способные твердеть в воде. Таким простейшим вяжущим применявшимся еще в древности на юге и в центре нашей страны, была смесь извести с толченым (молотым) слабообожженным кирпичом (так называемой цемянкой), а в древнеримском строительстве-кроме того, смесь извести с вулканическим пеплом (пуццоланой). Вяжущие вещества применялись в древнем строительстве не только для каменной кладки, но и для получения простейшего бетона. Из других строительных материалов в рабовладельческом обществе были известны стекло и краски.
В средние века раздробленность феодальных владений и удорожание рабочей силы заставляли отказываться от использования природного камня, на обработку которого затрачивалось много труда, и применять более дешевые и прогрессивные материалы, большое распространение получило производство кирпича и черепицы. Развитие капитализма вызвало широкое промышленно железнодорожное и военное строительство материалы высокой прочности — появились строительные и броневые стали, был изобретен в 70-х годах ХIХ века железобетон.
Изобретению железобетона предшествовало создание ряда вяжущих веществ (гидравлическая известь, романцемент), твердеющих в воде и обладающих более высокой прочностью ста рое вяжущее известь. В начале ХIХ века в России был изобретен и изготовлен цемент хорошего качества. Начиная с 60-х годов ХIХ века, после усовершенствования технологии и повышения прочности цемента, он становится основным вяжущими для изготовления бетона и железобетона.
В конце ХIХ и в начале ХХ веков получило развитие производство искусственных каменных материалов (силикатного кирпича, асбестоцемента, шлакобетона и др. ), а также различных тепло- и гидроизоляционных материалов. Грандиозное строительство, развернувшееся в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции, потребовало реконструкции старых и постройки новых заводов строительных материалов. В годы пятилеток были введены в строй сотни заводов строительных материалов, оснащенных новейшим, высокопроизводительным оборудованием. Созданы и применяются в строительстве новые, более экономичные мате риалы (пустотелый кирпич, шлаковые цементы, цементы с активными добавками, легкие бетоны и др. ), значительно расширено производство местных материалов, не требующих дальних перевозок и удешевляющих строительство. Производство строительных материалов в СССР по сравнению с дореволюционной Россией возросло во много раз. Так, в 1952 г. было произведено по сравнению с 1913 г. стали в 8,3 раза больше, цемента в 9, раз и т. д.
Для индустриального и скоростного строительства начали широко применять готовые строительные детали (железобетонные, металлические, деревянные, гипсовые, крупные шлакобетонные блоки), получаемые со специальных заводов. В связи с этим коренным образом меняется характер строительства: здания или сооружения целиком или частично возводятся из готовых деталей путем их сборки кранами. Это намного повышает производительность труда, удешевляет строительство и ускоряет его темпы. Создана новая отрасль промышленности-фабрично-заводское производство сборных жилых домов и стандартных деталей из дерева, гипса, асбестоцемента и других материалов; развернуто производство новых теплоизоляционных материалов-минеральной ваты и древесноволокнистых плит. В последние годы получило развитие производство новых видов цемента, пустотелой облицовочной керамики, крупных пане лей для перекрытий и стен зданий, а также других высококачественных и эффективных строительных деталей и изделий. В стандартах устанавливаются форма, размеры, сорта, технические условия, правила приемки, методы испытания, а иногда и области применения данного материала.
История появления бетона
Где и когда появился бетон точно утверждать невозможно, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи.
Медленное и постепенное внедрение бетона в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э. ). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э. Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э. Указанное деление эволюционного развития римского бетона на отдельные этапы довольно условно, но позволяет схематично показать весь путь, который прошел этот материал за семь веков своего существования.
Различные строительные материалы и изделия с их различным химическим с различными структурами производятся на предприятиях различных отраслей, но в большей степени промышленности строительных. Применение и получение строительных материалов было известно в самой глубокой древности, поскольку они играли непосредственную роль в обустройстве быта и развитии культуры. Именно поэтому античные греки в истории человечества выделяли золотой, серебряный, бронзовый и железный века.
Заметным импульсом развития науки о строительных материалах явилась физико-химическая механика, разработанная академиком П. А. Ребиндером и его научной школой. Эта пограничная отрасль науки решает в основном задачи получения тел с высокими механическими, особенно прочностными, свойствами, определения наилучших условий механической обработки — дробления и тонкого измельчения (диспергирования), резания и давления, обеспечения физико-химическими и механическими приемами наилучшей обрабатываемости твердых тел с учетом воздействия окружающей среды.
Наука о строительных материалах на современном этапе своего развития включает не только систему расширяющихся знаний о каждом материале, но и комплекс общих положений, принципов, законов, понятий о материалах как в конкретной, так и абстрактно-логической формах. Дыло установлено, что при определенных условиях все материалы подчиняются общим законам, их свойства взаимосвязаны, структуры подобны между собой. Случайные открытия новых материалов сменились научно обоснованным проектированием материалов с заранее заданными свойствами, заполняя собой вакантные места в общей классификации строительных материалов — природных и искусственных.
Еще статьи в рубрике Статьи про современные строительные материалы, применяемые при строительстве:
В последнее время на проезжие части и тротуары российских городов стали возвращаться брусчатка, дорожный камень, цветная и фигурная тротуарная плитка и .
Асфальт это искусственное или природное органическое вяжущее вещество; смесь битума и минеральных материалов: известняка, песчаника. .
Газобетон это разновидность ячеистого бетона. .
Щебень это рыхлая обломочная порода из неокатанных обломков горных пород, шлаков и т.д. размером от 10 до 100 мм. .
Широкая употребительность стекла обусловлена неповторимым и своеобразным сочетанием физических и химических свойств, не свойственным никакому другому материалу. .
Геотекстиль – геосинтетический материал изготовленный из из бесконечных полипропиленовых волокон, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства (в частности изотропность), а также .
Как только первобытный человек приобрел разум, он начал защищать себя от внешних воздействий природы. С этой целью сначала использовали природные углубления в земле, пещеры, завалы деревьев и тому подобное. Позже, в зависимости от места нахождения — лес, река, озеро или каменистая местность, — человек начал использовать для строительства жилья природные материалы, которые находились рядом.
В те времена, когда были рыцари, когда честь и достоинство считались главной ценностью, когда велись честные рыцарские поединки, чтобы завоевать сердце прекрасной дамы, дома строились из камня и древесины. По сути, это были первыми строительными материалами.
Одновременно с решением вопроса, из чего строить, возникал вопрос о том, как строить и чем строить (с помощью чего). Так начали зарождаться ремесла, связанные со строительными материалами, строительным производством и строительной техникой. Постепенно ремесла развивались, перерастали в фабрики, целые производства. Соответственно, были придуманы новые строительные технологии, стали использоваться новые строительные материалы.
Из прочных, качественных и надежных стройматериалов возводятся многоэтажные дома, поэтому купить квартиру в Новостройке Барнаула — значит приобрести жилье в долговечном и красивом современном доме, где все предусмотрено для комфортного проживания.
Саман — один из прообразов бетона и одновременно композиционного материала. Из него также изготавливали кирпич и использовали как строительный раствор. Под другими названиями этот материал использовали на территориях современных Армении, Грузии, Египта, Китая и других стран. Конечно, саман имеет мало общего с современным кирпичом, но все же он послужил его своеобразным прототипом.
Современные кирпичные здания не сравнить с саманными, даже с каменными и деревянными, в силу особых характеристик кирпича. Благодаря прочности и морозостойкости этого стройматериала кирпичные строения чрезвычайно долговечны. Кирпич экологичен, очень прочен и пожаробезопасен. Он никогда не перестанет оставаться одним из наиболее востребованных и приоритетных строительных материалов, придуманных человеком сотни лет назад.
Читайте также: