Применение алюминия в строительстве кратко
Обновлено: 05.07.2024
Что общего у старинных ювелирных украшений, макбуков, бабушкиной советской ложки, Empire State Building и современных жилых кварталов Balance в Москве? Во всех из них используется алюминий. Тонкость заключается в том, что за годы развития алюминиевой промышленности для каждой сферы применения были разработаны десятки уникальных сплавов, решающих самые сложные и необходимые для современной жизни эксплуатационные задачи.
История алюминия началась с создания ювелирных украшений и разнообразных дорогостоящих декоративных предметов. Из-за трудностей, связанных с выделением из соединений, он долго был очень дорогим металлом и до конца XIX века стоил дороже золота. Из первого алюминия изготавливались редкие и дорогие украшения, которые могла позволить себе только элита.
Своеобразным символом начала строительства из алюминия является 103-этажный Empire State Building в Нью-Йорке (США). Считается, что это первое здание, которое было построено с использованием алюминия в отделке. Здание было построено всего за 410 дней и долгое время считалось самым высоким в мире. Стройка началась в 1930 году, а уже в 1931 году Empire State Building был открыт для арендаторов и посетителей. Но на самом деле первопроходцем был не он.
Почти на четверть века раньше (в 1904–1906 годах) при строительстве Austrian Postal Savings Bank в Вене (Австрия) алюминий использовали для защиты металлических болтов, удерживающих мраморный фасад. По сей день алюминиевые элементы определяют внешний вид этого здания.
Алюминий использовался как в экстерьере, так и в интерьере небоскреба. Например, известная фреска в холле Empire State Building выполнена из алюминия (115 000 листов) в сочетании с золотом. Также из алюминия отлиты стеновые панели (между окнами разных этажей) и шпиль, который первоначально был установлен на здании для швартовки дирижаблей. Однако сложные воздушные потоки не позволили сделать из небоскреба швартовочную площадку, так что от этой идеи пришлось отказаться. Позже шпиль был заменен на передающую антенну. В целом при строительстве здания было использовано 730 тонн металла (алюминия и стали).
Empire State Building строился частными инвесторами, и выбор металла был не случаен. Алюминий прочный, легкий (при аналогичной прочности в 2–3 раза легче, чем сталь), устойчив к коррозии, не изменяет своих свойств в диапазоне температур, при котором эксплуатируется здание. На тот момент он был модным материалом, который символизировал новую промышленную и экономическую эпоху развития.
Анодирование алюминия (анодное оксидирование) — это процесс, в результате которого на поверхности металла образуется оксидное покрытие, защищающее поверхность алюминия от окисления.
А еще анодирование алюминия придает изделиям дополнительные эстетические свойства и респектабельный внешний вид. Анодированный алюминий используют для отделки дорогих автомобилей и производства яхт, из него изготавливают корпуса современных смартфонов и ноутбуков, а также фасады зданий бизнес- и премиум-класса. Удовольствие не из дешевых, но оно того стоит.
Для Москвы, в отличие, например, от Санкт-Петербурга, характерна разновысокая застройка. В ЖК Balance поддерживается этот архитектурный образ, среднеэтажная застройка сочетается с высотными башнями из анодированного алюминия. Концепцию дополняют парковые аллеи, фонтанные группы. Своего рода Москва в миниатюре.
Хорошее отражение солнечных лучей — еще одно полезное свойство алюминиевых фасадов, благодаря этому летом в квартирах не так жарко.
Коррозионную устойчивость алюминия и его сплавов обеспечивает оксидная пленка, которая образуется естественным путем при контакте с кислородом. При повреждении она самостоятельно восстанавливается.
Сегодня в строительстве в нашей стране активнее всего используются сплавы серий 6000 (Al-Mg-Si) (АД31 — европейские аналоги 6060, 6063–6106, 6082) и 5000 (Al-Mg) (5083 и 5754), однако этим перечнем доступный ассортимент, естественно, не ограничивается.
Сплавы 6060, 6063 предназначены для производства профилей, в том числе сложных, с мелкими деталями. Они имеют средний класс коррозионной устойчивости и хорошо выглядят при анодировании.
Сплав 6082 по характеристикам похож на углеродистую сталь, из него производятся как профили, так и листы.
Сплавы 5083 и 5754 в большей степени предназначены для производства листов или бесшовных труб. При этом сплавы 5000 серии имеют самый высокий класс коррозионной устойчивости.
Определенно, алюминий — это не универсальное решение любой задачи. Улучшая одни характеристики, компоненты сплава зачастую ухудшают другие, так что выбор материала — это всегда задача поиска оптимального соотношения важных качеств.
К примеру, при высокой прочности, алюминий и его сплавы имеет сравнительно низкий модуль упругости, что определяет меньшую устойчивость к сжатию. Эти характеристики можно компенсировать за счет конструкции (тем более процесс экструзии алюминия позволяет формировать практически любой удобный профиль), но таким образом частично сокращается преимущество алюминиевой конструкции в весе (по сравнению со стальной) и повышается ее стоимость.
Тем не менее, при решении определенных задач использование алюминиевых сплавов зачастую оказывается экономически более оправданным, нежели применение стали.
В целом сплавы алюминия прочно обосновались в строительной отрасли. Каждый год объем алюминия, используемого именно в строительной отрасли, растет на 3%.
Надо отметить, что алюминий не теряет своих эстетических показателей более 100 лет. Подтверждение этому — небоскребы на Манхэттене, элементы которых сделаны из алюминия. Здания построены в начале XX века, но до сих пор привлекают своей красотой, при этом алюминий ничуть не изменил ни своей формы, ни цвета. При этом алюминий отлично поддается вторичной переработке. 95% алюминия, используемого в строительстве, уходит на переработку. И перерабатывать его можно до бесконечности — 75% когда-либо произведенного алюминия используется до сих пор, доля переработанного алюминия в строительстве — приблизительно от 50 до 85%.
1930-е, когда строился Empire State Building, — период активного освоения алюминия строительной отраслью. Его использовали и при строительстве других высотных зданий — как в отделке, так и в каркасе. Алюминий позволяет сделать здания легче. А это очень важно для небоскребов, сокращает требования к фундаменту и технике, используемой при монтаже, и затраты на транспортировку отдельных элементов конструкции к строительной площадке. При большой высоте здания это существенно.
Использование алюминия в строительстве дополнительно дает свободу в выборе форм. Обладая современными технологиями расчета конструкций, можно проектировать такие профили и конструктивные элементы, которые обеспечивают минимальный вес всей конструкции при наибольшей прочности и конструкционной эффективности.
Отличный пример — олимпийские объекты, которые строились к Сочи-2014, в частности, стадион Фишт. Его купол выполнен из алюминия и стекла.
Сегодня не редкость и полностью алюминиевые дома. Различные сплавы применяются для покрытия крыш, рам для окон и дверей, стеновых панелей, пластин для отделки потолка (как на станции метро Авиамоторная в Москве). Для энтузиастов это способ реализовать разные интересные дизайнерские зарисовки. Хороший пример — кубическое здание семиметровой высоты, возведенное архитекторами префектуры Сага в Японии.
Архитекторы очень любят совмещать алюминий со стеклом, воплощая идеи об эффективном использовании дневного света (алюминиевые рамы оказываются экономически оправданнее при большой площади остекления). В России эти возможности используется в основном при проектировании офисных зданий, но встречаются и жилые постройки, где используется, например, алюминиевый профиль с термо- и звукоизолирующей вставкой из полиамидного стекловолокна, для рам. В частности, в проекте Balance благодаря использованию стеклопакетов в таком профиле получилось применить витражное остекление, увеличивающее естественное освещение квартиры. Это вполне в духе общей тенденции в направлении энергоэффективности жилья.
Как было отмечено выше, в этом ЖК алюминий активно используется и на навесных фасадах. Анодированные с лицевой стороны плиты воплотят задумку архитектора — изящные башни-доминанты на фоне застройки средней этажности.
Кстати, алюминий планируется использовать и при прокладке инженерных сетей. В соответствии с новым ГОСТом в жилых зданиях будет использоваться более выгодная с экономической точки зрения проводка из алюминиевого сплава.
Хотя активному использованию алюминия в строительстве уже более 100 лет, он не потерял своей актуальности. Создание новых материалов лишь выводит использование этого материала на новый уровень, как в примере с теплыми и легкими окнами из сочетания алюминия и углепластика.
ЖК Balance — отличный пример того, как эволюционирует строительная отрасль. От классических решений, проверенных веками, мы движемся к более современным и эффективным — комфортным решениям, продуманной городской среде и энергоэффективности.
В настоящее время алюминий все более утверждается как важный фактор в строительной промышленности всего мира. Ниже представлен обзор свойств алюминиевых сплавов, которые делают его конкурентным строительным материалом, в том числе, по сравнению с более привычной для большинства строителей сталью.
Конструкционные свойства алюминия
Алюминиевые сплавы как конструкционные материалы обладают рядом преимуществ, которые дают им возможность конкурировать со сталью в некоторых видах строительных конструкций. Эти преимущества обеспечиваются физическими свойствами алюминиевых сплавов, а также процессом производства алюминиевых изделий, в первую очередь, экструзией алюминия.
При поиске областей применения алюминия в строительстве следует учитывать следующие особенности свойств алюминиевых сплавов как конструкционных материалов [1]:
1) Алюминиевые сплавы представляют собой большое семейство конструкционных материалов. Прочностные свойства некоторых из них сравнимы с механическими свойствами малоуглеродистых сталей. Смотрите подробнее Строительные алюминиевые сплавы.
2) Модуль упругости алюминия и его сплавов приблизительно в три раза меньше, чем у сталей (рисунок 1).
3) Сразу за упругим участком кривой растяжения алюминиевые сплавы имеют участок деформационного упрочнения без площадки текучести (в отличие от сталей) (рисунок 1).
4) Относительное удлинение алюминиевых сплавов при растяжении составляет от 8 до 12 %, что ниже, чем у углеродистых сталей (выше 20 %) (рисунок 1).
5) Из-за низкого модуля упругости элементы из алюминиевых сплавов являются менее устойчивыми к сжимающим нагрузкам, чем стальные.
6) Конструкции из алюминиевых сплавов более чувствительны к изменениям температуры, чем стальные, так как коэффициент термического расширения алюминия приблизительно в два раза выше, чем у сталей.
7) Остаточные напряжения, которые возникают в результате термических деформаций на 30 % ниже, чем в стальных конструкциях. Это связано с тем, что эти остаточные напряжения пропорциональны произведению коэффициента термического расширения и модуля упругости (α · Е).
8) Сопротивление коррозии многих алюминиевых сплавов дает возможность применять их без дополнительной защиты от коррозии даже в агрессивных средах. Смотрите подробнее Коррозия строительного алюминия
9) Малый вес алюминиевых сплавов дает преимущества в снижении веса конструкций по сравнению со сталью. Степень этого преимущества частично снижается из-за необходимости компенсации более низкого модуля упругости алюминия.
10) Сам по себе алюминий не склонен к хрупкому разрушению, однако для алюминиевых конструкций в целом этой проблеме нужно уделять особое внимание.
11) Процесс экструзии алюминия дает возможность изготавливать профили с поперечным сечением, которое обеспечивает им максимальную жесткость и функциональность (рисунок 2).
12) Для крепления алюминиевых элементов применяют болтовые и заклепочные соединения, а также сварку.
 |
Рисунок 1 — Сравнение типичных кривых растяжения алюминиевых сплавов и малоуглеродистых сталей [1].
 |
Рисунок 2 — Типичные прессованные алюминиевые профили [1]
Конкурентные преимущества алюминия
Основными конкурентными преимуществами алюминия по сравнению с другими строительными материалам, в первую очередь, со сталью, являются:
Высокая коррозионная стойкость;
Малый вес
Малый вес алюминиевых профилей дает возможность:
упростить этап возведения конструкции;
транспортировать на строительную площадку конструкции заводской сборки;
снизить нагрузки на фундаменты;
снизить расход энергии при возведении здания и его техническом обслуживании;
снизить долю физического труда.
Коррозионная стойкость
Повышенная коррозионная стойкость алюминиевых конструкций дает возможность:
снизить расходы на техническое обслуживание;
обеспечивать нормальную эксплуатацию строительной конструкции в коррозионных средах.
Функциональность
Повышенная функциональность строительных элементов из алюминиевых профилей дает возможность:
улучшать геометрические свойства поперечного сечения строительных элементов путем проектирования формы, которая одновременно дает минимальный вес и самую высокую конструкционную эффективность;
получать профили, которые являются стойкими к потере устойчивости при сжатии, без применения встроенных элементов, а также без сварки и болтовых соединений;
упрощать систему соединений между различными компонентами конструкции;
комбинировать различные функции компонентов конструкции и за счет этого достигать более экономичные и простые профили.
Конкурентные ниши для строительного алюминия
Таким образом, применение алюминия в качестве строительного материала может достигаться в тех конкурентных нишах, где может проявляеться хотя бы один из главных его преимуществ:
коррозионная стойкость и
В области гражданского строительства таким конкурентными нишами для алюминия являются:
Сложные крыши с длинными пролетами, в которых динамические нагрузки являются малыми по сравнению со статическими нагрузками. К таким конструкциям относятся сетчатые пространственные конструкции и геодезические купола, накрывающие большие площади, например, над концертными залами и стадионами (рисунок 3);
Конструкции, которые расположены в труднодоступных районах, а также далеко от места их изготовления, и для которых стоимость доставки и легкость возведения являются очень важными. Это относится, например, к электрическим опорам, которые могут переноситься к месту установки вертолетом (рисунок 4);
Конструкции, которые расположены в коррозионных или влажных средах, такие как крыши плавательных бассейнов, речные мосты, гидравлические сооружения и верхние конструкции на нефтяных платформах в открытом море (рисунок 5);
Конструкции, включающие подвижные части, такие как мостовые краны водоочистных станций и подъемные мосты (рисунок 6), когда малый вес означает экономию энергии при их эксплуатации;
Специальные конструкции, для которых операции технического обслуживания являются особенно трудными и должны сводиться к минимуму. Это относится к мачтам, осветительным и антенным башням (рисунок 7), порталам с дорожными знаками (рисунок 8).
Рисунок 3 — Алюминиевая крышная система Межамериканского выставочного центра Сан-Паоло в Бразилии [1]
 |
Рисунок 4 — Транспортирование вертолетом алюминиевой электрической опоры [1]
 |
Рисунок 5 — Алюминиевые надводные конструкции нефтяных платформ [1]
 |
Рисунок 6 — Алюминиевый мобильный пешеходный мост [1]
 |
Рисунок 7 — Алюминиевая башня для параболических антенн [1]
Рисунок 8 — Алюминиевая конструкция для дорожных знаков и сигналов на железнодорожном переезде [2]
Алюминий в современных зданиях
Многие современные здания — офисные башни, концертные залы, торговые центры, музеи, терминалы аэропортов, вокзалы, футбольные стадионы и просто жилые здания — обязаны своей привлекательной формой алюминию. Именно алюминиевые профили и панели дают архитекторам неограниченные возможности для творчества и создания самых невероятных форм.
Однако алюминий в зданиях — это не только фасады, светопрозрачные или облицовочные вентилируемые. Во многих зданиях немалое количество строительных элементов наружной оболочки также изготавливают из алюминиевых сплавов (рисунок 9):
Изменением облика современных городов мы, безусловно, обязаны алюминию – именно он придал сегодняшним мегаполисам четкость линий, неудержимое стремление ввысь, красоту, функциональность и экологичность. Стеклянные фасады офисных небоскребов держаться на легких и прочных алюминиевых рамах. Развлекательные, торговые и выставочные центры самых разных форм и размеров в буквальном смысле опираются на каркас из алюминиевого сплава. Стадионы, бассейны и другие спортивные сооружения также строятся из алюминиевых конструкций. Этот металл стал одним из самых востребованных материалов среди строителей, архитекторов и дизайнеров. И вот почему.
Представьте, что у вас есть очень легкий, но при этом прочный металл, который не подвержен коррозии, нетоксичен и долговечен. Его можно пилить, сверлить, стягивать шурупами, связывать, сваривать и спаивать. Ему можно придать практически любую желаемую форму, используя технологию экструзии. Словно конструктор LEGO для детей, алюминий в руках архитектора становится инструментом безграничного творчества, позволяющий создавать конструкции, которые нельзя изготовить ни из дерева, ни из пластика, не говоря уже о стали.
Именно поэтому он так востребован в современном строительстве.
В начале прошлого века алюминий практически не использовался в строительстве, так как был слишком дорогим металлом и не выпускался в достаточных объемах. Все изменилось в 1920-х годах, когда электролизная технология производства снизила стоимость алюминия в 5 раз. Металл стал активно применяться не только для отделки крыш и сводов, в качестве водоотводов и стеновых панелей, но и в декоративных целях.
Первым зданием, в строительстве которого обширно использовался алюминий, стал знаменитый небоскреб Empire State Building, построенный в 1931 году и вплоть до 1970 года являвшийся самым высоким зданием в мире. Алюминий использовался во всех основных конструкциях сооружения, а также очень широко – в интерьере. Одна из визитных карточек здания – фреска на потолке и стенах его лобби выполнена из алюминия и 23-каратного золота.
Минимальный расчетный срок службы алюминиевых конструкций составляет 80 лет. При этом алюминий используется в любых климатических условиях и не теряет своих свойств в диапазоне температур от -80 °C до +300 °C. Сооружения из алюминия мало подвержены разрушению при пожарах, а при низких температурах этот металл становится более прочным.
Например, алюминиевый сайдинг, снабженный теплоизоляцией и отражающим покрытием из фольги, защищает помещение от холода в 4 раза лучше, чем кирпичная облицовка толщиной в 10 см или каменная кладка толщиной более 20 см. Поэтому его активно применяют в строительстве в холодных местах нашей планеты, в России это Северный Урал, Сибирь, Якутия.
Не менее, если не более, важное качество алюминия – легкость. Благодаря малому удельному весу алюминиевая пластина оказывается в 2 раза легче стальной при одинаковой жесткости. Получается, что при одинаковой несущей способности вес алюминиевых конструкций в 2-3 раза меньше веса стальной и до 7 раз меньше железобетонной.
Поэтому сегодня алюминий используют в строительстве высотных зданий и небоскребов – только представьте, сколько бы они весили при использовании, например, стали, какой глубины фундамент пришлось бы закладывать и насколько это привело бы к удорожанию всего здания! Небольшой вес алюминиевых разводных мостов облегчает их механическую часть, минимизирует противовесы и вообще дает больше простора для фантазии архитекторов. Кроме этого, с легкими конструкциями работать проще, удобнее и быстрее.
Чаще всего в строительстве используются алюминиевые слитки плоской и цилиндрической формы, которые в результате обработки превращаются в подвесные потолки, окна, двери, лестницы, стеновые панели, листы для покрытия крыш и не только.
Магний-кремниевые сплавы серии 6ххх в форме цилиндрических слитков отлично поддаются экструзии, что открывает огромный простор для изготовления самых сложных архитектурных форм.
При экструзии изделия формуются путем выдавливания размягченного алюминия через специальную форму – матрицу – с отверстием определенного сечения. Экструзия помогает добиваться максимальной точности размеров изделий из алюминия.
Алюминиевый прокат осуществляется с использованием горячей и холодной обработки давлением. Результатом такой обработки становятся алюминиевые листы, проволока, плиты и ленты.
Алюминий отлично полируется и анодируется, приобретая любую окраску – качество, за которое его очень ценят дизайнеры. Причем анодирование дает металлу усиленную антикоррозийную защиту.
Анодирование состоит из ряда электрохимических процессов по подготовке поверхности металла и по созданию на ней твердой и устойчивой против коррозии пленки окислов алюминия. Сразу же после анодирования искусственная бесцветная пленка, обладающая большой адсорбционной способностью, может быть окрашена в любые цвета путем погружения деталей в подогретую ванну с красителем.
Визитной карточкой алюминия в современной архитектуре, безусловно, являются небоскребы. Их полностью стеклянные стены , или иначе светопрозрачные фасады, представляют собой конструкцию из стекла и алюминиевых рам. Повсеместное распространение во всем мире они получили потому, что позволяют сделать здание значительно более энергоэффективным с экономической точки зрения, а также существенно сократить выбросы CO2.
Полностью стеклянная внешняя площадь здания позволяет впускать в него гораздо больше солнечного света и сокращать использование искусственного освещения. Но еще больше энергии экономиться на отоплении и кондиционировании помещений. В отличие от обычного стекла, которое беспрепятственно пропускает тепло в одну и в другую сторону, стекло для светопрозрачных фасадов обладает низкой теплопроводностью (параметр U-Value) – оно отражает солнечное тепло летом, а зимой не выпускает тепло из здания.
Возвращаясь к Empire State Building, в 1993 году, в рамках программы реконструкции легендарной высотки, железные рамы всех 6514 окон были заменены на алюминиевые. Новые окна составляют всего 30% поверхности здания, но даже это позволило экономить 16% потребляемой энергии в год.
В 2012 году компания Siemens открыла в Лондоне Центр устойчивого городского развития (Center for sustainable urban development), который был назван Crystal. Здание центра, сконструированное с применением алюминиевых фасадов, а также новейших строительных энергосберегающих технологий, стало единственным в мире, получившим топовые рейтинги LEED и BREEAM – двух самых распространенных систем оценки зданий по степени воздействия на окружающую среду. Crystal потребляет на 46% меньше электроэнергии и вырабатывает на 65% меньше углекислого газа, чем любое другое сравнимое по размерам офисное здание.
Эти расчеты становятся особенно актуальны, если думать не только о настоящем, но и о будущем. По прогнозам, к 2050 году население планеты достигнет 10 млрд человек, 2/3 которых будут жить в городах, а значит особенно остро станет проблема экологии, в том числе возможная нехватка воды, плодородных почв, других ресурсов. Учитывая 100%-ую перерабатываемость алюминиевых конструкций со значительным сокращением выбросов углекислого газа, именно этот металл становится материалом будущего.
Владимир Шухов (1853 - 1939)
Русский инженер, архитектор, изобретатель и учёный. Изобрел и первым в мире применил металлическую сетчатую оболочку в качестве строительной конструкции. Для Всероссийской промышленной и художественной выставки 1896 года в Нижнем Новгороде Владимир Шухов построил восемь павильонов с перекрытиями в виде сетчатых оболочек.
В современной архитектуре для строительства развлекательных, выставочных, торговых и других павильонов используется технология сетчатой оболочки. Этот тип строительной конструкции был разработан русским инженером и архитектором Владимиром Шуховым в 1896 году. Тем не менее, из-за сложности расчетов она применялась крайне редко. С появлением компьютерного моделирования, а также новых строительных материалов и технологий, этот вид конструкций постепенно стал доминировать в строительстве павильонов. Знаменитые архитекторы Бакминстер Фуллер и Норман Фостер окончательно внедрили сетчатые оболочки в современную архитектуру.
Легкая и одновременно прочная сетчатая оболочка позволяет строить не только большие по площади сооружения, но и придавать им самые необычные формы. В качестве материала для сетчатой оболочки применяется как сталь, так и алюминий, позволяющий в 3 раза облегчить конструкцию. Кроме того, из алюминиевых листов зачастую делается кровля и стены таких сооружений, что позволяет существенно снизить нагрузку на несущую конструкцию.
Гигантский развлекательный парк Ferrari World в Абу-Даби, открытый в 2010 году, имеет самую большую в мире алюминиевую крышу площадью 200 000 м 2 . Количества алюминия, которое было использовано для нее, хватило бы на изготовление 16 750 автомобилей Ferrari.
Алюминий сегодня является одним из наиболее популярных металлов: он применяется во многих областях промышленности, сельском хозяйстве и в быту. При этом материал алюминий обычно используется не в чистом виде, а как составная часть многих сплавов.
Общие понятия о металле алюминий
Алюминий сегодня активно используется в автомобиле-, судо- и авиастроении, в холодильной и пищевой промышленности, в производстве бытовых предметов и так далее. Также широко применяется алюминий в строительстве. Это на прямую связано с его выдающимися качествами. Так, металл алюминий обладает относительно небольшим весом, он устойчив к атмосферным воздействиям, на нем не появляется ржавчина и коррозия.
При этом данный материал хорошо поддается обработке и легко принимает требуемую форму. Кроме того, подобные качества позволяют применять изделия из алюминия без специального покрытия, хотя краска на таком материале держится очень прочно. Благодаря своей характеристике, а также развитию химической, термической и механической обработки, металл алюминий сегодня постепенно вытесняет медь и стальной прокат.
Алюминий в строительстве применяется так часто, что даже неискушенный в строительном деле человек сможет назвать несколько примеров такого использования. Например, это могут быть следующие изделия из алюминия: окна, двери, торговые киоски и павильоны, ажурные перекрытия зимних садов, фольга, используемая как отражатель на теплоизоляционных изделиях, офисные перегородки, радиаторы, многофункциональные алюминиевые профили и тому подобное.
Области применения алюминия в строительстве
Использование алюминия в строительстве, в первую очередь, обусловлено его высокими антикоррозионными свойствами. При этом металл алюминий применяется не только в сооружениях, эксплуатируемых в условиях особо агрессивных сред, но и в самых обычных условиях, где конструкции испытывают на себе негативное влияние атмосферных осадков.
Давайте чуть более подробно остановимся на наиболее часто встречающихся изделиях из алюминия, применяемых в строительстве.
1. Кровельные настилы
Алюминий сегодня очень распространен при покрытии крыш: кровля из алюминиевых листов обладает рядом преимуществ. Так, на фоне своих хороших несущих, ограждающих и декоративных свойств, такая кровля, как правило, обходится дешевле других видов покрытий кровли.
И, даже, если изначально затраты на нее будут несколько выше, то, практика показывает, что они быстро окупаются, ведь алюминиевая кровля почти не нуждается в профилактическом ремонте и срок ее службы в несколько раз больше, чем у обычных кровель.
При этом кровельные настилы из алюминия сегодня отличаются большим разнообразием сплавом металла и видом применяемых листов. Так, некоторые потребители отдают предпочтение штампованной алюминиевой кровли: в ней алюминий применяется в виде ленты. Материалом для такого листа служит алюминиевый арганцевый сплав. При этом размеры крепежных шипов соответствует гофрировке ленты.
Также в строительной практике используются кровельные настилы из алюминиево-марганцевого сплава, представленные в виде штампованных картин. Крепление таких картин к обрешетке осуществляется с помощью клямер. Но чаще всего алюминий сегодня на кровле представлен в виде волнистых листов небольшой толщины.
Важно и то, что материал алюминий в сплаве с другими металлами с помощью цветного анодирования может в декоративных целях быть окрашенным в любой другой цвет. Например, в последнее время алюминиевые кровли принято искусственно состаривать.
Если же говорить языком цифр, то исследователи подсчитали, что холодное покрытие алюминиевой волнистой кровли на 47% дешевле стального аналога и почти в 3 раза выгоднее рубероидной, положенной по железобетонным плитам.
2. Оконные и фонарные переплеты
Алюминий в строительстве широко применятся в виде оконных и фонарных переплетов. Как известно, переплеты из дерева отличаются рядом недостатков, самыми главными из которых являются их ненадежность и недолговечность. С другой стороны стальные рамы имеют большой вес, быстро подвергаются коррозии и неудобны в открывании. В тоже время переплеты из алюминия сегодня не имеют таких недостатков.
3. Стеновые панели
Изделия из алюминия, применяемые в настоящее время в строительстве, это и стеновые панели, которые представляют собой листы из алюминиевых сплавов для внешней отделки зданий. Для этого могут использоваться простые штампованные листы, а также специальные ограждающие панели: они состоят из наружных алюминиевых листов, внутренней облицовки и утеплителя или герметически замкнутой воздушной прослойки.
Важно, что такие панели в несколько раз меньше пропускают наружу тепла, чем традиционные стены. А при сравнении с кирпичным зданием наружные стены становятся легче в 8 раз, а их стоимость уменьшается почти в 3 раза.
Алюминий, как наиболее легкий и пластичный металл, обладает широкой сферой использования. Он отличается устойчивостью к коррозии, имеет высокую электропроводность, а также легко переносит резкие температурные колебания. Еще одной особенностью является при контакте с воздухом появление на его поверхности особой пленки, которая защищает металл.
Все эти, а также другие особенности послужили его активному использованию. Итак, давайте узнаем подробнее, каковы области применения алюминия.
Основные области применения алюминия и его сплавов
Данный конструкционный металл имеет широкое распространение. В частности именно с его использования начали свою работу авиастроение, ракетостроение, пищевая промышленность и изготовление посуды. Благодаря своим особенностям алюминий позволяет улучшить маневренность судов за счет меньшей массы.
Отдельно стоит упомянуть способность металла проводить ток. Такая особенность позволила сделать его главным конкурентом меди. Он активно применяется при производстве микросхем и в целом в области микроэлектроники.
Наиболее популярными сферами использования можно назвать:
- Авиастроение: насосы, двигатели, корпуса и прочие элементы;
- Ракетостроение: как горючий компонент для ракетного топлива;
- Судостроение: корпуса и палубные надстройки;
- Электроника: провода, кабели, выпрямители;
- Оборонное производство: автоматы, танки, самолеты, различные установки;
- Строительство: лестницы, рамы, отделка;
- Область ЖД: цистерны для нефтепродуктов, детали, рамы для вагонов;
- Автомобилестроение: бампера, радиаторы;
- Быт: фольга, посуда, зеркала, мелкие приборы;
Широкое распространение объясняется преимуществами металла, однако есть у него и существенный недостаток – это невысокая прочность. Чтобы минимизировать его, в металл добавляется медь и магний.
Как вы уже поняли, основное свое применение получили алюминий и его соединения в электротехнике (и просто технике), быту, промышленности, машиностроении, авиации. Теперь же мы поговорим о применении металла алюминия в строительстве.
О применении алюминия и его сплавах расскажет это видео:
Использование в строительстве
Использование алюминия человеком в области строительства обуславливается его устойчивостью к коррозии. Это дает возможность изготавливать из него конструкции, которые планируется использовать в агрессивных средах, а также на открытом воздухе.
Кровельные материалы
Алюминий активно используется для производства кровли. Этот листовой материал помимо хороших декоративных, несущих и ограждающих особенностей, отличается и доступной стоимостью по сравнению с остальными кровельными материалами. При этом такая кровля не требует профилактического осмотра или ремонта, а срок ее службы превышает многие существующие материалы.
При добавлении в чистый алюминий других металлов можно получить абсолютно любые декоративные особенности. Такая кровля позволяет иметь широкую цветовую гамму, которая идеально впишется в общий стиль.
Оконные переплеты
Можно встретить алюминий среди фонарных и оконных переплетов. Если с аналогичной целью использовать древесину, то она проявит себя как ненадежный и недолговечный материал.
Сталь же быстро покроется коррозией, будет иметь большой вес переплета и неудобства в его открытии. В свою очередь алюминиевые конструкции такими недостатками не обладают.
О свойствах и использовании алюминия расскажет видеоролик ниже:
Стеновые панели
Алюминиевые панели производятся из сплавов этого металла и используются для внешней отделки домов. Они могут иметь вид обычных штампованных листов или готовых ограждающих панелей, состоящих из листов, утеплителя и облицовки. В любом случае они максимально сдерживают тепло внутри дома и, обладая небольшим весом, не несут нагрузку на фундамент.
Отдельной характеристики заслуживает применение сплава алюминия разных марок.
Соединения металла
Сплавы получается в результате искусственного добавления к алюминию других металлов с целью получения необходимых свойств. И на сегодняшний момент существует нескончаемое количество составов таких сплавов, имеющих самое широкое применение.
- Наиболее известной сферой их применения является авиастроение. Для производства самолетов используются сплавы, состоящие из алюминия, цинка и магния, что в результате позволяет получить сверхпрочный и надежный материал.
- Также нередко используются сплавы алюминия с железом, титаном, никелем.
Если вы захотите самостоятельно изготовить что-либо из алюминия, то следующее видео расскажет вам о его расплавке в домашних условиях:
Читайте также: