Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Архитектурно-дизайнерское материаловедение. В 3 частях. Ч. 2. Строительные материалы. Керамические материалы. Материалы на основе стеклянных расплавов
.pdf
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
И. Ю. Капустинская
АРХИТЕКТУРНО-ДИЗАЙНЕРСКОЕ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
ЧАСТЬ 2
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ.
МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СТЕКЛЯННЫХ РАСПЛАВОВ.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ И МАТЕРИАЛЫ
НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ
Учебное пособие
Москва
Ай Пи Ар Медиа
2023
УДК 747.023
© Капустинская И. Ю., 2013
ISBN 978-5-4497-1902-7 (Ай Пи Ар Медиа)
© Омский государственный институт сервиса, 2013
ISBN 978-5-93252-294-3 (Издательство ОмГТУ)
© Оформление. ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2023
ББК 30.18
К20
Рецензент:
Гончарова Е.В. — член совета дизайнеров
и союза художников России, доц. кафедры дизайна
Омского государственного института сервиса
Капустинская, Ирина Юрьевна.
К20 Архитектурно-дизайнерское материаловедение. В 3 частях. Ч. 2. Строительные ма-
териалы. Керамические материалы. Материалы на основе стеклянных расплавов. Ми-
неральные вяжущие и материалы на основе полимеров : учебное пособие / И. Ю. Капустинская ; Омский государственный технический университет. — Москва : Ай Пи Ар
Медиа, 2023. — 92 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-1902-7 (Ай Пи Ар Медиа)
ISBN 978-5-93252-294-3 (Издательство ОмГТУ)
Целью данного издания является ознакомление студентов с различными строительными
материалами. Во второй части рассматриваются керамические строительные материалы, материалы на основе полимеров, на основе стеклянных и других минеральных расплавов, а также
минеральные вяжущие и материалы на их основе.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки
«Дизайн», изучающих дисциплину «Архитектурно-дизайнерское материаловедение».
Учебное электронное издание
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк «Лори»
3
Предисловие…………………………………………………………………………….
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..
1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ……..
1.1. Значение керамических материалов в строительстве……………………………
1.2. Сырьё и основы производства……………………………………………………..
1.3. Керамические материалы и изделия………………………………………………
1.4. Свойства керамических материалов………………………………………………
2. МАТЕРИАЛЫ ИЗ СТЕКЛЯННЫХ И ДРУГИХ МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ….
2.1. Значение материалов из стеклянных и минеральных расплавов..........................
2.2. Сырьё…………………………………………..........................................................
2.3. Основы производства…………………………………………………………........
2.4. Материалы и изделия на основе стеклянных расплавов…………………...........
2.5. Свойства стеклянных материалов…........................................................................
3. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ…
3.1. Значение вяжущих материалов в истории архитектурного строительства……
3.2. Сырьё и основы производства…………………………………………………….
3.2.1. Основное сырьё и заполнители……………………………................................
3.2.2. Основы производства …………………………………………………………..
3.3. Материалы на основе минеральных вяжущих веществ….……………………...
3.3.1. Бетон и его виды………………………………………………………………...
3.3.2. Портландцемент………………………………………………………………...
3.3.3. Цемент …………………......................................................................................
3.3.4. Строительные материалы и изделия на основе асбеста и гипса…………...
3.4. Свойства материалов на основе минеральных вяжущих веществ….…………..
4. МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРОВ.……………………..…....................
4.1. Значение строительных материалов на основе полимеров………………..........
4.2. Различные виды полимеров, применяемых в строительстве……………...........
4.3. Основы производства……………………………………………………………...
4.4. Пластмассы и другие строительные материалы на основе полимеров………...
4.5. Основные свойства пластмасс…………………………………………………….
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………................
Библиографический список……………………………………………………………
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Строительные материалы в архитектуре………………………..
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Разновидности кирпичей, применяемых в строительстве…......
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Виды стекла……………………………………………………….
Словарь терминов и определений..……………………………………………………
Алфавитно-предметный указатель……………………………………………………
4
7
9
10
12
15
19
23
24
25
26
27
30
35
35
38
39
39
41
41
45
46
47
51
56
56
57
60
62
63
67
69
70
77
79
86
90
Оглавление
3
4
Предисловие
В условиях современного рынка строительство как главная отрасль произ-
водства любой страны потребляет колоссальное количество материальных и
энергетических ресурсов, поэтому профессиональный дизайнер должен уметь
сделать правильный выбор материалов с учётом использования энергосберегающих технологий, позволяющих существенно сократить материальные и энергетические затраты при строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также объектов дизайна. Студент должен научиться составлять
представление о роли материалов на различных стадиях: от технологических
процессов на производстве до использования материалов в различных объектах
с учётом эксплуатационно-технологических, эстетических и экологических требований.
Важная задача курса материаловедения – овладение навыками выбора
материалов и использования их в современных архитектурных объектах.
«Материаловедение в дизайне» – учебное пособие, предназначенное студентам, обучающимся по направлению подготовки «Дизайн» (профиль «Дизайн
среды»), для изучения теоретического материала по дисциплине «Архитектурнодизайнерское материаловедение», предполагается выпустить в трёх частях.
Данное издание подготовлено в соответствии с рабочей программой учебного курса и предусматривает решение следующих задач:
формирование профессиональных знаний дизайнера в области строитель-
ных материалов, изучение исторического опыта применения различных материалов, развитие эстетического восприятия архитектурных форм, выполненных в
различных материалах и экологических аспектов выбора материалов в архитектурном проектировании;
изучение свойств архитектурных строительных материалов: условия их
взаимодействия с различными факторами внешней среды; технические характеристики и условия совместимости различных строительных материалов друг с
другом;
развитие навыков и умений выбора материалов с учётом климатических
условий и места строительства;
воспитание и развитие творческого мышления, художественного вкуса,
формирование профессионально-творческой психологии будущего специалиста,
способного к овладению методами работы в проектировании различных объектов городской среды.
4
5
Дисциплина «Архитектурно-дизайнерское материаловедение» входит в
дисциплины общепрофессионального цикла и рассматривается как одно из главных составляющих в профессиональной предметной подготовке дизайнера. Она
базируется на знаниях студентов, полученных при изучении следующих дисциплин: «Проектирование», «Дизайн-проектирование». Курс данной дисциплины
имеет большое значение для развития творческого воображения студентов, воспитания художественного вкуса и эстетической культуры; готовности к продуктивной, самостоятельной, ответственной профессиональной деятельности. В ходе её изучения студенты должны владеть спектром следующих знаний:
■ история применения строительных материалов в архитектуре России и
зарубежья;
■ основные понятия и термины дисциплины «Архитектурно-дизайнерское
материаловедение»;
■ физические, технологические и др. свойства строительных материалов;
■ основы технологии и производства современных строительных материа-
лов;
■ основы безопасности применения строительных материалов (экологиче-
ские материалы, пожаробезопасные материалы и т. д.).
«Архитектурно-дизайнерское материаловедение» формирует у студентов
следующие компетенции:
■ осознание социальной значимости будущей профессии, а также высокую
мотивацию к профессиональной деятельности;
■ осознание значения гуманистических ценностей для сохранения и разви-
тия современной цивилизации;
■ умение анализировать дизайн-проект и способность синтезировать набор
возможных решений задачи или подходов к выполнению дизайн-проекта.
Актуальность данного пособия обусловлена тем, что в современном мире
каждый день является днём открытия какого-либо основного или вспомогательного материала. Автор попытался собрать самые новые взгляды, направления и
разработки в области строительного материаловедения. Однако примеры архитектуры, приведённые в учебном пособии в качестве иллюстративного материала, напротив, являются «архитектурной летописью» Омской области и Сибирского региона в целом.
Дополнительный материал под значком должен стать для студентов отправной точкой в мире знакомства с уже, на первый взгляд, давно известными и
изученными материалами, а также с тем, что открыто сегодня или ещё только
будет открыто.
Учебное пособие состоит из предисловия, введения, основной части из четырех глав и трёх приложений, а также словаря основных терминов и определений, алфавитно-предметного указателя.
Следует обратить внимание на то, что в учебном пособии приведены интересные факты, которые можно отнести к разряду «Это интересно!».
Кроме того, каждая глава заканчивается вопросами и заданиями, которые
помогут обучающимся при закреплении и повторении изучаемой темы.
5
6
Учебное пособие включает три приложения. Первое приложение является
иллюстративным сопровождением основной теоретической части издания, где
студенты могут увидеть, как керамика, стекло, материалы на основе минеральных вяжущих и полимеров нашли воплощение в исторических и современных
архитектурных объектах различных стран и в том числе нашего региона. Во втором приложении студенты могут познакомиться с различными видами кирпича,
используемыми в строительной практике. А в третьем приложении приведена
таблица, составленная автором, где подробно рассмотрены архитектурные и художественные виды стекла, их основные характеристики и применение.
Алфавитно-предметный указатель поможет студентам найти нужный термин, а словарь раскроет смысл того или иного определения или понятия.
Библиографический список состоит из основной и дополнительной литературы. В список основной литературы включены издания 2007–2010 года, где
можно найти не только сведения о новейших материалах и разработках в области строительного материаловедения, но и познакомиться с историей архитектуры и применением материалов в Европе и России. Дополнительная литература
способствует расширению кругозора и информативных рамок по учебной дисциплине.
В учебном пособии автор использовал следующие аббревиатуры: БТЦ –
быстротвердеющий портландцемент; ГКЛ – гипсокартонные листы; ГВЛ – гипсоволокнистые листы; ОМС – органоминеральные смеси; ПВХ – поливинилхлорид, СВАМ – стекловолокнистый анизотропный материал.
Новизна данного издания обусловлена тем, что оно предназначено для студентов-дизайнеров, обучающихся по профилю «Дизайн среды». Строительные
материалы (стекло, керамика, пластмассы и материалы на основе минеральных
вяжущих) рассмотрены по критериям, которые необходимы для дизайнеров в их
профессиональной деятельности: взаимосвязи между физическими, химическими и технологическими свойствами, эстетические свойства материалов, а также
применение данных материалов в средовом пространстве.
Пособие может дать базу начальных знаний для таких дисциплин, как
«Проектирование в дизайне среды», «Ландшафтное проектирование среды» и
др. Кроме того, учебное пособие содержит теоретические материалы, разработанные И. Ю. Капустинской, и представлены в виде таблиц (например, виды
стекла) и заданий в конце глав. Хочется отметить, что некоторые архитектурные
объекты (ТВЦ «Каскад», «Арена–Омск», Успенский собор) из первого приложения данного пособия являются украшением нашего города.
Учебное пособие «Материаловедение в дизайне» подготовлено старшим
преподавателем кафедры дизайна, рисунка и живописи Омского государственного института сервиса, членом Творческого союза художников России «ТСХСибирь» Капустинской Ириной Юрьевной.
Автор
6
7
ВВЕДЕНИЕ
Применение строительных материалов было известно в самой
глубокой древности, поскольку они играли непосредственную роль в
обустройстве быта и развитии культуры. Материалы применялись по
мере надобности без особого их изучения, так как было изобилие хорошо зарекомендовавших себя природных материалов – горных пород, глины, с простым превращением ее в камень при обжиге, древесины, металлов и их сплавов. Более глубокое изучение материалов
началось позже и особенно быстро материаловедение развивалось с
тех пор, когда была установлена возможность влиять на свойства (качество) материала путем изменения его внутреннего строения (структуры). Керамика принадлежит к первому неорганическому материалу,
который был получен путем обжига глины, легко изменяющей форму
в сыром состоянии. Этот период относится к глубокой древности, и,
естественно, тогда еще не имелось для перевода глины в камень
научной основы.
Современное строительное материаловедение полностью сложилось как наука во второй половине XX века, что было связано с быстрым возрастанием роли материалов в развитии техники, технологии и
строительства. Можно считать, что материаловедение – это раздел
научного знания, посвященный изучению свойств различных строительных материалов и их направленному изменению с целью получения материалов с заранее заданными рабочими характеристиками
(например, консервированная древесина, пропитанная в процессе
производства полимерными составами, – весьма устойчива к атмосферным перепадам, устойчива к гниению, а потому срок её эксплуатации по сравнению с обычной древесиной возрастает в несколько
раз!).
Научные основы горного дела, металлургии и других производств
были заложены в трудах М. В. Ломоносова, а основы «стеклянного
производства» в работах Д. И. Менделеева. Развитию отечественной
науки и технологии строительных материалов способствовали труды
Н. А. Белелюбского по испытанию и изучению природных каменных
материалов, А. Р. Шуляченко в области изучения вяжущих веществ,
Е. Г. Челиева – первооткрывателя портландцемента.
Наука о строительных материалах на современном этапе своего
развития включает не только сумму расширяющихся знаний о каждом
материале, но и комплекс общих положений, принципов, законов, по-
7
8
нятий о материалах. 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.
Неоценимый вклад в область изучения строительных материалов
в архитектуре внесли: В. Байер, Л. и О. Дворкины, Б. Н. Уголев, О. И.
Полубояринов, Л. М. Перелыгин, И. Рыбьев и многие другие.
Получить материал с универсальными свойствами пока еще не-
возможно – это проблема будущего. В технике и строительстве применяют различные материалы, отличающиеся видами исходного сырья и технологическими приемами получения. Эти два условия положены в основу деления строительных материалов на отдельные группы (керамические, вяжущие материалы, изделия на основе полимеров
и т. д.). Показатель специфических свойств строительных материалов
также положен в основу их подразделения на отдельные самостоятельные группы. Важнейшие свойства строительных материалов
определяют области их применения. Только глубокое и всестороннее
знание свойств материалов позволяет рационально и в техническом, и
экономическом отношениях выбрать материал для конкретных условий использования. Сегодня развитие промышленности строительных
материалов происходит не только количественно, но и качественно –
с ростом производства традиционных материалов возникает производство новых, более эффективных изделий. Важной задачей дизайнера является технико-экономическое сопоставление (в заданных
конкретных условиях их применения) конкурирующих видов изделий, с тем, чтобы обеспечить наиболее экономически эффективным
из них преобладающее развитие.
На сегодняшний день роль дизайнера возрастает по мере развития строительной инфраструктуры и появления на современном рынке новых строительных и отделочных материалов. Изучение дисциплины «Архитектурно-дизайнерское материаловедение» в тесном сотрудничестве с такими профильными дисциплинами, как «Дизайнпроектирование» и «Художественное проектирование средовых объектов и систем» – залог будущего профессионального успеха любого
специалиста, обучающегося в области дизайна и строительства.
8
9
1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ПОЛУЧАЕМЫЕ
ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ.
КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
«Был я на копанце, был я на топанце,
был я на кружале, был я на пожаре,
был я на обваре. Когда молод был,
то людей кормил, а стар стал –
пеленаться стал».
Старинная русская загадка
Наверное, сейчас мало кто отгадает эту загадку, а были времена,
когда любой ребёнок знал, о чём идёт речь! В этом маленьком незатейливом тексте рассказаны все технологические процессы изготовления керамической посуды. Речь идёт о печном горшке! Глину добывали на копанце, затем её очень тщательно разминали на ровной
площадке – топанце. И далее: гончарный круг, печь для обжига и,
наконец – глазурование. К посуде раньше относились очень бережно,
и старые горшки, чтобы продлить срок их службы, «пеленали» в распаренные берестяные ленты. Как оказывается всё просто, но сколько
мудрости и жизненного опыта скрыто в этой загадке!
Человек использовал глину с незапамятных времён не только для
изготовления бытовых предметов, но и в строительстве. Сохранились
постройки времён Средневековья, как например, мечеть Дженне на
Мали (рис. П.1.1), или более ранние – как всем известная Великая Китайская стена (рис. П.1.2). Главным условием было наличие этого минерала неподалёку от места предполагаемого строительства. Но в
России, богатой своими ископаемыми, люди иногда брали материал
прямо у себя во дворе или выйдя за околицу.
Помню, в детстве, приезжая к бабушке в деревню, я любила рассматривать
кладку небольшого домика-кладовки: стена как будто состояла из кирпича, но
почему-то в ней попадались соломинки, травинки, щепки. Тогда папа мне объяснил, что это саманный домик. Но мне было непонятно, что такое «саман» и
чем он отличается от кирпича.
Сегодня вне зависимости от страны проживания, климатических
условий, уровня жизни кирпич остается самым востребованным строительным материалом. Правда, национальные традиции, местоположение того или иного государства все же определяют ряд интересных
особенностей в использовании различных видов кирпича.
Так, в европейских странах обычно штукатурят дома, следовательно, лицевой кирпич получил меньшее распространение, его заме-
9
10
няют, например, эффективным кирпичом. Во Франции используют
для строительства каменные блоки, оставляя кирпич лишь для декора.
Для создания традиционного английского стиля используют темный
кирпич, имеющий фактурную поверхность.
Жаркий азиатский климат предопределил приоритет в строительстве полнотелого кирпича. А в бедных регионах Азии кирпич и по сей
день все еще производят кустарным способом: формуют вручную и
сушат на солнце.
В сейсмоопасных районах дополнительно возводят железобетонные каркасы, используя для заполнения эффективный кирпич, а потом еще обработку штукатуркой.
Наш город в начале ХХ века славился одним из первых кирпичных зданий – Императорскими винными складами по улице Волочаевской. Во время Великой Отечественной войны на территории винных складов размещался один из эвакуированных ленинградских военных заводов. А позже, точнее в 1951 году, здесь был открыт пивобезалкогольный завод «Волочаевский» (рис. П.1.3–4), – эти строения в
наши дни практически не сохранились. Но даже не этими историческими фактами примечательны эти постройки, а тем, что возводились
они из кирпича, который производился в конце XIX–начале ХХ века
на кирпичном заводе Речного пароходства г. Омска (о чём говорит
клеймо в виде якоря на образцах, которые находятся в Музее омского
кирпича).
1.1. Значение керамических материалов в строительстве
Керамическими называют искусственные каменные материалы
и изделия, полученные в процессе технологической обработки минерального сырья и последующего обжига при высоких температурах.
Название «керамика» происходит от греческого «керамос» – «глина».
Поэтому под технологией керамики всегда подразумевали производство материалов и изделий из глинистого сырья и смесей его с органическими и минеральными добавками. Материал, из которого состоят керамические изделия после обжига, в технологии называют кера-
мическим черепком.
Глина всегда была и остается одним из основных видов строи-
тельных материалов. Вначале – за 8000 лет до н. э. – глина применялась в необожженном виде для глинобитного строительства и изготовления саманного и сырцового кирпича. Известно, что за 12 тысяч
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]