Из какого материала стали или дерева следует строить научно


Из какого материала – стали или дерева – следует строить научно-исследовательские суда для изучения магнитного поля Земли? Ответ поясните.

Xm=0,2 м
T=4 c
v=1/T=1/4=0,25 Гц

1 минимально, а 2 максимально

Vср=, где S - путь, который преодолело тело, а t - время движения.
S=S₁+S₂, t=t₁+t₂.
Vср=.
Подставим числа, предварительно переведя время в систему СИ:
5 мин=1/12 ч, 10 мин=1/6 ч
Vср=(2+0,8)/(+)
Vср=2,8/(
Vср=11,2 км/ч
Ответ: Vср=11,2 км/ч

Куча!!!! Воздушный шар,шину в машине, давление в баллоне, взрыв в цилиндре в двигателе внутреннего сгорания. МАЙОНЕЗ ИЗ ПАЧКИ ВЫДАВЛИВАЕШЬ,нажимаешь а поршень шприца, шарики надувные с гелием,гидравлический пресс,дифференциальные манометры,

Скорость движения парохода относительно берега по течению реки равна v1=6 м/с, а против течения - v2=4 м/с. Определите скорость парохода 

Пусть X - скорость парохода относительно воды
У- скорость реки
V1=X+У - скорость по течению
V2=X-Y
V1+V2=2*X
X=(V1+V2)/2=(6+4)/2=5 м/с
V1-V2=2*У
У=(V1-V2)/2=(6-4)/2=1 м/с

Ответ 5 м/с - скорость парохода
1 м/с- скорость реки

Из какого материала – стали или дерева – следует строить научно-исследовательские суда для изучения магнитного поля Земли? Ответ поясните.

Физика

Из какого материала – стали или дерева – следует строить научно-исследовательские суда для изучения магнитного поля Земли? Ответ поясните.

Автор: Гость

Не нашли ответ?

Ответить на вопрос

Похожие вопросы

Какие породы дерева используют в строительстве

Породы древесины

В зависимости от того, что вы хотите сделать, используют ту или иную породу древесины. 
Прежде всего нужно определить, принадлежит ли выбранный вами брусок к хвойным породам или лиственным. Хвойные породы обладают более резким, смолянистым запахом. Кроме того, макроструктура таких пород дерева лучше выделена, чем у лиственных. К хвойным породам древесины относят сосну, лиственницу, пихту, ель, кедр. 

Хвойные породы древесины  

Различают следующие хвойные породы древесины:

Сосна наиболее часто используется как строительный материал. Окраска древесины сосны может быть как красновато-желтой, так и бледно-желтой, причем это нисколько не сказывается на рабочих свойствах древесины. Сама древесина прочная, легкая, удобна в обработке. Кроме того, из-за высокого содержания смолы древесина очень стойка к гниению и воздействию атмосферных явлений. Мягкая структура древесины позволяет легко впитывать различные красители. Это касается также и лаковых покрытий. При усушке древесина сосны практически не коробится. 

Ель — вторая по значимости и использованию хвойная порода. По сравнению с сосной, ель во многом уступает ей. Прежде всего, это вызвано большим количеством сучков в древесине. Да и обработке она поддается несколько хуже. В древесине ели смолы немного меньше, что и сказывается на плохой устойчивости ее к воздействию атмосферных явлений. 

Кедр, или сибирская сосна, по строительным качествам не уступает ели, а порой даже превосходит ее. Древесина кедра очень легка в работе, но при этом так же, как и ель, не обладает устойчивостью к загниванию. 

Пихта, по своим рабочим качествам мало чем отличается от ели: легко поддается обработке и практически не воспринимает химических препаратов. Так же, как и в древесине ели, здесь мало содержится смолы, из-за чего древесина быстро загнивает на открытом воздухе без специальной обработки. 

Лиственные породы древесины

Лиственные породы древесины делятся на твердолиственные и мягколиственные. Древесина таких пород практически не пахнет, а запах усиливается только при свежем срезе древесины и ее обработке. Среди тверд олиственных пород наиболее часто используются дуб, береза и ясень. Наиболее часто встречающиеся среди мягколиственных пород — осина и ольха. 

Лиственные породы древесины:

Дуб чаще всего используется при изготовлении мебели. Дубовая мебель считается самой красивой и прочной, кроме того, плотная древесина позволяет украсить детали рельефной резьбой. Также прочность и твердость древесины способствует изготовлению мелких крепежных, но в то же время прочных соединений. Дуб — одна из немногих пород древесины, из которой можно сделать гнутые детали различного радиуса. Из-за высокого содержания в древесине дубильных веществ дуб считается самой устойчивой к гниению из всех лиственных пород. 

Бук также относится к твердолиственным породам. По своим качествам практически не уступает дубу. Так же хорошо, как дуб, поддается обработке, гнется и пропитывается различными химическими растворами. Это его качество способствует долговечности лакового и красящего покрытия. Но из-за того, что бук сильно коробится при высыхании, подвержен загниванию с образованием червоточин, он мало используется при изготовлении мебели. 

Ясень чаще всего используется при изготовлении мебели, шпона и паркета. Такое широкое применение ясеня обусловлено, прежде всего, качествами его древесины: прочная, вязкая, долговечная, стойкая к загниванию, с красивым текстурованным рисунком, которая при усушке мало коробится и хорошо гнется при распаривании. 

Береза используется немного реже, чем ясень. Прежде всего, это объясняется малой устойчивостью к загниванию, большой усушкой и подверженностью к короблению. Но сама древесина березы хорошо поддается обработке, дает возможность делать мелкую рельефную резьбу. Кроме того, древесина березы хорошо пропитывается химическими веществами, прекрасно удерживает лаковое покрытие. 

Вяз, берест, ильм представляют одну породу. Среди основных качеств, которыми обладает эта порода, можно назвать: плотность, прочность, вязкость и малопористость. При усушке древесина практически не коробится и не трескается. Кроме того, после распаривания древесина может изогнуться так, как вы пожелаете. Но из-за своей плотной и мелкопористой структуры древесина плохо поддается полировке, плохо строгается и окрашивается. 

Орех обладает красивой древесиной и предназначен для отделочных работ. Хорошо обрабатывается, поддается полировке и пропитке химическими веществами. Тяжелая и прочная древесина ореха не поддается короблению и гниению. 

Осина обладает мягкой древесиной, в которой мало сучков. Осина хорошо поддается обработке, но из-за ее пористой структуры мелкие детали могут сломаться практически во время их изготовления. 

Тополь также относится к мягколиственным породам. Из такой древесины получаются красивые небольшие детали и изделия. Но тополь склонен к загниванию, при усыхании коробится и трескается. 

Ольха из всех мягколиственных пород наиболее часто используется при строительстве домов и при изготовлении мебели. Ольха практически не поддается загниванию, и поэтому она часто используется при строительстве срубов колодцев. Также она хорошо используется при строительстве кладовых — она сама не пахнет и не впитывает запах. 

Липа среди всех мягколиственных пород ценится при изготовлении крупных резных деталей для мебели. Кроме того, это одна из немногих пород древесины, которая не коробится и не трескается при усушке. Липа обладает прочной структурой, которая мало поддается гниению. 

Древесина плодовых деревьев

Среди редких пород, которые используются в столярном и плотничном деле, большое место занимает древесина плодовых деревьев. Преимущественно здесь используется древесина диких деревьев. 

Древесина плодовых деревьев:

Груша обладает плотной однородной красивой древесиной, идущей в основном на изготовление небольших деталей. Редко когда удается получить большое полотно доски из грушевого ствола. Но не только из-за этого груша идет на украшение мебели. Ее древесина устроена так, что при резании лезвие пре красно снимает стружку и по направлению роста волокон и против них. Кроме того, и полируется, и пропитывается древесина превосходно. Есть еще одна особенность груши — ее одинаково можно отнести и к твердым, и к мягким породам. Сырая древесина достаточно мягкая, но если ее вымочить, а затем медленно высушить, то древесина становится очень твердой. Среди недостатков можно назвать только один — без лакового покрытия дерево быстро темнеет и начинает гнить. 

Яблоня относится к ряду самых красивых и прочных пород древесины. Но после высыхания дерево очень сильно коробится и усыхает, поэтому предпочтительнее работать только с хорошо высушенной яблоней. Так же, как и груша, идет на отделку мебели, изготовление домашней утвари и украшений. 

Слива, как и яблоня, очень подвержена растрескиванию и короблению при сушке. Твердая и прочная древесина со множеством разноцветных прожилок прекрасно колется и полируется. Чаще всего идет на изготовление украшений и на рельефную отделку мебели. Также очень высоко ценится точеная утварь из сливовой древесины. 

Древесина редких пород

Выше мы рассмотрели те породы древесины, которые произрастают у нас. Но в России большой популярностью пользуются и импортные породы, которые чаще всего идут на изготовление мебели и украшений. 

Древесина редких пород:

Красное дерево произрастает только в тропических лесах. Само понятие «красное дерево» не означает принадлежность к какой-то породе, а представляет совокупность разнообразных пород, древесина которых обладает красным цветом. Древесина красного дерева относится к мягким породам, хорошо поддается обработке, полируется, впитывает лак. Преимущественно используется при отделке мебели и помещения. Из-за своей дорогой цены редко когда полностью идет на изготовление мебели. 

Черное дерево привозится к нам с Мадагаскара, Цейлона, острова Святого Маврикия. Хотя древесина при усушке трескается и хорошо раскалывается, черное дерево считается самым дорогим. Его древесина плотная, однородная, черного цвета. Очень высоко ценится древесина с малозаметными прослойками годичных колец и сосудов. Менее всего ценится древесина с белесоватыми прослойками и выделяющихся на фоне древесины макроструктуры и ядра. Древесина практически не поддается гниению, не коробится при усушке, прекрасно впитывает лак. Единственное, что непозволительно делать с черным деревом, полировать: от этого внешний вид только ухудшается. 

Эвкалипт обладает прочной, тяжелой древесиной, которая практически не поддается гниению. Это свойство объясняется большим содержанием в ее структуре эфирных масел, которые действуют так же, как и смола в древесине сосны. Эвкалипт принадлежит к небольшому числу древесных пород, которые плохо поддаются обработке. Чаще всего из эвкалипта изготавливают основу мебели, затем украшают ее вставками из других пород или обклеивают шпоном из красного или черного дерева. 

Фернамбук используется при изготовлении мозаики. Самыми дорогими считаются скрипичные смычки и дирижерские палочки, сделанные из этого, дерева. При хранении фернамбук способен изменить цвет от желтого с оранжевым отливом до темно-вишневого или даже черного. Его древесина практически не гниет и в сухом виде не поддается короблению. Зато только что срубленное дерево сильно усыхает, трескается и формоизменяется. По тяжести в обработке уступает только эвкалипту. 

Палисандр, как и большинство пород, ввозится в Россию из Южной Америки. Древесина палисандра обладает пористой структурой и плотным расположением тонких волокон. Особенность этой породы составляет ее цвет, который в зависимости от преобладания какого-нибудь оттенка меняется от светло-фиолетового до темно-коричневого с фиолетовым отливом. Как и фернамбук, с течением времени способен изменить цвет. Если дерево по окончании работ не было отполировано, то цвет древесины может стать практически черным. Сама древесина прекрасно поддается обработке, не подвержена гниению. Чаще всего из палисандра изготавливают мебель и всевозможные украшения. 

Атласное дерево редко встречается у нас, и поэтому оно очень дорого ценится. В России идет только на изготовление вставок мозаики и на украшения. Древесина этой породы может иметь желтый, красный и бурый оттенок. Но независимо от цвета древесины в ней всегда есть мельчайшие блестки, которые при покрытии лаком придают готовому изделию атласное сияние и лоск мягкой струящейся ткани. 

Строение древесины

Сделав поперечный срез, вы можете наиболее четко рассмотреть строение древесины. Каждый брусок необтесанного дерева имеет кору — это кожа дерева, которая не используется в работе, ее обязательно нужно снимать. 

Под корой располагается зона роста дерева, которая практически не различима невооруженным глазом. На свежем спиле с растущего дерева этот слой камбия представлен очень хорошо. После того как вы снимите кору, вам откроется тонкая прослойка влажной ткани зеленоватого цвета — это и будет камбий. За камбием расположена собственно древесина с годичными кольцами. 

Древесину еще называют заболонью. В центре каждого дерева есть ядро, которое по цвету может сливаться с заболонью или иметь более темный цвет. В зависимости от этого разделяют заболонные породы древесины, где ядро не имеет ярко выраженной структуры и клетки расположены также плотно, как и в заболони, и ядровые, где, соответственно, ядро хорошо различимо. Иногда заболонные породы дерева называют безъядровыми. 

К ядровым древесным породам относятся все хвойные (сосна, кедр, ель, тис, лиственница) и некоторые лиственные породы, например дуб, ясень, тополь. 

Большинство лиственных пород составляет ряд заболонных, или безъядровых: береза, граб, ольха, клен, граб. 
Кроме микроструктуры древесины, куда относится плотность расположения древесных клеток, на создание композиции и возможность использования того или иного бруска в работе влияет макроструктура древесины, представленная годичными кольцами и сердцевидными сосудами. К макроструктуре также относится наличие различных сучков, наростов и неразвившихся побегов-глазков, которые отклоняют годичные кольца и образуют различные свилеватости. 

Древесина, где наиболее четко различимы годичные кольца, горизонтальные и вертикальные сосуды, представляется наиболее интересной для обработки. Практически все хвойные породы — граб, дуб, ильм, бук — обладают такой древесиной. 

Пороки древесины

При работе с древесиной следует не только обращать внимание на расположение волокон. Прежде всего внимательно осмотрите со всех сторон выбранный вами брусок. Древесина, с которой вы собрались работать, должна быть не только прочной, но и «здоровой» - однородной по цвету, без примеси достаточно интересных и необычных цветов, без следов поражения древесными червями-точильщиками, а также без следов начавшегося гниения. Если ваш брусок имеет хотя бы один из этих признаков, то сразу отложите его в сторону, иначе при работе вы можете всякого натерпеться, а в конце работы вы не получите достаточного удовлетворения от проделанного. Да и работа может просто свестись на нет. 

Не следует использовать для работы древесину, пораженную грибком. Его можно хорошо заметить даже невооруженным взглядом по изменению цвета древесины и по расщеплению волокон древесины в месте поражения. Цвет пораженной грибком древесины может быть различным: от кремового и бурого до синеватого и зеленоватого. Остальная древесина при этом сохранит привычный цвет. 

Зеленоватый налет, появившийся на отдельных участках древесины, свидетельствует о том, что древесина начала гнить. Плесень поражает древесину только снаружи, поэтому, если вы своевременно зачистите поверхность ножом или рубанком, то доску или брусок можно еще спасти, а затем, просушив его, использовать в работе. 

Цветная гниль не так безобидна, как ядровая. Она поражает древесину изнутри, разрушая ее структуру и делая невозможным ее использование. Древесина может быть абсолютно здоровой, но все же непригодной к работе. Пороки могут быть различными. Одни из них могут полностью исключить древесину из употребления, другие лишь ограничивают возможности по обработке. 

Наиболее распространенным пороком является наличие сучков. Но сучки встречаются двух видов. Одни из них прочно срослись с древесиной и убираются из массива только при удалении всего участка. Другие отделяются от древесины легко. Именно здесь велика вероятность того, что при сушке уже готового изделия он может выпасть и испортить всю картину. 

Заделать такое отверстие можно при помощи клинообразной пробки, которая вбивается вместо сучка. Кроме того, при долгом хранении древесины как стройматериала темнеют в первую очередь сучки. Исключение составляют только некоторые хвойные породы. 

К категории дефектов древесины можно отнести и наличие засмолок у хвойных и водослоев у лиственных пород. Так принято называть места скопления древесного сока в массиве древесины. При отделке вам придется откачать из этого места смолу и обработать ее специальным раствором. Но лучше, если вы расположите деталь на бруске так, чтобы кармашек находился либо внутри детали, либо вне ее. 

Среди пороков древесины, которые необходимо учитывать при работе, больше место занимает такой порок, как наличие трещин. Они образуются в массиве древесины в период роста древесного ствола. Трещины могут быть разными. 

Морозные трещины могут разделить весь ствол на две части. Сами трещины идут от внешнего края внутрь и образуются только зимой при сильных морозах. 

Отступные трещины возникают только внутри ствола, при этом образуется промежуток между годичными кольцами. Причина образования таких трещин — большое напряжение внутри ствола в период усиленного роста. 

Метиковые трещины, как и морозные, могут разделить ствол на две части. Разница между ними в том, что морозные идут от внешнего края к центру, а метиковые — от основания ствола к вершине. 

Трещины при усушке могут образовываться и в древесине без видимых пороков. Такие трещины идут от центра ствола к внешней стороне поперек годичных колец. 

Также к порокам древесины можно отнести наличие наклона волокон. Такой дефект может быть как природным, так и механическим. В любом случае тонкие узкие заготовки из такой древесины при усушке очень сильно коробятся. 

У хвойных пород древесины наиболее часто встречается такой дефект как крен. Это природный порок, возникающий при сжатости ствола в период роста. Древесные волокна на этом участке расположены близко друг к другу, что значительно увеличивает время пропитки древесины антисептиками и химическими красителями. Но такая древесина очень прочна и устойчива к воздействию атмосферных явлений, так что ее можно приспособить на обивку входной двери на даче или в квартире. 

Наличие прирости в древесине само по себе безобидно, но может создать большие трудности после усушки. Такой дефект возникает при порезе древесного ствола во время роста. Образовавшаяся рана постепенно зарастает, но годовые кольца уже иначе начинают расти. 

Усушка древесины

Различных пороков древесины во время работы можно избежать, так или иначе расположив чертеж на подготовленной заготовке. Но в любом случае для работы надо брать только хорошо высушенную древесину, иначе есть вероятность, что после долгой и упорной работы все ваше старание пропадет даром, иначе говоря, растрескается и покоробится. 

Поэтому перед тем как приступать к работе, хорошо просушите заготовку. Но не стоит сразу с сырой древесины отпиливать куски, которые потом не понадобятся. Древесина от этого все равно быстрее не высохнет. При этом вы можете просто испортить брусок — ведь при усушке волокна сжимаются в разных направлениях по-разному. 

Наименьшее изменение размеров бруска произойдет по направлению роста волокон. Еще меньше станет брусок поперек роста волокон, т. е. в радиальном разрезе. Больше всего брусок усыхает в тангентальном направлении. 

Все древесные породы по способности уменьшать размеры при сушке можно разделить на 3 категории: сильно усыхающие, умеренно усыхающие и слабо усыхающие. К первой категории относятся такие породы, как дуб, липа, вяз, ольха, бук, клен и многие другие. Ко второй категории относятся: ива, осина, тополь, сосна. Мало изменяют размеры при усушке только ель и лиственница. 

Сушка древесины требует большого терпения. Нельзя сразу класть сырую древесину к сильному источнику тепла. Прежде всего, принеся доски домой, подержите их несколько дней на застекленной лоджии и только потом занесите в помещение. Если у вас лоджия не застеклена, то поставьте их в кладовку или в коридор, где температура всегда немного ниже, чем в жилой комнате и тем более на кухне. Только в эти несколько дней постарайтесь, чтобы заготовки стояли подальше от сквозняка- Да и на лоджии тоже следует избегать попадания прямых солнечных лучей, чтобы не получилось, что одна часть заготовки высохла и потемнела на солнце, а другая еще сырая. 

Чуть подсохшие доски смажьте с торцов садовым варом или клеем ПВА. Заготовки из ценных пород древесины необходимо смазывать не только с торцов, но и с боковых сторон, чтобы при сушке не образовались трещины. Такого же правила следует придерживаться и при сушке древесины плодовых деревьев. Слой ПВА можно заменить обычной бумагой, которая приклеивается к сторонам бруска на крахмальный клейстер. 

Приготовленные таким образом бруски и доски уложите возле батареи центрального отопления или возле камина или обогревателя. Доски постоянно нужно будет переворачивать и следить за тем, чтобы температура в комнате была одинаковой, без существенных перепадов. Но и сквозняков тоже следует избегать, иначе возрастает вероятность появления трещин. 

В зависимости от того, какого размера выбранные вами заготовки, время на сушку может варьироваться. Толстые и длинные доски, естественно, сохнут намного дольше, чем тонкие и короткие. 

Если вы сушите доски не в помещении, а под открытым воздухом, то вам обязательно сделать навес, который предохранял бы древесину от прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. Земля под доски должна быть выровнена тщательным образом, чтобы доски не изогнулись при хранении и сушке. На землю постелите слой толя, затем поставьте несколько брусков, чтобы воздух мог проникать и под них.

Обычную древесину сделали более прочной, чем сталь или титан / Хабр

Дерево — отличный материал для… всего. Из него делают все, что только можно себе представить. Единственное, чего не хватает — прочности. Многие сорта дерева — очень прочные, но, к сожалению, недостаточно прочные, чтобы их можно было применять более широко. Специалисты из США добились увеличения прочностных характеристик древесины путем специальной ее обработки.

После того, как дерево подвергается обработке по новому методу, его прочность возрастает в десятки раз, оно становится более прочным, чем сталь или титан. При этом древесина по-прежнему остаются дружественным окружающей среде материалом, альтернативой пластикам или металлам.

«Фактически, это новый класс материалов с великолепным потенциалом», — заявил Ли Тенг, специалист из Мэрилендского университета. Работа Тенга и его коллег опубликована 7 февраля в авторитетном научном издании Nature.

Попытки укрепить дерево, изменить тем либо иным образом его характеристики не прекращаются десятилетиями. Некоторые методы удачные, другие — не очень. К числу удачных можно отнести выделение микроволокон целлюлозы, что позволяет создавать достаточно устойчивые к внешним воздействиям материалы.

Но Тенг с коллегами решили подойти к проблеме с другой стороны. Исследователи сфокусировались на модифицировании пористой структуры натуральной древесины. Изначально они стали пробовать кипятить различные сорта древесины, включая дуб, в растворе гидроксида натрия и сульфита натрия в течение семи часов. Этот процесс оставил целлюлозную структуру практически нетронутой, но окружающие целлюлозу компоненты частично ушли. Один из таких компонентов — лигнин, полимер, связывающий целлюллозу.

Затем команда поместила на сутки деревянный блок под пресс, одновременно нагрев его до 100 градусов Цельсия. В результате образовались деревянные планки толщиной в пятую часть от прежних параметров. Кроме того, этот материал оказался в три раза плотнее натуральной древесины и в 11,5 раз прочнее. Предыдущие попытки усилить прочностные характеристики приводили к повышению этого параметра максимум в 3-4 раза.

Сканирование волокон нового материала при помощи электронного микроскопа показало, что сдавливание уничтожает целлюлозные трубочки, которые сжимаются и переплетаются вместе. «Вы получаете нановолокна, размещенные вдоль оси роста дерева, сцепленные между собой», — заявил один из участников исследования.

Для того, чтобы проверить, насколько устойчива «древесина нового типа» к внешним факторам, команда стала выстреливать по паллетам из баллистической пушки, которая обычно используется для проверки прочности военных транспортных средств. Как оказалось, модифицированная древесина выдерживает удар 46-граммового стального снаряда, летящего со скоростью примерно 30 метров в секунду.

Это, конечно, гораздо медленнее, чем скорость пули, вылетевшей из ствола огнестрельного оружия, но все же и это солидное достижение. Такая скорость примерно соответствует скорости автомобиля, движущегося перед столкновением с препятствием. Да, американцы считают, что их метод позволяет создавать материал, пригодный для автомобилестроения.


Эксперты считают, что команда «улучшателей дерева» чрезмерно усложняет процесс, который может быть гораздо более простым. Например, просто воздействие высокой температуры, пара и давления способно значительно улучшить прочностные характеристики материала. А можно просто прокипятить дерево в течение 7 часов в растворе каустической соды. В результате получается достаточно прочный материал. 24-х слойная защита из такого дерева задерживает 9-мм пулю, которой стреляют из пистолета.

Микаэела Идер, исследователь из Института Макса Планка считает, что воздействие давления также упрочняет дерево — хотя в этом случае неясно, насколько сильно имеет место сплетение нановолокон. Тем не менее, авторы оригинальной работы уверены, что только их методика позволяет многократно улучшить прочность дерева. Коллеги согласны с ними, говоря, что у работы большой потенциал, и в будущем можно было бы создать коммерческую технологию для производства прочных строительных материалов из дерева.

Древесина – непростой строительный материал

Древесина как строительный материал известна с незапамятных времен. В старину древесина применялась в простых конструктивных формах – в виде стоек и балок покрытий при устройстве жилищ и других простейших зданий. С течением времени искусство строить из древесины совершенствовалось, и появились более сложные формы несущих деревянных конструкций. В нашей стране при изобилии лесных богатств, древесина всегда являлась основным, наиболее доступным строительным материалом.

Исторические и географические условия древней Руси способствовали развитию деревянного зодчества, созданию замечательных кадров русских строителей. Накапливая из поколения в поколение опыт и мастерство, русские зодчие создавали непревзойденные по уровню строительного искусства деревянные сооружения: из дерева строили целые города, крепостные сооружения, дворцы, храмы и мосты.

По лесным ресурсам Россия занимает первое место в мире: на ее долю приходится 25% мировых запасов леса, но это преимущество до сих пор не используется. Например, в 2009 г. из 19 млн. м3 отечественных пиломатериалов, 16 млн. ушло на экспорт, а внутреннее потребление составило всего 3,7 млн. м3.

СССР производил 75 млн. м3 пиломатериалов, из них только 8 млн. м3 экспортировалось (при этом 37 млн. м3 использовалось в строительстве).

Древесина – хороший и дешевый строительный материал, широко применяется в строительстве, но, как всякий строительный материал, имеет свои достоинства и недостатки. Поэтому при проектировании и возведении деревянных сооружений и несущих конструкций необходимо максимально использовать положительные свойства древесины и свести к минимуму влияние ее отрицательных свойств.

К положительным свойствам древесины можно отнести:

Производственные особенности – строительство из древесины не связано с удорожанием работ в зимнее время. Древесина отлично удовлетворяет требованиям сборного строительства. Возможность сборки, разборки, перемещения и повторной сборки замаркированных элементов обуславливает использование древесины в сборно-разборных сооружениях.

Отрицательные свойства древесины заключаются в следующем:

Неоднородность строения. Влияние пороков древесины (сучков, косослоя, трещин) на механические свойства. Влияние влажности. Гниение. Древесина содержит органические питательные вещества, которые служат пищей для бактерий, дереворазрушающих грибов, жуков-древоточцов, термитов и морских древоточцев.

Естественно, кризис жилья в России, повышение требования к жилым домам по их энергоэффективности, экологическим параметрам, заставил правительство обратить внимание на дерево, как строительный материал, удовлетворяющий этим требованиям, имеющий доступную цену и огромный ресурс. Здесь экология – это максимально рациональный и экономный подход к расходованию природных ресурсов при бережном отношении ко всему, что окружает человека на планете. Не бери лишнего, используй повторно всё, что можно, работай, не загрязняя природу вокруг, всегда выбирай менее вредный материал, и так далее. При этом не забыта и необходимость создания комфортных условий для человека. Освещённость, микроклимат, удобное расположение здания, эстетика, безопасность важны наравне с рачительным подходом к окружающей среде.

В 2016 году Минстроем России проведена работа по разработке новых сводов правил «Конструкции деревянные с узлами на винтах. Правила проектирования» и «Здания жилые одноквартирные с деревянным каркасом. Правила проектирования и строительства». Документами устанавливаются требования к расчету и конструированию соединений элементов деревянных конструкций. В настоящее время указанные новые своды правил находятся на техническом редактировании в Федеральном автономном учреждении «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве».

Кроме того, Приказом Минстроя России утверждено изменение к своду правил 64.13330.2011«СНиП II-25-80 Деревянные конструкции», предусматривающее повышение надежности и точности расчетов строительных конструкций, возводимых из древесины и материалов на ее основе. Разработаны и внедряются в практику применения, новые финансовые инструменты, повышающие доступность жилья из дерева. Однако не всё так просто!

Доля деревянного домостроения в общем вводе малоэтажных домов увеличилась с 34 % в 2018 году до 37 % в 2019 году, а доля малоэтажного домостроения в общем объеме жилищного строительства выросла на 5 % и составила в 2019 году 49,1 %.

Основными проблемами, сдерживающими развитие деревянного домостроения в России, являются устаревшее нормативное регулирование, ограничения по ипотечному кредитованию в сегменте (более высокие риски для банков по сравнению с квартирами в многоквартирных домах) и отсутствие государственных мер поддержки деревянного домостроения. Также барьером для динамичного развития деревянного домостроения в России является большая доля (более 50%) так называемого «серого», неквалифицированного рынка услуг, часто предлагающего предлагая некондиционное и небезопасное жилье. Услугами «серого» рынка население пользуется вынужденно, в основном из-за отсутствия доступного кредитования.

При этом никого не настораживает тот факт, что за два десятилетия после существенного упрощения процедуры индивидуального жилищного строительства (согласно норматива РСН-70-88) в стране не подготовлен ни один инженер, ни один квалифицированный рабочий для малоэтажного строительства. Потому, что в стране нет ни преподавателей, ни учебников для создания кадрового потенциала. Посмотрите на перечень учебной, научной и популярной литературы, выпускаемой в 30е и 40е годы в СССР! 

Сколько учебных заведений готовили специалистов этого профиля, какими темпами развивалась отрасль деревянного домостроения, с применением технологий «Заводское домостроение»! Сегодня этой темой занимаются Минстрой и Минпромторг, но результаты очень скромные и это на фоне жесточайшего жилищного кризиса! Из чего и как будем строить 120 млн. кв. метров жилья?

Но так ли прост, этот строительный материал – дерево?

Ни у кого не вызывает сомнений, что древесина – наилучший конструктивный материал, имеющий определённые недочёты: низкие био- и теплостойкость, горючесть, усушечное растрескивание и коробление. Однако при известных мероприятиях и правильной эксплуатации деревянные постройки служат человеку сто и более лет. Уместно напомнить, что все химические способы борьбы с гниением и горючестью носят относительно кратковременный характер и, по данным испытаний, отрицательно влияют на механическую прочность древесины, которая в результате химического воздействия понижается до 15% (Павлов А.П. Деревянные конструкции и сооружения, 1955).

Что делать с деревянными конструкциями дома, у которых профилактическая пропитка, заканчивает своё действие через 3 – 5 лет, для открытых конструкций, и 5 – 7 лет, для закрытых? Разбирать и снова пропитывать, или всё это только для сбыта химии и потехе контролёров?

Сушить или не сушить?

Очевидны и общеизвестны преимущества строительства домов из свежесрубленной древесины, но она содержит много влаги (в среднем не менее 300 литров воды на кубометр древесины). Поэтому традиционно дом строился в два этапа: ставился сруб без прокладки уплотнителя между венцами, выдерживался до воздушно-сухого состояния древесины 6-9 месяцев, разбирался и вторично собирался с уплотнителем, как правило, из волокнистой растительной органики, которая имеет три неустранимых недостатка: гигроскопичность, слёживаемость и низкую биостойкость.

Заверения некоторых поставщиков, что древесина зимней заготовки практически не содержит влаги, не находит подтверждения у исследователей. Так, например, европейский специалист показывает, что влажность свежесрубленной древесины сосны или ели в зависимости от места замера в стволе составляет: в ядре – 30-40 %, заболони – 100-120 %, а в среднем – 60-100 (Мейер-Бое В. Строительные конструкции зданий и сооружений, 1993).

Сторонники принудительной сушки, в большинстве своём производители сушильных камер, голословно утверждают, что их древесина не растрескивается и не даёт усадки. А специалисты на основании многолетних и многочисленных исследований заявляют, что задача высушивания без растрескивания толстых сердцевинных сортаментов и сегодня относится к актуальным проблемам теории и техники сушки древесины (Кречетов И.В. Сушка древесины, 1980).

За прошедшие тридцать лет после этого заявления человечество не нашло путей устранения остаточных напряжений при любых видах сушки, включая атмосферную.

Теоретически в сушильной камере можно получить материал даже с нулевой влажностью, но как только камера раскроется, то, в зависимости от соотношения температуры и относительной влажности окружающей среды, в древесине установится равновесная влажность. Например, в жилом доме при нормальных условиях эксплуатации влажность древесины в стенах и перекрытиях колеблется от 8 до 18%.

Природную способность впитывать и отдавать влагу, в зависимости от градиента влажности, древесина сохраняет многие десятки лет, а соответственно за это же время будет происходить разбухание и усадка стен и проявляться действие внутренних напряжений, которые и вызовут усушечные растрескивания и коробления элементов дома. В этом можно убедиться, внимательно изучив проспекты известной компании HONKA, использующей древесину камерной сушки, и фотографию выставочного образца клееного бруса, противоречащую заявлениям некоторых производителей, что брус может трещать скорее по массиву, чем по месту склейки. Декларации же, что стены из клееного бруса не имеют усадки, опровергаются финскими компаниями.

Так, например, фирма Rovaniemi, без ссылок на исследования, признает, что стены из их бруса дают усадку в 1см на метр высоты, а фирма Vuokatti подстраховывается усадкой даже в 1,5см, а это уже уменьшение высоты стены двухэтажного дома почти на 10 см.

Следует отметить, что вертикальные трещины в деревянных элементах практически не снижают добротности дома, а горизонтальные не только снижают прочность конструктивных элементов и их теплосопротивление, но и являются каналами проникновения грибковой инфекции во внутренние слои древесины. Между прочим, до настоящего времени российские специалисты принимают за эталонное значение эксплуатационной прочности прочность древесины, прошедшей атмосферную сушку и не подвергавшейся воздействию высоких температур (Серговский П.С. Гидротермическая обработка и консервирование древесины, 1975).

Кстати, созданная вовремя, в нужном месте и нужных размеров искусственная трещина в бревне или брусе не менее чем на 90% снижает проявление остаточных напряжений. Этот способ, упоминаемый в литературе полтора века назад, проверен на практике. Не стоит забывать и экономический аспект сушки и склеивания древесины. Принудительная сушка увеличивает стоимость пиломатериала по сравнению с брусом естественной влажности в 1,5 раза, а клееный брус поднимает цену ещё более чем в 2 раза.

Наибольшая толщина массивного или клееного бруса на рынке России и в скандинавских странах порядка четверти метра (0.27 м). Архитекторы, проектировщики, производители материалов и строители на выставках, форумах, конференциях, в публикациях единогласно заверяют, что дом, построенный из бруса такой толщины, пригоден для постоянного проживания в Северо-Западном регионе и даже севернее. Но подобные заявления абсолютно не согласуются с нормативом, определяющим комфорт жилья по теплу, содействующим энергосбережению и экономии на расходах при отоплении дома.

В строительной теплофизике известна прямая зависимость между тепловым сопротивлением и толщиной ограждающей конструкции. С допустимым приближением сопротивление можно определить через отношение толщины однослойного ограждения к коэффициенту теплопроводности материала ограждения. Если толщину рыночного бруса разделить на коэффициент теплопроводности сосны, то получится, что по российским нормативам дом из бруса в четверть метра не пригоден для постоянного проживания даже в районе… Новороссийска (44° 43" с.ш.). Для клеёного бруса, необходимо 37 см. и это без учёта щелей, трещин и т.д.

Конечно, в таком доме можно создать комфорт по теплу, если увеличить время или мощность отопления. Правда, одновременно увеличатся не только эксплуатационные расходы, но и тепловое загрязнение среды, а расходоваться будут не только деньги, но и кислород. Таким образом, из-за безграмотного, безответственного подхода разумного существа деревянный дом представляет угрозу для окружающей среды и для самого человека.

Расчёт толщины клеёного бруса можно выполнить просто, используя нормируемое значение регионального сопротивления теплопередаче (легко найти в поисковике для вашего региона) и умножить его значение на коэффициент теплопроводности для клеёного бруса = 0.16 Вт/(м*°С)

…А по шумам?

Так же, как и загрязнение окружающей среды, обременительные и всепроникающие шумы – спутники нашей цивилизации. Расчёты и практика показывают, что существует зависимость между так называемым индексом изоляции воздушного шума и массой квадратного метра однородной конструкции. Данная зависимость у специалистов носит название закона масс. Этот закон и следствия из него лучше всего понятны из примеров.

Если некая бетонная плита дает некое снижение уровня звука, то удвоение её толщины приведет к ослаблению уровня звука не в два раза, а лишь на 5 дБ. Подобный эффект можно получить заменой массивного элемента двумя самостоятельными, с меньшей объёмной массой, и с воздушным зазором между ними. Принципиально существует два типа стен: однородная тяжёлая (из бетона, цельного кирпича или каменной кладки) либо двойная, стены которой выполнены из материалов разной плотности или толщины, чтобы исключить или снизить резонанс между ними. Разработано множество рекомендаций по созданию конструкций, способных препятствовать или снижать распространение структурных и ударных шумов: гибкие связи между перекрытиями и стенами, подвесные потолки, плавающие полы и т.д.

Но на практике эти рекомендации применяются редко. На сегодняшний день мировая строительная практика разрабатывает и реализует проекты, как правило, ориентированные на ликвидность и экономию средств на стадии возведения объектов, а время требует другого подхода, ориентированного на комфортность жилья и минимизацию затрат в эксплуатационный период. Когда совершится подобный переход, то, наверное, и покупатели жилья с пониманием отнесутся к увеличению стоимости квадратного метра не менее чем на 50%. Пришла пора осознать парадокс третьего тысячелетия: отходы цивилизации всё больше снижают комфортность среды обитания, комфорт ценится всё выше, а за него надо платить.

В деревянном доме борьба с шумами ещё более осложнена. Мало того, что древесина легче бетона в 4-5 раз, но, как известно, она прекрасно проводит звук: скорость звука в древесине больше чем в кирпичной кладке, бетоне, мраморе, граните; всего на 10% меньше чем в железобетоне и на 20% - чем в стали. Именно хорошая звукопроводность древесины была использована при создании больших групп музыкальных инструментов: струнных, щипковых, духовых, ударных.

Если воспользоваться формулой ориентировочных инженерных расчётов индекса изоляции воздушного шума (Боголепов И.И. Архитектурная акустика, 2001), то требования норматива по шумам в жилых помещениях (52 дБ), удовлетворит однородная стена или перекрытие из дерева толщиной… почти в два метра!!!

Если же в эту формулу подставить толщину рыночного бруса в четверть метра, то индекс изоляции шума стеной из него будет чуть больше 40 дБ.

Таким образом, несложные расчёты и приведённые примеры убедительно показывают, что рубленные дома из хвойных пород со стенами толщиной в четверть метра, а тем более тоньше, не обеспечивают нормативных значений комфорта по теплу и шумам в домах для постоянного проживания в подавляющем большинстве регионов России.

По сути, речь идёт о создании нового направления в строительной индустрии. Начинать надо с системного наведения порядка в действующих нормативных документах. Нужны типовые проектные решения, учитывающие многообразие российских факторов. Нужна типология современного жилья, рекомендации по применению материалов, порядок в сертификации и параметры качественных показателей. Всё это создаст основу для индустриализации нового поколения в малоэтажном строительстве. Индустриализация процесса, это единственный путь, так как строительство в традиционном его исполнении ожидаемого эффекта не даст.

Необходимо создать инновационную отрасль малой стройиндустрии, на базе которой появится реальная возможность не только закрыть потребность в материалах и изделиях для жилищного строительства. Очевидно одно, что только процесс индустриализации и перенос основных строительных работ в заводской цех позволит обеспечить качество жилья, его энергоэффективность, экологичность, возможность оснастить современными системами жизнеобеспечения и сделает жизнь комфортнее, а дома доступнее.

В статье использованы советы инж. Лудикова В.И.

Дерево как строительный материал | Деловой квартал

Дерево как строительный материал использовался всегда. Строили дома, церкви, крепости. Даже когда его теснили камень и кирпич, деревянными оставались балки, стропила, колонны. Легкое, доступное, простое в обработке, прочное и долговечное, дерево любили за универсальность. Красота текстуры и богатство оттенков древесины в сочетании с прекрасными теплотехническими характеристиками, способностью абсорбировать запахи и регулировать микроклимат в помещении создали ему репутацию самого гуманного материала, положительно влияющего на физическое и психологическое состояние человека.

Достоинства дерева напрямую связаны с его естественным происхождением; этим же обусловлены и недостатки. Дерево как строительный материал подвержено горению, гниению, заражению грибком и прочим напастям. Неоднородная структура, изначальная высокая влажность делают его зависимым от предварительной подготовки (сушки) и условий эксплуатации. В плохо высушенной древесине возникают напряжения между слоями разной степени влажности, что приводит к изменению внутренней структуры, деформациям, растрескиванию. Даже в специальных условиях практически невозможно высушить древесину толщиной более 10–15 см. При строительстве зданий из дерева требуется значительное время, чтобы материал в конструкциях окончательно выcox и дом дал уcaдку, только после этого можно вести отделочные работы. Кроме того, габариты конструкций из цельной древесины всецело зависят от исходных размеров бревна. Словом, неизбежны были поиски технологии, способной сохранить достоинства дерева и минимизировать его недостатки.

МАТЕРИАЛ С КАЧЕСТВЕННО НОВЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ

В 1906 году Отто Хетцлер изобрел клееную древесину. Идея состояла в том, что хорошо просушенные доски склеивались между собой в объемные блоки. Но надежность соединения полностью зависела от качества клея и его устойчивости к внешним воздействиям, поэтому до середины ХХ века новая технология не получила широкого распространения. Только с изобретением полимерных клеев на резицино-формальдегидной основе деревянные клееные конструкции стали завоевывать мир. Совершенствование клеевых составов продолжается до сих пор. Созданы соединения на основе поликонденсации (фенольные и аминопластиковые клеи), они не подвержены разрушительному влиянию агрессивной среды, влаги, грибков и насекомых, устойчивы при пожаре и не допускают расслоения несущих элементов при повышенных температурах.

Сегодня у производителей есть возможность выбирать вид клея с учетом породы древесины, типа конструкции, условий ее эксплуатации. Надежность современных клеев такова, что при испытании на сдвиг опытных образцов в большом проценте случаев деформация идет по древесине, а не по соединению. Технология клееной древесины позволила создать строительный материал, обладающий более однородными физико-механическими и эксплуатационными свойствами, чем у натурального дерева.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА КЛЕЕНОЙ ДРЕВЕСИНЫ

БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫЕ КЛЕЕНЫЕ КОНСТРУКЦИИ

Совершенствование клеевых составов сделало возможным создание большеразмерных конструкций длиной до 40–60 м и высотой до 2 м, которые широко применяются во всем мире для перекрытия большепролетных сооружений самого различного назначения. На сегодняшний день максимальный перекрытый с помощью КДК пролет составляет 150 м. Несущие конструкции из клееной древесины обладают качествами, благодаря которым они потеснили, а в некоторых областях и полностью заменили металлические и железобетонные.

ОСНОВНЫЕ ДОСТОИНСТВА НЕСУЩИХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ:

Деревоклееные конструкции практически всегда выступают в качестве главного выразительного элемента интерьера или экстерьера здания, соединяя функциональность и декоративность. Эстетический потенциал дерева как строительного материала может быть органично использован в зданиях самой разной стилистической направленности – от традиционной и этнической архитектуры до модернистской с акцентом на высокие технологии. Уникальные свойства КДК сделали их едва ли не самыми популярными конструкциями при строительстве стадионов, торговых комплексов, концертных залов, выставочных центров, промышленных зданий, мостов, аквапарков и бассейнов. Чем больше перекрываемый пролет, тем более эффективно применение деревянных клееных конструкций.

При небольших пролетах, до 24 м, при одинаковой несущей способности металлические конструкции сравнимы с деревянными. Но при увеличении размеров расход металла возрастает многократно, что делает такие конструкции «золотыми», особенно если учесть стоимость огнезащитного покрытия, которое иногда равно стоимости конструкции. Для перекрытия больших пролетов идет примерно одинаковое количество кубометров клееных деревянных конструкций и тонн металла при практически двукратной разнице в цене. В случае с железобетоном сама конструкция стоит столько же, сколько и деревянная, но ее значительный вес (в 4–5 раз больше, чем у деревоклееных аналогов) требует серьезного усиления фундаментов и опор, что приводит к удорожанию всего сооружения, также существенно выше энерго- и трудозатраты на транспортировку и монтаж железобетонных конструкций. Напротив, легкость, прочность и высокая степень заводской готовности КДК позволяет быстро монтировать здание, а при необходимости – разобрать и перенести его на другое место. Несущие конструкции из клееной древесины не требуют дополнительной отделки, что также приводит к снижению затрат при возведении зданий.

В результате использование КДК дает снижение стоимости покрытий на 10–30%, общей стоимости проектирования и строительства – на 15–25%, стоимости эксплуатации – на 20–70% по сравнению с металлом и железобетоном. Особо необходимо отметить прекрасные эксплуатационные показатели деревянных клееных конструкций в зданиях с повышенными требованиями к коррозионной стойкости, такими как склады удобрений, противогололедных реагентов и других химикатов, а также в мостах, бассейнах и аквапарках. Срок службы КДК в химически агрессивных средах во много раз больше, а затраты на поддержание конструкций в рабочем состоянии значительно меньше, чем при возведении подобных сооружений из металла или железобетона. Самым парадоксальным качеством клееной древесины можно считать ее высокую огнестойкость. Дерево – горючий материал, но поведение КДК при пожаре позволяет считать их более безопасными, чем конструкции из металла и железобетона. Горение массивной клееной древесины происходит с постоянной скоростью – от 0,6 до 0,7 мм в минуту.

Таким образом, за час может сгореть максимум 42 мм по периметру конструкции. При значительных размерах КДК подобное уменьшение сечения при расчетном уменьшении нагрузки на конструкцию во время пожара примерно на 30% не приводит к потере несущей способности в течение нормированного времени огнестойкости, что дает возможность эвакуировать людей. Тогда как сталь уже при температуре 550°С меняет все свои механические характеристики, а при 700° теряет более 80% несущей способности: модуль упругости резко падает, начинаются сильные деформации, что ведет к разрушению конструкции. Поэтому в КДК наиболее уязвимы металлические соединения: опоры, закладные элементы, а также детали, вклеенные на эпоксидных клеях, которые перестают работать при внутреннем прогреве уже при 60°. Их приходится защищать деревянными накладками и вспенивающимися огнезащитными составами. Во всем мире ведутся исследования в области химической противопожарной обработки, которая позволяет ощутимо задержать начало горения дерева и распространения фронта обугливания. Например, в этом году компаниями «А+Б» и «ТВТ-Стройинвест» был получен сертификат на бесцветный кроющий состав «Феникс», образующий при пожаре вспененную оболочку и не дающий конструкции загореться в течение 30 минут (Ко (30) СНиП 21-01-97) и столько же времени препятствующий распространению огня по конструкциям.

Срок службы КДК подтверждается опытом эксплуатации объектов в течение 55 лет. Разумеется, есть множество примеров, когда деревянное сооружение стоит сто и более лет, но все зависит от условий эксплуатации. Соблюдение нескольких ключевых правил защиты конструкций от влаги, огня и гниения делают КДК практически вечными. Параллельно с развитием технологий производства и защиты КДК идет поиск новых, более совершенных архитектурных и конструктивных решений, расширяющих функциональные возможности клееной древесины. Во всем мире клееные деревянные конструкции выделены в отдельную категорию. В учебных заведениях существуют специальные отделения или группы, занимающиеся изучением и проектированием клееных конструкций.

Точно так же есть проектные бюро, занимающиеся только этим направлением, в них работают специалисты, прекрасно чувствующие специфику и возможности клееной древесины. В результате идет постоянное обогащение типологии и формообразования клееных деревянных конструкций. Увеличиваются величины перекрываемых пролетов, разрабатываются новые узловые соединения элементов, новые формы покрытий из клееной древесины. Одним из основных направлений поиска стали пространственные большепролетные покрытия. В подобных системах нагрузка распределяется более равномерно, что позволяет создавать изящные ажурные конструкции. Изготовление таких структур требует высочайшего качества производства и точности монтажа. К сожалению, современный уровень развития российского рынка КДК не позволяет широко использовать подобные конструкции, но темпы его развития внушают надежду на качественный прорыв в самое ближайшее время.

КДК В РОССИИ

История КДК в России достаточно драматична. В ней были периоды подъемов и спадов, не имеющие отношения к объективным качествам конструкций и общемировым тенденциям в их развитии. В послевоенные годы на фоне нехватки металла дерево как строительный материал благодаря доступности и дешевизне начало активно использоваться при восстановлении разрушенной страны. Но вскоре по инициативе Н. Хрущева был взят курс на массовое применение сборных железобетонных конструкций. Только в середине 1970-х годов точно таким же волевым решением ЦК партии для решения проблем сельского хозяйства были выбраны клееные деревянные конструкции. В стране построили 26 заводов по изготовлению типовых КДК, создали специализированные научные лаборатории и проектные группы.

В течение 15 лет это направление активно развивалось, разрабатывались нормативные документы. Был накоплен большой опыт в производстве и строительстве, разработаны и апробированы уникальные конструктивные решения, такие как система армирования деревянных клееных конструкций, созданная сотрудниками ЦНИИСК им. Кучеренко. В 1990-е годы из-за общего кризиса в стране производство КДК было практически прекращено, большая часть заводов закрыта, научно-исследовательская база сократилась до двух лабораторий. На фоне бурного всплеска во всем мире интереса к применению клееных конструкций наступивший спад отбросил Россию назад. В конце 1990-х началось восстановление отрасли. Постепенно реконструировались уцелевшие заводы, из года в год росли объемы производства.

На сегодняшний день действуют порядка 20 заводов по изготовлению клееных конструкций, из них большепролетные КДК делают только шесть: в Волоколамске (компания «Сокофекс-Древстрой»), в Королеве (ДСК 160 «Стройконструкция-2»), в Нижнем Новгороде (ЗАО «78 Деревообрабатывающий комбинат Н.М.»), в Смоленске (ООО «Сафоноводрев»), в Новосибирске (ООО «Стилвуд») и в Гомеле, Беларусь («Гомельский комбинат строительных конструкций»). Появляется все больше зданий, построенных с использованием КДК. Это уникальные архитектурные сооружения, нередко поражающие своими конструктивными решениями даже иностранных специалистов. Тем не менее, пока рано говорить о формировании культуры клееных конструкций в России. Потенциальная емкость российского рынка превышает нынешний уровень производства почти в 100 раз. Как скоро удастся наверстать упущенное и вывести производство КДК на среднемировой уровень, сейчас сказать невозможно. Слишком много объективных и субъективных факторов необходимо преодолеть. Стереотипы в восприятии деревянных конструкций, как со стороны проектировщиков, так и со стороны заказчиков, постепенно уступают место пониманию преимуществ дерева как строительного материала перед металлом и железобетоном.

Каждый новый пример использования КДК доказывает их высокие технико-эксплуатационные качества. Значительно сложнее преодолеть технологическую отсталость заводов-изготовителей, нуждающихся в комплексном переоснащении. Из-за несовершенства оборудования, мелкооптового производства и неразвитости рынка отечественные КДК имеют на 15–20% большую, чем в Европе, стоимость, что снижает их конкурентоспособность. Но основные проблемы клееных деревянных конструкций лежат в правовой, нормативной сфере, которая, к сожалению, завязана на безнадежно забуксовавшую общегосударственную программу перехода на систему технических регламентов. Вероятно, еще какое-то время согласование каждого объекта с применением большепролетных КДК будет проходить в экстремальных условиях борьбы с отсталостью норм пожарной безопасности, полностью не соответствующих реальным свойствам клееной древесины – материала ХХI века.

Смотрите также:

Какой строительный материал (дерево, сталь, бетон) оказывает наименьшее общее воздействие на окружающую среду? - Обсуждение науки

Дерево - фундаментальная часть строительства. Это универсальный строительный материал, потому что его можно найти везде. Ранние поселенцы в Северной Америке использовали древесину для строительства бревенчатых хижин, поскольку это было более эффективно, чем транспортировка других материалов из Европы. (Росманиц, 2013). Дерево не требовало больших инструментов для производства строительного материала.В то время древесина была самым надежным строительным материалом. Дерево настолько надежно, что дома, построенные более 800 лет назад, все еще стоят сегодня (Hoibo, Hansen, & Nybakk, 2015). С течением времени древесина по-прежнему остается предпочтительным методом строительства домов. Однако через некоторое время стал доступен новый материал. Бетон использовался в нескольких древних цивилизациях, а именно в Риме и Египте, где ресурсы ограничены, а древесина не может быть найдена. Сегодня мы видим, что бетон используется в основном в подвалах, мостах и ​​в крупных промышленных сооружениях, потому что из большинства материалов он является одним из самых непроницаемых и рентабельных.

Оглядываясь вокруг, вы можете утверждать, что сегодня в строительстве наиболее часто используются бетон и сталь. Однако, в отличие от дерева, бетон изготавливается с использованием нерациональных методов. Древесину можно сносить для повторного использования, но бетон нельзя утилизировать, и его оставляют там, где его сносят. Сталь - новейший из трех материалов. Сталь стала популярным строительным материалом во время промышленной революции из-за своей прочности. В это время большинство людей начали переходить со строительства из дерева на сталь.Обладая текущими знаниями общества, мы знаем, что древесина - лучший вариант с точки зрения устойчивости. Развитие бетона и стали не может вести по наиболее устойчивому пути.

Учитывая серьезные угрозы глобального изменения климата, устойчивое строительство - это путь вперед, на котором строительная промышленность может сыграть свою роль в достижении устойчивого и более здорового мира. Можно просто определить устойчивость как строительство для удовлетворения потребностей нынешнего поколения без ущерба для способности будущих поколений удовлетворять свои потребности.Ученые и эксперты сходятся во мнении, что деятельность человека способствует изменению климата. Только недавно реальность экологической катастрофы из-за неестественного вмешательства человека в окружающую среду стала более очевидной. Один конкретный процент участия - это строительная отрасль. В конечном счете, на здания приходится треть общих глобальных выбросов парниковых газов, в первую очередь за счет использования ископаемого топлива на этапе их эксплуатации (Huovila, Ala-Juusela, Melchert, & Pouffary, 2009).Чрезмерные выбросы углерода представляют собой реальную угрозу для мира и могут вызвать серьезные проблемы в будущем. Только в Северной Америке на строительный сектор приходится около 37% двуокиси углерода (CO 2 ) и 40% в Европе, и это, вероятно, будет продолжаться в последующие годы (Beyer, 2012). Вдобавок, если мы продолжим строить из неустойчивых материалов, в конечном итоге у нас закончатся материалы для строительства. Быстро приближается переломный момент, когда в мире заканчиваются ресурсы и энергия.Эта причинно-следственная связь будет влиять не только на текущее поколение, но и на каждое следующее поколение, которое будет иметь дело с созданными проблемами. Однако для достижения желаемых целей устойчивого и экологичного строительства строительная промышленность должна с гораздо большей серьезностью решать проблемы выбросов в строительном секторе.

Aciu (2014) объясняет, что весь жизненный цикл здания влияет на окружающую среду. Это оценивается с помощью функционального инструмента под названием «Оценка жизненного цикла» (LCA) или сквозного подхода.LCA используется для выполнения оценки, в которой материалы, конструкция, использование и снос здания количественно выражаются в воплощенных эквивалентах энергии и углекислого газа, наряду с представлением потребления ресурсов и выпущенных выбросов. Эти результаты полезны для архитекторов, инженеров-строителей, подрядчиков и владельцев, заинтересованных в прогнозировании воздействия на окружающую среду на протяжении всего срока службы конструкции. Жизненные циклы строительных материалов должны быть лучше поняты, прежде чем их воздействие на окружающую среду может быть уменьшено, и LCA стала эффективным инструментом в ответах на важные вопросы по актуальным темам, вызывающим обеспокоенность общественности, таким как выбросы парниковых газов (Hsu, 2010).

Производство, транспортировка и установка строительных материалов, таких как сталь и бетон, требуют большого количества энергии, несмотря на то, что они представляют собой минимальную часть конечных затрат в здании в целом. Эксперты называют энергию, потребляемую всеми процессами, воплощенной энергией (EE) (Høibø et al, 2015). Небольшое количество воплощенной энергии (углерода) в одной тонне бетона, умноженное на огромное количество используемого бетона, приводит к тому, что бетон является материалом, содержащим наибольшее количество углерода в мире.ЭЭ для бетона, который является самым высоким, составляет 12,5 МДж / кг ЭЭ, для стали - 10,5 МДж / кг ЭЭ, а самый низкий - для древесины с 2,00 МДж / кг ЭЭ. (Сюй, 2010). Воплощенное энергосодержание каждого строительного материала сильно различается, особенно бетона, потому что производство цемента чрезвычайно энергоемкое и требует использования ископаемого топлива, что делает его одним из ведущих производителей выбросов углекислого газа, способствующих глобальному потеплению (Shams et al, 2011).

Рассматривая воплощенную энергию бетона и стали, можно сделать вывод, что их воздействие на окружающую среду чрезвычайно велико.С другой стороны, с точки зрения углеродного следа, деревянным зданиям требуется меньше энергии от добычи ресурсов посредством производства, распределения, использования и утилизации по окончании срока службы, и они несут ответственность за гораздо меньшие выбросы парниковых газов, загрязнение воздуха и воды. Shams et al. (2011) сравнили среднюю школу Эль Дорадо в Арканзасе, построенную из дерева, с другими зданиями, построенными из стали или бетона. Авторы обнаружили, что экологичная конструкция деревянного здания, также называемая зеленым зданием, состоит примерно из 153 140 кубических футов пиломатериалов, панелей и конструкционной древесины можно сравнить с 2184 автомобилями, находящимися вне дороги в течение года.Для этого объема древесины ASTF (Альянс за сохранение лесов) предлагает, чтобы леса вырастили такое количество древесины за 13 минут, и углерод, поглощенный древесиной, составляет примерно 3660 метрических тонн CO 2 , и, что более важно, предотвращенные выбросы парниковых газов 7780 метрических тонн. СО 2 . Это подтверждает, что древесина является лучшим возобновляемым, биоразлагаемым, нетоксичным и энергоэффективным строительным материалом. В ответ древесина получила практический импульс со стороны правительств и промышленности в таких богатых древесиной регионах, как Австрия, Скандинавия, а недавно Министерство сельского хозяйства США объявило конкурс деревянных многоэтажных домов и объявило об инвестициях в 1 миллион долларов для обучения архитекторов и строителей навыкам. работа с деревом (Хамфрис, 2015).

Часто эксперты принимают во внимание производство строительных материалов, когда говорят о факторах, которые делают упор на экологичность. Этот фактор оценивается с помощью LCA. Некоторые строительные материалы, такие как сталь, труднее создавать, и, как практически невозобновляемые ресурсы, они вносят больший вклад в общее потребление материалов (Kim et al, 1998). Сталь - новейший из трех материалов. Сталь стала популярным строительным материалом во время промышленной революции из-за своей прочности.В это время большинство людей начали переходить со строительства из дерева на сталь. К сожалению, тогда еще не было известно о вреде его изготовления. Для производства стали, цемента и стекла требуются температуры до 3500 градусов по Фаренгейту, что достигается за счет большого количества энергии на основе ископаемого топлива. С другой стороны, дерево производится с использованием энергии солнца (Shams, Mahmud, & Amin 2011). Переход от экологически чистых строительных материалов, таких как бетон и сталь, к экологически чистым строительным материалам, таким как дерево, в офисных и коммерческих зданиях может существенно снизить негативное воздействие, которое здание оказывает на окружающую среду .

Если говорить о производстве строительных материалов, то древесина имеет одно большое экологическое преимущество перед сталью и бетоном. Дерево - поистине натуральный материал, способный расти и воспроизводиться. Деревья можно собирать так же, как и любую культуру, и легко превращать их в каркас. Лесные фермы - это доступный вариант для массового производства конструкционного материала. Они способны быть эффективными и устойчивыми, однако от них не требуется соблюдать какие-либо законы устойчивости. Это прискорбно, но с введением в действие новых законов мы можем сделать наиболее экологичные материалы еще более устойчивыми.Мы могли бы сделать это обязательным по закону, чтобы оно было сертифицировано Американской системой лесоводства. Если это необходимо, то больше нет оправданий тому, почему дерево не является самым устойчивым материалом. (Стандарты сертификации, 2016 г.)

Для получения сертификата American Tree Farm System необходимо соблюдать восемь стандартов. Первый стандарт - это приверженность устойчивому ведению лесного хозяйства. Фермеры, выращивающие деревья, могут сделать это с помощью разработки плана управления лесами и внедрения устойчивых методов.Второй стандарт - соблюдение законов. Этот стандарт просто требует, чтобы землевладелец соблюдал все соответствующие правила. Третий стандарт - лесовозобновление и облесение землевладельца. Четвертый стандарт - это защита воздуха, воды и почвы. Этот стандарт является устойчивым, поскольку требует от землевладельца поддерживать или улучшать качество земли. Пятый стандарт - это здоровье вашего леса и животных, которые считают его своим домом. Шестой стандарт - эстетика леса. Седьмой стандарт - защита специальных сайтов.Особые места должны иметь исторические, археологические, культурные, геологические, биологические или экологические характеристики. Последний стандарт, стандартный восемь, - это заготовка лесной продукции и другие виды деятельности. Это восемь стандартов, которым вы должны следовать, чтобы получить сертификат Американской системы лесоводства (Стандарты сертификации, 2016). Все стандарты доказывают общественности, что даже те лесные фермы, которые используются для материальных целей, по-прежнему вносят свой вклад в экологическое здоровье района.Фермы будут иметь постоянное присутствие от 50 до 80 лет. Это количество времени укрепляет постоянный доход и защищает эту территорию от дальнейшего развития. Мир гораздо больше выиграет от леса, который приносит деньги, чем от электростанции, которая приносит деньги. Такой баланс индустриализации и здоровья лесов создает очень устойчивую систему.

Вторым важным моментом в стоимости энергии для строительного материала является его поломка. Если материал не может быть эффективно переработан, он не является экологически безопасным.Когда мы разрушаем бетон, его невозможно снова использовать для строительства. Сталь требует огромного количества энергии, чтобы нагреть сталь и превратиться в новый материал. Каждый раз, когда сталь перерабатывается, ее необходимо плавить при высоких температурах, чтобы превратить ее в новый материал. Энергия, необходимая для переработки стали, требует энергии, получаемой из ископаемого топлива. Повторное использование стали по-прежнему наносит вред окружающей среде. Дерево - это материал, для утилизации которого требуется мало энергии, и его легко использовать для строительства.Восстановленная древесина - термин, который используется для обозначения пиломатериалов из старых построек, - может быть добыт под водой, если древесина не сгнила. [BJ1] Одно из преимуществ использования регенерированной древесины вместо свежей новой древесины дает нам возможность использовать более крупные куски пиломатериалов там, где новая древесина не может быть такой высокой из-за времени. Новой древесине также нужно время, чтобы сжаться в размерах, когда она начинает высыхать, поскольку регенерированная древесина не гниет, она может быть намного надежнее новой древесины (Erhlich, 2011).

Восстановленная древесина не только уменьшает углеродный след при строительстве, но и экономически дешевле], чем покупка новой древесины, посадка и выращивание которой требует денег. Рынок вторичных строительных материалов дешевле, чем покупать новенькие. Восстановленная древесина дала людям возможность создать свои рабочие места и выйти на новый рынок. Люди ищут компании, которые специализируются на заготовке древесины, и связываются с ними, чтобы избавиться от материала (Martin, E., & Schendel, E., 2014). Ежедневно строятся новые здания и сносятся старые.Из-за этого люди всегда стремятся утилизировать старые материалы, такие как дерево. Не весь материал можно спасти, но немногое имеет значение. (Martin, E., & Schendel, E., 2014) Возможность постоянной переработки и повторного использования материалов создает длительный цикл. Требуется меньше деревьев, свалки не будут заполнены древесиной, пригодной для повторного использования, и это будет дешевле для потребителя, так как стоимость рабочей силы будет намного меньше.

Несмотря на то, что древесина имеет экологические преимущества по сравнению с другими материалами, она все еще не используется в необходимом количестве.Однако в настоящее время есть люди, которые настаивают на продвижении зеленого строительства. Некоммерческий совет по экологическому строительству США (USGBC) разработал LEED, или «Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании», в марте 2000 года. Это означает, что для получения сертификата LEED строитель должен проявлять экологическую ответственность и эффективно использовать ресурсы. Они применили свои стандарты в более чем 83 тысячах проектов по всему миру. (LEED, 2016)

Сертификация LEED требует низкого уровня воплощенной энергии проекта.Воплощенная энергия - это общее количество энергии, необходимое для доставки материалов на место работы. Если мы говорим о древесине, это включает в себя газ, необходимый для работы бензопил, транспортировку на стан / строительную площадку, а также энергию, необходимую для распиловки древесины и превращения ее в материал для каркаса. Чтобы получить сертификат LEED, необходимо учитывать, насколько далеко находится поставщик. Если цена на древесину ниже у поставщика, находящегося в 100 милях, по сравнению с поставщиком, находящимся в 10 милях, LEED все равно потребует от вас использовать ближайшего поставщика, чтобы снизить объем энергии (LEED, 2016).Система LEED эффективно продвигает «зеленое» строительство и создание устойчивой инфраструктуры.

Исследования и примеры, представленные в статье, показывают, что древесина в конечном итоге является наиболее экологически безопасным продуктом для строительства. Древесина пригодна для многократного использования и очистки, чтобы превратить ее в строительный материал. Лесные фермы могут помочь противодействовать растущей проблеме обезлесения. Обществу необходимо перейти от строительства в основном из бетона и стали к строительству из дерева. Для этого правительство должно стимулировать использование экологически чистых материалов.Ничего не будет достигнуто, пока не будут установлены конкретные правила и пока подрядчики не будут вознаграждены за соблюдение требований устойчивости. Поощрения можно

.

Сталь, дерево или бетон - самый «зеленый» строительный материал?

Если бы сказка о Трех поросенках была написана сегодня, дома свиней, вероятно, были бы построены не из соломы, веток и кирпичей, а из дерева, стали и бетона. И опасной троице грозит не большой злой волк, а экологический катаклизм.

Любой ребенок, читающий оригинальную историю, сразу же скажет вам, что палки и солома никогда не обладают тормозящей силой люпина, и что кубики были очевидным выбором с самого начала.Но современным строителям становится все сложнее выбирать материалы, исходя из того, что может спасти их экологический бекон.

Защитники всех трех основных строительных материалов претендуют на определенные экологические достоинства. Сталь можно практически бесконечно перерабатывать и повторно использовать без ухудшения качества. Деревья отрастают, а древесина, используемая в строительстве, накапливает углекислый газ. А новые добавки обладают потенциалом для значительного сокращения огромного углеродного следа бетона.

«Это давняя битва между тремя основными структурными типами в Канаде», - говорит Терри Мейер Боак, профессор архитектуры Университета Ватерлоо.«Проблемы окружающей среды просто немного сфокусировали аргументы, потому что у них действительно есть что-то реальное для обсуждения».

Будьте в курсе!

Получайте новости о текущих делах и документальных фильмах по электронной почте каждое утро.

Боаке и многие другие говорят, что контекст имеет значение при выборе материалов, и что влияние этих материалов взаимосвязано. В бетоне, например, есть летучая зола, которая является побочным продуктом производства стали. Активно развивающаяся сталелитейная промышленность Онтарио эффективно производит сталь и бетон из местных источников в провинции, но то же самое нельзя сказать, скажем, о Квебеке или Б.С.

Но не все видят нюанс.

«Дерево превосходит другие материалы. Период », - говорит Марианна Беруб, директор Wood Works! Онтарио, провинциальное подразделение кампании Canadian Wood Council, направленной на продвижение использования древесины в строительстве. «Дерево - единственный возобновляемый строительный продукт. Вы сажаете деревья, выращиваете, собираете урожай и пересаживаете. Углерод хранится в зданиях. Это огромное преимущество в борьбе с изменением климата ».

Она также указывает на технологические достижения, такие как перекрестно-клееная древесина - прочный сборный материал, полученный путем наслоения дерева и клея, - который делает древесину жизнеспособной для малоэтажного или даже многоэтажного строительства.

Университет Британской Колумбии строит из дерева рекордное 18-этажное здание, а архитекторы Ванкувера также участвуют в проекте по созданию деревянной 35-этажной многофункциональной башни в Париже. Онтарио недавно изменил свои строительные нормы и правила, чтобы разрешить шестиэтажные деревянные постройки.

Боаке соглашается с тем, что поперечно-клееная древесина и связанные с ней изделия из древесины, такие как ДСП и клееный брус, делают древесину жизнеспособным претендентом на экологические здания. Но она говорит, что утверждения о том, что древесина превращает башни в поглотители углерода, уменьшающие глобальное потепление, требуют тщательной оценки.

«Если оставить дерево на месте, оно не только накапливает углерод, но и производит кислород», - говорит она. И хотя дерево, несомненно, можно использовать повторно, это не то же самое, что сказать, что оно используется повторно. «Когда вы сносите здание, вы можете спасти древесину, но я еще не видел, чтобы дом был снесен без большого экскаватора. Часто они просто выбрасывают дрова ».

Это объясняет, почему сталь имеет право хвастаться как наиболее переработанный материал в Северной Америке. В то время как древесину часто выбрасывают, а переработанный бетон измельчают в материал дорожного полотна, восстановленная сталь сохраняет свою универсальность.

«Неважно, была ли сталь стиральной машиной, автомобилем или зданием, ее можно расплавить и превратить в то, что нужно», - говорит Боак. «Когда они делают новую сталь из старой, им, возможно, придется добавлять сплавы, но она никогда не подвергается вторичной переработке. Это никогда не бывает: «Мы использовали это так много раз, что пришлось выбросить это» ».

Тем не менее, стоит помнить, что из трех принципов охраны окружающей среды переработка все еще более энергоемкая и ресурсоемкая, чем повторное использование или сокращение.

«Да, сталь пригодна для вторичной переработки, но такая переработка также имеет углеродный след», - говорит Джанет Самнер, активист по защите окружающей среды и исполнительный директор лиги Wildlands Службы парков и дикой природы Канады.«Все это должно быть отправлено на предприятие по переработке, а это значит, что есть еще транспортировка или транспортировка. Но если это заменяет потребность в новой стали, это, вероятно, будет иметь меньший углеродный след ».

Самнер провела значительную часть своей карьеры, работая над проектами по утилизации, переработке и отвлечению отходов. Она говорит, что такая организация, как ее, может подтвердить заявки на строительный материал только в том случае, если у них есть полные и прозрачные данные. Хотя расчеты сложны, она считает обнадеживающим тот факт, что эти секторы борются за экологическое превосходство.

«У меня есть большая надежда», - говорит она. «Почти забавно видеть, как отрасли пытаются превзойти друг друга в вопросах изменения климата. Сейчас на моем столе появляются предложения, в которых говорится: «Мы лучше», «Нет, , мы на лучше». Некоторые из них будут правдой, некоторые нет, но тот факт, что они так мотивированы быть лучшим в классе - это потрясающе ».

Для таких организаций, как Лига диких земель, парниковые газы - не единственное соображение. Уравнения Самнера также учитывают такие вопросы, как биоразнообразие, здоровье коренного населения и утечка отходов, образующихся при добыче ресурсов.

Даже при всей этой сложности все согласны в одном:

«Перед бетоном стоит огромная задача, - говорит Самнер.

Этот единственный строительный материал - второй по потребляемому материалу на Земле после воды - отвечает за от пяти до 10 процентов всех парниковых газов, связанных с деятельностью человека. Большая часть этих выбросов возникает в результате производства цемента - ключевого компонента бетона. Цемент скрепляет песок и гравий, что придает бетону структуру.

Профессор химии Стивен Кинрейд из Университета Лейкхед разработал лекарство. Он обнаружил «добавку биологического происхождения», соединение полиола, обнаруженное в потоке отходов целлюлозно-бумажной промышленности, которое придает сверхпрочность бетонной смеси. Простая математика показывает, как эту силу можно превратить в доброту.

«Строители обычно не стараются делать более прочный бетон, а строят с учетом конкретных требований», - говорит он. «У них разные спецификации для моста, тротуара или стены здания.С этой добавкой они могут соответствовать этим требованиям, добавляя в бетон на 25-40 процентов меньше цемента ».

Кинрейд говорит, что наука солидна, но повсеместное использование добавки оказалось более сложной задачей, чем он ожидал.

«Строительная промышленность гиперконсервативна», - говорит он. «Свинки строят свой дом на сто лет. Они очень неохотно пробуют что-то новое, потому что у них есть работающие технологии ».

Бетон, например, обычно армируют стальной арматурой.Сталь хорошо выживает в щелочных объятиях бетона. Строительная промышленность с подозрением относится к изменениям рецептов, опасаясь привнесения в смесь кислотности, вызывающей гниение арматуры.

Исследование

Kinrade показало, что его добавка не влияет на щелочность или другие важные химические вещества. Тем не менее, он продолжает работать над тем, чтобы развеять опасения отрасли, исследуя такие вещи, как микроструктуры, в которых гравий и песок встречаются с цементом, чтобы гарантировать, что сокращение выбросов углерода не требует затрат на прочность и долговечность конструкции.

Ни один строительный материал не сможет превзойти другие в качестве серебряной пули для строительной индустрии. Фактически, три основных материала, вероятно, станут еще более взаимосвязанными.

«В мировом масштабе между сталелитейной, бетонной и деревообрабатывающей промышленностью ведется активная работа по созданию гибридных технологий», - говорит Мохини Сайн, инженер и специалист по материалам, профессор Университета Торонто. «Сталь и бетон уже соединяются друг с другом, создавая здания в 100 или 120 этажей.Но мы могли видеть деревянные ламинаты со сталью в качестве арматуры. В U of T мы проводим серьезные исследования в области бетона и массивной древесины ».

Высокотехнологичные экологически чистые гибридные материалы сами по себе могут показаться сказками, но с учетом того, что горячее дыхание изменения климата уже доносится до нас, они могут быть нашим лучшим шансом жить долго и счастливо.

Журналист и писатель Патчен Барсс писал, редактировал и выпускал рассказы о науке, исследованиях и культуре более 20 лет.

.

Типы строительных материалов, используемых в строительстве

Существует множество типов строительных материалов, используемых в строительстве, таких как бетон, сталь, дерево и кладка. Каждый материал имеет разные свойства, такие как вес, прочность, долговечность и стоимость, что делает его подходящим для определенных типов применений. Выбор материалов для строительства основывается на стоимости и эффективности противодействия нагрузкам и напряжениям, действующим на конструкцию. Как инженер-строитель, я работаю со своими клиентами, чтобы выбрать тип материалов, используемых в каждом проекте, в зависимости от размера и использования здания.

Производство строительных материалов является хорошо развитой и стандартизированной отраслью, способной обеспечить надежные поставки высококачественных материалов для наших конструкций. Производство строительных материалов конструкционного класса подлежит процедурам контроля качества, которые включают проверку и тестирование в соответствии с национальными стандартами и научными методами тестирования.

В обязанности инженера-строителя входит подготовка спецификаций проекта, включая все строительные материалы, применимые стандарты и положения, которым необходимо соответствовать.Это важная часть любого проекта, чтобы указать качество и свойства материалов, которые будут использоваться.

Строительные материалы обычно можно разделить на две категории: природные строительные материалы, такие как камень и дерево, и искусственные строительные материалы, такие как бетон и сталь. Обе категории обычно требуют определенного уровня подготовки или обработки перед использованием в структурном применении. Ниже приведен список материалов, которые я чаще всего использовал в проектах по инженерному консалтингу.

Тип материала Прочность на сжатие образца как сила (Ньютон) на единицу площади (мм2)
Сталь 300 МПа *
Бетон 25 МПа *
Кладка 10 МПа *
Дерево Параллельно волокну 5 МПа *
Перпендикулярно волокну 3.5 МПа *

* МПа: мегапаскаль или Н / мм2

Бетон:

Бетон представляет собой композитный материал, состоящий из смешивания цемента, таких заполнителей, как песок, щебень и вода . Свойства бетона зависят от соотношений, используемых при расчете смеси. Поэтому поставщики бетона обычно предоставляют свойства материала и результаты испытаний для каждого конкретного участка.

Свежий бетон можно заливать в формовочные изделия, чтобы принимать любую форму или форму, и требуется время, чтобы затвердеть в подобный камню материал.Для достижения большей части прочности бетону требуется до 7 дней, и потребуется особое внимание к его отверждению, чтобы избежать растрескивания или снижения прочности. Бетон очень универсален, и я предпочитаю использовать его в тех областях, где требуется сочетание прочности и долговечности. Например, бетон - отличный материал для строительства фундаментов, где вес конструкции соответствует земле. Это требует прочности, чтобы выдерживать нагрузку, а также прочности, чтобы выдерживать контакт с окружающей почвой.

Бетон очень прочен при воздействии сжимающих напряжений, однако он хрупкий и имеет ограниченную прочность на разрыв. В сочетании со стальной арматурой железобетон прочнее и больше подходит для самых разных конструкций, таких как высокие многоэтажные дома, мосты, дороги, туннели и многие другие.

Сталь:

Сталь - один из самых прочных строительных материалов с отличной прочностью как на растяжение, так и на сжатие.Благодаря высокому удельному весу он идеален для каркаса высотных зданий и крупных промышленных объектов. Конструкционная сталь доступна в стандартных формах, таких как уголки, двутавровые балки и С-образные профили. Эти формы могут быть сварены вместе или соединены с помощью высокопрочных болтов для создания конструкций, способных противостоять большим силам и деформациям.

Сталь - относительно дорогой строительный материал, поэтому инженер-строитель должен выбрать экономичные размеры и формы в соответствии с фактическими нагрузками на здание, чтобы избежать чрезмерного проектирования.Из-за более высокой стоимости стали я часто получаю вопросы от наших клиентов, которые спрашивают, есть ли способ уменьшить вес и размер некоторых стальных элементов конструкции. Это можно сделать, если можно уменьшить нагрузки на элементы и / или ввести дополнительные вертикальные опоры. Монтаж стали занимает меньше времени по сравнению с бетоном и может быть установлен в любой среде.

Древесина:

Древесина использовалась в качестве строительного материала в течение тысяч лет и при правильном уходе может прослужить сотни лет.Это легкодоступный и экономически выгодный природный ресурс с легким весом и высокими механическими свойствами. Он также обеспечивает хорошую изоляцию от холода, что делает его отличным строительным материалом для домов и жилых домов.

Деревянные детали, используемые в строительстве, подвергаются машинной строганию и распиливанию с получением определенных размеров. Габаритные пиломатериалы выпускаются широко доступных сечений, таких как 2 "x4", 2 "x6" и т. Д. Это обычно используется при строительстве стен и полов.Хотите верьте, хотите нет, но 2 дюйма на 4 дюйма на самом деле имеют ширину 1 ½ дюйма и высоту 3 ½ дюйма. Древесина больших размеров, называемая древесиной или балками, обычно используется для создания каркасов больших конструкций, таких как мосты и многоэтажные здания. Инженерная древесина - это еще один вид древесины, используемый в строительстве, который состоит из различных видов древесины, склеенных вместе, чтобы сформировать композитный материал, подходящий для конкретных строительных применений. Примерами конструкционной древесины являются клееный брус (клееный брус), фанера и ДВП.

Из-за своего небольшого веса древесина не является самым подходящим строительным материалом для выдерживания больших нагрузок и не идеальна для длинных пролетов. Древесина редко используется для фундаментов и стен подвала, так как ее необходимо обрабатывать давлением из-за ее контакта с почвой / влагой, что может быть довольно дорогостоящим. В доме с деревянным каркасом фундамент и стены подвала обычно сооружаются из железобетона.

Каменная кладка:

Каменная кладка - это использование отдельных блоков для создания структур, которые обычно используют строительный раствор для связывания блоков вместе.Самым распространенным материалом, который я использую при проектировании каменных конструкций, является бетонный блок, при необходимости с вертикальным армированием стали. Каменная кладка обладает высокой устойчивостью к сжимающим нагрузкам / напряжениям, что делает ее идеальной для строительства несущих стен. Другие материалы для кладки включают кирпич, камень и стеклянный блок. Кладка - очень прочный и огнестойкий материал, однако он может быть чувствительным к раствору и качеству изготовления.

В моем офисе возросло использование каменной кладки в качестве несущих стен при проектировании многоэтажных зданий.Структурная система обычно состоит из бетонных полов, опирающихся на комбинацию каменной кладки и железобетонных стен в зависимости от количества этажей и величины нагрузки на стены. Кирпичные стены с окнами или проемами нуждаются в горизонтальных балках или перемычках, чтобы выдержать вес стены наверху через проем. Каменная кладка не так удобна для больших проемов в стенах, как бетонный или стальной каркас, но может быть экономичным выбором, если размеры каркаса и проема разумные, а длина сегментов стены не слишком короткая.

Несущие стены из каменной кладки можно складывать друг на друга для строительства многоэтажных зданий. Нагрузкой на кладку стены первого этажа является накопление всего веса перекрытий над ней. Поэтому стена нижнего этажа должна быть прочнее, чем стены верхнего этажа. Этого можно добиться путем армирования пустот в нижней кладке стен стальными стержнями и бетонным раствором. Чем больше стальных стержней, тем меньше расстояние между залитыми ядрами, тем сильнее стены из кирпича. Если несущая кирпичная стена не простирается до фундамента из-за наличия необходимых отверстий, таких как проходы для парковки, требуются большие бетонные или стальные передаточные балки для поддержки стены над проемом.

Есть еще много того, что можно обсудить по теме строительных материалов, но, надеюсь, это даст вам хорошее понимание каждого из основных материалов и областей применения, которые лучше всего подходят для каждого из них. Если у вас есть какие-либо вопросы по любому из этих материалов, не стесняйтесь оставлять их в разделе комментариев ниже.

Все еще хотите узнать больше об основах проектирования конструкций? Получите наше БЕСПЛАТНОЕ полное руководство по основам проектирования конструкций здесь.

Хотите больше? Присоединяйтесь к другим архитекторам, подрядчикам и инженерам в нашем всеобъемлющем онлайн-курсе уже сегодня!

Мостафа - профессиональный инженер, увлеченный проектированием конструкций. Он работает вместе с Ноем в Crosier Kilgour & Partners в качестве конструктора и менеджера проекта. Он получил степень бакалавра и магистра в области инженерии в Каире, Египет, и докторскую степень в Университете Манитобы в Виннипеге, МБ, Канада, где он также преподает инженерное дело.Его исследования опубликованы во многих рецензируемых журналах и на международных конференциях. Мостафа имеет более чем 14-летний опыт работы в сфере инженерного консультирования и работал над крупными проектами с архитекторами, владельцами, подрядчиками, другими инженерами и профессионалами во многих странах, включая Канаду, Объединенные Арабские Эмираты, Египет и Саудовскую Аравию.

Последние сообщения Мостафы Эль-Моги (посмотреть все).

Выбор между деревянными, бетонными и стальными конструкциями

Дерево, сталь и бетон имеют определенные структурные преимущества , каждое из которых имеет свои особенности. Ниже приводится сравнение жизненного цикла, проведенное Институтом устойчивых материалов Athena (ASMI) только для материалов, и не включает никаких соображений о том, как каждый из них влияет на тепловые характеристики, движение пара или воздуха через стеновые конструкции.

Учитывая разнообразие имеющихся пиломатериалов и размеров (включая стены с карнизами 2x4 и 2x6, стойки и балки, а также клееный брус), древесина предлагает отличную гибкость в архитектурном дизайне.Хотя он встречается в основном в жилом секторе (односемейные и малоэтажные многоквартирные дома), растет интерес к изучению зданий большей высоты. Например, башня Oakwood Tower, предложенная для Лондона в Великобритании, будет иметь 80 этажей и высоту 300 метров.

PLP Architecture

Влияние конструкционных материалов на окружающую среду:

Конструкционные изделия подвергаются все более тщательной проверке в связи с их потенциально значительным воздействием на окружающую среду, включая выбросы CO2 во время производства и воплощенную энергию материалов, также называемую воплощенным углеродом и углеродным следом.

Производители используют разные методы смягчения этих воздействий, и все эти материалы имеют сложный жизненный цикл. Для значимого сравнения материалы должны быть оценены как часть анализа жизненного цикла (LCA) на глобальном уровне. LCA учитывает воздействие материалов на окружающую среду от колыбели до могилы.

Конкретный пример:

Канадский совет по древесине поручил Институту устойчивых материалов Athena сравнить влияние деревянных, стальных и бетонных конструкций на окружающую среду.Исследуемый образец здания представлял собой типичный односемейный дом площадью 2300 квадратных футов в Северной Америке. В исследовании различалась только несущая конструкция, все остальные компоненты оболочки здания были постоянными и основывались на типичных канадских строительных методах.

Результаты показали, что древесина отлично справляется практически со всеми компонентами здания и оказывает наименьшее воздействие на окружающую среду. Безусловно, древесина, полученная из устойчиво управляемых лесов, является лучшим выбором с точки зрения воздействия на окружающую среду.Он использует меньше природных ресурсов и выбрасывает меньше загрязняющих веществ в воздух и воду, чем металл или бетон.

Удар бетона и стали по сравнению с деревом:

Воздействие на окружающую среду по сравнению с деревом: воплощенная энергия Воздействие на климат Отрицательное влияние на качество воздуха Отрицательное воздействие на воду Весовые ресурсы расходуемые Отходы
МЕТАЛЛ: + 53% + 23% + 74% + 247% + 14% -21%
БЕТОН: + 120% + 50% + 115% + 114% + 93% + 37%

А как насчет переработанного содержимого?

Включение переработанных материалов в новые продукты является важной переменной в ОЖЦ, особенно в случае продуктов из невозобновляемых ресурсов.Во многих случаях это уменьшит воплощенную энергию материала и придаст ему дополнительный авторитет в мире зеленого строительства. Например, сталь может набирать очки в рейтинговой системе LEED, потому что она содержит высокий процент переработанного содержимого. При этом производство стали, даже с высоким содержанием вторичного сырья, остается одним из наиболее энергоемких промышленных секторов.

Да, но дерево - это уничтожение леса!

Это законный момент. Действительно, спиленное дерево больше не производит кислород.Вот где очень важно устойчивое лесопользование. Древесина - это обильный и возобновляемый ресурс, особенно здесь, в Канаде, но важно знать, как разумно ее использовать.

Стандарт FSC (Лесной попечительский совет) предназначен для идентификации изделий из древесины из устойчиво управляемых источников, и большинство поставщиков изделий из древесины теперь предлагают широкий спектр FSC-сертифицированной продукции. Древесина выделяется как экологически чистый продукт, особенно если она происходит из хорошо управляемых местных лесов.

Но разве дерево не нужно обрабатывать?

Если сравнить деревянную конструкцию, пропитанную боратом, с конструкцией из оцинкованной стали, выбросы парниковых газов стали бы в 1,8 раза выше, чем у древесины. Для цинкования стали также требуется в 83 раза больше воды, чем для обработки древесины боратом.

Дополнительная литература по выбору деревянных рам:

Источники:

.

Типы строительных материалов, используемых в строительстве, и их свойства

Строительный материал - это любой материал, используемый в строительных целях, например, материалы для строительства домов. Дерево, цемент, заполнители, металлы, кирпич, бетон, глина - наиболее распространенные строительные материалы, используемые в строительстве. Их выбор основан на их экономической эффективности для строительных проектов.

Многие природные вещества, такие как глина, песок, дерево и камни, даже ветки и листья, были использованы для строительства зданий.Помимо природных материалов, используется много искусственных продуктов, некоторые из них более синтетические, а некоторые менее синтетические.

Производство строительных материалов - это устоявшаяся отрасль во многих странах, и использование этих материалов обычно подразделяется на отдельные специализированные профессии, такие как столярные работы, сантехника, кровельные и изоляционные работы. В этом справочнике рассматриваются среды обитания и конструкции, включая дома.

Виды строительных материалов, используемых в строительстве

1.Природные строительные материалы

Строительные материалы можно разделить на две категории: натуральные и синтетические. Натуральные материалы - это необработанные или минимально обрабатываемые промышленностью материалы, такие как пиломатериалы или стекло.

Синтетические материалы, такие как пластмассы и краски на нефтяной основе, производятся на промышленных предприятиях после многих человеческих манипуляций. Оба имеют свое применение.

Грязь, камень и волокнистые растения являются основными материалами, за исключением палаток, сделанных из гибких материалов, таких как ткань или шкуры.Люди во всем мире использовали эти три материала вместе, чтобы создать дома, соответствующие их местным погодным условиям.

Как правило, камень и / или щетка используются в качестве основных конструктивных элементов в этих зданиях, а грязь используется для заполнения пространства между ними, выступая в качестве типа бетона и изоляции.

Базовый пример - плетень и мазня, которые в основном использовались в качестве постоянного жилья в тропических странах или в качестве летних построек древними северными народами.

2.Ткань

Раньше палатка была излюбленным местом кочевых групп по всему миру. Два хорошо известных типа включают конический вигвам и круглую юрту. Он был возрожден как основная строительная техника с развитием растяжимой архитектуры и синтетических тканей.

Современные здания могут быть сделаны из гибкого материала, такого как тканевые мембраны, и поддерживаться системой стальных тросов или внутренних (давление воздуха).

3. Грязь и глина

Количество каждого используемого материала приводит к разным стилям зданий.Решающий фактор обычно связан с качеством используемой почвы. Большее количество глины обычно означает использование стиля глыба / саман , в то время как слабоглинистая почва обычно ассоциируется со зданием дерна .

Другие основные ингредиенты включают больше или меньше песка / гравия и соломы / травы. Утрамбованная земля - это как старый, так и новый подход к созданию стен, который когда-то создавался путем уплотнения глинистого грунта между досками вручную, теперь используются формы и механические пневматические компрессоры.

Грунт и особенно глина являются хорошей тепловой массой; он очень хорошо поддерживает постоянную температуру. Дома, построенные из земли, как правило, имеют естественную прохладу в летнюю жару и тепло в холодную погоду. Глина удерживает тепло или холод, выделяя его в течение определенного периода времени, как камень.

Земляные стены изменяют температуру медленно, поэтому искусственное повышение или понижение температуры может потребовать больше ресурсов, чем, скажем, в деревянном доме, но тепло / холод остаются дольше.

Люди строили в основном из земли и глины, такой как глыба, дерн и саман, в результате появились дома, которые веками строились в Западной и Северной Европе, а также во всем остальном мире, и продолжают строиться, хотя и на меньший масштаб.Некоторые из этих построек оставались жилыми на протяжении сотен лет.

4. Камень

Скальные сооружения существуют столько, сколько помнит история. Это самый долговечный строительный материал из доступных и обычно легко доступен. В мире существует множество типов камня с разными атрибутами, которые делают их лучше или хуже для конкретных целей.

Rock - очень плотный материал, поэтому он также обеспечивает хорошую защиту, его основным недостатком как материала является его вес и неудобство.Его энергетическая плотность также считается большим недостатком, поскольку камень трудно сохранить в тепле без использования большого количества тепловых ресурсов.

Стены из сухого камня строились с тех пор, как люди кладут один камень на другой. В конце концов, для скрепления камней стали использоваться различные формы раствора, и цемент стал самым распространенным в настоящее время.

Например, усыпанные гранитом возвышенности национального парка Дартмур в Соединенном Королевстве давали достаточно ресурсов для первых поселенцев. Круглые хижины были построены из рыхлых гранитных пород на протяжении всего неолита и раннего бронзового века, и сегодня можно увидеть останки примерно 5000 человек.

Гранит продолжал использоваться на протяжении всего средневекового периода (см. Длинный дом в Дартмуре) и в наше время. Сланец - еще один тип камня, обычно используемый в качестве кровельного материала в Соединенном Королевстве и других частях мира, где он встречается.

В основном каменные здания можно увидеть в большинстве крупных городов, некоторые цивилизации построены полностью из камня, такие как пирамиды в Египте, пирамиды ацтеков и остатки цивилизации инков.

5. Соломенная

Солома - один из старейших известных материалов; трава - хороший изолятор, и ее легко собирать.Многие африканские племена круглый год жили в домах, полностью построенных из травы. В Европе когда-то были распространены соломенные крыши домов, но этот материал вышел из моды, поскольку индустриализация и улучшение транспорта увеличили доступность других материалов.

Сегодня, однако, практика возрождается. В Нидерландах, например, многие новостройки тоже имеют соломенные крыши со специальной коньковой черепицей наверху.

6. Щетка

Щеточные конструкции полностью состоят из частей растений и обычно встречаются в тропических и субтропических областях, таких как тропические леса, где в строительстве можно использовать очень большие листья.Коренные американцы также часто строили кустарные конструкции для отдыха и проживания.

Они построены в основном из веток, прутьев, листьев и коры, как у бобрового домика. Их по-разному называли фитилями, навесами и т. Д.

7. Лед

Лед использовался инуитами для иглу, но также использовался для ледяных отелей в качестве туристической достопримечательности в северных районах, которые иначе не увидели бы многих зимних туристов.

8. Дерево

Древесина - продукт деревьев, а иногда и других волокнистых растений, используемых в строительных целях при распиловке или прессовании пиломатериалов и древесины, таких как доски, доски и аналогичные материалы.Это стандартный строительный материал, который используется при строительстве практически любого типа конструкции в большинстве климатических условий.

Древесина может быть очень гибкой при нагрузках, сохранять прочность при изгибе и невероятно прочна при вертикальном сжатии.

У разных пород древесины много разных качеств, даже у одной и той же породы. Это означает, что определенные виды лучше подходят для различных целей, чем другие. Условия выращивания важны для определения качества.

Исторически древесина использовалась для строительства больших построек в необработанном виде в виде бревен.Деревья просто обрезали до необходимой длины, иногда снимали кору, а затем нарезали или прибивали на место.

Раньше и в некоторых частях мира у многих загородных домов или общин были личные участки леса, на которых семья или община выращивали и собирали деревья для строительства. Эти участки будут похожи на сад.

С изобретением механизированных пил началось массовое производство размерных пиломатериалов. Это сделало постройки более быстрыми и однородными.Таким образом был построен современный дом в западном стиле.

9. Кирпич и блок

Кирпич - это блок, сделанный из обожженного в печи материала, обычно глины или сланца, но также может быть из глины более низкого качества и т.д. выдавливание глины через матрицу с последующей нарезкой проволокой до нужного размера (процесс получения твердого раствора).

Кирпич широко использовался в качестве строительного материала в 1700, 1800 и 1900-х годах.Вероятно, это было связано с тем, что в постоянно переполненных городах он был намного более огнестойким, чем древесина, и был довольно дешевым в производстве.

Другой тип блоков заменил глиняный кирпич в конце 20 века. Это был шлакоблок. Сделано в основном из бетона.

Важным дешевым материалом в развивающихся странах является блок песчаника, который слабее, но дешевле, чем обожженный глиняный кирпич.

10. Бетон

Бетон - это композитный строительный материал, состоящий из комбинации заполнителя (композита) и связующего, такого как цемент.Наиболее распространенной формой бетона является портландцементный бетон, который состоит из минерального заполнителя (обычно гравия и песка), портландцемента и воды.

После смешивания цемент гидратируется и со временем затвердевает в камнеобразный материал. В общем смысле это материал, обозначаемый термином , бетон, .

Для бетонной конструкции любого размера, поскольку бетон имеет довольно низкую прочность на растяжение, его обычно укрепляют с помощью стальных стержней или стержней (известных как арматура).Этот усиленный бетон в таком случае называют железобетонным.

Чтобы свести к минимуму любые пузырьки воздуха, которые могут ослабить конструкцию, используется вибратор для удаления воздуха, который был увлечен при заливке жидкой бетонной смеси вокруг металлических конструкций. Бетон был преобладающим материалом в современную эпоху из-за его долговечности, формуемости и простоты транспортировки.

11. Металл

Металл используется в качестве структурного каркаса для больших зданий, таких как небоскребы, или в качестве внешнего покрытия поверхности.

В строительстве используются разные металлы. Сталь - это металлический сплав, основным компонентом которого является железо, который обычно используется для изготовления металлических конструкций. Он прочный, гибкий, и если его хорошо обработать и / или обработать, он прослужит долго. Когда речь идет о долговечности, коррозия - главный враг металла.

Более низкая плотность и лучшая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов и олова иногда превосходит их более высокую стоимость. Раньше латунь была более распространенной, но сегодня она обычно используется только для особых целей.

Металл фигурирует довольно заметно в сборных конструкциях, таких как хижина Квонсет, и может использоваться в большинстве космополитических городов. Для производства металла требуется много человеческого труда, особенно в больших количествах, необходимых для строительства.

Другие используемые металлы включают титан, хром, золото, серебро. Титан можно использовать в конструкционных целях, но он намного дороже стали. В качестве украшения используются хром, золото и серебро, поскольку эти материалы дороги и не обладают такими структурными качествами, как прочность на разрыв или твердость.

12. Стекло

Прозрачные окна использовались с момента изобретения стекла для закрытия небольших проемов в здании. Они предоставили людям возможность пропускать свет в комнаты, в то же время сохраняя ненастную погоду на улице. Стекло, как правило, изготавливается из смеси песка и силикатов, и оно очень хрупкое.

Современные стеклянные «навесные стены» могут использоваться для покрытия всего фасада здания. Стекло также можно использовать для перекрытия широкой конструкции крыши в «космическом каркасе».

13. Керамика

Керамика - это такие вещи, как плитка, арматура и т. Д. Керамика в основном используется в качестве арматуры или покрытия в зданиях. Керамические полы, стены, столешницы, даже потолки. Многие страны используют керамическую черепицу для покрытия многих зданий.

Керамика раньше была просто специализированной формой обжига глиняной посуды в печах, но сейчас она превратилась в более технические области.

14. Пластик

Пластиковые трубы, проходящие через бетонный пол в многоквартирном доме в Канаде

Термин «пластмассы» охватывает ряд синтетических или полусинтетических органических продуктов конденсации или полимеризации, которые можно формовать или экструдировать в предметы, пленки или волокна.Их название происходит от того факта, что в полужидком состоянии они пластичны или обладают свойством пластичности.

Пластмассы сильно различаются по термостойкости, твердости и упругости. В сочетании с этой адаптируемостью общая однородность состава и легкость пластмасс обеспечивают их использование почти во всех промышленных применениях сегодня

15. Пена

Лист вспененного пластика, который будет использоваться в качестве основы для противопожарного раствора в банке CIBC в Торонто.

В последнее время синтетический полистирол или пенополиуретан стали использовать в ограниченных масштабах. Это легкий, легко формируемый и отличный изолятор. Обычно он используется как часть структурной теплоизоляционной панели, когда пена зажата между деревом или цементом.

16. Цементные композиты

Цементно-связанные композиты - важный класс строительных материалов. Эти продукты изготовлены из гидратированного цементного теста, который связывает древесину или подобные частицы или волокна для изготовления сборных строительных компонентов.В качестве связующих использовались различные волокнистые материалы, включая бумагу и стекловолокно.

Древесина и натуральные волокна состоят из различных растворимых органических соединений, таких как углеводы, гликозиды и фенолы. Эти составы, как известно, замедляют схватывание цемента. Поэтому перед использованием древесины для изготовления композитных материалов на цементной основе необходимо оценить ее совместимость с цементом.

Совместимость древесины и цемента - это отношение параметра, относящегося к свойствам древесно-цементного композита, к качеству чистого цементного теста.Совместимость часто выражается в процентах.

Для определения совместимости древесины и цемента используются методы, основанные на различных свойствах, таких как характеристики гидратации, прочность, межфазная связь и морфология.

Исследователи используют различные методы, такие как измерение характеристик гидратации цементно-крошечной смеси; сравнение механических свойств цементно-крошечных смесей и визуальная оценка микроструктурных свойств древесно-цементных смесей.

Было обнаружено, что испытание на гидратацию путем измерения изменения температуры гидратации во времени является наиболее удобным методом. Недавно Karade et al. рассмотрели эти методы оценки совместимости и предложили метод, основанный на «концепции зрелости», т.е. с учетом времени и температуры реакции гидратации цемента.

17. Строительные материалы в современной промышленности

Современное строительство - это многомиллиардная отрасль, а производство и сбор сырья для строительных целей осуществляется во всем мире.Часто является основным правительственным и торговым центром между странами.

Экологические проблемы также становятся главной мировой темой, касающейся доступности и устойчивости определенных материалов, а также добычи таких больших количеств, необходимых для среды обитания человека.

18. Виртуальные строительные материалы

Некоторые материалы, такие как фотографии, изображения, текст, могут считаться виртуальными. Хотя они обычно сами существуют на подложке из натурального материала, они приобретают иное качество значимости по сравнению с натуральными материалами в процессе репрезентации.

19. Строительные изделия

Когда мы говорим о строительных изделиях, мы имеем в виду готовые частицы, которые используются в различных архитектурных деталях и деталях декоративной фурнитуры здания.

Список строительных материалов не включает исключительно материалы, которые используются для создания архитектуры здания и поддерживающих приспособлений, таких как окна, двери, шкафы и т. Д. Строительные продукты не являются частью здания, а поддерживают и заставляют их работать.

Подробнее:

Какие экологически чистые строительные материалы используются в строительстве?

Типы напольных материалов и их применение в строительстве

Строительные материалы для недорогого жилищного строительства

Проблемы здоровья со строительными материалами во время и после строительства

.

Современные материалы в строительстве | Сделка Сделка Провода

Автор: Микки Дональдсон
Дата: 25 мая 2016 г. Поделиться в Twitter Поделиться в Facebook

Основными потребителями наших природных ресурсов и современных материалов являются строители. Вы можете видеть это свидетельство, поскольку оно прозрачно. Строительные материалы из стали и ультрасовременного стекла создают многоэтажные здания. Сталь и стекло - замечательные строительные инновации, которые распространили разумную конструкцию по всему миру и подтолкнули современный образ жизни к высшему разряду.

Фрэнк Ллойд Райт потратил более полувека на создание революционных дизайнов в течение 20 века. Райт - фигура, признанная Американским институтом архитекторов «величайшим американским архитектором всех времен». За последние пару десятилетий отрасль прогрессировала - больше, чем когда-либо прежде, но 409 зданий Райта все еще существуют.

Несмотря на то, что у прошлого есть чему поучиться, сегодняшние архитекторы известны тем, что приспосабливаются к новым материалам и строительным технологиям.Помогает только то, что повышение осведомленности общественности о спросе на устойчивое развитие привлекло внимание к строительной отрасли. Строительная промышленность должна откликнуться на призыв соответствовать потребностям людей во всем мире.

Современные строительные материалы

Бетон - незаменимый экологичный строительный материал, поскольку тонны его производятся круглый год. Без бетона многие объекты мировой инфраструктуры были бы небезопасны. Хотя многое было сделано для улучшения технологии, прорывные результаты остаются незамеченными.

Бетон удобно использовать для строительства дорог и зданий. Это не так дорого, как другие материалы, к тому же он безопаснее и проще в использовании. Экологически чистый, насколько это возможно.

Сегодня, как составляющая современной технологии, производится цемент по качеству, аналогичному стали. Бронежилет рассчитан на неограниченный срок службы и может быть декоративным дополнением здания или дома. Волоконная арматура меняется в соответствии с требованиями гражданского строительства, не влияя на автомобильную и аэрокосмическую промышленность.

Интеллектуальные материалы - это материалы, которые меняют свои свойства в зависимости от внешних условий. Новые достижения, включая металлы, высококачественные стальные смеси и неразрушающие стали, меняют способ работы инженеров.

Пластиковые изделия постепенно проникают в промышленность и постепенно открывают доступ к современным материалам в строительстве. Есть много способов использования пластмасс. Пластиковые изделия практически не поддаются разрушению, не вызывают коррозию и экономичны.

Они изготавливаются и изготавливаются для решения многих задач. Их обрамляют или расширяют для создания материалов с низкой плотностью. Пластмассовые материалы продлят срок службы принятых строительных материалов.

Зеленые строительные материалы

Зеленые или современные материалы в строительстве стимулировали более широкое использование в дизайн-проектах. Это важный шаг на пути к эффективному преобразованию зеленого здания в качестве источника энергосбережения.

Скальные конструкции. Здания такого типа вошли в учебники истории как прочный строительный материал. Он остается доступным и стоит разумно. Свобода в проектировании значительно увеличила страсть к каменной кладке. Вместе с интересом и развитием, в частности, продажи и прибыль должны иметь астрономические цифры.

Алюминий . Кто покупает алюминий? Алюминий покрывает обширного покупателя. Современные материалы в строительстве имеют особое предназначение и место, и алюминий продолжает удерживать свои позиции, поскольку он часто используется в оконных рамах, оформлении окон, входных дверях и т. Д.

Керамика . Керамика полезна в более технических и специализированных областях. Керамический пол, столешницы, арматура и тщательно продуманные потолки есть во многих жилищах и зданиях по всей стране. В других многочисленных странах керамические (кровельная черепица) материалы используются для покрытия крыши здания.

Улучшенные материалы и технические достижения часто являются результатом ухода и эффективности. В определенных областях увлекательных исследований есть большие перспективы.Конечная цель - снизить влияние строительной индустрии на планету.

Почти вся продукция должна соответствовать определенным стандартам. Ни к одной другой отрасли не обращаются так сильно, как к национальной девелоперской и строительной индустрии, чтобы продвигать их методы, не сокращая активы будущих эпох, чтобы соответствовать их. Большое внимание уделяется современным материалам в строительстве и управлению отраслью экономически эффективным способом. Инженеры-строители несут ответственность за защиту населения.Условия окружающей среды и технологические процессы являются жизненно важными проблемами для строительной отрасли и того, как они проектируют конструкции.

.

Смотрите также

Сайт о Бане - проект, посвященный строительству, эксплуатации и уходу за русской баней. Большой сборник статей, который может быть полезен любому любителю бани

Содержание, карта сайта.