Строительные материалы: дерево, камень, кирпич и бетон

Человек всегда нуждался в защите от непогоды. Первобытный человек жил в пещерах; позднее люди стали строить жилища. Характер жилищ зависел от климатических условий и от наличных материалов. Так, в жарком сухом климате дома строили с толстыми глиняными стенами и небольшими окнами, чтобы туда не проникали солнечный свет и жара. В странах с дождливым климатом люди обычно возводили дома с покатыми крышами из травы, камыша и тростника, чтобы вода скатывалась с крыши и не попадала внутрь. В местах, подверженных землетрясениям, дома строили из легких материалов. В Японии до сих пор внутренние перегородки делают из бумаги.

Дерево. Древнейший строительный материал - дерево-и сейчас применяется для разных конструкций, но главной областью его применения остается строительство домов [2]. Прочность дерева вдоль и поперек волокон различается, поэтому теперь для получения равномерной прочности материал склеивают из нескольких слоев дерева с разным направлением волокон. Современные способы обработки делают дерево более долговечным и слабо-воспламеняющимся. Деревянные детали скрепляются металлическими пластинами с выступающими шипами, что обеспечивает большую надежность и более равномерное распределение нагрузки.

Дерево былоглавным строительным материалом в лесистых районах Европы вплость до начала XVIII в. Дома щипцовой конструкции [А] строили из криволинейных деревянных брусков, несущих крышу и стены. Горизонтальные балки [1], [2] несут тяжесть крыши. Каркасные (фахверковые) конструкции [Б] усилены горизонтальными прогонами [3] и вертикальными стойками [4]. Они придают конструкциям жесткость и служат для прикрепления обшивки.

Сейчас из дерева возводят сборные дома [6]. Их части собираются и отделываются на заводе и в готовом виде устанавливаются на фундамент. Дерево широко используется для производства стропил, потолочных балок, оконных рам, дверей, полов и каркасов перегородок [3]. Достоинство дерева как строительного материала заключается также в том, что его запасы можно восстановить без вреда для окружающей среды, выращивая новые леса.

Каркас стены может заполняться планками [1], оплетенными лозой [2] и оштукатуренными [3], или деревянной обрешетью [4], тоже оштукатуренной [5]. Каркас может быть забран кирпичной кладкой [6] или обшит досками внахлест [7].

К началу XIX в. дерево начало в Европе уступать место железному прокату и стальным балкам, что позволило возводить высокие здания. Тогда же научились делать большие листы стекла, а в конце века в строительстве стали применять железобетон. Улучшение технологии обработки дерева, особенно скрепления деревянных балок металлическими пластинами, и производство многослойной фанеры открыли новые возможности для применения дерева в строительстве.

Современные деревянные жилые дома (со стальными стойками) производятся на заводе и доставляются на строительную площадку в готовом для сборки виде [А]. Предварительно возводится бетонный фундамент с необходимыми коммуникациями [Б]. Сборка длится несколько дней

Камень и кирпич. Камень до сих пор используется в строительстве, хотя в промышленно развитых странах - главным образом в качестве облицовочного и декоративного материала. Камень добывают в каменоломнях, выламывая его кирками или подрывая взрывчаткой. Камень со слоистой структурой, например известняк, укладывают так, чтобы его слои были перпендикулярны направлению сжатия.

В развитых странах для строительства домов широко применяется обожженный кирпич. Размеры и типы кирпичей определены национальными стандартами. Размеры кирпичей и их пропорции устанавливаются с таким расчетом, чтобы кирпич можно было держать в руке и удобно класть как вдоль, так и поперек стены. Несмотря на стандартизацию, типы кирпичей весьма разнообразны как по внешнему виду, так и по прочности и износостойкости.

Большую часть кирпичей получают из глины и глинистого сланца обжигом в печах. Некоторые сорта делают из кварцевого песка и извести (силикатные кирпичи). Строительные блоки больше, чем кирпичи; обычно их формуют из бетона.

Крышу можно крыть соломой [А]. Для этого на стропила [1] вертикально укладывают соломенные жгуты в несколько слоев [2], прикрепляя их к решетинам [3]. Солома кладется без переплетения; для прочности ее скрепляют прутьями из лещины. Так же настилают кровлю из тростника и камыша. Крыши кроют и черепицей [4]; в верхней части черепицы есть отверстие для гвоздя [5], который крепит черепицу на деревянной обрешети [Б]. Конструкция дома и выбор материала зависят от местных условий и средств. С развитием транспорта многие материалы получили более широкое распространение. Раньше шиферную кровлю настилали только в местах добычи аспидного сланца, в других местах его заменяли черепицей. Теперь шифером, как и другими стройматериалами, пользуются повсеместно.

Бетон. Многие считают бетон новым строительным материалом, на самом же деле его история началась в Древнем Риме: римляне применяли бетон для строительства акведуков и амфитеатров. Другое заблуждение заключается в том, что бетон якобы используется только для строительства больших зданий и фундаментов.

Бетон представляет собой смесь щебня, песка и воды со связующим материалом-например, портландцементом. Современная промышленность поставляет бетонные панели для стен и крыш, а также для строительства крупных зданий. Производство бетонных панелей в вертикальных формах, или матрицах, называется кассетной формовкой. В последнее время системы кассетных форм доставляются непосредственно на строительную площадку, где строители собирают дом со скоростью одной квартиры в день. Набор панелей стандартен, но даже при этом система достаточно гибка, чтобы при небольшом наборе варьировать планировку и архитектуру. Панели можно сочетать по-разному, сообразуясь с потребностями заказчика и местными традициями.

Сейчас особую популярность приобретают другие композиционные стройматериалы. Строения из таких материалов были известны и раньше-например, мазанки на каркасе из плетня, обмазанного глиной. Современный композит такого рода-пластмасса, например, полиэфирная смола, упрочненная стеклянными волокнами. Панели из такого материала используются как наполнение рамного деревянного каркаса, попутно выполняя роль элемента жесткости, препятствующего перекосам рамы. Композиционные перегородки могут собираться из деревянного или железного каркаса и сотового наполнителя. Облицовывают их сухой штукатуркой.

В качестве несущих строительных конструкций пластмасса применяется редко, зато ее широко используют как отделочный материал. Из пластмасс могут делаться панели, раковины и кронштейны для них, водосточные трубы, подвесные потолки. В пластмассовых резервуарах можно хранить воду и подавать ее в квартиры по пластмассовым трубам. Нагнетая пенопласт в пустоты, можно хорошо утеплить стены.

Попытки строить дома целиком из пластмассы оказались неудачными из-за ее высокой стоимости.

Типовое строительство основано на использовании стандартных элементов, которые могут соединяться так, чтобы придать разнообразие готовым зданиям (несущими элементами конструкции остаются стены). Идея принадлежит немецкому архитектору Вальтеру Гропиусу (1883-1969), основавшему в 1919 г. школу «Баухауз». Для преподавателей школы в Дассау были выстроены четыре дома из шлакобетонных блоков. Дом Гропиуса имел Г-образный план и террасы на двух уровнях. Сейчас в промышленно развитых странах широко применяется строительство зданий из готовых секций. Стандартизация позволяет ускорить стройку и использовать рабочих более низкой квалификации.