Виды кирпича, используемые в строительстве и гражданском строительстве

Какие типы строительных материалов используются для зданий?

Какие типы строительных материалов используются для зданий?

Какие строительные материалы используются в строительстве?

В строительстве используется множество видов строительных материалов, таких как бетон, сталь, дерево и каменная кладка. Каждый материал имеет различные свойства, такие как вес, прочность, долговечность и стоимость, что делает его подходящим для определенных типов применений. Выбор материалов для строительства основан на стоимости и эффективности сопротивления 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 назначения здания.

Производство строительных материалов является хорошо зарекомендовавшей себя и стандартизированной отраслью, способной обеспечить надежную поставку высококачественных материалов для наших конструкций. Производство строительных материалов для строительных конструкций подлежит процедурам контроля качества, которые включают проверки и испытания в соответствии с национальными стандартами. и методы научных испытаний.

Частью обязанностей инженера-строителя является подготовка спецификаций проекта, включая все строительные материалы и применимые стандарты и положения, которые необходимо соблюдать. Это важная часть любого проекта, определяющая качество и свойства используемых материалов.

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 структурных приложениях. Ниже приведен список материалов, которые я чаще всего использовал в проектах инженерного консалтинга.

*МПа: мегаПаскаль или Н/мм 2

Бетон:

Бетон представляет собой композитный материал, изготовленный из смеси цемента, заполнителей, таких как песок и щебень, и воды. Свойства бетона зависят от соотношения, используемого при расчете смеси. Таким образом, поставщики бетона обычно предоставляют свойства материалов и результаты испытаний для каждого участка бетона.

Свежий бетон можно заливать в опалубку, чтобы он мог принять любую форму или форму, и требуется время, чтобы он затвердел и превратился в материал, похожий на камень. Для достижения большей прочности бетону требуется до 7 дней, и необходимо уделять особое внимание отверждению, чтобы избежать растрескивания или снижения емкости. Бетон очень универсален, и я выбираю материал для применений, требующих сочетания прочности и долговечности. Например, бетон является отличным материалом для строительства фундаментов, где вес конструкции встречается с землей. Это требует прочности, чтобы нести нагрузку, а также долговечности, чтобы выдерживать контакт с окружающей почвой.

Бетон очень прочен при воздействии сжимающих напряжений, однако он хрупок и имеет ограниченную прочность на растяжение. В сочетании со стальной арматурой железобетон прочнее и больше подходит для широкого спектра конструкций, таких как высокие многоэтажные здания, мосты, дороги, туннели и многие другие области применения.

Сталь:

Сталь является одним из самых прочных строительных материалов, обладающих превосходной прочностью как на растяжение, так и на сжатие. Благодаря высокому соотношению прочности к весу он идеально подходит для несущих конструкций высотных зданий и крупных промышленных объектов. Конструкционная сталь доступна в стандартных формах, таких как углы, двутавровые балки и С-образные швеллеры. Эти формы могут быть сварены вместе или соединены с помощью высокопрочных болтов для создания конструкций, способных противостоять большим силам и деформациям.

Сталь является относительно дорогим строительным материалом, поэтому инженер-строитель несет ответственность за выбор экономичных размеров и форм в соответствии с фактическими нагрузками на здание, чтобы избежать чрезмерного проектирования. Из-за более высокой стоимости стали я часто получаю вопросы от наших клиентов о том, есть ли способ уменьшить вес и размер некоторых стальных элементов конструкции. Это можно сделать, если уменьшить нагрузки на элементы и/или ввести дополнительные вертикальные опоры. Установка стали занимает меньше времени по сравнению с бетоном и может быть установлена ​​в любой среде.

Древесина использовалась в качестве строительного материала на протяжении тысячелетий и при правильном уходе может прослужить сотни лет. Это легкодоступный и экономически целесообразный природный ресурс с легким весом и хорошо поддающимися обработке свойствами. Он также обеспечивает хорошую изоляцию от холода, что делает его отличным строительным материалом для домов и жилых зданий.

Деревянные детали, используемые в строительстве, строгаются на станке и распиливаются до определенных размеров. Размерные пиломатериалы выпускаются в широко доступных сечениях, таких как 2 “x 4”, 2 “x 6” и т. Д. Они обычно используются при строительстве стен и полов. Хотите верьте, хотите нет, но 2”x4” на самом деле 1 ½” в ширину и 3 ½” в высоту. Древесина больших размеров называется древесиной или балками и обычно используется для изготовления каркасов крупных конструкций, таких как мосты и многоэтажные здания. Инженерная древесина – это еще один тип древесины, используемый в строительстве, который состоит из различных форм древесины, склеенных вместе для образования композитного материала, подходящего для конкретных строительных применений. Примерами инженерной древесины являются склеенная ламинированная древесина (клееный брус), фанера и ДВП.

Из-за своего легкого веса древесина не самый подходящий строительный материал для выдерживания более тяжелых нагрузок и не идеален для длинных пролетов. Древесина редко используется для фундаментов и стен подвалов, так как ее необходимо обрабатывать давлением из-за ее контакта с почвой / влагой, что может быть довольно дорого. В деревянном каркасном доме фундамент и стены подвала обычно сооружаются из железобетона.

Кирпичная кладка:

В каменном строительстве используются отдельные блоки для создания конструкций, которые обычно используют раствор для соединения блоков вместе. Самый распространенный материал, который я использую при проектировании каменных конструкций, — это бетонные блоки, при необходимости с вертикальной стальной арматурой. Каменная кладка устойчива к сжимающим нагрузкам/напряжениям, что делает ее идеальной для строительства несущих стен. Другие материалы для кладки включают кирпич, камень и стеклянные блоки. Каменная кладка — очень прочный и огнестойкий материал, однако он может быть чувствителен к раствору и качеству изготовления.

В моем офисе в качестве несущих стен при проектировании многоэтажных зданий все чаще используется кирпичная кладка. Структурная система обычно состоит из бетонных полов, поддерживаемых комбинацией кирпичной кладки и железобетонных стен, в зависимости от количества этажей и величины нагрузки на стены. Каменные стены с окнами или проемами нуждаются в горизонтальных балках или перемычках, чтобы перекрыть вес стены над проемом. Кирпичная кладка не так подходит для больших проемов в стенах, как бетон или стальной каркас, но может быть экономичным выбором, если размеры каркаса и проемов разумны, а длина сегментов стены не слишком мала.

Несущие каменные стены можно накладывать друг на друга, чтобы строить многоэтажные дома. Нагрузка на кладку стены первого этажа складывается из всего веса перекрытий над ней. Поэтому стена нижнего этажа должна быть прочнее стен верхнего этажа. Этого можно добиться усилением пустот в нижней кладке стен стальными стержнями и бетонным раствором. Чем больше стальных стержней, тем меньше расстояние между залитыми цементным раствором ядрами, тем прочнее каменная кладка. Если несущая каменная стена не доходит до фундамента из-за необходимых проемов, таких как проходы парковки, для поддержки стены над проемом требуются большие бетонные или стальные передаточные балки.

На тему строительных материалов можно осветить гораздо больше, но, надеюсь, это даст вам хорошее представление о каждом из основных материалов и областях 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? Загрузите наше БЕСПЛАТНОЕ полное руководство по основам проектирования конструкций здесь.

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

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

• Какие типы строительных материалов используются для зданий? – 28 мая 2019 г.
• Что такое структурная инженерия и чем занимаются инженеры-строители? – 11 мая 2019 г.

строительные материалы, строительные материалы, материалы, материалы, применяемые в строительстве

Виды кирпича, используемые в строительстве и гражданском строительстве

Кирпич – это универсальный строительный материал, который имеет долгую историю использования, насчитывающую тысячи лет. Это прочный материал с высокой прочностью на сжатие, что делает его пригодным для использования в строительных и гражданских проектах в качестве структурного элемента для проекта, включая здания, туннели, мосты, стены, полы, арки, дымоходы, камины, внутренние дворики или тротуары. . Помимо механических свойств кирпича, у материала есть и эстетические преимущества, которые способствуют его использованию в архитектуре.

Многие из самых ранних форм кирпича представляли собой необожженные кирпичи, которые высушиваются естественным образом с использованием солнечного света и также известны как высушенные на солнце кирпичи. Они, как правило, имеют меньшую прочность и поэтому не используются в современном строительстве и гражданском строительстве.

В этой статье будет представлен обзор распространенных типов кирпича с учетом состава их материала, метода изготовления и предполагаемого использования. Кроме того, в статье обсуждаются преимущества кирпича по сравнению с альтернативными материалами и освещаются некоторые физические свойства материала.

Характеристики кирпича

Кирпич можно использовать в качестве облицовочного кирпича, также называемого лицевым кирпичом, что означает, что лицевая сторона (лицевая поверхность кирпича) открыта и видна. В случае лицевого кирпича необходимо учитывать внешний вид поверхности кирпича, что может диктовать использование более дорогого класса кирпича, который имеет мало дефектов или вообще не имеет их и демонстрирует желаемую текстуру или стиль дизайна. Опорный кирпич не имеет видимой лицевой стороны и используется в качестве системы поддержки.

В то время как многие кирпичи являются полнотелыми, есть перфорированный кирпич и пустотелый кирпич (также называемый пустотелым кирпичом). Перфорированный кирпич и пустотелый кирпич легче по весу, требуют меньше сырья для изготовления и часто используются для ненесущих конструкций.

Преимущества кирпича

В строительстве кирпичи имеют ряд преимуществ по сравнению с альтернативными материалами, которые служат той же цели.

• Кирпич – прочный материал, который может прослужить сотни или тысячи лет.
• Кирпич пожаробезопасен и выдерживает воздействие высоких температур
• Brick предлагает хорошие возможности шумоподавления и звукоизоляции.
• Кирпич не требует нанесения красок или другой отделки для защиты от окружающей среды.
• В качестве компонента модульного здания проблемы с отдельными кирпичами можно решать без необходимости сносить и перестраивать всю конструкцию.
• Поскольку глина доступна практически везде, кирпичи можно производить на месте, исключая расходы, связанные с их доставкой. Это может означать, что строительство с использованием кирпича в качестве материала может быть дешевле, чем с использованием камня, бетона или стали.
• С кирпичом проще работать из-за его однородности по размеру, в отличие от камня, который необходимо калибровать и обрабатывать.
• С кирпичом легко обращаться, и квалифицированных мастеров, которые могут строить из кирпича, предостаточно.

Виды кирпича по материалу

Существует несколько способов классификации или характеристики кирпича. в разделах ниже кирпичи характеризуются материалом, из которого они изготовлены.

Обожженный глиняный кирпич

Наиболее распространенные типы кирпича, используемые в строительстве, основаны на глине в качестве материала. К ним относятся обожженный глиняный кирпич и огнеупорный глиняный кирпич. Их обычно называют обычным кирпичом.

Обожженный глиняный кирпич создается из глины, которую формуют, прессуют всухую или экструдируют, а затем сушат и обжигают в печи. Кроме того, этот тип кирпича дополнительно характеризуется классом – первый, второй, третий и четвертый, что касается не только внешнего вида, но также пористости и прочности. В таблице 1 ниже приведены характеристики различных классов обожженного глиняного кирпича.

Таблица 1 – Классы жженого глиняного кирпича и их свойства

*Поглощение измерено после погружения в воду на 24 часа.

Данные собраны из справочного источника 6 ниже

Класс

Внешний вид

Прочность на сжатие

Поглощение*

Пользы

Тщательно обожженные, ровные края, параллельные грани, без сколов, трещин и дефектов

> 1,990 фунтов на кв. дюйм (140 кг/см 2 )

Наружные стены. напольное покрытие

Незначительные отклонения в форме, цвете или размере

>996 фунтов на квадратный дюйм (70 кг/см 2 )

Наружное использование с оштукатуриванием

Неполное обгорание, дефекты формы или однородности

498–996 фунтов на квадратный дюйм (35–70 кг/см₂)

Временная конструкция в сухих условиях

Неправильная форма, темная окраска из-за пережога.

Очень хрупкий, поэтому не подходит для использования в строительстве в виде целых кирпичей.

Используется в измельченном виде в качестве заполнителя в дорожном строительстве, фундаментах

Кирпич летучей золы

Кирпич с летучей золой, также называемый глиняным кирпичом с летучей золой, создается из смеси летучей золы и глины, обожженной при чрезвычайно высокой температуре. Летучая зола представляет собой стекловидные частицы, которые накапливаются в результате сжигания пылевидного угля на объектах электроэнергетики. Добавление летучей золы создает кирпич с более высокой концентрацией оксида кальция, менее пористый, что означает более низкий уровень проникновения воды и самоцементирующийся. Они также имеют более высокую плотность, лучше выдерживают циклы замораживания-оттаивания, чем глиняный кирпич, и обладают высокими характеристиками огнезащиты.

Огнеупорный кирпич

Огнеупорный кирпич, также называемый огнеупорным кирпичом, представляет собой тип кирпича, который строится из огнеупорной глины. Огнеупорная глина имеет очень высокую температуру плавления (~1600 o C) в результате высокого содержания в ней глинозема, которое может колебаться в пределах 24-34%. Эти кирпичи рассчитаны на устойчивость к высоким температурам, низкую теплопроводность и могут выдерживать термические циклы и быстрые изменения температуры. Огнеупорный кирпич используется в печах, печах, дымоходах, каминах, котлах и других подобных устройствах, где есть прямое воздействие высокотемпературных условий. Они также используются для облицовки дровяных печей и для обеспечения теплоизоляции для повышения общей энергоэффективности высокотемпературных устройств. Магнезитовый кирпич является одним из примеров огнеупорного кирпича, который состоит более чем на 90% из оксида магния.

песчано-известковый кирпич

Силикатный кирпич, также называемый кирпичом из силиката кальция или кремневым известковым кирпичом, изготавливается из смеси, состоящей из песка, извести и воды. В смесь часто добавляют пигмент, чтобы придать кирпичу разные цвета, которые в противном случае были бы серо-белыми или почти белыми. Общие пигменты и соответствующие им цвета показаны ниже в таблице 2:

Таблица 2 – Распространенные пигменты для силикатного кирпича

Пигмент

цвет

В отличие от обожженного кирпича, эти кирпичи представляют собой химически затвердевшие кирпичи, что означает, что процесс отверждения осуществляется за счет использования тепла и давления в автоклаве для ускорения химической реакции, связанной с процессом отверждения.

Силикатный кирпич имеет ряд преимуществ по сравнению с обожженным глиняным кирпичом:

• Они обладают превосходной несущей способностью благодаря очень высокой прочности на сжатие (1450 фунтов на кв. дюйм или 10 Н/мм 2 ).
• Кирпичи имеют однородный цвет и текстуру.
• Гладкая отделка требует меньшего количества штукатурки при использовании на видимой поверхности.
• Они обеспечивают хорошую звукоизоляцию
• Имеют хорошую огнестойкость

Проблемы, отмеченные при использовании силикатного кирпича по сравнению с глиняным кирпичом, связаны с тепловым движением и тенденцией силикатного кирпича к начальной усадке после укладки на месте, в отличие от глиняного кирпича, который имеет тенденцию расширяться со временем. Этот факт может привести к растрескиванию поверхности конструкции, если усадка не учтена при проектировании. Они также имеют низкую стойкость к истиранию, что делает их непригодными для использования в дорожном покрытии.

Бетонные кирпичи

Ингредиенты для бетона включают портландцемент, воду и заполнитель.

Бетонные кирпичи создаются путем заливки бетона в форму для отливки и получения кирпича одинакового размера. Форма может быть разработана для получения различных видов отделки лицевой кромки кирпича в соответствии с архитектурными деталями и желаемой эстетикой. Отделка может быть гладкой или, например, имитировать внешний вид натурального камня. Во время производства в бетон могут добавляться различные пигменты для придания кирпичу различных цветов. Пигменты, такие как оксид железа, могут быть добавлены на поверхность или смешаны с бетоном, чтобы придать кирпичу другой внешний вид. Внешний вид также можно изменить, используя заполнители различной текстуры от натурального камня до песка.

Сравнивая бетонные кирпичи с глиняными кирпичами, глиняные кирпичи примерно в 2.5-3 раза прочнее, чем бетонные кирпичи. Средняя прочность на сжатие бетонных кирпичей составляет около 3,000–4,000 фунтов на квадратный дюйм, в то время как хорошо обожженные (твердые) глиняные кирпичи имеют среднюю прочность на сжатие 8,000–10,000 15 фунтов на квадратный дюйм. Бетонные кирпичи также более абсорбирующие, чем глиняные кирпичи. Начальная скорость поглощения (IRA) для глиняного кирпича составляет около 35-30 граммов влаги в минуту через площадь поверхности 2 квадратных дюймов. Бетонный кирпич, с другой стороны, имеет впитывающую способность примерно в 3-40 раза выше и составляет примерно 80-XNUMX граммов в минуту на той же площади поверхности.

В некоторых случаях термин «бетонный кирпич» представляет собой продукт, отличный от того, что называется бетонными блоками или CMU (блоками бетонной кладки), как они также известны. Основное различие, по-видимому, заключается в размере: бетонные кирпичи обычно меньше (и обычно сплошные), а бетонные блоки или монолитные блоки больше и часто имеют полые полости. Однако не существует абсолютного определения, которое используется последовательно, поэтому эти два термина могут использоваться разными поставщиками взаимозаменяемо для обозначения одного и того же продукта.

Инженерные кирпичи

Инженерные кирпичи специально изготавливаются для обеспечения как высокой прочности на сжатие, так и низкой пористости. Они часто используются в строительстве, где важны общая прочность материала, а также его устойчивость к воде и морозу.

Существует два класса инженерного кирпича, каждый из которых отличается прочностью и пористостью. В таблице 3 ниже представлены свойства каждого из этих классов: