Метал в будівництві від міді до стали

Періодична система елементів Менделєєва налічує 82 металу, багато з яких, завдяки своїм унікальним властивостям, знаходять застосування в будівництві. Але якщо колись метал використовувався, в основному, для виготовлення покрівельних покриттів і окремих елементів кріплення, то в міру розвитку технологій його значимість для будіндустрії стає все вище. Наприклад, можна сміливо стверджувати, що сьогодні сталеві конструкції є основою будь-якої капітальної споруди. Зробивши невеличкий екскурс, можна простежити еволюцію металу в будівництві.

історичний екскурс

Мідь можна віднести до «ветеранам» будівництва і архітектури. Наприклад, деякі історики вважають, що використовувати її в якості покрівельного покриття почали задовго до нашої ери: є думка, що Пантеон в афінському Акрополі (448-432 рр. До н.е.) колись був покритий невеликими листами міді. Це дуже міцний метал, завдяки формуванню блакитно-зеленої патини слабо схильний до корозії, а тому здатний служити довго. В якості покрівельного матеріалу листову мідь використовували тому, що вона легше дерев'яної черепиці і вже тим більше - глиняної черепиці або свинцю. Важливо також і те, що мідь досить легко гнеться, що дозволяло використовувати її для облицювання куполів та інших фігурних елементів, якими зазвичай прикрашали покрівлі культових будівель.

Крім покрівлі мідь здавна використовується ще і в декоративних цілях, а також як матеріал для створення пам'ятників і монументів. Зокрема, саме вона послужила основним матеріалом для Статуї Свободи. Мідні сплави, широко використовувані в архітектурі - це бронза (сплав міді та олова) і латунь (сплав міді та цинку).

До недоліків міді можна віднести її вкрай високу вартість, яка росте рік від року, а також властивість з часом втрачати свій первозданний яскравий колір і характерний блиск: покриваючись патиною, мідь стрімко тьмяніє і набуває характерного зелений відтінок.

Забігаючи трохи вперед, можна відзначити, що рішення «мідної проблеми» в наші дні знайдено: натуральний метал сьогодні все частіше замінюють достовірної імітацією зі сталі з полімерним покриттям, про яку піде мова трохи пізніше. Наприклад, сталь з двостороннім покриттям Agneta, в точності імітує колір і блиск міді завдяки включеним до складу барвника мікросфер, втричі дешевше свого прообразу, але при цьому не втрачає зовнішній привабливості протягом всього терміну експлуатації.

Свинець - ще один «довгожитель» будівельної галузі. Його широке застосування в минулому було обумовлено перш за все низькою температурою плавлення. Аж до кінця XIX століття зі свинцю виготовляли водопровідні труби, поки не стало відомо, що це негативно відбивається на здоров'ї людей. Як і мідь, свинець протягом багатьох століть був популярним покрівельним матеріалом і одночасно використовувався для виготовлення ринв, труб і димоходів. Правда, через свого великого ваги свинець найкраще підходив для нізкоскатних дахів, оскільки з крутих згодом неминуче починав сповзати. Крім того, свинцеві покрівлі були не в фаворі у регіонах з великими перепадами температур, оскільки швидко приходили в непридатність через істотні температурних деформацій, яким піддається цей метал.

Ще одна іпостась свинцю - виготовлення фарб на його основі: сурик (червоний) застосовувався як антикорозійний пігмент для заліза, а свинцеві білила - для фарбування дерев'яних будинків. Ці фарби вважалися одними з найбільш стійких і довговічних і завжди використовувалися в якості захисних покриттів. Однак з часом їх застосування було припинено в зв'язку з поширенням випадків отруєння свинцем.

Терн. або «тернплате» - ще один матеріал, який увійшов в будівельний ужиток починаючи з XIX століття. Це були сталеві або залізні листи, покриті свинцево-олов'яним сплавом, які часто плутали з білою бляхою.

Олово саме по собі в чистому вигляді ніколи не застосовувалося в архітектурі. Зазвичай його використовували в сплавах, наприклад, з міддю для освіти бронзи, а також для покриття більш жорстких металів, наприклад, луджених заліза або сталі: при покритті листового заліза оловом якраз і виходила жесть. З неї зазвичай робили броню, але іноді використовували і як покрівельне покриття. В кінці XIX століття в моді були стелі з рельєфною металевою плитки, які називались «олов'яними», хоча насправді вони найчастіше виготовлялися з фарбованого листового заліза або сталі.

Нікель знаходиться в подібному становищі з оловом: він періодично використовувався в якості гальванічного покриття архітектурних деталей. А ось в створенні сплавів нікель займає, мабуть, лідируюче місце на тлі інших металів. Завдяки йому ми маємо нейзильбер, МОНЕЛЬ і нержавіючу сталь. Аж до Першої світової війни нейзильбер називали «німецьким сріблом», але потім він став більш відомий як «біла латунь», хоча правильніше було б назвати його «нікелевої латунню», так як в класичному варіанті цей сплав складається з 75% міді, 20% нікелю і 5% цинку. Різне процентне співвідношення дає різні кольори: сріблясто-білий, жовтий, блакитний, зелений або рожевий. Вироби з нейзильберу були незмінними атрибутами стилю арт-деко.

МОНЕЛЬ являє собою сплав з двох третин нікелю і третини міді, а за кольором він схожий на платину. Певним показником його успішності можна вважати той факт, що в 1936 році мідна покрівля Нью-Йоркської міської публічної бібліотеки на перетині П'ятої авеню і 42-ої вулиці була замінена на монельную. Зручність роботи з монель-металом полягало в тому, що його можна було варити і паяти прямо на місці будівельних робіт, що дозволяло створити суцільну водонепроникну поверхню покрівлі. Під час Другої світової війни велику кількість нікелю і міді йшло на військові потреби, в зв'язку з чим виробництво монелю значно скоротилося. А після війни йому на зміну прийшли нержавіюча сталь і алюміній, які мають більш низьку собівартість.

Цинк в чистому вигляді використовувався як покрівельне покриття в Бельгії, Франції і Німеччини, де він замінив більш дорогі мідь і свинець. Починаючи з 1820-х років бельгійський цинковий лист стали імпортувати в Америку. Що стосується антикорозійного цинкування, то ця технологія була запатентована в 1837 році незалежно один від одного Сорелем у Франції і Крауфорд в Англії. Метод був процес «гарячого занурення» з метою покриття заліза цинком. Новинка досить швидко перебралася за океан: Торгова біржа на Манхеттені стала одним з перших будівель, що мали оцинкований дах і водостоки.

Свою нішу цинк зайняв також в області виготовлення декоративних елементів завдяки пластичності і прийнятною ціною, які давали йому переваги в порівнянні з каменем. Вироби з цинку легко піддавалися фарбуванню, що дозволяло імітувати дорожчі метали. До речі про фарбах: на відміну від свинцю. фарби на основі цинку не токсичні і стійкі до забруднення. Вони мали комерційний успіх, починаючи з 1850-х, а в 1870-х почали використовуватися повсюдно. Додатковою перевагою було те, що цинкові барвники були хорошими інгібіторами іржі на залозі і стали.

Алюміній був недоступний за розумною ціною і в достатніх кількостях аж до початку XX століття. Потім він поступово став входити в архітектуру, правда, спочатку тільки як матеріал для виготовлення декоративних елементів. Першим гучним виходом алюмінію на велику будівельну арену слід вважати Емпайр Стейт Білдінг, будівництво якого було завершено в 1931 році. На частку алюмінію припала значна частина елементів оздоблення хмарочоса, таких як декоративні панно, вхідний комплекс, двері ліфта. Крім того, поряд зі сталлю алюміній був використаний в несучих конструкціях будівлі і для облицювання його фасаду.

До недоліків алюмінію слід віднести невелику жорсткість (втричі менше, ніж у сталі), високу теплопровідність і низьку температуру плавлення (приблизно 660 ° C). Перше властивість змушує збільшувати площу перетину алюмінієвих конструкцій, а в поєднанні з другим робить їх джерелом тепловтрат будівлі. Наприклад, вентильовані фасади на алюмінієвій подконструкции істотно поступаються сталевим за показниками теплоізоляції, не даючи при цьому істотного виграшу у вазі. Третя властивість негативно відбивається на пожежну безпеку будівель.

Король серед будматеріалів

Залізо в архітектурі зустрічається в чотирьох широко поширених формах: коване залізо, чавун, листове залізо і сталь. «Чавун був головним будівельним матеріалом XIX століття - століття промислової революції. Він часто використовувався для конструктивних рішень: наприклад, для виготовлення колон, фасадів або куполів. Також з чавуну робили сходи, ліфти, решітки, веранди, балкони, перила, паркани, ліхтарі і навіть надгробки », - розповідає архітектор Анісія Борознова. На сьогоднішній день чавун використовується в основному для виготовлення труб і сантехнічної арматури, хоча іноді до його допомоги вдаються з метою наслідування стилю колишніх епох.

Ще один матеріал, який вивів будівельні технології на новий рівень, був розроблений також в кінці XIX століття. Додавання сталевого дроту в бетон дало народження залізобетону, який навряд чи потребує спеціального представлення.

На початку XX століття з'явилися нержавіючі сталі з різними домішками, і їх головною перевагою стала стійкість до корозії. Одним з пам'ятників цієї епохи є будівля корпорації Chrysler, побудоване за проектом архітектора Вільяма Ван Елена і визнане найкрасивішим хмарочосом Нью-Йорка.

Сьогодні практично всі капітальні будівлі побудовані або із залізобетонних, або на сталевому несучому каркасі. Останнє відноситься і до так званим швидкомонтованих будівель, які практично повністю витіснили сьогодні будь-які інші будівельні технології з комерційного та промислового будівництва.

Наступним значущим етапом в розвитку будівельних технологій стала поява системи навісних вентильованих фасадів (НВФ) в 40-х роках XX століття в країнах Скандинавії і потім поширився звідти в Європу і Америку. Подконструкция вентфасадов найчастіше виготовлялася зі сталі, трохи рідше - з алюмінію (про недоліки цього рішення ми вже говорили). Потім на неї кріпилася облицювання, а на несучу стіну під нею - утеплювач, з дотриманням обов'язкового повітряного зазору.

На перших порах в якості облицювальних матеріалів використовували все підряд, особливо коли справа стосувалася бюджетного приватного житлового будівництва. Згодом домінуючі позиції на ринку фасадних облицювань почали займати дешевий керамограніт і легкі алюмінієві композитні панелі. Однак крім очевидних переваг ці рішення мають і серйозні недоліки.

Так, керамогранітні фасадні плитки масивні, тендітні, і при всьому цьому відрізняються найненадійнішим серед всіх облицювальних матеріалів способом кріплення - на кляммери (засувки). Будь-яке порушення технології монтажу, особливо на висотних будівлях, може зробити керамогранітних фасад небезпечним, а доцільність його використання в сейсмонебезпечних районах спростовується повсякденною практикою.

Що стосується композитних панелей, то вибирати їх потрібно з обережністю, тому що не будь-який їх тип відповідає вимогам пожежної безпеки для житлового та цивільного будівництва.

Однак з появою і розвитком технології полімерного покриття листової сталі популярним до останнього часу фасадним рішенням з'явилася гідна альтернатива: сталеві облицювання довели своє явну перевагу перед іншими рішеннями і почали поступово витісняти їх з ринку. Технологічність, простота монтажу, енергоефективність і довговічність НВФ зі сталевою облицюванням в поєднанні з привабливим зовнішнім виглядом і безліччю колірних варіацій полонили серця архітекторів і будівельників.

Однак зараз, схоже, вирішена і ця проблема. Черговим стрибком в еволюції сталевих фасадів можна вважати появу нового покоління облицювань, таких як Primepanel, що поєднують в собі переваги фасадних касет з економічністю лінеарних панелей. «Добитися подібного результату вдалося завдяки використанню унікального обладнання фінської компанії FORMIA. Точну геометрію сталевий фасадної панелі забезпечують 27 пар формують її валів, а потужна розпрямляється установка знімає залишкові напруги в металі і виключає ефект «лінзи», з яким досі не вдавалося впоратися більшості виробників », - пояснює Сергій Якубов, керівник департаменту фасадних систем і огороджувальних конструкцій Групи компаній Метал Профіль. Як зазначає фахівець, перша вУкаіни лінія з виготовлення лінеарних панелей настільки високої якості дозволяє випускати не тільки гладкі, але і рифлені панелі з хвилястою поверхнею, трьох типорозмірів по ширині панелі, з рустом і без, з закритими і відкритими торцями. «Оскільки облицювальний матеріал дає високу точність геометричних параметрів і можливість горизонтального, вертикального і діагонального монтажу, його можна використовувати для будь-якого типу будівель, в тому числі зі складним рельєфом. Широка палітра кольорів, різні варіанти полімерних покриттів і невидимі кріплення дають простір дизайнерської і архітектурної думки. Таким чином, сьогодні навісний вентильований фасад для масового споживача повністю звернувся в сталь, за винятком хіба що прошарку утеплювача », - додає архітектор Анісія Борознова.

Цікаво відзначити невелику лексичну трансформацію, яка відбувається прямо у нас на очах. Слово «метал» все частіше використовується як синонім «стали», адже це саме її по праву можна назвати металом нового часу. З стали стало можливим створити будь-який елемент будівлі: фундамент, несучі конструкції, облицювання, покрівлю, декор, меблі. Якщо проголосити метал королем серед будматеріалів, то його корона напевно буде зроблена зі сталі.

Прес-служба Групи компаній Метал Профіль