Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Медная колокольня церкви Святого Лаврентия, Бад-Нойенар-Арвайлер

Металлы, используемые в архитектурных целях, включают свинец , водопроводные трубы , кровлю и окна; олово , превращенное в белую жесть ; цинк , медь и алюминий в различных областях, включая кровельные и отделочные работы; и железо , которое имеет структурное и другое применение в виде чугуна или кованого железа или превращено в сталь . Металлические сплавы, используемые в строительстве, включают бронзу (в основном медь и олово); латунь (медь и цинк);металлический монель и нейзильбер , в основном состоящие из никеля и меди; и нержавеющая сталь с важными компонентами никеля и хрома .

Типы металлов [ править ]

Свинец [ править ]

Низкая температура плавления свинца позволила широко использовать его на протяжении всей истории человечества. Свинец одним из первых стал производить листовой металл для архитектурных целей. [1] Водопроводные трубы часто строили из свинца, пока в конце 19 века не стала известна опасность его здоровья.

Свинец не подвержен ржавчине и на протяжении веков является популярным кровельным материалом , который используется для кровли, кровли, водостоков, водосточных труб и кондукторных головок. Свинец лучше всего подходил для крыш с низким скатом, так как крутые крыши могут ползать. Свинцовые крыши в регионах с большими колебаниями температуры, таких как среднеатлантические штаты , испытали ухудшение из-за постоянного расширения и сжатия, что называется усталостью. Начиная с XIX века использовался кровельный материал под названием « терне » или «тернеплат», состоящий из листового железа или листовой стали, покрытой сплавом свинца и олова . Его часто путают с белой жестью . [2]

Ведущий пришел также часто используется для оконных стекол в мансардных окнах и витражах. Он также использовался для небольших скульптур и садовых украшений. Свинец часто добавляли в краску, красный свинец использовался в качестве антикоррозийного пигмента для железа, а белый свинец использовался в качестве краски для деревянных домов. Краска на основе свинца была одним из самых прочных материалов, разработанных в качестве защитного внешнего покрытия. Использование свинцовой краски было ограничено в большинстве зданий из-за опасений отравления свинцом .

Олово [ править ]

Олово слишком мягкое, чтобы использовать его в архитектурных целях, поэтому его обычно можно разделить на две категории: сплавление олова с другими металлами, такими как медь, для образования бронзы и покрытие оловом более твердых металлов, таких как луженое железо или сталь. Архитектурная бронза обычно содержит около 90% меди и 10% олова, хотя их содержание может варьироваться в широких пределах. Термин « жестяной потолок » - неправильное употребление, и первые производители не использовали это название. Однако людей, которые работали с листовым металлом, называли жестянщиками, поэтому этот термин мог возникнуть из этого названия. [3]

Белая жесть - это архитектурный материал, состоящий из листового железа или стали, покрытой оловом. «Жестяная крыша», разновидность белой жести, первоначально использовалась для изготовления брони, но в конечном итоге использовалась в качестве кровельного материала. Жесть также использовалась для украшения, например, декоративных окон, дверных перемычек и штампованных потолков. Орнаментальный штампованный металл из белой жести был доступной альтернативой штукатурке . Несмотря на то, что жестяная пластина по-прежнему доступна для потолков, кровли и гидроизоляции, она обычно считается дорогостоящей, поскольку первоначальная стоимость выше, чем у обычных современных типов кровли, таких как асфальт.черепица или сборные крыши. Ухоженная жестяная крыша или потолок обычно служат в несколько раз дольше, чем современные материалы, и более экономичны, если принять во внимание более длительный срок службы. [4]

Цинк [ править ]

Чистый цинк использовался для кровли в Бельгии, Франции и Германии, где он заменил более дорогую медь и свинец в кровле. Начиная с 1820-х годов, бельгийский листовой цинк импортировался в Америку и использовался строителями в Нью-Йорке и других местах. Чистый цинк подвержен ползучести при обычных температурах.

Оцинкованные металлы были впервые запатентованы в 1837 году отдельно М. Сорелем во Франции и Х. В. Кроуфордом в Англии. В методах использовался процесс «горячего погружения» для покрытия листового железа цинком. К 1839 году кровля из оцинкованного листового железа использовалась в Нью-Йорке. Торговая биржа на Манхэттене была одним из первых зданий с оцинкованной крышей и оцинкованными желобами. Некоторые оцинкованные кровельные покрытия были прессованы узорами, популярной техникой в ​​викторианскую эпоху. [5]

Еще в 1832 году цинк отливали для скульптур и декоративных элементов в Германии и Австрии. Декоративные архитектурные элементы часто отливали из цинка, так как он легко формовался, стоил недорого по сравнению с камнем и мог быть окрашен для имитации более дорогих металлов. Штампованные сабли, розетки, геральдическая лилия и листья аканта стали популярным декоративным украшением как экстерьера, так и интерьера к концу 19 века. [6]

Краски на основе оксида цинка нетоксичны и устойчивы к загрязнениям . Они стали коммерчески успешными и стали доступны в Америке примерно в 1850 году и широко использовались примерно с 1870-х годов. У них было дополнительное преимущество - они были хорошими ингибиторами ржавчины на чугуне и стали.

В первые десятилетия 20-го века в США сократилось использование кровли и украшений из чистого цинка. Сейчас он набирает популярность в чистом виде (99,95%) для строительных материалов. Как правило, цинк архитектурного качества представляет собой цинк с чистотой 99,995% с незначительными количествами титана для снижения коэффициента теплового расширения и повышения прочности на разрыв и твердости, а также меди для улучшения обрабатываемости. [7] Точный состав сплава зависит от производителя и является определяющим фактором цвета конечной патины цинка . Со временем на цинке образуется характерная патина, переходящая от блестящего серебра к матово-голубовато-серому. Предварительно патинированные покрытия доступны от некоторых производителей, чтобы ускорить процесс естественного патинирования. Цинк по-прежнему используется в сплавах, таких как латунь.и нейзильбер , а также при гальванике стали. Сегодня оцинкованная сталь и материал из чистого цинка, обычно панели со стоячим швом с двойным замком, используются для кровли самых разных зданий. Ползучесть была уменьшена за счет введения титана в большинство архитектурных цинков, доступных в Северной Америке. Также распространены оцинкованные гвозди и воздуховоды из листового металла.

Цинк архитектурного качества перерабатывается на 90-95%. Затраты на замену пренебрежимо малы с длительным сроком службы от 80 до 100 лет для цинковой кровли и от 200 до 300 лет для стеновых систем. [8] Долговечность является ключевым компонентом долговечности. По окончании срока службы строительные изделия из цинка можно перерабатывать на неопределенный срок без потери химических или физических свойств. Использование цинка архитектурного качества может помочь зданию пройти сертификацию LEED из-за его высокого содержания вторичной переработки и устойчивости.

Медь и ее сплавы [ править ]

Основная статья: Медь в архитектуре

Медь - очень прочный металл, который противостоит коррозии, образуя голубовато-зеленый налет, который в разной степени состоит из карбонатов , сульфатов , сульфидов и хлоридов меди . Листовая медь, используемая в качестве кровли, легче деревянной черепицы и намного легче сланца, черепицы или свинца. Кровельная медь может легко складываться в водонепроницаемые швы или формироваться на изогнутых каркасах для куполов и куполов.

Первоначальная стоимость меди была традиционно высокой, но срок ее службы с лихвой компенсировал цену. Меди также можно придать форму изгибов и углов вокруг дымоходов, краев крыш и слуховых окон. Все гвозди, винты, болты и планки, используемые с листовой медью, должны быть изготовлены из меди или медного сплава, в противном случае может возникнуть гальваническое воздействие между разнородными металлами, что приведет к износу. [9]

Медь также использовалась для декоративных целей, включая архитектурные украшения, сайдинг, потолки или скульптуры. Один из известных примеров - Статуя Свободы .

Медные сплавы, используемые в архитектуре, включают бронзу , сплав меди и олова, и латунь , сплав меди и цинка.

Никель и его сплавы [ править ]

Никель, хотя и довольно редко, использовался для покрытия архитектурных деталей. Никель чаще всего используется для изготовления строительных элементов в виде сплавов: нейзильбера , металлического монеля и нержавеющей стали .

Никелевое серебро первоначально называлось «немецкое серебро» до Первой мировой войны. Его называли «белой латунью», но, вероятно, его следует называть «никелевой латунью», потому что оно обычно содержит 75% меди, 20% никеля и 5% цинка. Различное процентное соотношение приводит к разным цветам, включая серебристо-белый, желтый, голубой, зеленый или розовый. Фурнитура из нейзильбера была популярна в США в периоды ар-деко и современной депрессии. Архитекторы и дизайнеры предпочитали мельхиор, потому что он мог принимать и сохранять надлежащую отделку, а также устойчив к коррозии. [10]

Металлический монель представляет собой сплав примерно двух третей никеля и одной трети меди. По цвету он похож на платину. Компания Monel первой использовала нержавеющую сталь в настоящее время. Первое архитектурное использование Монеля было для кровли железнодорожного вокзала Пенсильвании в Нью-Йорке в 1909 году. В 1936 году была установлена ​​медная крыша Публичной библиотеки Нью-Йорка.на Пятой авеню и 42-й улице была заменена металлическая крыша из монеля. Его преимущества в качестве кровельного материала заключались в его способности паять, сваривать или паять на месте, чтобы обеспечить водонепроницаемое сплошное покрытие. Монель был популярен в периоды ар-деко. Во время Второй мировой войны большое количество никеля и меди было направлено на военные нужды, и поставки монеля были значительно сокращены. После войны нержавеющая сталь и алюминий заменили монель из-за более низких производственных затрат. [11]

Железо и его сплавы [ править ]

Железо стало важным архитектурным элементом здания. Он использовался в четырех распространенных формах: кованое железо, чугун, листовое железо и сталь. [12]

Кованое железо использовалось для мелких структурных и декоративных элементов, начиная с 18 века. До середины XIX века использование кованого железа в зданиях, как правило, ограничивалось небольшими предметами, такими как анкерные шпильки, ремни, гвозди и скобяные изделия, или декоративными металлическими изделиями на балконах, перилах, заборах и воротах. Примерно в 1850 году его структурное использование стало более распространенным, поскольку сталелитейные заводы начали катать рельсы, тройники и, наконец, двутавровые балки. Он также использовался в декоративных целях, например, для украшения балконов или оборудования. Поскольку кованое железо изготавливается вручную, нет двух одинаковых изделий.

Чугун был основным строительным материалом XIX века в период промышленной революции . Хотя он хрупкий, он очень силен при сжатии. Он часто использовался для структурных целей, таких как колонны, фасады зданий, купола и световые дворы. Декоративное использование включало лестницы, лифты, перемычки, решетки, веранды, балконы, перила, заборы, уличные фонари и гробницы. Здание Брэдбери - пример обширного декоративного чугуна. Сегодня чугун используется для сантехники и трубопроводов в новом строительстве, а его конструктивное и декоративное использование иногда используется для сохранения исторических памятников.

Листовое железо может быстро подвергаться коррозии, образуя ржавчину. Листовое железо использовалось на протяжении всего XIX века, хотя неясно, насколько широко распространились кровли из листового железа. Прессованное декоративное листовое железо, используемое для потолков, часто называли « жестяным потолком », что на самом деле представляло собой листы железа, смоченные в расплавленном олове, чтобы предотвратить их ржавление.

Сталь была введена в строительную промышленность в конце 19 века. Развитие конструкционной стали в середине 19 века позволило строить высокие здания. Строители и производители обратились к стали, которая была прочнее чугуна на сжатие и кованого железа на растяжение. Когда в 1856 году в Англии был разработан бессемеровский процесс и был изобретен мартеновский процесс, сталь производилась в количестве, позволяющем быть экономичным. Мосты, железнодорожные компании и небоскребы были одними из первых крупномасштабных применений конструкционной стали. Хотя железо и сталь негорючие, они теряют прочность в огне, если не защищены от тепла. Почти вся конструкционная сталь должна быть каким-либо образом «огнестойкой» с использованием терракотовой облицовки., плитка, бетон с штукатуркой, бетон с напылением или изоляция с напылением . Железобетон, также называемый железобетонным , был разработан в конце 19 века, когда в бетон добавляли стальную проволоку.

К декоративным сталям, используемым в строительстве, относятся:

  • Нержавеющая сталь , хромоникелевая сталь, была разработана между 1903 и 1912 годами. Ее наиболее важным свойством является устойчивость к коррозии. Он содержит около 18% хрома и 8-12% никеля. Нержавеющая сталь стоит дорого, поэтому она использовалась в основном как не конструкционный металл или там, где существует высокий потенциал коррозии. Одно из самых широких применений нержавеющей стали в начале было в Крайслер-билдинг .
  • Медьсодержащие стали, содержащие от 0,15% до 0,25% меди, обладают повышенной стойкостью к атмосферной коррозии по сравнению с обычной сталью за счет образования защитного оксидного покрытия, имеющего однородный темно-коричневый цвет и текстуру. Ээро Сааринен экспериментировал с материалом в здании Deere and Company в 1964 году.

Алюминий [ править ]

Как и медь, алюминий обладает высокой устойчивостью к коррозии . Он также имеет дополнительное преимущество в том, что он на треть легче стали при сопоставимой прочности. Алюминий также можно легко и многократно переработать. Было подсчитано, что из примерно 900 миллионов тонн алюминия, произведенного с 1880 года, три четверти все еще используются в производственных целях, 35% из которых приходится на строительство зданий. [13]

Алюминий был недоступен по разумной цене или в достаточных количествах для общего архитектурного использования до начала 20-го века. Архитектурное использование алюминия увеличилось в 1920-х годах, в основном для декоративных деталей. Он использовался для кровли, гидроизоляции, водостоков, водосточных желобов, стеновых панелей и перемычек. В дизайне ар-деко часто используется алюминий для декоративных элементов. Первым широким применением алюминия в строительстве было Эмпайр-стейт-билдинг , где вся башня сделана из алюминия, а также многие декоративные элементы, такие как входы, двери лифта, декоративная отделка и около 6000 оконных проемов . Сегодня алюминий часто используется в строительстве, за исключением основных элементов конструкции. [14]

См. Также [ править ]

  • Строительные материалы

Ссылки [ править ]

  1. ^ Симпсон, Памела Х. (1999). Дешево, быстро и легко: имитирующие архитектурные материалы, 1870-1930 гг . Ноксвилл: Университет Теннесси Пресс. п. 31. ISBN 978-1-62190-157-0.
  2. ^ Гейл и Уэйт (1980), стр 8-11.
  3. ^ Staveteig, Kaaren R. "Исторические декоративные металлические потолки и стены: использование, ремонт и замена" (PDF) . Записки по сохранению (49): 1.
  4. ^ Гейл и Уэйт (1980), стр 12-13.
  5. Перейти ↑ Gayle & Waite (1980), pp 15-21.
  6. ^ Симпсон, Памела Х. Дешево, быстро и легко: имитирующие архитектурные материалы, 1870-1930 . Ноксвилл: Университет Теннесси Пресс. п. 35. ISBN 978-1-62190-157-0.
  7. ^ Эванс, Лейн. «Архитектурный цинк: от серого к зеленому» . construction.com . Строительство McGraw Hill . Проверено 20 августа 2014 года .
  8. ^ "Цинк" . www.metaltech-usa.com . Архивировано из оригинального 11 октября 2014 года . Проверено 20 августа 2014 года .
  9. ^ Гейл и Уэйт (1980), стр 22-34.
  10. Перейти ↑ Gayle & Waite (1980), p 35.
  11. ^ Гейл и Уэйт (1980), стр 35-40.
  12. ^ Гейл и Уэйт (1980), стр 42-83.
  13. ^ «Глобальный поток металла» . Алюминий для будущих поколений . Проверено 15 августа 2014 .
  14. ^ Гейл и Уэйт (1980), стр 84-88.

Источники [ править ]

  • Гейл, Марго и Уэйт, Джон Г. (1980), Металлы в исторических зданиях Америки: способы использования и способы сохранения , Вашингтон: Департамент внутренних дел, сохранения наследия и отдыха США.