Τα δομικά υλικά είναι οι βασικές ουσίες της κατασκευής, καθορίζοντας τα χαρακτηριστικά, το στυλ και τα εφέ ενός κτιρίου. Τα παραδοσιακά δομικά υλικά περιλαμβάνουν κυρίως πέτρα, ξύλο, τούβλα, ασβέστη και γύψο, ενώ τα σύγχρονα δομικά υλικά περιλαμβάνουν χάλυβα, τσιμέντο, σκυρόδεμα, γυαλί και πλαστικά. Κάθε ένα από αυτά διαθέτει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και παίζει σημαντικό ρόλο στην κατασκευή.
Παραδοσιακό οικοδομικό υλικό
1. Πέτρα
Η πέτρα είναι ένα από τα πρώτα παραδοσιακά δομικά υλικά που χρησιμοποιήθηκαν στην ανθρώπινη ιστορία. Διαθέτει άφθονα αποθέματα, ευρεία κατανομή, λεπτή δομή, υψηλή αντοχή στη συμπίεση, καλή αντοχή στο νερό, ανθεκτικότητα και εξαιρετική αντοχή στη φθορά. Η Δυτική Ευρώπη κάποτε χρησιμοποιούσε ευρέως την πέτρα στην αρχιτεκτονική, με αξιοσημείωτα παραδείγματα όπως το μεγαλοπρεπές Παλάτι των Βερσαλλιών στη Γαλλία και το Βρετανικό Κοινοβούλιο. Επιπλέον, οι αιγυπτιακές πυραμίδες κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας μεγάλους πέτρινους όγκους με ακρίβεια κομμένους. Η πέτρινη αρχιτεκτονική φέρει μια αύρα μεγαλοπρέπειας, σοβαρότητας και ευγένειας. Ωστόσο, λόγω της υψηλής πυκνότητας και του βάρους της, οι πέτρινες κατασκευές τείνουν να έχουν παχύτερους τοίχους, γεγονός που μειώνει την αναλογία επιφάνειας δαπέδου του κτιρίου. Παρ 'όλα αυτά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως σύμβολο πολυτέλειας στην πολυτελή αρχιτεκτονική, δημιουργώντας μοναδικά καλλιτεχνικά εφέ.
2. Ξύλο
Το ξύλο, ως παραδοσιακό δομικό υλικό, διαθέτει χαρακτηριστικά όπως ελαφρύ βάρος, υψηλή αντοχή, αισθητική, καλή εργασιμότητα, δυνατότητα ανανέωσης, ανακυκλωσιμότητα και φιλικότητα προς το περιβάλλον χωρίς ρύπανση. Ως εκ τούτου, τα ξύλινα δομικά στοιχεία παρουσιάζουν εξαιρετική σταθερότητα και σεισμική αντοχή. Ωστόσο, το ξύλο που χρησιμοποιείται στις κατασκευές παρουσιάζει και μειονεκτήματα. Είναι επιρρεπές σε παραμορφώσεις, ρωγμές, ανάπτυξη μούχλας και προσβολή από έντομα. Επιπλέον, είναι ευάλωτο στη φωτιά, η οποία μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα και την ανθεκτικότητά του.
Το ξύλο αποτελεί διαχρονικό δομικό υλικό λόγω των ανώτερων μηχανικών του ιδιοτήτων και χρησιμοποιείται ευρέως σε κατασκευαστικές δραστηριότητες από την αρχαιότητα. Ορισμένα κτίρια, όπως τμήματα του Ναού Nanchan και του Ναού Foguang στο Όρος Wutai στην Κίνα, χρησιμεύουν ως τυπικοί αρχιτεκτονικοί εκπρόσωποι. Αυτές οι κατασκευές έχουν απαλές, αμετάβλητες κλίσεις, εκτεταμένες μαρκίζες, εμφανή αγκύλια και ένα σοβαρό και απλό στυλ.
Στα σύγχρονα έργα πολιτικού μηχανικού, στοιχεία όπως δοκοί, κολώνες, στηρίγματα, πόρτες, παράθυρα, ακόμη και καλούπια από σκυρόδεμα βασίζονται στο ξύλο. Ως αναπνεύσιμο δομικό υλικό, το ξύλο παρέχει ζεστασιά τον χειμώνα και δροσιά το καλοκαίρι, δημιουργώντας έτσι το καταλληλότερο περιβάλλον διαβίωσης για τον άνθρωπο.
Ναός Nanchan, Κίνα
3. Πήλινα τούβλα
Τα πήλινα τούβλα είναι ένα είδος τεχνητού οικοδομικού υλικού. Για πολύ καιρό, τα κοινά πήλινα τούβλα αποτελούσαν το κύριο υλικό για την κατασκευή κατοικιών στην Κίνα. Τα πήλινα τούβλα χαρακτηρίζονται από το μικρό τους μέγεθος, το ελαφρύ βάρος, την ευκολία κατασκευής, το εύτακτο και κανονικό σχήμα τους, την ικανότητα φόρτισης, τις δυνατότητες μόνωσης και συντήρησης, καθώς και τη διακόσμηση της πρόσοψής τους. Η εφαρμογή τους στις κατασκευές έχει διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη δημιουργία οικιστικών χώρων για τους ανθρώπους. Η Απαγορευμένη Πόλη είναι μια τυπική αρχιτεκτονική αναπαράσταση που χρησιμοποιεί πήλινα τούβλα. Τα πήλινα τούβλα κανονικού σχήματος που χρησιμοποιούνται για την εξωτερική πρόσοψη συμβάλλουν στο εντυπωσιακό καλλιτεχνικό αποτέλεσμα της Απαγορευμένης Πόλης. Ωστόσο, η πρώτη ύλη για τα πήλινα τούβλα είναι ο φυσικός πηλός και η παραγωγή τους περιλαμβάνει τη θυσία καλλιεργήσιμης γης. Σταδιακά, έχουν αντικατασταθεί από άλλα υλικά. Παρ' όλα αυτά, η θέση τους στην ανθρώπινη αρχιτεκτονική ιστορία δεν θα σβηστεί ποτέ.
4. Λάιμ
Ο ασβέστης, ως παραδοσιακό δομικό υλικό, είναι γνωστός για την ισχυρή πλαστικότητά του, την αργή διαδικασία σκλήρυνσης, τη χαμηλή αντοχή μετά τη σκλήρυνση και τη σημαντική συρρίκνωση όγκου κατά τη σκλήρυνση. Τα χιλιάδες χρόνια ιστορίας του μαρτυρούν την εμπιστοσύνη και την εξάρτηση της ανθρωπότητας από αυτό το υλικό. Ο ασβέστης παραμένει ένα σημαντικό δομικό υλικό, που χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορα κατασκευαστικά έργα και βιομηχανίες, όπως το σοβάτισμα εσωτερικών χώρων, η ανάμειξη ασβεστοκονιάματος και ενέματος, και η παρασκευή πλινθόκτιστων και πηλού τούβλων.
Ομοίως, ο γύψος, ένα άλλο αρχαίο παραδοσιακό δομικό υλικό, διαθέτει άφθονες πρώτες ύλες, απλή διαδικασία παραγωγής, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας στην παραγωγή, ισχυρή απορρόφηση υγρασίας, προσιτή τιμή και φιλικότητα προς το περιβάλλον. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλος για μοντέρνα αρχιτεκτονικά εσωτερικά χωρίσματα, διακοσμήσεις και έργα φινιρίσματος. Επιπλέον, χρησιμοποιείται κυρίως για την κατασκευή γύψου και προϊόντων γύψου.
Σύγχρονο οικοδομικό υλικό
5. Χάλυβας
Ο χάλυβας παίζει κρίσιμο ρόλο στη σύγχρονη αρχιτεκτονική ως δομικό υλικό. Ο χάλυβας διαθέτει εξαιρετικές ιδιότητες όπως ελαφρύ αλλά και υψηλή αντοχή, καλή πλαστικότητα και σκληρότητα, ασφάλεια και αξιοπιστία, υψηλό επίπεδο βιομηχανοποίησης, γρήγορη ταχύτητα κατασκευής, εύκολη αποσυναρμολόγηση, καλές ιδιότητες στεγανοποίησης και υψηλή αντοχή στη θερμότητα. Αυτά τα εξαιρετικά χαρακτηριστικά τον καθιστούν απαραίτητο στη σύγχρονη αρχιτεκτονική, και χρησιμοποιείται κυρίως σε χαλύβδινες κατασκευές μεγάλου ανοίγματος όπως αεροδρόμια και στάδια, χαλύβδινες κατασκευές πολυώροφων κτιρίων, συμπεριλαμβανομένων ξενοδοχείων και κτιρίων γραφείων, πανύψηλες κατασκευές όπως πύργοι τηλεόρασης και επικοινωνιών, χαλύβδινες κατασκευές με κέλυφος πλάκας όπως μεγάλες δεξαμενές αποθήκευσης πετρελαίου και αερίου, χαλύβδινες κατασκευές βιομηχανικών εργοστασίων, ελαφριές χαλύβδινες κατασκευές όπως μικρές αποθήκες, χαλύβδινες κατασκευές γεφυρών και χαλύβδινες κατασκευές για τη μετακίνηση εξαρτημάτων όπως ανελκυστήρες και γερανοί.
6. Τσιμέντο
Το τσιμέντο, ως σύγχρονο δομικό υλικό, βρίσκει εκτεταμένες εφαρμογές στη βιομηχανία, τη γεωργία, τις κατασκευές υδάτινων πόρων, τις μεταφορές, την αστική ανάπτυξη, τα λιμάνια και την άμυνα. Στη σύγχρονη εποχή, έχει γίνει ένα απαραίτητο δομικό υλικό για κάθε οικοδομικό έργο. Το τσιμέντο είναι ένα ανόργανο υλικό σε σκόνη που, όταν αναμιγνύεται με νερό, σχηματίζει μια ρευστή και εύπλαστη πάστα. Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η πάστα τσιμέντου υφίσταται φυσικές και χημικές αλλαγές, μετατρέποντας από εύπλαστη πάστα σε σκληρυμένο στερεό με ένα ορισμένο επίπεδο αντοχής. Μπορεί επίσης να συνδέσει στερεές μάζες ή κοκκώδη υλικά για να δημιουργήσει μια ενιαία δομή. Το τσιμέντο όχι μόνο σκληραίνει και αποκτά αντοχή όταν εκτίθεται στον αέρα, αλλά μπορεί επίσης να σκληρύνει στο νερό, διατηρώντας και ακόμη και βελτιώνοντας την αντοχή του. Το τσιμέντο χρησιμοποιείται ευρέως σε κατασκευαστικά έργα, με ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών σε έργα πολιτικού μηχανικού, υποδομές πετρελαίου και φυσικού αερίου, κατασκευή φραγμάτων, κατασκευή τοιχοποιίας, κατασκευή δρόμων και άλλα.
7. Σκυρόδεμα
Το σκυρόδεμα, ως σύγχρονο δομικό υλικό, παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο στα σύγχρονα κατασκευαστικά έργα. Το σκυρόδεμα είναι ένα δομικό υλικό που σχηματίζεται με την ανάμειξη συνδετικών μέσων όπως άργιλος, ασβέστης, γύψος, ηφαιστειακή τέφρα ή φυσική άσφαλτος με αδρανή όπως άμμος, σκωρία και θρυμματισμένη πέτρα. Διαθέτει εξαιρετικές ιδιότητες, όπως ισχυρή συνοχή, ανθεκτικότητα και αντοχή στο νερό. Ωστόσο, το σκυρόδεμα θεωρείται εύθραυστο υλικό με υψηλή αντοχή σε θλίψη αλλά πολύ χαμηλή αντοχή σε εφελκυσμό, γεγονός που το καθιστά επιρρεπές σε ρωγμές.
Με την εισαγωγή του τσιμέντου και του χάλυβα, ανακαλύφθηκε ότι ο συνδυασμός αυτών των υλικών παρείχε καλύτερη αντοχή συγκόλλησης και τους επέτρεπε να συμπληρώνουν τα μειονεκτήματα το ένα του άλλου, αξιοποιώντας παράλληλα τα δυνατά τους σημεία. Ενσωματώνοντας οπλισμό χάλυβα στο σκυρόδεμα, όχι μόνο προστατεύει τον χάλυβα από την έκθεση στην ατμόσφαιρα, αποτρέποντας τη διάβρωση, αλλά και ενισχύει την αντοχή σε εφελκυσμό του δομικού στοιχείου. Αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη του οπλισμένου σκυροδέματος, διευρύνοντας το φάσμα των εφαρμογών του σκυροδέματος στις κατασκευές.
Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές κατασκευές από τούβλα και πέτρα, τις ξύλινες κατασκευές και τις χαλύβδινες κατασκευές, οι κατασκευές από σκυρόδεμα έχουν γνωρίσει ραγδαία ανάπτυξη και έχουν γίνει το κύριο δομικό υλικό στον τομέα των πολιτικού μηχανικού. Επιπλέον, το σκυρόδεμα υψηλής απόδοσης και οι καινοτόμοι τύποι σκυροδέματος συνεχίζουν να προοδεύουν και να εξελίσσονται στον τομέα των κατασκευών.
8. Γυαλί
Επιπλέον, το γυαλί και το πλαστικό, ως σύγχρονα καινοτόμα δομικά υλικά, χρησιμοποιούνται συνεχώς σε σύγχρονα κατασκευαστικά έργα. Το γυαλί μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις για φυσικό φωτισμό, διακόσμηση και σχεδιασμό προσόψεων, ευθυγραμμιζόμενο με τις απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης της σύγχρονης αρχιτεκτονικής. Το γυαλί βρίσκει εφαρμογή σε όλες σχεδόν τις πτυχές των κατασκευών λόγω των διαφόρων τύπων του, όπως το σκληρυμένο γυαλί, το ημι-σκληρυμένο γυαλί, το μονωμένο γυαλί, το πολυστρωματικό γυαλί, το φιμέ γυαλί, το επικαλυμμένο γυαλί, το γυαλί με σχέδια, το πυράντοχο γυαλί, το γυαλί κενού αέρος και άλλα.
Θέατρο-Πολυ-Γκραντ-Σαγκάης
9. Πλαστικό
Το πλαστικό είναι μια αναδυόμενη κατηγορία δομικών υλικών που, λόγω της εξαιρετικής του απόδοσης, του ευρέος φάσματος εφαρμογών και των πολλά υποσχόμενων προοπτικών του, θεωρείται η τέταρτη κύρια κατηγορία δομικών υλικών μετά τον χάλυβα, το τσιμέντο και το ξύλο στις σύγχρονες κατασκευές. Το πλαστικό έχει ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών, από στέγες έως επιφάνειες εδάφους και από εξωτερικές δημόσιες εγκαταστάσεις έως υλικά εσωτερικής διακόσμησης. Επί του παρόντος, οι πιο συνηθισμένες εφαρμογές του πλαστικού στις κατασκευές είναι για σωλήνες ύδρευσης και αποχέτευσης, σωλήνες μεταφοράς φυσικού αερίου και πόρτες και παράθυρα από PVC, ακολουθούμενες από ηλεκτρικά καλώδια και σύρματα.
Ένα από τα σημαντικά πλεονεκτήματα των πλαστικών είναι το σημαντικό δυναμικό εξοικονόμησης ενέργειας, καθώς η παραγωγή και χρήση πλαστικών προϊόντων έχει σημαντικά χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας σε σύγκριση με άλλα δομικά υλικά. Ως αποτέλεσμα, τα πλαστικά χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως σε διάφορα έργα κατασκευής στεγών, τοίχων και δαπέδων. Ο τομέας των αρχιτεκτονικών πλαστικών εξελίσσεται συνεχώς προς υψηλότερη λειτουργικότητα, βελτιωμένη απόδοση, ευελιξία και οικονομική αποδοτικότητα.
10. Σφραγιστικό σιλικόνης
Το σφραγιστικό σιλικόνης είναι μια ουσία που μοιάζει με πάστα και σχηματίζεται με την ανάμειξη πολυδιμεθυλοσιλοξανίου ως κύριας πρώτης ύλης με παράγοντες διασύνδεσης, πληρωτικά, πλαστικοποιητές, παράγοντες σύζευξης και καταλύτες υπό συνθήκες κενού. Σε θερμοκρασία δωματίου, σκληραίνει και σχηματίζει ελαστικό καουτσούκ σιλικόνης μέσω αντίδρασης με την υγρασία του αέρα. Χρησιμοποιείται για τη συγκόλληση και τη σφράγιση διαφόρων τύπων γυαλιού και άλλων υποστρωμάτων. Επί του παρόντος, η Eolya προσφέρει πολυλειτουργικά σφραγιστικά, όπως σφραγιστικό γυαλιού, ανθεκτικό στις καιρικές συνθήκες, πυρίμαχο, πέτρας, μεταλλικών αρμών, ανθεκτικών στη μούχλα, διακοσμητικών αρμών και μονωτικών γυαλιών, μεταξύ άλλων, διαθέσιμα σε πολλαπλούς τύπους και προδιαγραφές.
11. Αφρός πολυουρεθάνης (αφρός PU)
Ως νέος τύπος δομικού υλικού, ο αφρός πολυουρεθάνης έχει λάβει ευρεία προσοχή τα τελευταία χρόνια. Συντίθεται από μονομερή όπως ισοκυανικά και πολυόλες μέσω αντίδρασης πολυμερισμού, με το παραγόμενο αέριο διοξείδιο του άνθρακα να χρησιμεύει ως παράγοντας αφρισμού. Αυτή η αντίδραση παράγει έναν σφιχτά δομημένο μικροκυτταρικό αφρό. Ο αφρός πολυουρεθάνης κατηγοριοποιείται κυρίως σε άκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης, εύκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης και ημι-άκαμπτο αφρό πολυουρεθάνης. Σε αντίθεση με τη δομή κλειστών κυψελών του άκαμπτου αφρού πολυουρεθάνης, ο εύκαμπτος αφρός πολυουρεθάνης έχει δομή ανοιχτών κυψελών, που χαρακτηρίζεται από το ελαφρύ βάρος, την αναπνοή και την καλή ανθεκτικότητά του. Ο ημι-άκαμπτος αφρός πολυουρεθάνης είναι ένας τύπος αφρού ανοιχτών κυψελών με σκληρότητα μεταξύ μαλακού και άκαμπτου αφρού και έχει υψηλότερες τιμές φορτίου συμπίεσης. Ο άκαμπτος αφρός πολυουρεθάνης, ένα νέο συνθετικό υλικό με λειτουργίες μόνωσης και στεγανοποίησης, έχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα και μικρή πυκνότητα, επομένως χρησιμοποιείται συχνά ως υλικό μόνωσης και θερμικού φραγμού στις κατασκευές.
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά δομικά υλικά, ο αφρός πολυουρεθάνης διαθέτει εξαιρετικά πλεονεκτήματα σε διάφορες πτυχές, όπως εξαιρετική απόδοση μόνωσης, ισχυρή αντοχή στη φωτιά, υψηλή αντοχή στο νερό και σταθερές μηχανικές ιδιότητες. Μπορεί να εφαρμοστεί επί τόπου μέσω χύτευσης ή ψεκασμού για να σχηματίσει ένα συνεχές μονωτικό στρώμα και έχει βρει εκτεταμένες εφαρμογές σε εξωτερικούς χώρους κτιρίων, στέγες, δάπεδα, πόρτες, παράθυρα και δίκτυα αγωγών θέρμανσης.
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά και σύγχρονα δομικά υλικά, λόγω των εξελίξεων στην τεχνολογία και των εξελισσόμενων αρχιτεκτονικών απαιτήσεων, τα σύγχρονα δομικά υλικά προσφέρουν περισσότερα πλεονεκτήματα από τα παραδοσιακά. Ως αποτέλεσμα, έχουν καταλάβει κυρίαρχη θέση στη σύγχρονη αρχιτεκτονική, ενώ τα παραδοσιακά δομικά υλικά εφαρμόζονται σε συμπληρωματικό ρόλο. Τα σύγχρονα δομικά υλικά όπως ο χάλυβας, το τσιμέντο, το σκυρόδεμα, το γυαλί και τα σύνθετα υλικά έχουν σπάσει τους περιορισμούς του σχήματος και του μεγέθους που επιβάλλονται από παραδοσιακά υλικά όπως η πέτρα, το ξύλο, τα τούβλα και ο ασβεστογύψος. Έχουν διευκολύνει την ανάπτυξη ψηλών κατασκευών μεγάλου ανοίγματος και έχουν ανταποκριθεί στις απαιτήσεις της αστικής κατασκευής, ευθυγραμμιζόμενα με τις τάσεις της προστασίας του περιβάλλοντος και της εξοικονόμησης ενέργειας στη σύγχρονη κοινωνία.
Ώρα δημοσίευσης: 31 Αυγούστου 2023
