Структурная глиняная плитка

Структурная глиняная черепица представляет собой категорию строительных материалов из обожженной глины , используемых для строительства кровли, стен и полов в конструкционных и неконструктивных целях, особенно в противопожарных целях. Этот материал, также называемый строительной плиткой , структурной терракотой , полой плиткой , плиткой сальтильо и глиняным блоком , представляет собой форму экструдированной глины значительной глубины, что позволяет укладывать ее так же, как и другую глиняную или бетонную кладку. В Северной Америке он в основном использовался в конце 19 - начале 20 веков, достигнув пика популярности на рубеже веков и снизившись примерно в 1950-х годах. Популярность структурной глиняной черепицы возросла в конце девятнадцатого века, потому что ее можно было построить быстрее, она была легче и требовала более простых плоских обкладок, чем более ранние конструкции кирпичных сводов. ^{[ 1 ]}

Каждая единица обычно изготавливается из глины или терракоты с полыми полостями или ячейками внутри. Цвета терракоты трансформируются от серых (сырой, влажной глины) до оранжевых, красных, желтых и кремовых тонов. Это связано с эффектом процесса обжига, который затвердевает глину, поэтому ее можно использовать в конструкционных целях. ^{[ 2 ]} Материал обычно используется для изготовления арок пола, противопожарной защиты , перегородок и обшивки . ^{[ 3 ]} В Европе его продолжают использовать для возведения огнестойких стен и перегородок. В Северной Америке этот материал в основном был заменен бетонной каменной кладкой .

История, происхождение и развитие

До 1850-1870-х гг.

Глиняная плитка различной мощности использовалась на протяжении тысячелетий. Римляне были одними из первых, кто использовал глиняную черепицу в строительстве, создавая глиняные горшки для облегчения нагрузки на своды. ^{[ 4 ]} Однако первое зарегистрированное структурное использование терракотовых форм было в Италии шестого века в куполе церкви Сан-Витале в Равенне. Глиняные горшки, облицованные гипсом, облегчили нагрузку купола, как и в более ранних римских постройках. ^{[ 3 ]}

1850-1870-е гг.

Первое зарегистрированное использование структурной глиняной плитки в Соединенных Штатах было в 1853 году. Фредерик А. Петерсон разработал глиняные овалы ручной формы, которые он поместил между двутавровыми балками и покрыл цементом, чтобы создать пол. Петерсон дебютировал со своим методом в здании Cooper Union Building в Нью-Йорке. Однако метод Петерсона не производился и не тиражировался массово до 1870-х годов. ^{[ 4 ]} В 1871 году Бальтазар Крейшер и Джордж Х. Джонсон запатентовали новый метод, аналогичный методу Петерсона, основанный на более ранних прецедентах, в том числе прецедентах британского архитектора Джозефа Баннета в 1858 году, а также на проектах Петерсона. ^{[ 4 ]} Каждый из этих методов возник из-за растущей потребности в противопожарной защите зданий после массовых пожаров, охвативших Соединенные Штаты в последней четверти девятнадцатого века.

До широкого распространения структурной глиняной черепицы, кирпича и каменной кладки в методах противопожарной защиты преобладали. Однако строительство из кирпича и каменной кладки, особенно сводов, было тяжелым, трудоемким в строительстве и требовало возведения дорогостоящей индивидуальной опалубки. ^{[ 4 ]} Структурная глиняная плитка предложила более легкую, быструю и простую альтернативу. Система взаимосвязанных угловых глиняных плиток, которые соединялись вместе с помощью замкового камня, стала популярной в начале 1870-х годов после того, как конструкции Винсента Гарсена начали массово производиться для создания плоских сегментированных арок. ^{[ 4 ]} Эта плоская сегментированная арка, разработанная Гарсином, впервые была использована в Соединенных Штатах в почтовом отделении Нью-Йорка, здании Кендалл в Чикаго и производственном здании Зингер в Сент-Луисе, став до конца самым плодотворным примером использования полой глиняной плитки. века. ^{[ 4 ]}

1880-1900-е гг.

Благодаря возросшей популярности структурная глиняная черепица стала одним из самых популярных материалов для огнезащиты железных и стальных конструкций. ^{[ 4 ]} Однако его способность противопожарной защиты не была полностью реализована до тех пор, пока Питер Боннетт Уайт не изобрел «черепичный башмак» в 1881 году. «Плиточный башмак» закрывал открытую сторону металлических балок, полностью изолируя их от огня. ^{[ 1 ]}

1910-1950-е годы

Популярность конструкции с плоскими арками возросла с ростом числа зданий, в конструкции которых используются стальные и железные конструктивные элементы. Новые требования строительных норм и правил по противопожарной защите способствовали использованию и распространению структурной глиняной плитки в небоскребах и других крупных зданиях. ^{[ 3 ]} После 1910 года производители начали тестировать и разрабатывать более прочные и сложные системы конструкционной глиняной плитки, которые лучше работали на сжатие. Большая прочность на сжатие, обнаруженная в основном благодаря изобретению концевой арки давления, позволила использовать материал в более длинных пролетах перекрытий. ^{[ 3 ]} Однако по мере того, как популярность железобетона как более дешевой и менее сложной альтернативы росла, использование конструкционной глиняной плитки для полов и кровли сократилось. Все чаще глиняная плитка использовалась внутри бетонного пола, чтобы сделать его легче, или в качестве центрирующего элемента/опалубки для бетонных конструкций. ^{[ 4 ]}^{[ 3 ]}

С появлением железобетонных полов и металлических настилов конструкционная глиняная плитка потеряла популярность для использования в горизонтальных помещениях. ^{[ 3 ]} Хотя использование структурной глиняной черепицы для полов и кровли сократилось, ее использование для стен пользовалось популярностью в 1950-х годах. ^{[ 4 ]} Блоки настенной плитки продолжают производиться, но блоки специальной плитки часто требуют индивидуальных заказов. ^{[ 3 ]} Арки из глиняной плитки больше не производятся, и из-за нехватки квалифицированных мастеров для укладки арочных систем их никогда не заменяют. ^{[ 3 ]}

Горизонтальное применение

Типы арок для пола из плитки

Конструкция арки с боковым давлением

Конструкция арки с боковым давлением, первый метод, используемый в ароках перекрытия из плитки, состоит из полых плиток, уложенных параллельно двутавровым балкам. ^{[ 4 ]}

Конструкция арки с торцевым давлением

Концевая арочная конструкция состоит из полых плиток, уложенных перпендикулярно двутавровым балкам. Этот метод приобрел популярность после того, как было обнаружено, что он на пятьдесят процентов эффективнее, чем арки бокового давления. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Книжная плитка

Популярным применением структурной глиняной черепицы была книжная плитка, плоская полая черепица, которая использовалась в кровельных системах. Книжная плитка также использовалась в фальшполах, чтобы обеспечить возможность прокладки сантехники и других систем в зданиях. ^{[ 4 ]}

Композитная конструкция

В конце 1890-х годов самая популярная система арок для пола из плитки сочетала в себе конструкцию как с боковым, так и с торцевым давлением. Однако с ростом популярности бетонного строительства в композитном строительстве стали использовать оба метода в сочетании с железобетоном. В более поздних системах в 1930-х годах вместо плиточных арок пола использовались глиняные плитки и железобетон. ^{[ 3 ]}

Вертикальное применение

Самая популярная и долговечная форма структурной глиняной плитки — ее использование в вертикальном исполнении в качестве структурного элемента. При вертикальном применении блоки структурной глиняной плитки используются как в колоннах, так и в несущих стенах. Точно так же блоки структурной глиняной плитки часто использовались в качестве основы для наружных стен, часто заполняя пустоты за архитектурным орнаментом, камнем или кирпичной кладкой. ^{[ 3 ]} В ранних стальных конструкциях блоки глиняной черепицы исторически использовались в качестве заполнения между элементами конструкции, что обеспечивало столь необходимую боковую поддержку. ^{[ 3 ]} В некоторых случаях целые стены - обычно в одноэтажных зданиях, редко выше - были созданы из структурной глиняной плитки, обычно толщиной в несколько вайтов. ^{[ 3 ]} Ячейки этих блоков могли быть как незаполненными, так и заполненными арматурой и раствором. ^{[ 3 ]}

Типы специальностей

Структурная глазурованная облицовочная плитка

Структурная глазурованная облицовочная плитка, пожалуй, самая распространенная и распространенная форма блоков глиняной плитки. Структурная глазурованная облицовочная плитка широко используется в учреждениях, где требуется прочная, легко очищаемая поверхность. Этот материал обычно можно найти в школах, исправительных учреждениях, бассейнах и подобных учреждениях. Разработано большое разнообразие форм, позволяющее изготавливать углы, заглушки, цоколь стены и другие элементы стандартных размеров. SGFT невозможно разрезать без повреждения глазурованной поверхности, поэтому доступно несколько десятков специальных форм, позволяющих адаптироваться к большинству ситуаций. SGFT имеет глазурованную поверхность, которая может быть изготовлена в цветах, аналогичных цветам стандартной керамической плитки. ^{[ 5 ]} В некоторых случаях SGFT был заменен застекленными каменными блоками, композитом из бетонной кладки и покрытием поверхности, напоминающим плитку.

Специализированные виды конструкционной глиняной черепицы производились с остеклованной или глазурованной изогнутой поверхностью для использования в строительстве сельскохозяйственных силосов . Другие формы, называемые «телефонными плитками», использовались в качестве подземных многоячеистых каналов для телефонных кабелей. ^{[ 6 ]}

Производство и классификация

Производство

Структурную глиняную плитку до сих пор производят в соответствии с историческими процессами: глину замешивают до нужной консистенции, прессуют в формы. и обжигали в больших печах. ^{[ 3 ]} Для каждого типа и формы структурной глиняной плитки используются разные формы и формы.

Классификация

Структурная глиняная черепица подразделяется на три сорта: твердая, полупористая и пористая. Каждая классификация различается по продолжительности обжига плитки в процессе производства, и каждая классификация используется для разных целей. ^{[ 3 ]}

Твердая черепица обладает наибольшей структурной прочностью из трех категорий и в основном используется там, где она подвергается воздействию стихий. Его твердость устойчива к влаге, так как он менее пористый, чем другие классификации. Однако твердая плитка менее пожаробезопасна, так как склонна к растрескиванию при высокой температуре. ^{[ 3 ]}

Полупористая плитка обладает умеренной прочностью и устойчива к влаге.

Пористая черепица изготавливается путем смешивания глины с соломой, опилками или другими материалами, которые выгорают в процессе производства, что делает ее очень пористой и легкой, а также снижает собственные нагрузки на конструкцию. Строители предпочитали пористую плитку для огнезащиты, поскольку она хорошо вела себя при высокой температуре. ^{[ 3 ]}

Плитку разделяют на несущую и ненесущую. Несущая плитка соответствует стандарту ASTM C34 и подразделяется на класс LBX для зон, подверженных атмосферным воздействиям, и LB для защищенных помещений. Ненесущая черепица описана в соответствии с ASTM C56 в одном классе, NB. Применяется для внутренних перегородок и может укладываться с ячейками, расположенными горизонтально или вертикально. Плитка может быть ребристой для штукатурки или гладкой. Были доступны специальные формы, которые можно было прикрепить к профилям конструкционной стали и разместить вокруг них, обеспечивая огнестойкое ограждение для несущих стальных элементов. ^{[ 5 ]}^{[ 7 ]}

Структурная глиняная плитка производится различных стандартных размеров, включая толщину 4 дюйма (10 см), 6 дюймов (15 см), 8 дюймов (20 см), 10 дюймов (25 см) и 12 дюймов (30 см) и обычно размеры лица составляют 12 дюймов (30 см) x 12 дюймов (30 см) или 12 дюймов (30 см) x 8 дюймов (20 см). ^{[ 5 ]} Плитка также производилась в виде ряда градуированных клиньев для установки между стальными элементами в виде огнестойкой конструкции пола с плоской аркой, сверху которой должна была быть покрыта бетонная изнашиваемая поверхность. В других случаях конструкционная глиняная плитка использовалась в качестве материала для постоянной опалубки для уменьшения объема и веса конструкционных бетонных плит перекрытия. ^{[ 8 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Фридман, Дональд (2010). Историческое строительство зданий . Нью-Йорк: WW Norton & Company. стр. 108–109. ISBN 978-0-393-73268-9 .
^ «Терракотовая плитка (Полное руководство и видео) | Советы по терракотовой напольной плитке» . Рустикальная плитка и камень . 15 октября 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р Строительные материалы двадцатого века: история и сохранение . Джестер, Томас К., Институт охраны природы Гетти. Лос-Анджелес, Калифорния. Август 2014 г. ISBN. 9781606063255 . OCLC 878050864 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Уэллс, Джереми К. (2007). «История структурной пустотелой глиняной плитки в Соединенных Штатах». История строительства . 22 : 27–46. JSTOR 41613909 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Билл, Кристина (1987). Проектирование и детализация каменной кладки для архитекторов, инженеров и строителей . МакГроу-Хилл. стр. 45–52. ISBN 0-07-004223-3 .
^ Киббелл, Уильям III. «Телефонная плитка и силосная плитка» . Исторические здания . Проверено 7 декабря 2011 г.
^ Рэмси, Чарльз Джордж; Спящий, Гарольд Рив (1951). Архитектурные графические стандарты (Четвертое изд.). Джон Уайли и сыновья. стр. 30–33.
^ Киббелл, Уильям III. «Структурная терракота» . Исторические здания . Получено 7 декабря.

[:02-1] Jump up to: ^а ^б Фридман, Дональд (2010). Историческое строительство зданий . Нью-Йорк: WW Norton & Company. стр. 108–109. ISBN 978-0-393-73268-9 .

[2] «Терракотовая плитка (Полное руководство и видео) | Советы по терракотовой напольной плитке» . Рустикальная плитка и камень . 15 октября 2020 г.

[:16-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л ^м ^н ^тот ^п ^д ^р Строительные материалы двадцатого века: история и сохранение . Джестер, Томас К., Институт охраны природы Гетти. Лос-Анджелес, Калифорния. Август 2014 г. ISBN. 9781606063255 . OCLC 878050864 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка )

[:26-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к ^л Уэллс, Джереми К. (2007). «История структурной пустотелой глиняной плитки в Соединенных Штатах». История строительства . 22 : 27–46. JSTOR 41613909 .

[beall12-5] Jump up to: ^а ^б ^с Билл, Кристина (1987). Проектирование и детализация каменной кладки для архитекторов, инженеров и строителей . МакГроу-Хилл. стр. 45–52. ISBN 0-07-004223-3 .

[kibbell2-6] Киббелл, Уильям III. «Телефонная плитка и силосная плитка» . Исторические здания . Проверено 7 декабря 2011 г.

[ags1-7] Рэмси, Чарльз Джордж; Спящий, Гарольд Рив (1951). Архитектурные графические стандарты (Четвертое изд.). Джон Уайли и сыновья. стр. 30–33.

[kibbell1-8] Киббелл, Уильям III. «Структурная терракота» . Исторические здания . Получено 7 декабря.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]