Конструкционная глиняная черепица - Structural clay tile
Структурная глиняная черепица описывает категорию строительных материалов из обожженной глины, используемых для строительства кровли, стен и полов в структурных и неструктурных целях, особенно в противопожарных применениях. Также называемый строительной плиткой , структурной терракотой , пустотелой плиткой и глиняным блоком , этот материал представляет собой форму экструдированной глины со значительной глубиной, которая позволяет укладывать его так же, как и другую глиняную или бетонную кладку. В Северной Америке он в основном использовался в конце 19-го и начале 20-го веков, достигнув пика популярности на рубеже веков и снизившись примерно в 1950-х годах. Структурная глиняная черепица приобрела популярность в конце девятнадцатого века, потому что ее можно было построить быстрее, она была легче и требовала более простой плоской опалубки, чем более ранняя конструкция кирпичных сводов. Каждый элемент обычно сделан из глины или терракоты с полыми полостями или ячейками внутри. Материал обычно используется для изготовления арок перекрытий, противопожарной защиты , перегородок и обшивки . Его продолжают использовать в Европе для возведения огнестойких стен и перегородок. В Северной Америке материал в основном был заменен бетонными каменными блоками .
История, происхождение и развитие
До 1850-1870-х годов
Глиняная плитка в разном качестве используется уже тысячи лет. Римляне были одними из первых, кто использовал глиняную плитку в строительстве, создавая глиняные горшки для облегчения нагрузки на своды. Однако первое зарегистрированное структурное использование терракотовых форм было в Италии шестого века в куполе церкви Сан-Витале в Равенне. Глиняные горшки, облицованные парижской штукатуркой, облегчили нагрузку на купол так же, как и в более ранней римской постройке.
1850–1870-е годы
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 для создания полов. Петерсон представил свой метод в здании Cooper Union Building в Нью-Йорке. Однако метод Петерсона не производился массово и не воспроизводился до 1870-х годов. В 1871 году Бальтазар Крайшер и Джордж Х. Джонсон запатентовали новый метод, аналогичный методу Петерсона, основанный на более ранних прецедентах, в том числе на прецедентах британского архитектора Джозефа Баннета в 1858 году, а также на проектах Петерсона. Каждый из этих методов появился из-за растущей потребности в противопожарной защите зданий после массивных пожаров в Соединенных Штатах в последней четверти XIX века. До широкого распространения конструкционной глиняной плитки доминировали методы огнезащиты в кирпичных и каменных постройках. Однако кирпичное и каменное строительство, особенно сводчатое, было тяжелым, требовало много времени на строительство и требовало строительства дорогостоящей индивидуальной опалубки. Плитка из структурной глины стала более легкой, быстрой и простой альтернативой. Система взаимосвязанных угловых глиняных плиток, которые соединялись вместе с замковым камнем, стала популярной в начале 1870-х годов, после того, как проекты Винсента Гарсена были массово произведены для создания плоских сегментированных арок. Эта плоская сегментированная арка, разработанная Гарсином, впервые была использована в Соединенных Штатах в почтовом отделении Нью-Йорка, здании Кендалл в Чикаго и Производственном здании Зингера в Сент-Луисе, став самым продуктивным применением полой глиняной плитки до самого конца. века.
1880-1900-е гг.
С ростом популярности структурная глиняная черепица стала одним из самых популярных материалов для огнезащиты железных и стальных конструкций. Однако его способность к огнестойкости не была полностью реализована до тех пор, пока Питер Боннетт Уайт не изобрел «кафельный башмак» в 1881 году. «Кафельный башмак» покрыл открытую сторону металлических балок, полностью изолируя их от огня.
1910-1950-е гг.
Популярность конструкции с плоской аркой росла по мере роста числа зданий, в конструкции которых использовались стальные и железные элементы конструкции. Новые требования строительных норм и правил по противопожарной защите способствовали использованию и распространению структурной глиняной плитки в небоскребах и других крупных зданиях. После 1910 года производители начали тестировать и разрабатывать более прочные и сложные системы структурной глиняной плитки, которые лучше работали при сжатии. Повышенная прочность на сжатие, обнаруженная в основном в изобретении дуги торцевого давления, позволила использовать этот материал в более длинных перекрытиях. Однако по мере роста популярности железобетона как более дешевой и менее сложной альтернативы использование структурной глиняной черепицы для полов и кровли сократилось. Все чаще глиняная плитка использовалась внутри бетонного пола, чтобы сделать его легче, или в качестве опалубки для бетонных конструкций. С появлением железобетонных полов и металлических настилов структурная глиняная черепица потеряла популярность для использования в горизонтальных помещениях. В то время как использование структурной глиняной черепицы в напольных покрытиях и кровлях сократилось, ее использование в стенах пользовалось популярностью в 1950-х годах. Блоки настенной плитки продолжают производиться, но специализированные блоки плитки часто требуют специальных комиссий. Арки из глиняной плитки больше не производятся, и из-за отсутствия квалифицированных мастеров для укладки арочных систем они никогда не заменяются.
Горизонтальное приложение
Типы арок плиточного пола
Конструкция арки бокового давления
Конструкция арки с боковым давлением, первый метод, используемый в арках для пола из плитки, состоит из пустотелых плиток, уложенных параллельно двутавровым балкам.
Конструкция арки конечного давления
Конструкция арки с торцевым давлением состоит из пустотелой плитки, уложенной перпендикулярно двутавровым балкам. Этот метод стал популярным после того, как было обнаружено, что он на пятьдесят процентов эффективнее боковых дуговых дуг.
Книжная плитка
Популярным применением структурной глиняной черепицы была книжная черепица, плоская пустотелая черепица, которая использовалась в кровельных системах. Книжная плитка также использовалась в фальшполах, чтобы в зданиях можно было проводить сантехнику и другие системы.
Композитная конструкция
В конце 1890-х годов самая популярная система арок для пола из плитки сочетала в себе конструкцию с боковым и торцевым давлением. Однако с ростом популярности бетонного строительства в композитном строительстве начали использовать оба метода в сочетании с железобетоном. Более поздние системы использовали глиняную плитку и железобетон для замены арок пола в 1930-х годах.
Вертикальное приложение
Самая популярная и долговечная форма структурной глиняной плитки - это ее использование в вертикальных конструкциях в качестве структурного элемента. В вертикальном исполнении блоки из 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 внешних стен, часто заполняя пустоты за архитектурным орнаментом, камнем или кирпичной кладкой. В раннем стальном строительстве блоки глиняной плитки исторически использовались в качестве заполнения между элементами конструкции, что обеспечивало столь необходимую боковую поддержку. В некоторых случаях целые стены - обычно в одноэтажных зданиях, редко более высоких - были созданы из структурной глиняной плитки, как правило, толщиной в несколько слоев. Ячейки этих блоков могли быть как незаполненными, так и заполненными арматурой и затиркой.
Типы специальностей
Структурная глазурованная облицовочная плитка
_(14740652866).jpg)
Структурная глазурованная облицовочная плитка - это, пожалуй, самая распространенная и распространенная форма блока глиняной плитки. Структурная глазурованная облицовочная плитка широко используется в учреждениях, где требуется прочная, легко очищаемая поверхность. Этот материал обычно находится в школах, исправительных учреждениях, бассейнах и других подобных учреждениях. Было разработано большое разнообразие форм, позволяющих изготавливать уголки, заглушки, основание стены и другие элементы с использованием стандартных размеров. SGFT нельзя легко разрезать, не повредив остекленную поверхность, поэтому доступно несколько десятков специальных форм, позволяющих приспособиться к большинству ситуаций. SGFT отличается обожженной глазурованной поверхностью, которая может быть изготовлена в цвете, аналогичном цветам стандартной керамической плитки. SGFT был заменен в некоторых приложениях застекленными каменными блоками, композитом из бетонной кладки и плиточным покрытием поверхности.
Были изготовлены специализированные виды структурной глиняной плитки с остеклованной или глазурованной изогнутой поверхностью для использования в строительстве силосов на фермах . Другие формы, называемые «телефонными плитками», использовались в качестве подземных многоклеточных трубопроводов для телефонных кабелей.
Производство и классификация
Производство
Конструкционная керамическая черепица по-прежнему производится по историческим технологиям: глина замешивается до необходимой консистенции, прессуется в формы. и обжигали в больших печах. Для каждого типа и формы структурной глиняной плитки используются разные формы и формы.
Классификация
Конструкционная глиняная черепица подразделяется на три класса: твердая, полупористая и пористая. Каждая классификация различается по продолжительности обжига плитки в процессе производства, и каждая классификация используется для разных целей.
Твердая плитка обладает наибольшей структурной прочностью из трех категорий и используется в основном там, где она подвергается воздействию элементов. Его твердость противостоит влаге, так как он менее пористый, чем другие классификации. Однако твердая плитка менее пожаробезопасна, поскольку при высокой температуре склонна к растрескиванию.
Полупористая плитка обладает средней прочностью и устойчива к влаге.
Пористая плитка 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 статические нагрузки на конструкцию. Строители предпочитали пористую плитку в качестве противопожарной защиты, так как она хорошо себя ведет при высоких температурах.
Плитка делится на несущие и ненесущие категории. Несущая плитка описана в стандарте ASTM C34 и подразделяется на класс LBX для участков, подверженных атмосферным воздействиям, и LB для защищенных областей применения. Ненесущая черепица описана в ASTM C56 в одном классе NB. Используется для внутренних перегородок, может быть выложен ячейками, расположенными горизонтально или вертикально. Плитка может быть ребристой, чтобы соответствовать штукатурке, или гладкой. Были доступны специальные формы, которые можно было прикрепить к конструкционным стальным профилям и установить вокруг них, обеспечивая огнестойкое ограждение для несущих стальных элементов.
Плитки из структурной глины производятся различных стандартных размеров, включая 4 дюйма (10 см), 6 дюймов (15 см), 8 дюймов (20 см), 10 дюймов (25 см) и 12 дюймов (30 см) толщиной, а также обычно размеры лица 12 дюймов (30 см) на 12 дюймов (30 см) или 12 дюймов (30 см) на 8 дюймов (20 см). Плитка также была изготовлена в виде ряда ступенчатых клиновых форм для установки между стальными элементами в качестве огнестойкой конструкции пола с плоской аркой, которая должна быть покрыта бетонной изнашиваемой поверхностью сверху. В других случаях структурная глиняная плитка использовалась в качестве материала постоянной формы для уменьшения объема и веса структурных бетонных плит перекрытия.