Gradbeni  material  je vsak material, ki se uporablja v gradbene namene.  Za gradnjo stavb so bile uporabljene številne snovi v naravi, kot so glina, kamnine, pesek in les, celo vejice in listi dreves. Poleg naravnih materialov so v uporabi številni umetni izdelki, nekateri bolj sintetični. Proizvodnja gradbenih materialov je v mnogih državah uveljavljena  panoga in uporaba teh materialov je običajno razdeljena  na  posebne različne poklice, kot so mizarska dela, izolacija, vodovodna  dela  ,strešna dela itd. Zagotavljajo obnavljanje habitatov in struktur, vključno z domovi.

Gospodarski stroški/
Začetni ekonomski stroški gradbenega materiala so nabavna cena. To je pogosto tisto, kar določa odločanje o tem, katere materiale uporabiti.  Včasih ljudje upoštevajo prihranke energije ali trajnost materialov in vidijo vrednost  plačila višjih začetnih stroškov v zameno za nižje življenjske stroške.  Na primer, streha za »Asfaltno skodlo«  stane manj kot kovinska streha, vendar bo kovinska streha trajala dlje, tako da so življenjski stroški manjši na leto.

Nekateri materiali lahko zahtevajo večjo skrb kot drugi, vzdrževanje stroškov, ki so značilni za nekatere materiale, pa lahko vpliva tudi na končno odločitev. Tveganja, ki upoštevajo življenjske stroške materiala , so , če je zgradba poškodovana, kot je požar ali veter, ali če material ni tako trpežen, kot je bil oglašen.  Upoštevati je treba stroške materialov, da tvegate nakup gorljivih materialov za podaljšanje življenjske dobe.   Rečeno je, da "če je treba to storiti, mora biti dobro opravljeno".

Stroški energije/

Začetni stroški energije vključujejo količino energije, porabljeno  za proizvodnjo,    dostavo in namestitev materiala.  Dolgoročni stroški energije so ekonomski, ekološki  in družbeni stroški nadaljevanja proizvodnje in dobave energije zgradbi za njeno uporabo, vzdrževanje in morebitno odstranitev.  Začetna utelešena energija strukture je energija, ki jo porabimo za pridobivanje, izdelavo, dobavo, namestitev materialov.  Življenjska doba utelešene energije še naprej raste z uporabo, vzdrževanjem in ponovno uporabo / recikliranjem / odstranjevanjem samih gradbenih  materialov  ter s tem, kako materiali in oblika pomagajo zmanjšati porabo energije v konstrukciji v življenjskem času.

POJASNILA:

Pesek
Pesek se uporablja v povezavi  s cementom, včasih pa tudi z apnom, za izdelavo malte za zidarska dela in omete.  Pesek se uporablja  tudi  kot  del  betonske mešanice. Pomemben poceni gradbeni material v državah z visoko vsebnostjo peska je »blok« peska,  ki je šibkejši, a cenejši od opečenih glinenih opek. In hitrejši pri gradni objektov.

Kamen ali skala
Skalne strukture obstajajo že toliko časa, kolikor se jih zgodovina lahko spominja.  Je najdlje trajen gradbeni material in je običajno na voljo. Po vsem svetu obstaja veliko vrst kamnin, vse z različnimi lastnostmi,  zaradi katerih so boljše ali slabše različne  za posebne namene.  Skala  je zelo gost material, zato nudi tudi veliko zaščite; njegova glavna  pomanjkljivost  kot material  je njegova teža in nerodnost.  Tudi njegova energijska gostota velja za veliko pomanjkljivost, saj je kamen težko ohraniti, ne da bi porabili velike količine ogrevalnih virov.
Zidovi iz suhih kamnov so bili zgrajeni tako dolgo, dokler so ljudje postavili en kamen na drugega  ( zlaganje ). Sčasoma so uporabili različne oblike malte, da so kamenje držali skupaj, cement   je danes najpogostejši.

Na granitnem pogorju nacionalnega parka Dartmoor v Angliji   je na primer bilo dovolj virov za zgodnje naseljene. Krožne koče so bile zgrajene iz ohlapnih granitnih kamnin v obdobju neolitika in zgodnje bronaste dobe, ostanke približno 5000 n.š. pa je še danes mogoče videti.  Granit se je še naprej uporabljal skozi celotno  srednjeveško  obdobje (glej Dartmoor-jev  dom)  in vse do modernega časa.  Skrilavec je druga vrsta kamna, ki se  pogosto  uporablja  kot  strešni  material tako v Angliji in drugih delih sveta, kjer ga najdemo.
Kamnite zgradbe je mogoče opaziti v večini večjih mest; nekatere civilizacije, zgrajene v celoti s kamnom, kot so egipčanske in azteške piramide in strukture civilizacije Inke najdemo še danes.

Cementni kompoziti
Kompoziti, vezani na cement, so izdelani iz hidrirane cementne paste, ki veže skupaj  les, delce ali vlakna, da ustvari predhodno vdelane gradbene sestavne dele. Kot veziva so bili uporabljeni različni vlaknasti materiali, vključno s papirjem, steklenimi vlakni in ogljikovimi vlakni.

Les in naravna vlakna so sestavljena iz različnih topnih organskih spojin, kot so ogljikovi hidrati,  glikozidi in fenoli.  Znano je, da te spojine zavirajo nastanek cementa. Zato pred uporabo lesa za izdelavo kompozitov, vezanih na cement, ocenimo njegovo združljivost s cementom.

Združljivost  lesno - cementa  je  razmerje parametra, ki se nanaša na lastnost lesno - cementnega kompozita in lastnosti čiste cementne paste.  Združljivost je pogosto izražena v odstotkih. Za določitev  združljivosti lesno - cementa se uporabljajo metode, ki temeljijo na različnih lastnostih,  kot so hidracijske  lastnosti,  jakost,  medfazna vez  in morfologija.

Raziskovalci uporabljajo različne metode, kot so merjenje hidratacijskih lastnosti mešanice  cementa in agregata;  primerjava mehanskih lastnosti mešanic  cementarnih agregatov in vizualna ocena  mikrostrukturnih lastnosti lesno - cementnih  mešanic.

Ugotovljeno je bilo, da je hidracijski  test  z  merjenjem  spremembe  temperature hidracije  s  časom  najbolj  priročna  metoda.  Nedavno sta podjetji Karade in ekipa  pregledalie  metode  ocenjevanja združljivosti  in predlagali metodo, ki temelji na „konceptu zrelosti“, tj. ob upoštevanju časa in temperature  reakcije hidratacije cementa.

Opeke so bile položene v apneno malto od časa Rimljanov, dokler jih ni v začetku 20. stoletja izpodrla Portland cementna malta. Včasih so polnjeni tudi cementni bloki fugirna masa ali prekrita s parobnim plaščem.

Steklo
Izdelava stekla velja za umetniško obliko, pa tudi za industrijski postopek ali material.
Bistra okna se od izuma stekla uporabljajo za pokrivanje majhnih odprtin v stavbi. Steklene plošče so človeku omogočile, da lahko prepuščajo svetlobo v prostore, hkrati pa so zunaj ohranjale neugodno vreme.
Steklo je običajno narejeno iz mešanic peska in silikatov, v posebni peči, ki se imenuje talilna peč, steklo  je zelo krhko. Aditivi so pogosto vključeni v mešanico, ki se uporablja za izdelavo stekla z barvnimi odtenki ali različnimi lastnostmi (na primer neprebojnim steklom ali žarnicami).
Uporaba stekla v arhitekturnih stavbah je postala zelo priljubljena v sodobni kulturi. Steklene " zavesne stene " se lahko uporabljajo za pokrivanje celotne fasade stavbe ali pa se uporabijo za široko strešno konstrukcijo v "vesoljskem okvirju".  Te uporabe sicer zahtevajo nekakšen okvir, da se deli stekla držijo skupaj, saj je steklo samo po sebi preveč krhko in bi potrebovali preveliko peč, da bi se lahko tako velika območja uporabila sama.  Steklene opeke so izumili v začetku 20. stoletja

GIPS
Gips/ beton je mešanica mavčnih ometov in steklenih vlaken. Čeprav se vlaknasti omet iz mavčnih vlaken in vlaken uporablja že vrsto let, zlasti za stropove, šele v začetku devetdesetih let resne študije trdnosti in lastnosti zidnega sistema  Rapidwall z uporabo mešanice mavčnega ometa in 300 mm plus steklenih vlaken, so bili preiskani.  S različnimi testiranji po  univerzah je bilo ugotovljeno, da imajo te stene pomembno, nosilno, strižno in bočno odpornost, skupaj s potresno odpornostjo, ognjeodpornostjo in toplotnimi lastnostmi. Z obilico mavca (naravnih in stranskih kemičnih FGD in fosfo  gipsov), ki so na voljo po vsem svetu, gradbeni izdelki na osnovi gipsa , ki jih je mogoče v celoti reciklirati, nudijo pomembne okoljske koristi.

Kovina
Kovina se uporablja kot konstrukcijski okvir za večje stavbe, kot so nebotičniki , ali  kot zunanja površina.  Obstaja veliko vrst kovin, ki se uporabljajo za gradnjo. Kovinske figure so zelo vidne v montažnih konstrukcijah, kot je koča Quonset, in jih je mogoče videti v večini svetovljanskih mest.  Za proizvodnjo kovin je potrebno veliko človeške delovne sile, zlasti v velikih količinah, potrebnih za gradbeništvo. Korozija je glavni sovražnik kovine, ko gre za dolgoživost.

• Jeklo je kovinska zlitina, katere glavni sestavni del je železo in je običajna izbira za gradbene materiale iz kovinskih konstrukcij.  Je močan, upogljiv, in če je dobro rafiniran in / ali zdravljen, traja dlje časa.
• Nižja gostota in boljša korozijska odpornost aluminijevih zlitin in kositra včasih presežejo njihove večje stroške.
• Baker je zaradi svojih ugodnih lastnosti cenjen gradbeni material (glej: Baker v arhitekturi). Sem spadajo korozijska odpornost, vzdržljivost, nizka toplotna gibljivost, lahka teža, radiofrekvenčno zaščito, zaščita pred strelo, trajnost, recikliranje in široka paleta zaključnih del. Baker je vgrajen v strešne kritine, strehe, žlebove, izpuste, kupole, špirovce, oboke, stenske obloge, gradbene razširitvene elemente in notranje elemente oblikovanja.
• Druge uporabljene kovine vključujejo krom, zlato, srebro in titan. Titan se lahko uporablja za konstrukcijske namene, vendar je veliko dražji od jekla. Krom, zlato in srebro se uporabljajo kot okras, ker so ti materiali dragi in nimajo strukturnih lastnosti, kot so natezna trdnost ali trdota.

Plastika
Plastične cevi,  ki prodirajo v betonska tla v velikih stanovanjski hišah  z visokim vzponom so zelo pogoste.Včasih so uporabljali druge materjale.
Izraz "plastika" zajema vrsto sintetičnih ali polsintetičnih organskih kondenzacijskih ali polimerizacijskih produktov, ki jih je mogoče vlivati ali ekstrudirati v predmete, filme ali vlakna. Njihovo ime je izhajalo iz dejstva, da so v pol tekočem stanju kovinske ali imajo lastnosti plastičnosti.  Plastika se zelo razlikuje po toplotni toleranci, trdoti in prožnosti.   V kombinaciji s to  prilagodljivostjo  splošna  enotnost  sestave in lahkotnost   plastike zagotavlja njihovo uporabo v skoraj vseh industrijskih aplikacijah danes. Visokozmogljiva plastika, kot je ETFE, je zaradi svoje visoke odpornosti proti abraziji in kemične inertnosti postala idealen gradbeni material.

Papir in razne membrane
Gradbeni papirji in membrane se iz številnih razlogov uporabljajo pri gradnji.  Eden najstarejših gradbenih papirjev je rdeči kolofonski papir, ki je bil v uporabi pred letom 1850 in je bil uporabljen kot podloga v zunanjih stenah, strehah in tleh ter za zaščito gradbišča med gradnjo.  Katranski papir je bil izumljen pozno v 19. stoletju in je bil uporabljen za podobne namene kot kolofonijev papir in gramozne strehe. Katranski papir je v veliki meri izpadel iz uporabe, ki ga je dodal papir iz filca iz asfalta.  Klobučevinasti papir je bil v nekaterih primerih nadomeščen s sintetičnimi spodnjimi materiali, zlasti pri strešnih kritinah s sintetičnimi podlagami in tirnicami s hišnimi oblogami.
Obstajajo najrazličnejše membrane proti vlagi in hidroizolaciji, ki se uporabljajo za strešno kritino, hidroizolacijo kleti in geomembrane.

Vrste gradbenih materialov, ki se uporabljajo v gradbeništvu

Obstaja veliko vrst materialov, ki se uporabljajo v gradbeništvu. Najpogostejše vrste materialov, s katerimi redno delam, so armirani beton, jeklo, les in zidaki. Vsak material ima različne lastnosti, kot so gostota, trdnost, trajnost in stroški, zaradi česar so nekateri primernejši od drugih, odvisno od uporabe.

Vsebina prispevka:
1 .Vrste gradbenih materialov, ki se uporabljajo v gradbeništvu

1.1 Beton
1.2 Jeklo
1.3 Les
Na začetku »projekta« sodelujemo  s strankami, da izberemo najprimernejše konstrukcijske sisteme in materiale, ki so ekonomični in ustrezni, da se uprejo obremenitvam, ki delujejo na konstrukcijo.  Konstrukcijski sistem za trinadstropno stanovanjsko stavbo  smo  oblikovali  z lesenim okvirjem, vendar  smo za višje večnadstropne zgradbe uporabili  kombinacijo armiranega betona,  jekla in zidane konstrukcije.  Za izbiro najprimernejših gradbenih materialov je treba upoštevati velikost zgradbe, uporabne obremenitve in uporabo   zgradbe same .

Izbira gradbenih materialov in konstrukcijskih sistemov je ključna odločitev, ki jo je treba sprejeti na začetku projekta in neposredno vpliva na stroške in uspešnost projekta.       Naši inženirji  sodelujejo  s svojimi strankami in jih vodim skozi postopek, ki pogosto vključuje predlaganje različnih načinov oblikovanja, raziskovanje razpoložljivosti določenih gradbenih materialov ter pregled njihovih stroškov in vključuje tudi pomisleke glede dela.
Izdelava gradbenih materialov je dobro uveljavljena in standardizirana  panoga, ki omogoča zanesljivo  dobavo  visokokakovostnih  materialov  za  naše konstrukcije. Izdelava  gradbenih materialov iz strukturnih materialov je podvržena  postopkom nadzora kakovosti, ki vključujejo inšpekcijske preglede in testiranje v skladu z nacionalnimi standardi in znanstvene metode testiranja.
Del odgovornosti gradbenega inženirja je priprava projektnih specifikacij, vključno z vsemi gradbenimi materiali ter veljavnimi standardi in določbami, ki jih je treba upoštevati. To je ključni del vsakega projekta za določitev kakovosti in lastnosti vseh gradbenih materialov.
Gradbene materiale lahko na splošno razdelimo na dve kategoriji: Naravni gradbeni materiali, kot sta kamen in les, in umetni gradbeni materiali, kot sta beton in jeklo. Obe kategoriji običajno zahtevata določeno stopnjo predpriprave ali vzdrževanja, preden se uporabita v strukturni uporabi. Tu je razčlenitev teh materialov.
Beton je kompozitni material, ki je narejen iz mešanja cementa, agregatov, kot sta pesek in drobljen kamen ter voda. Dobivam priložnost, da za naše stranke redno oblikujem betonske konstrukcije, ki so delno ali v celoti izdelane iz betona. Beton je zelo močan, kadar je izpostavljen kompresijskim napetostim, vendar je krhek in ima omejeno natezno trdnost. V kombinaciji z jekleno armaturo je armirani beton močnejši in primernejši za široko paleto struktur, kot so visoke večnadstropne zgradbe, mostovi, ceste, predori in toliko drugih aplikacij.

Beton je mogoče mešati na mestu ali dostaviti v beton za mešanje betona in nato vliti v opaže. Ta metoda izdelave betona je najpogostejša in se imenuje beton na svojem mestu. Svež beton lahko vlijete v opaže, da prevzamejo kakršno koli obliko ali obliko in potrebuje nekaj časa, da se strdi v kamen podoben material.

Druga metoda gradnje s betonom se imenuje montažni beton. Elementi betona, ki jih je mogoče upravljati, se vgradijo in utrdijo v montažnih okoljsko nadzorovanih objektih in pošljejo na gradbišče za vgradnjo. Lastnosti betona so odvisne od razmerij, uporabljenih pri oblikovanju mešanice, in zahteva strog nadzor kakovosti, kar je ena od prednosti montažnega betona.
Beton lahko traja do 7 dni ( sušenje ), da beton doseže večino svoje trdnosti in potrebuje posebno pozornost v zgodnji fazi strjevanja, da se prepreči razpokanje ali  zmanjšanje zmogljivosti.  Beton je zelo vsestranski, zato grem k materialu za aplikacije, ki zahtevajo kombinacijo trdnosti in trajnosti. Na primer, beton je odličen material za gradnjo temeljev, kjer teža konstrukcije ustreza tlom.  To zahteva moč za prenašanje bremena in tudi trajnost, da zdrži stik z okoliško zemljo.

Jeklo je eden najmočnejših gradbenih materialov, ki ima odlično trdnost tako pri napetosti kot tudi pri stiskanju. Zaradi visokega razmerja med trdnostjo in težo je idealen za konstrukcijski okvir visokih stavb in velikih industrijskih objektov. Konstrukcijsko jeklo je na voljo v standardnih oblikah, kot so koti, I nosilci in C-kanali. Te oblike je mogoče zvariti ali povezati s pomočjo vijakov z visoko trdnostjo za gradnjo konstrukcij, ki se lahko upirajo velikim silam in deformacijam.

Jeklo je sorazmerno drag gradbeni material, zato je odgovoren gradbeni inženir, da izbere ekonomske velikosti in oblike glede na dejanske obremenitve stavbe, da se izogne preoblikovanju. Zaradi višjih stroškov jekla pogosto dobim vprašanja naših strank, ki sprašujejo, ali je mogoče zmanjšati težo in velikost nekaterih jeklenih elementov v konstrukciji. To je mogoče storiti, če je mogoče zmanjšati obremenitve na členih in / ali vstaviti dodatne navpične opore. Vgradnja jekla je v primerjavi z betonom manj zamudna in jo je mogoče namestiti v katero koli vrsto okolja.



Les se uporablja kot gradbeni material že tisoč let in če je pravilno vzdrževan, lahko traja sto let in več.  Je lahko dostopen in ekonomsko izvedljiv naravni vir z majhno težo in zelo obdelovalnimi lastnostmi. Omogoča tudi dobro izolacijo pred mrazom, zaradi česar je odličen gradbeni material za stanovanja in stanovanjske stavbe.

Kosi lesa, ki se uporabljajo v gradbeništvu, so strojno skovani in žagani po določenih dimenzijah. Dimenzijski les je na široko dostopnih odsekih, kot so  15x15cm , 14x14cm  itd.  To se običajno uporablja pri gradnji sten in tal. Verjeli ali ne, 10x10cm  je v resnici visok 2.5m . Les, ki prihaja v večjih dimenzijah, se imenuje les ali tramovi in se običajno uporablja za gradnjo okvirjev velikih struktur, kot so mostovi in večnadstropne zgradbe. Inženirski les je druga vrsta lesa, ki se uporablja v gradbeništvu in je sestavljena iz različnih oblik lesa, zlepljenih skupaj, da tvorijo kompozitni material, primeren za posebne gradbene namene. Primeri inženirskega lesa so lepljeni laminirani les (glulam), vezane plošče in vlaknene plošče.

Les zaradi svoje majhne teže ni najprimernejši gradbeni material, ki bi podpiral večje obremenitve in ni idealen za dolge razmike. Les se redko uporablja za temelje in kletne stene, saj ga je treba obdelati pod tlakom zaradi stika z zemljo / vlago, kar je lahko precej drago. V hiši z lesenim okvirjem so temelji in kletne stene običajno izdelani iz armiranega betona.

Zidanje/ Zidarstvo:

Zidarska gradnja uporablja posamezne enote za gradnjo konstrukcij, ki običajno uporabljajo malto za vezanje enot skupaj. Najpogostejši material, ki ga uporabljam pri oblikovanju zidanih konstrukcij, je betonski blok, po potrebi z navpično ojačitvijo jekla. Zidak  je močan pri odpornosti na tlačne obremenitve / napetosti, zaradi česar je idealen za gradnjo nosilnih sten. Drugi zidani materiali vključujejo blok iz opeke, kamna in stekla. Zidarstvo je zelo trpežen in odporen proti ognju material, vendar je lahko občutljiv na kakovost malte in izdelave.

Povečala se je uporaba zidane stene kot nosilnih sten za oblikovanje večnadstropnih stavb v pisarnah.  Konstrukcijski sistem običajno sestavljajo betonska tla, podprta s kombinacijo  zidanih in armiranobetonskih sten, odvisno od števila nadstropij in količine obremenitve sten.  Zidarski zidovi z okni ali odprtinami potrebujejo vodoravne tramove ali nadstreške, da razporedijo težo stene nad odprtino. Zidarstvo ne ustreza tako velikim odprtinam v stenah, kot je okvirjanje iz betona ali jekla, vendar je lahko ekonomična izbira, če sta velikost okvirja in odpiranja sprejemljiva in dolžina stenskih segmentov ni prekratka.

Zidane predelne  stene lahko zložite ena na drugo za gradnjo večnadstropnih stavb. Obremenitev zidane stene v prvem nadstropju je kopičenje vse teže nadstropij nad njo. Zato mora biti spodnja stena tal močnejša od zgornjih talnih sten. To lahko dosežemo z ojačitvijo praznin v spodnjih zidanih stenah z jeklenimi palicami in betonsko malto. Več jeklenih palic, ki so bližje razvrščenim jedrom, je močnejše zidane stene. Če se zidana zidna stena ne razširi vse do temelja zaradi potrebnih odprtin, kot so parkirni pogonski prehodi, so za podporo stene nad odprtino potrebni veliki betonski ali jekleni nosilci.

Na temo gradbenih materialov je mogoče opisati še veliko več, vendar upamo, da boste s tem dobro razumeli vsakega  izmed pomembnejših materialov in aplikacije, ki so za vsakega posebej primerne.