Архитектор и пластмассы [Артур Квормби] (fb2) читать онлайн

Артур Квормби архитектор и пластмассы

Перевод с английского

Г. М. Айрапетовой

Москва Стройиздат 1978

Рекомендовано к изданию секцией градостроительства и архитектуры редакционного совета Стройизлата

Квормби Артур. Архитектор и пластмассы Пер. с англ. М, Стройиздат. 1978

Эта книга рассказывает о влиянии пластмасс на зарождение немых тенденций в архитектурном творчестве, на возникновение и развитие новых архитектурных форм, о задачах и роли архитектора в процессе внедрения в строительную практику достижений химии и технологии пластмасс. В книге анализируется проектно-строительная практика капиталистических стран, базирующаяся на применении строительных пластмасс.

Книга предназначена для архитекторов, проектировщиков и дизайнеров.

Рис 241. список лит.: 12 назв

Предисловие к русскому изданию

Еще в 1934 г. архитектор И. Леонидов в статье «Палитра архитектора», опубликованой в журнале «Архитектура СССР», писал, что в будущем пластмассам, вероятно, суждено сыграть в архитектуре такую же революционную роль, как в свое время железобетону. Высоко оценивали значение пластмасс в обновлении материальной базы архитектуры А. Буров и Б. Иофан, создавшие первые советские проекты домов из пластмасс

Широкие строительные эксперименты по внедрению пластмасс в архитектуру начались лишь в 1950-е годы, когда палитра новых материалов и эффективная технология их перс работки позволили архитекторам приступить к воплощению своих замыслов.

Артур Квормби, подобно И. Леонидову,полон оптимизма в отношении будущего строительных пластмасс и их революционизирующего воздействия на зодчество. А. Квормби — английский архитектор-практик, которому принадлежит немало и теоретических работ Последняя и наиболее значительная из них — предлагаемая нашему читателю книга «Архитектор и пластмассы», изданная в 1974 г одновременно в Англии и США. а затем и в других странах. А. Квормби консультант ряда фирм — производителей пластмасс по вопросам применения их продукции в строительстве.

За последние годы в СССР и за рубежом издано множество книг (не говоря уже о статьях) о строительных пластмассах. .Многие из зарубежных монографий переведены на русский язык. Это книги Г. Зехтлинга, Э. Якубовского и Ф. Нитша, Л Гапля, Х. Гильденбранда, Ф. Отто и др. Имя

А. Квормби и его проекты известны советскому читателю по книге Л. Гапля «Пластмассы в строительстве», по книге М. Рагона «Города будущего» и по многочисленным журнальным публикациям.

Шутя поговаривают о том, что книг о пластмассах в строительстве больше, чем пластмасс, примененных в строительстве. Это, однако, не столько упрек издателям этих книг, сколько серьезный укор архитекторам и строителям, которые все еще слишком робко внедряют новые и, безусловно, перспективные материалы в практику. А часто, быть может из-за незнания материалов или «из осторожности», остаются просто пассивными в отношении этих материалов.

Среди множества изданных книг (в основном об отделочных пластмассах) работа А. Квормби выделяется своей четкой целенаправленностью: эта книга о влиянии пластмасс на зарождение новых тенденций в архитектурном творчестве, на возникновение и развитие новых архитектурных форм, книга о задачах и роли архитектора во внедрении в строительную практику достижений химии и технологии пластмасс. В книге дан обширный, хотя далеко не полный, обзор проектно-строительной практики в капиталистических странах. Автор почти ничего не говорит о работах советских ученых и архитекторов в области применения пластмасс, обходит молчанием заслуги архитекторов социалистических стран. В частности, успешно работают над внедрением полимерных материалов в строительство специалисты ЧССР, ГДР и других социалистических стран.

Вообще, многое из сказанного в книге имеет отношение исключительно к практике развития промышленности, строительства и торговли в капиталистических странах. Ту же направленность имеют и некоторые рекомендации автора, например как улучшить или изменить дело внедрения пластмасс в архитектуру или как перестроить какие-то структурные звенья. Книга А. Квормби печатается без сокращений, и наш читатель легко сам обнаружит эти спорные рекомендации автора, которые редакторы оставили без комментариев. Так, например, в главе о жилищном строительстве автор уходит от социальных проблем.

Вместе с тем книга А. Квормби привлечет читателя (прежде всего архитектора) системным подбором информации о полимерных материалах и способах их переработки в изделия, обзором и анализом основных типов зданий и сооружений, конструкции которых выполнены из полимерных материалов, оригинальной постановкой многих архитектурнопланировочных, эстетических и технических проблем, с которыми сталкивается или может столкнуться архитектор, работающий с пластмассами, да и не только с ними.

Нельзя не согласиться с автором, который страстно выступает за активное вторжение архитектора в сферу производства новых материалов, ибо в век всеобщей индустриализации строительного процесса «потребительское» отношение архитекторов к палитре искусственных материалов, которые могут и должны быть получены с заданными, необходимыми архитекторам свойствами, недопустимо. Будущее именно за такими материалами, обладающими заранее запрограммированными оптимальными техническими и эстетическими параметрами качества.

Автор стремится по возможности популярно изложить разделы о строении, свойствах и переработке материалов так, чтобы эти вопросы были понятны не имеющим специальной подготовки и позабывшим школьные уроки химии коллегам-архитекторам. Поэтому специалисты по пластмассам могут заметить здесь нечеткость классификации смол и материалов и некоторые неточности в определениях, которые редакторы не сочли необходимым корректировать.

Читатель может не согласиться с некоторыми прогнозами автора книги и его симпатией к архитектурным «причудам», с его призывом к возврату украшений (но изготовленных по новой технологии переработки пластмасс) и со многими другими предложениями и выводами. Но мы надеемся, книга будет прочитана с интересом и потому, что в ней много полезной информации, и потому, что она обращает внимание на проблемы, которые часто ускользают из поля зрения, так как не требуют сиюминутного рассмотрения, но которые стоят того, чтобы над ними задуматься всерьез.

Научный редактор перевода Д. П. АЙРАПЕТОВ

Глава 1. Вводная

Эта книга является попыткой обеспечить архитекторов и дизайнеров фундаментальным пособием по применению пластмасс в строительстве, собрать воедино общие сведения о полимерных материалах и технологии их изготовления, а также дать обзор наиболее важных проектов и сооружений, созданных с использованием новых материалов за последние двадцать лет.

Для меня пластмассы — постоянный источник восхищения; они представлены рядом искусственных материалов различных цветов: от прозрачных до любого спектрального — пропускающих свет и матовых; с неограниченным выбором фактур: от гладкости драгоценного камня до шероховатости обнаженного заполнителя бетона; материалов с диапазоном прочности на разрыв от тягучести каучукообразного клея до хрупкости стекла.

Полимерные материалы уникальны, потому что они предоставляют проектировщику возможность создавать конструкции прозрачные, полупрозрачные или окрашенные в массе; у них может быть такое соотношение прочности и массы, которое во сто раз лучше соотношения, встречающегося у других материалов¹. Их можно получить с прочностью однонаправленной или мультинаправленной, с жесткостью или гибкостью, усиленными в каком-то определенном месте. В отличие от большинства традиционных строительных материалов все основные виды полимерных материалов водо- и паронепроницаемы. Возможно и такое: вы называете материал и в пределах обычных физических законов можете получить его.

¹ Этот показатель часто называют коэффициентом конструктивного качества (к. к. к.) материала и определяют как отношение предела прочности на сжатие или разрыв к объемной массе (прим. науч. ред.).

Таковы эти искусственные материалы, которые можно специально изготовить для любой заданной цели, — и это само по себе является проблемой, достойной внимания.

Во-первых, архитектор привык проектировать в границах свойств традиционных строительных материалов, поэтому, когда эти ограничения снимаются, появляются непредусмотренные трудности. Все это напоминает различие между традиционным джазом с его жестким строем, дающим музыканту возможность импровизировать, и определенными видами современного джаза. где жесткий строй отсутствует, музыкант поставлен перед задачей создать что-то «из ничего». Или же, возвращаясь к строительной терминологии, — это напоминает различие между проектированием здания на трудном участке, где сами трудности подсказывают решение, и проектированием на плоском, лишенном характерных особенностей участке, где все зависит от фантазии проектировщика. Во-вторых, поскольку с помощью полимерных материалов осуществима любая идея архитектора, их применяют, особенно в теоретических проектах все еще в качестве панацеи — лекарства от всех болезней.

А ведь возможность осуществления проекта еще не означает, что он практичен или экономичен, и обычно эти факторы не дооцениваются, если проектировщик не вооружен соответствующими знаниями о материалах, технологических процессах и вопросах экономики.

Например, вполне можно рассчитать различные напряжения на поверхности пневматической конструкции или же растягивающие напряжения на оболочке тентовой конструкции, а затем создать материал для этой оболочки со специально запроектированной «местной» прочностью. Это не очень трудно, но, насколько мне известно, еще никогда не делалось, так как слишком дорого. При величине элементов конструкций, создаваемых в настоящее время, экономичнее выбрать материал, способный выдержать сильнейшие нагрузки, которые могут возникнуть на любом участке конструкции.

Или, например, можно довольно просто и быстро получить небольшие партии элементов жестких оболочек, используя примитивные формы. Но отделка будет недостаточно красивой, качество низкое, а стоимость детали будет намного выше, чем при более сложном процессе производства. Доработка поверхности механическим способом будет во многих случаях столь дорогой, что для того, чтобы как-то компенсировать издержки и достигнуть максимальной экономии, потребуется такой объем продукции, который может удовлетворить общую потребность в этих конструкциях по всей стране.

Полимерные материалы могут быть «лекарством от всех болезней, но только при исключительных обстоятельствах. При обычных условиях применения полимерных материалов в строительной практике может быть использована лишь небольшая часть их действительного потенциала, и это относится в большей степени к процессам производства, чем к самим материалам.

Наконец, у нас есть материалы, дающие возможность наладить массовое производство экономичных усложненных конструкций, разработана технология производства методами литья под давлением, прессования в форме, экструзии, вакуумного формования и центробежного литья. К сожалению, большинство этих методов останутся вне сферы нашей досягаемости до тех пор, пока мы не упорядочим гигантский строительный рынок, или до тех пор, пока регулирование производства при помощи вычислительных машин не достигнет такой стадии, при которой чрезвычайно дорогое в настоящее время пресс-оборудование подешевеет.

Несмотря на эти недостатки и трудности, сегодня мы уже можем применять полимерные материалы, чтобы переосмыслить традиционное строительство и обдумать заново многие проблемы архитектуры.

Почему мы возводим пустотелые стены, когда у нас есть более дешевые полимерные материалы, которые во многих отношениях лучше? Почему мы ставим заплаты на наши крыши, когда есть возможность создать такой элемент, который бы сразу, одним махом, решал проблемы отделки, прочности, изоляции и защиты от атмосферных воздействий? Почему у автомашин окна снабжены механическим приводом, а у домов нет, и почему мы так дорого платим за те «пещеры», которые мы именуем своим жилищем? Почему мы живем так, как мы живем, и как бы мы хотели жить, если бы смогли освободиться от традиций, созданных нашим воспитанием, опытом и привычками? Для чего нужны дома, если мы можем контролировать климат под просторными и одновременно экономичными пространственными перекрытиями?

Мы не очень мудры, не так ли? Ни в том случае, когда строим наши дома более тесными, чем строили наши деды, так как рост стоимости строительства опережает рост личного благосостояния, ни в том случае, когда считаем, что простая деревушка в горах служит нам примером проектирования среды.

Мы проектируем по привычке, мы не думаем, мы не задаемся вопросами. Многие из нас окончили институты, и идеи, которые были заложены в нас в процессе учебы, мы применяем почти без изменения в своей дальнейшей работе.

В этом можно, конечно, обвинить систему архитектурного образования, которая даже более, чем другие виды образования. нацелена на существующее положение вещей, нежели на будущее, например, через двадцать лет, когда бывшие студенты будут в зените своей карьеры.

Истинная цель архитектурного образования завуалирована академическим курсом. Или, может быть, она недостаточно полно понята Выпускники школ часто выбирают архитектурный колледж, чтобы обеспечить свое будущее. Это обычная картина. Немногие счастливчики попадают в ситуацию, которая выявит их скрытые способности. Это происходит в редких случаях и совершенно неожиданно. Все преподаватели могут вспомнить способных студентов, которые успешно учились на первых курсах, но постепенно отставали, хотя и старались удержаться на первоначальном уровне. Или таких студентов, чья посредственность вдруг оборачивалась блеском фантазии и способностей. Каждый, кто преподает архитектуру, знает подобные случаи, и многим хочется, чтобы подобные всплески случались со всеми студентами.

Объяснение этого явления, по-моему, надо искать в такой черте характера, как самоуверенность. Я вспоминаю одного своего однокашника, не отличавшегося какими-либо заметными способностями, который однажды выразил несогласие с проектом, предложенным колледжем. Он сделал небрежный карикатурный набросок и затем исчез на шесть недель. За набросок он получил самую низкую оценку, но впоследствии он неожиданно начал делать весьма эксцентричные проекты, которые были высоко оценены, и с тех пор он уже никогда не оглядывался назад.

Если бы развитие таланта было главной целью архитектурного обучения, то мы могли бы воспитать такие способности у большинства, а не у меньшинства студентов.

Нам нужно учиться думать, исследовать, бунтовать и прежде всего понимать то захватывающее, что таит в себе каждый предмет. Тогда возможно, мы не будем с такой готовностью проектировать по привычке и покорно отступать перед бюрократами, чьим неукоснительным правилом всегда является только то, что написано в книге.

Тогда, вероятно, мы смогли бы более полно использовать те возможности, которые заложены в полимерных материалах, с тем чтобы изменить к лучшему жизненную среду с позиций качества и комфорта.

Глава 2. История материалов

В 1664 г. Роберт Гук, английский «философ-экспериментатор» и плодовитый изобретатель, секретарь Королевского общества и ассистент Роберта Бойля, писал: «Я часто думаю, что, вероятно, можно найти путь создания искусственного клейкого соединения, подобного тем выделениям, из которых шелковичный червь плетет свой кокон».

У других мечтателей, возможно, также возникали идеи подобного рода. Но настоящее рождение промышленности пластмасс состоялось во время открытия второй Великой выставки в 1862 г. ¹, на которой Александр Паркс показал свой новый материал, получивший название «парксайн».

¹ По-видимому, автор имеет в виду четвертую Всемирную выставку 1862 г в Лондоне. Первая Всемирная выставка также была в Лондоне в 1851 г. Таким образом, в Лондоне это была вторая по счету Всемирная выставка (прим, науч. ред.).

Паркс был похож по характеру и складу мышления на Гука. Будучи специалистом по художественной обработке металла, он рано стал управляющим цеха одной бирмингэмской фирмы, где его плодовитая и беспокойная фантазия вылилась в нескончаемый поток идей и изобретений. В результате очень скоро число патентов достигло 80, и это привело к тому, что он оставил место в фирме и начал жить на доходы от продажи лицензий.

Многие из его изобретений были, конечно, связаны с металлургией; он изобрел несколько сплавов и разработал хорошо известный метод отделения серебра от олова, которым пользуются и по сей день. Однако в 1846 г. (когда ему было 33 года) он занялся каучуком. Резиновая промышленность существовала не более 25 лет, а метод вулканизации, придающий резине эластичность и увеличивающий ее теплостойкость, только что был изобретен.

Вулканизация, открытая в эти годы Гудьиром и Гэнкоком, основана на технике высоких температур, а Паркс разработал метод холодного нанесения каучука на ткань. В том же году за этим изобретением последовал патент на регенерацию отходов производства каучука.

Изучение технологии производства резины и хлористой серы, которую Паркс использовал в качестве пластификатора для нитрата целлюлозы, техники вальцевания, каландрирования и экструзии резины и гуттаперчи, несомненно, имело большое значение для следующего шага — создания парксайна.Нитрат целлюлозы (или пироксилин) был открыт несколькими годами раньше, но исследователей привлекли только его взрывчатые свойства. Паркс незначительно изменил процесс производства и в результате получил материал, из которого можно было формовать декоративные изделия. Жюри Великой выставки наградило Паркса бронзовой медалью за материал, который был описан как «продукт смеси хлороформа и касторового масла, в результате чего получается вещество твердое, как рог, но гибкое, как кожа, которое можно отливать, штамповать, расписывать красками, окрашивать или гравировать...».

Парксайн был принят с таким энтузиазмом, что к 1866 г. Паркс смог основать компанию по производству нового материала с капиталом в 100 000 ф. ст. (240 тыс. долларов). Однако бизнесмен из него получился не такой удачливый, как изобретатель: через два года компания была ликвидирована. Применялись некачественные, не соответствовавшие стандарту материалы, а готовые изделия начинали изготовляться до того, как материал полностью сформировался, в результате — поток бракованных изделий возвращался обратно на фабрику. Паркс снова вернулся к металлургии и работал преимущественно в этой области до своей смерти в 1890 г.

История с парксайном дошла до Соединенных Штатов Америки, где проблема нехватки слоновой кости для бильярдных шаров приобрела такую остроту, что одна компания предложила награду в 10 тыс. долларов изобретателю заменителя.

Джон Уэсли Хайэт, печатник из Олбани, штат Нью-Йорк, принял вызов и потратил несколько лет на решение этой задачи. Как Паркс и другие его предшественники-англичане, Хайэт не имел специального химического образования. Рассказывают, что ему принадлежат слова: «я никогда не мог бы успешно экспериментировать, если бы был знаком с теориями некоторых ученых мужей». Он начал с безуспешного склеивания покрытых шеллаком слоев ткани или бумажной массы, а кончил тем, что в 1869 г. сделал бильярдный шар из нитрата целлюлозы, которую двумя годами раньше получил Паркс.

Шары Хайэта были покрыты окрашенной пленкой практически чистого пироксилина—«... в результате чего прикосновение зажженной сигары сразу же вызывало сильное пламя, а случайный сильный удар шара о шар производил легкий взрыв, подобный выстрелу. Мы получили письмо от одного владельца бильярдного салона из Колорадо, упоминающего этот факт и ничего не имеющего против него, если бы при этом все мужчины не хватались за пистолеты» ¹.

¹ Здесь и в ряде других мест книги автор не указывает цитируемых им источников (прим. науч. ред.).

Работа над преодолением этой и других трудностей продолжалась и, наконец, в 1870 г. проблема была решена с помощью нового растворителя — камфоры, что привело к созданию коммерчески пригодного материала, которому дали название «целлулоид».

Для раннего периода развития пластмасс характерно, что первоначальные исследования проводились в Европе, а коммерческая эксплуатация начиналась в Соединенных Штатах, где торговый успех целлулоида привел к поискам других новых материалов, которые могли бы оказаться столь же прибыльными.

Однако перед тем, как перейти к рассказу о следующих этапах развития пластмасс, было бы не лишним напомнить многообещающим изобретателям, что часто слава выпадает на долю не изобретателя, а предпринимателя, т. е. человека, который преуспел в претворении готовой идеи в жизнь. Возможно, это жестоко (Паркс тоже недолго получал прибыль от своего изобретения), поэтому правильнее сказать, что лавры достаются тому, кто видит потенциал, заложенный в идее, и осуществляет эту идею.

Многие материалы, которые в настоящее время хорошо известны в мире пластмасс, были открыты задолго до Великой выставки 1862 г.: стирол — в 1831 г., меламин — в 1834 г., винилхлорид — в 1835 г. и полиэфир — в 1847 г. Тем не менее ни в одном из этих случаев изобретатель не осознал возможностей своих материалов, и ни один из этих материалов не был реально использован до XX столетия.

Следующий важный шаг в истории развития полимерных материалов был сделан лишь в 1907 г., когда Лео Бакеланд, бельгийский химик, работавший в США, получил первый из своих 119 патентов на фенолформальдегид, материал, который позже стал известен как бакелит.

И снова приходится отмечать успех человека, который взял уже существовавшее известное изобретение, модифицировал его и сумел применить его возможности так, как его создатель даже не предполагал.

«Варианчи на тему» фенолформальдегида были известны уже с 1872 г.; в самом деле, в моем родном городе Хадерсфилде подобный материал был известен еще в 1890 г. Бакеланд нашел способ регулирования быстрой реакции между фенолом и формальдегидом, давший возможность формовать материал, и определил диапазон его применений от шестерней до граммофонных пластинок и от выключателей до соленоидов.

Финансовый успех Бакеланда вдохновил химиков на поиски других синтетических материалов, в особенности материалов, которые бы не имели недостатков бакелита (хрупкость), если он не был армирован бумагой или тканью, и ограниченных цветовых возможностей — от коричневого до черного.

Таблица 1. Хронология пластмасс, включающая сто основных дат¹

¹ Некоторые даты, включенные автором в хронологию, характеризуют малосущественные этапы развития коммерческого производства пластмасс (прим. науч. ред.).

1820 —Гэнкок изобрел прототип современного оборудования для переработки каучука

1831 —Первое упоминание стирола

1834 —Первый выделенный меламин Либиха

1835 — Нитрованная целлюлоза Пелуце

1835 — Реньо получил винилхлорид

1839— Гудьир открыл вулканизацию резины

1845 —Бьюли изобрел экструдер для производства гуттаперчевых труб

1845 —Шонбайн нитровал целлюлозу в присутствии серной кислоты

1847 — Берцелиус получил первый полиэфир

1859 — Бутлеров описал полимеры формальдегида

1862 — Экспонирование парксайна на Всемирной выставке в Лондоне

1865 — Шютценбергер ацетилировал целлюлозу

1865 —Паркс получил основной патент на технический способ производства парксайна

1866 — Учреждение компании «Парксайн»

1866 — Бертло синтезировал стирол

1868 — Ликвидация компании «Парксайн»

1869 — Шпиль зарегистрировал компанию «Ксилонит»

1870 — Учреждение Хайэтом компании «Олбани Дентал Плейт» (позднее «Целлулоид Мэньюфекчуринг Компани»)

1872 —Братья Хайэт получили патент на первую машину для литья под давлением

1872—Байер сделал сообщение о реакции между фенолами и альдегидами

1872 — Бауман сделал сообщение о полимеризации винилхлорида

1872 — Хайэт зарегистрировал целлулоид в качестве торговой марки материала

1873 — Кэспери и Толленс получили различные эфиры акриловой кислоты

1874 — Шпиль закрыл компанию «Ксилонит»

1875 — Учреждение компании «Даниэль Шпиль»

1877 — Учреждение компании «Бритиш Ксилонит»

1878 — Хайэт внедрил первую многогнездную пресс-форму для литья под давлением

1879 — Грей получил патент на первый червячный экструдер

1880 — Кольбаум полимеризовал метакрилат

1884 — Гёльцер выделил продукты конденсации мочевиноформальдегида

1884 — Хайэт выиграл патентный иск против Шпиля

1884 —Получен шелк Шардонье (первый искусственный шелк)

1892 — Кросс и Бивен разработали вискозный шелк

1894 — Кросс и Бивен создали промышленный способ производства ацетата целлюлозы

1898 — Эйнгорн дал описание поликарбоната

1899 —Впервые методом литья на полированном барабане получена непрерывная пленка из нитроцеллюлозы

1899 —Киппинг начал исследования в области кремнийорганических соединений

1899 — Смит публикует патент на композицию из фенолформальдегида

1899 — Критше и Шпителер запатентовали пластмассу на основе казеина и создали галалит

1901 — Рём получил докторскую степень за диссертацию по акриловым полимерам

1901 — Смит открыл алкидные смолы в результате реакции глицерина и фталевого ангидрида

1905 —Майлз получил вторичную ацетатцеллюлозу

1909 — Бакеланд получил патент «Теплота и Давление» на фенольные смолы

1912 — Первый патент на полимеризацию эмульсии в применении к изопрену

1912 — Клятте синтезировал винилхлорид и винилацетат из ацетилена

1912 — Остромысленский запатентовал полимеризацию винилхлорида

1915 — Первое производство синтетического каучука (метилкаучука) в Леверкузене

1918 — Джон запатентовал мочевиноформальдегидные конденсационные смолы

1919 — Эйхенгрюн получил пресс-порошок ацетатцеллюлозы

1921 — Эйхенгрюн изобрел современную машину для литья под давлением

1922 — Штаудингер начал работу над макромолекулами

1924 — Открытие и получение поливинилового спирта

1925 — Ранняя (не увенчавшаяся успехом) попытка промышленного производства стирола в США

1926 —Эккерт и Циглер начали продажу современных машин для литья под давлением

1927 — Промышленное производство полиакрилатов

1928 — Начало промышленного производства мочевиноформальдегидных пресс-порошков в Битле

1928 — Карозерс начал исследования в области полимеров и полимеризации

1928 — Сополимеризация винилхлорида и винилацетата

1929 — Начало промышленных изысканий по стиролу и полистиролу в Германии

1929 — Создание Британской федерации пластмасс

1930 — Симон пластифицировал поливинилхлорид

1930— В Германии начато литье под давлением полистирола

1931 — Образование Института промышленности пластмасс

1931 — Карозерс открыл неопрен

1931 — Начало исследований «Ай-Си-Ай», приведших к открытию полиэтилена высокого давления

1931 —Бауэр и Хилл независимо друг от друга начали исследования эфиров метакриловой кислоты

1931—Хайд (Гайд) начал исследования кремнийорганических полимеров

1932 — Патентование червячной предварительной пластикации при литье под давлением

1933—Кроуфорд изобрел промышленный синтез метилметакрилата

1933 — Патент Карлтона Эллиса на ненасыщенные полиэфирные смолы

1933 — Получение бутадиенстирольного каучука

1934 — Первое промышленное производство перспекса

1935—Хенкель получает меламиноформальдегидные смолы

1935—Штаудингер предложил добавление трех фаз к процессу полимеризации

1935 — Тростер изготовил первый экструдер для переработки термопластов

1937 — Получение первых полиуретанов

1938 — Крупномасштабное производство нейлона

1938 — Работа над политетрафторэтиленом

1938 — Полимеризация капролактана (нейлон-6)

1939 — Промышленное производство полиэтилена

1939 — Первый патент на эпоксиды (в Германии)

1940 — Производство поливинилхлорида в Великобритании

1941 — Учреждение компании «Раббер Резерв» положило начало промышленности синтетического каучука в США

1941 —Уинфилд и Диксон изобрели полиэтилен гликоль терефталат

1942 —Доу Корнинг получил кремний промышленным способом

943 — Производство политетрафторэтилена на заводе Пайлот

1943 — Патент Кэстана на эпоксиды

1946 — Получение эластомеров полиуретана

1947 — Начало программы исследований по полиформальдегиду в фирме «Дю-Пон»

1950 — Первое крупномасштабное производство тефлона (политетрафторэтилен)

1952 —Макдональд определил условия коммерческого производства полиформальдегида

1953 —Циглер получил полиэтилен при помощи металлоорганического катализатора

1954 — Натта получил стереорегулярный полипропилен с высокой относительной молекулярной массой

1954 —Синтез цис-полиизопрена (синтетический натуральный каучук)

1956 — Шнель публикует результаты исследований по поликарбонатам

1956 — Промышленное крупномасштабное производство полиэтилена высокой плотности

1959 — Появление на рынке полиформальдегида

1959 — Появление на рынке поликарбонатов

Прежде чем отдать должное следующему разработчику пластмасс, было бы не лишним отметить, что за период между ликвидацией компании «Парксайн» и концом столетия было сделано много значительных изобретений в области пластмасс. Они не воспеты, но они есть. В 1872 г. братья Хайэт запатентовали метод литья под давлением; Бауман в том же году открыл поливинилхлорид; Грей в 1879 г. изобрел червячный экструдер; Кольбаум в 1880 г. открыл полимеризованный метакрилат; Гёльцеру принадлежит открытие в 1884 г. мочевиноформальдегида; ацетилцеллюлоза была открыта Кроссом и Бивеном, а поликарбонат — Эйнгорном в 1898 г.

Последний — замечательный пример странной закономерности в развитии пластмасс: этот материал не появлялся на рынке до 1959 г. Сейчас, после десятилетия неустанного усовершенствования, поликарбонат медленно завоевывает успех в строительной промышленности.

Рассказывают такой случай о материале, из которого были изготовлены прозрачные кирпичи. Во время их демонстрации было объявлено, что они так прочны, что выложенную из этих кирпичей стенку нельзя прострелить. Принесли пистолет, был произведен выстрел, результатом были небольшие, аккуратные дырочки. Кто-то из последнего ряда спросил: «А что будет, если по стенке ударить ногой?» «Что будет? Ну, конечно же, ничего, кроме того, что вы ушибете себе ногу», — последовал ответ. Спрашивающий поднялся, прошел вперед и сильно ударил по стенке ногой — она сразу же развалилась.

Я уверен, что в правдивости этой истории можно усомниться, и она является одной из многих историй, придуманных представителями конкурирующих организаций с целью отпугивания потенциальных потребителей.

Возвратимся к подлинной истории. Мочевиноформальдегид, который был известен с 1884 г., лишь в 1918 г. был запатентован Гансом Джоном в США в качестве клея и материала для пропитывания тканей. Вариантом этих новых материалов стал твердый прозрачный материал, и это стимулировало поиски синтетического заменителя стекла, которые пока еще не увенчались успехом.

Теперь темпы разработок несколько возросли. Одна терпевшая крах британская компания с отчаяния переключилась с производства цианида на поиски новых химических веществ и добилась коммерческого успеха в производстве пресс-порошка (одновременная конденсация мочевины, тиомочевины и формальдегида), который можно было применять как связующее целлюлозной массы и древесной муки. Материал, получившийся на основе этой смеси, поступил на рынок, но обладал способностью размягчаться и выделять запах при нагревании.

Следующий успех был связан с меламином, открытым в 1834 г., а ныне используемым в качестве основы для ряда новых смол (некоторые из них стали применяться в качестве лицевого покрытия декоративных бумажно-слоистых пластиков и бакелита) немецкими и швейцарскими компаниями.

В 1929 г. Уильям Чалмерс в университете Мак-Гилл (Монреаль) работал над заменителем стекла. Он обнаружил, что твердый прозрачный материал можно получить из полимеров метакрилового сложного этилового эфира и метакрилового нитрила. Его открытие было быстро замечено в США и Великобритании, где был получен полиметилметакрилат, который уже в 1934 г. по скромной цене сбывался на рынке. Вскоре он нашел применение в качестве остекления самолетов.

Первая мировая война подчеркнула важность химической промышленности для любой воюющей страны, а вторая мировая война стимулировала широкое развитие полимерной промышленности.

До тех пор химики по пластмассам ощупью блуждали в темноте. Основные мономеры были известны уже почти столетие, но ни они, ни механизм полимеризации не были поняты. Это было время использования принципа «брать и смешивать» — выбирали несколько химических веществ, перемешивали и смотрели, что получится. Подобно «эмпирическому методу» строительного эксперимента — ударить ногой и посмотреть, устоит ли.

Это положение вещей наглядно иллюстрируется на примере создания полистирола. Стирол-мономер был открыт 1830 г., а полимер — в 1845 г., но только незадолго до второй мировой войны (знаменательно, что это произошло вскоре после возникновения теории Штаудингера, в которой обоснована идея происхождения полимерных материалов из гигантских молекулярных цепей) началось коммерческое производство этого материала.

Полиэтилен, открытый в Великобритании в 1933 г. и пущенный в производство в 1939 г., стал исключением из общего правила. Открытие было сделано типично английским способом, т. е. случайно. Оно было результатом небольшой утечки в приборе, которая способствовала прониканию в камеру кислорода, необходимого для формирования материала.

Таблица 2. Основные полимерные материалы, их обозначение и принадлежность к термопластичной или термореактивной группам

В Германии требование не зависеть от европейских поставщиков материалов послужило сильным стимулом для развития полимерной промышленности и привело к увеличению производства полистирола, целого ряда виниловых пластмасс и метакрилатов. Производство поливинилхлорида в Великобритании не начиналось до выхода Малайи из состава Британской империи и последовавшего за этим прекращения поставок натурального каучука, что вообще вызвало развитие промышленности синтетического каучука, способной конкурировать с уже преуспевающей промышленностью Германии. И не только в Великобритании и Германии, но и в США в 1942 г. производство всех видов синтетического каучука составило 3600 т, а к 1945 г. американское производство каучуков, разработанных в Великобритании, составило 725 тыс. т.

За послевоенным периодом затишья последовали изменения в направленности поисков новых полимерных материалов. Прежде вслед за открытием материала искали пути его эксплуатации, теперь же сначала определялись нужные свойства, а затем разрабатывался соответствующий продукт. Полиуретан, открытый Байером в поисках материала, близкого нейлону, является типичным примером этой новой тенденции.

Несмотря на тот факт, что исключения все же существуют — а полипропилен был таким исключением, — с 50-х годов тенденция получения новых или модифицированных материалов для определенной цели значительно возросла. И в этом — будущее полимерной промышленности.

Мягко выражаясь, странно, что мир пластмасс должен отдать должное Парксу, Хайэту и Бакеланду, как основателям промышленности, хотя они не являются первооткрывателями новых материалов, а скорее предпринимателями, распознавшими и использовавшими возможности, заложенные в идеях других людей.

Первооткрывателям не повезло в том, что этим трем людям достались все почести, тем более, что они же и извлекли выгоду из этих открытий.

Странно и то, что в полимерной промышленности высоко оценивается применение пластмасс в прошлом, но в настоящее время этому отводится второстепенная роль. В результате того, что основные усилия, как физические, так и финансовые, сейчас приложены к созданию новых материалов, исследованию их применения не уделяется должного внимания. Возможно, эта ситуация изменится в результате перепроизводства или, может быть, станет ясно, что перспективное планирование производства материалов может и должно основываться на расширении изысканий новых применений.

Глава 3. Материалы

Пластмассы представляют собой искусственные материалы, которые в природе не существуют. Они являются органическими соединениями, т. е. в основе их лежит углерод (хотя существует все увеличивающееся число исключений из этого правила). Это высшие полимеры, громадные молекулы которых состоят из малых простых повторяющихся элементов, соединенных в большие группы. Как явствует из названия, пластмассы бывают пластичными на какой-то стадии их производства, и на этой стадии их можно формовать посредством различных методов¹.

¹ В современной специальной литературе пластмассами (пластическими массами) называют материалы, содержащие полимеры (химические соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок), которые в период формования изделий находятся в вязкотекучем или высокоэластичном состоянии, в процессе эксплуатации— в стеклообразном или кристаллическом состоянии. См.: Энциклопедия полимеров, т. 1—2, М., 1972—1974 (прим. науч, ред )

Атом углерода — основа огромного большинства полимерных материалов. Графически его можно представить в виде шара с четырьмя равномерно расположенными валентностями или связями, к которым могут подсоединяться другие атомы. Например, атом водорода одновалентен, поэтому к одному атому углерода можно подсоединить четыре атома водорода. В результате получается метан. Или же два атома кислорода, каждый с двумя связями, могут соединиться с одним атомом углерода, в результате чего получается двуокись углерода.

Следующая вариация: один атом углерода соединяется с другим атомом углерода. Если связь двойная, то к оставшимся связям подсоединяются атомы водорода: так получается этилен. Если связь между двумя атомами углерода тройная, то образуется ацетилен.

Соединения с такими множественными связями называются ненасыщенными; это означает, что при определенных обстоятельствах валентности могут отделиться и присоединиться к другим веществам — или к другим молекулам такого же типа.

Например, мономеры этилена, упомянутые выше, могут соединяться в цепь, образуя материал, который известен как полиэтилен. (Название полиэтилен часто заменяют сокращенным названием политен.)

Длинная цепь мономеров (простейшая группа атомов, из которых состоит цепь) называется полимером, очень длинная цепь называется высшим полимером.

Свободные связи на конце цепи могут быть закрыты отдельными атомами или группами атомов или же конец цепи может соединяться с ее началом.

Такой материал, как полиэтилен, состоит из большого количества таких цепей, которые чрезвычайно прочны внутри, но очень слабо связаны между собой.

Это означает, что цепи могут скользить и скользят относительно друг друга, и когда это случается, материал изменяет свою форму. Например, если образец полиэтилена нагрузить, цепи могут сдвинуться относительно друг друга, а если груз убрать, они могут и не вернуться в первоначальное положение. Это явление известно под названием ползучести.

Если материал нагреть, он начнет размягчаться и в конце концов потечет. Тогда ему можно придать любую форму. Это происходит в результате ослабления связей между цепями, которые легко могут двигаться относительно друг друга: совсем как нагретые консервированные спагетти. Такой материал принадлежит к группе термопластов, материалов, которые под воздействием тепла размягчаются, а после охлаждения затвердевают в некоторых случаях до точки хрупкости; эти материалы можно неоднократно размягчать и возвращать в твердое состояние с помощью нагревания и последующего охлаждения.

Термопластичные материалы, например полистирол, поливинилхлорид (ПВХ), полиамид (нейлон), полипропилен, полиметилметакрилат (акриловые) и многие другие, можно сравнительно легко регенерировать и повторно использовать благодаря их способности к неоднократному размягчению и затвердеванию. Это свойство нельзя отнести к другой группе —термореактивным пластмассам.

Исходя из молекулярной структуры, в некоторых случаях молекулы (или мономеры) могут соединяться с другими молекулами не только в виде цепи, но и сетеобразно. (Для более наглядного объяснения объемные химические структуры представлены здесь в плоскостном изображении.)

Эта сеть образована за счет очень сильных связей между цепями, которые препятствуют скольжению цепей относительно друг друга и формируют материал, остающийся жестким при любых температурах (за исключением температур его распада) и, следовательно, не подверженный ползучести. В таких материалах молекулы очень близко расположены друг к другу, и даже растворитель не может проникнуть между цепями и вызвать рассеивание. Поэтому материалы эти в основном нерастворимы.

Материалы с поперечной связью принадлежат к группе термореактивных пластмасс. В начальной стадии они термопластичны, но в результате химической реакции (часто, но не всегда тепловой) возникают поперечные связи, которые образуют твердый материал, не поддающийся повторному размягчению.

Наиболее известные термопласты

1. Полиэтилен низкой плотности — материал, стойкий к воздействию воды и многих агрессивных химических веществ. Максимально допустимая температура эксплуатации +70° С. Он обычно бесцветен и полупрозрачен, но при введении пигментов можно получить материал различных цветов. Полиэтилен формуется, как правило, посредством экструзии или литья под давлением, а в виде пресс-порошков методом центробежного литья и конверсии может перерабатываться в легкий пенопласт.

2. Полиэтилен высокой плотности является кристаллической формой полиэтилена, который в три или четыре раза прочнее и тверже, точка размягчения на 40° С выше, и обладает большей прозрачностью. Методы переработки те же, что и у полиэтилена низкой плотности.

3. Полиэтилен с высокой молекулярной массой состоит из очень длинных цепей. Молекулярная масса достигает 4 млн. Его вязкость, прочность на истирание, ударнаяпрочность делают его пригодным для использования при высоких нагрузках. Он легок и обладает отличной химической стойкостью.

Таблица 3. Основные свойства пластмасс

4. Полипропилен, так же как полиэтилен, принадлежит к семейству полиолефинов. Это одна из самых легких пластмасс с плотностью 0,9 г/см³. Поверхность тверже, чем у полиэтилена высокой плотности, но очень гладкая и вощеная на ощупь. Температура его размягчения на 30° С выше, чем у полиэтилена высокой плотности, но затвердевает он при температуре, которая значительно ниже соответствующей температуры полиэтилена. Обрабатывается полипропилен теми же способами, что и полиэтилен широко применяется литье под давлением.

5 Поливинилхлорид или ПВХ, возможно, самый многосторонним и самый дешевый из полимерных материалов. Его жестокость в границах — от эластичности резины до значительной твердости — зависит от количества добавляемого пластификатора (Пластификатор — вещество, которое может быть добавлено ко многим термопластичным материалам и которое действует как смазка между молекулярными цепями.)

Жесткий ПВХ применяется для изготовления санитарно-технических, водосточных труб и желобов, а также для навесных панелей. В пластифицированной форме он применяется для изготовления материалов для покрытия полов, отделки стен и т. д. Он прозрачен и может быть любого цвета.

В наши дни есть возможность получить из ПВХ изделие, часть которого может быть пластичной. Из жесткой разновидности этого материала производят за одну операцию оконные блоки с гибкой уплотняющей планкой.

Все разновидности ПВХ не поддерживают горения, но при нагревании имеют тенденцию к распаду. ПВХ размягчается при температуре около +75° С.

Соединения ПВХ специально предназначены для целого ряда применений и могут перерабатываться методами экструзии, пневмоформования (в особенности при производстве бутылок), вакуум-формования, литья под давлением, каландрирования, а в пастообразной форме методом нанесения на ткань (применяемую для пневматических и тентовых конструкций) и методом центробежного литья. Материалы на основе ПВХ находят применение во вспененном виде (пенопласты) как жесткие, так и эластичные. Поливинилхлорид с последующим хлорированием обладает повышенной теплостойкостью и может быть использован для производства труб для горячего водоснабжения.

6. Полистирол — твердый хрупкий материал, который отличается характерным звуком, если по нему постучать. Он кристально прозрачен и имеет широкую гамму цветов. Разработаны различные модификации материала, которые могут быть вязкими, средней ударной прочности и высокой ударной прочности.

У полистирола сравнительно низкая точка размягчения, по этому он очень широко применяется для литья под давлением, а также для экструзии, пневмоформования и вакуум-формования. При растяжении он образует вязкую пленку, которую применяют для упаковочных целей; из гранулированного полистирола изготовляют теплоизоляционные плиты, а методом экструзии — ячеистый пенополистирол.

7. Акриловые пластмассы. Наиболее известным из этой семьи полимеров является полиметилметакрилат¹. Прозрачный, как стекло, окрашиваемый в различные цвета, он широко используется для устройства кровельных фонарей, световой рекламы, вывесок и осветительной арматуры. Материал чрезвычайно вязок и прозрачен, его светопропускаемость выше, чем у стекла, он обладает высокой погодостойкостью; размягчается при температуре свыше 80° С, но обладает низкой огнестойкостью.

¹ Нашим архитекторам этот материал известен как органическое стекло (прим. науч. ред.).

Методы обработки полиметилметакрилата включают литье под давлением, экструзию и особенно вакуум-формование и пневмоформование из листового материала.

8. Полиамид или нейлон более известен в форме волокна. Нейлон является вязким материалом с хорошей износостойкостью и низким коэффициентом трения. Его можно применять при более высоких температурах, чем большинство других термопластов, и формовать из него изделия со стабильными размерами. (Скрытые напряжения могут возникнуть при растяжении и сжатии материала во время процесса формования. Эти напряжения остаются после отверждения материала и могут вызвать его последующую деформацию.) Существует много разновидностей нейлона, ведутся интенсивные разработки по различному его применению. В основном нейлон обрабатывается методами экструзии и литья под давлением.

9. Ацетилцеллюлоза — материал, напоминающий целлулоид, но обладает пониженной воспламеняемостью. Обычно применяется в виде листов, а также в виде жгутов и труб.

Из нее изготовляют упаковочные пленки, оправу для очков, светоосветительную арматуру и дверные приборы. Триацетат применяется для производства пленочных материалов и волокна.

10. Поливинилацетат (ПВА). Одна из самых старых виниловых пластмасс, ограничена в применении из-за очень низкой точки размягчения. Очень интенсивно применяется для изготовления эмульсионных красок².

² Кроме производства водоэмульсионных красок ПВА широко используется для изготовления других строительных материалов, например мастичных составов для покрытия полов, клеев и пр. (прим. науч. ред.).

11. Ацеталь сополимер. Химически инертен, стоек к длительному действию высоких температур. Используется в карбюраторах и других автомобильных частях, а также для производства водопроводных кранов и шаровых клапанов. Может заменить металл во многих случаях, когда требуется прочность и стойкость к высоким температурам. Перерабатывается методами экструзии, литья под давлением и пневмоформования. Бывает полупрозрачным и непрозрачным.

12. Политетрафторэтилен (ПТФЭ). Пресс-материал с очень широким температурным диапазоном, химически стоек, с коэффициентом трения (по политетрафторэтилену), равным коэффициенту трения мокрого льда. Полимер с высокой относительной массой формуется при температурах свыше 350°С. Применяется для покрытия домашней кухонной посуды.

13. Акрилонитрилбутадиенстирол (АБС). Родственный полистиролу материал с высокой ударной прочностью, применяется в автомобильной промышленности для производства капотов, крышек багажника и кузовов автомобилей и помимо производимой из него в настоящее время арматуры трубопроводов может найти и другое применение в строительстве. Акрилонитрилбутадиенстирол с гальваническим покрытием (обычно хромовым) применяется для производства радиаторов машин, решеток и дверных ручек.

Цветовая палитра материала ограничена, погодостойкость только умеренная, но может быть улучшена за счет покрытия из поливинилфторида.

14. Поливинилфторид (ПВФ). Довольно дорогой по стоимости материал с высокой точкой размягчения, хорошей погодостойкостью, химической стойкостью, светостойкостью и прочностью на истирание. В основном применяется в качестве прозрачного покрытия панелей из стеклопластика, оболочек и листов для наружной отделки.

15. Поликарбонат. Прозрачный материал с легким янтарным оттенком, обладает высокими ударной прочностью, прочностью на разрыв и тягучестью. Может обрабатываться холодным способом как металл. Обладает стабильностью размеров, высокой точкой размягчения и практически не поддерживает горения ся). Стоимость сравнительно высока; может перемет одами литья под давлением, дутьевого формования. Высокая прочность позволяет применять его в качестве заменителя стекла.

16. Полиимид. Специфическое семейство материалов, которые могут применяться при температурах от 150° С до 400° С. Образцы материалов не подверглись изменениям после пребывания в течение 12 мес. в воздухе, нагретом до 275° С. Они нерастворимы во всех известных растворителях и неплавки при обычных температурах переработки, поэтому не могут формоваться в изделия при помощи любых стандартных методов. Однако недавно были разработаны методы производства пресс-издейлий больших размеров. Цена материала ставит его в настоящее время вне досягаемости строительной промышленности, но он широко используется в космической технике.

17. Полиэтилен терефталат. Методом экструзии перерабатывается в волокно, пленку, ленты; прозрачен, как стекло, имеет очень высокую точку плавления. Остаточные напряжения в пленочных материалах могут быть уменьшены посредством нагревания (пленки пригодны для упаковки и т.п.). При дальнейшей обработке пленка приобретает феноменальные свойства прочности и стабильности. Применяется для производства метеорологических воздушных шаров. Металлизированная пленка применяется в воздушных шарах для исследования стратосферы и для изготовления легких зеркал. Непрозрачная пленка с мелкой фактурой поверхности используется в качестве чертежного материала.

Наиболее известные термореактивные материалы

1. Фенолформальдегид или фенольная смола. Самая дешевая из термореактивных материалов фенольная смола применяется в сочетании с бумагой в качестве основы декоративных бумажно-слоистых пластиков, таких, как «Формика» и «Варирайт», в качестве водостойкого клея для дерева; в сочетании с древесной мукой, асбестом или хлопковыми очесами — для производства электроизоляционных материалов и для целого ряда строительных изделий, например сиденья унитазов. Цветовой диапазон ограничен коричневым и черным цветами (более светлые тона подвержены воздействию ультрафиолетовых лучей). Материал отличается стойкостью к высоким температурам — носовой конус ракеты из модифицированного фенолформальдегида успешно выдерживает температуру входа в атмосферу. Фенолформальдегид обычно обрабатывается методами прямого или литьевого прессования, а также при помощи механической обработки.

2. Мочевиноформальдегид или мочевина. Вязкий материал с неограниченным цветовым диапазоном, применяется для изготовления чашек, бокалов и электрической арматуры. Мочевина служит основой целого ряда жаростойких эмалей, используемых для покрытия кухонной посуды, холодильников и пр., а в качестве клея и связующего находит применение в производстве фанеры и древесностружечных плит.

Переработка материала осуществляется методами пресс-формования, реже — литья под давлением.

3. Меламиноформальдегид или меламин состоит в близком родстве с мочевиной. У него в основном такие же свойства, но при формовании он требует более высоких температур. Материал тверже, прочнее и более стоек к пятнообразованию. Невоспламеняемый и нетоксичный меламин широко используется в качестве лицевого покрытия декоративных бумажно-слоистых пластиков, а также применяется для производства домашней посуды.

4. Эпоксидные смолы (эпоксиды) являются очень разносторонними материалами, которые в отличие от трех предыдущих не требуют прессования под высоким давлением. Эпоксиды обладают хорошей адгезией, отличными механическими и электроизоляционными свойствами.

Они находят широкое применение в производстве красок и других кроющих средств, а также в устройстве очень тонких самовыравнивающихся мастичных покрытий полов, обладающих декоративными свойствами и высокой износостойкостью. Однако основное применение они находят в производстве клеев, сварочных и стыковых соединений. Наполненные металлом эпоксиды выдерживают температуру до 200° С, и на них можно наносить покрытия методом гальваностегии.

5. Полиэфирные смолы, так же как и эпоксиды, можно перерабатывать при низком давлении. Они обладают хорошими электрическими и механическим свойствами, химически стойки, имеют широкий цветовой диапазон. В то же время они значительно дешевле, проще и податливее в обработке, чем эпоксиды. Полиэфирные стеклопластики применяются в производстве труб, мебели, оболочек и других элементов строительных конструкций.

Силиконовые пластмассы

Отличительной особенностью этих пластмасс является то, что в основе их молекулярных цепей лежит не атом углерода, а кремний. Поэтому их никак нельзя отнести к органическим материалам, они являются первыми представителями группы новых искусственных неорганических материалов.

Силиконовые пластмассы могут быть термопластичными или термореактивными в зависимости от типа боковых связей, а продукты из них включают масла и твердые термопластичные материалы, каучуки и термореактивные смолы. Комбинация кремния и кислорода, являющаяся основой силиконовых материалов, очень устойчива, и поэтому силиконовые пластмассы способны выдерживать тяжелые температурные условия, ультрафиолетовое и инфракрасное облучения. В основном силиконовые пластические материалы применяются в производстве слоистых пластиков низкого давления, армированных стекловолокном, которое выдерживает температуру свыше +250°С.

Таблица 4. Типичные свойства ячеистых пластмасс, применяемых в строительстве

В строительстве используются также гидрофобные свойства этих материалов для гидроизоляции конструкций зданий.

В настоящее время силиконовые пластмассы не могут найти широкого применения, так как они дорого стоят, но со временем их непрерывное развитие должно привести к решению актуальной проблемы огнестойкости пластмассовых конструкций.

Сшивание (образование сетчатой структуры) при помощи радиации

Создание полимерных материалов привело к производству специализированных соединений, которые обладают смешанными характеристиками и свойствами термопластичных и термореактивных материалов.

В последние несколько лет появилась возможность образования сетчатой структуры отдельных термопластичных материалов при помощи ядерного излучения. Этот метод дает возможность удалить отдельные атомы и образовать свободные связи, которые могут соединиться с подобными же свободными связями соседних цепей, превращая таким образом термопластичный материал в термореактивный. В результате у полиэтилена, например, увеличивается жесткость и температурная стойкость. Однако эта техника применима не ко всем термопластам. В некоторых случаях результатом удаления основных составляющих цепи может стать заметная потеря прочности.

Армированные термопласты

Армированные термореактивные материалы хорошо известны проектировщикам, но армированные термопласты до сих пор еще мало применялись в строительстве. В результате армирования любого полимерного материала происходит увеличение его жесткости, ударной прочности, прочности на разрыв, а также регулируется изменение материала под воздействием тепла. Это как раз те факторы, которые ограничивают применение термопластов в строительстве. Единственной причиной ограниченного проникновения армированных термопластов на строительный рынок является недостаточная разработка этих материалов производителями пластмасс.

Тем не менее нейлон, армированный стекловолокном, экспериментально применяется для производства кузовов автомобилей методом литья под давлением, а поликарбонат, армированный стекловолокном, — для производства этим же методом оконных рам. Поливинилхлорид, армированный асбестовым волокном, в ограниченном количестве применяется для производства материалов наружной и внутренней облицовки зданий.

Таблица 5. Свойства армированных полимерных материалов

Армированные термореактивные материалы

Теоретически любую полимерную смолу можно армировать любым волокнистым материалом для увеличения ее жесткости, прочности на разрыв и стабильности размеров. На деле же многие возможные сочетания неосуществимы по причинам высокой стоимости или же трудностей смешивания и формования.

Тем не менее из приведенной выше табл. 5 видно, что диапазон пригодных к использованию армированных полимерных материалов значительно шире, чем можно предположить.

Пенопласты

Из очень многих полимерных материалов могут быть получены пены низкой плотности с хорошими теплоизоляционными свойствами; некоторые из них обладают высоким соотношением прочности и массы и могут быть паро- и влагонепроницаемы.

Пенополиуретан и пенополистирол являются основными пенопластами, применяемыми в строительстве в качестве звуко- и теплоизоляционных материалов и сердцевины сэндвич-панелей.

Пенопласты могут быть получены из отобранных полимеров со свойствами, колеблющимися от очень высокой эластичности до исключительной жесткости, и могут иметь структуру с открытыми или закрытыми порами. (При структуре с открытыми порами полые пространства сообщаются друг с другом, материал может «дышать» и, следовательно, впитывать и проводить влагу. При структуре с закрытыми порами полые пространства разъединены, и материал становится непроницаемым.) ¹

¹ Широко распространена классификация газонаполненных пластмасс в зависимости от структуры ячеек — на пенопласты (материалы с замкнутой структурой ячеек) и поропласты (пронизанных системой сообщающихся открытых каналов-пор). Однако такое деление весьма условно, поскольку во многих пенопластах значительная часть ячеек соединена. Более правильно проводить классификацию ячеистых пластмасс в зависимости от способа пено(поро)образования. К пенопластам по этой классификации относятся материалы, полученные отверждением предварительно вспененной жидкой или вязкопластичной композиции. Поропласты могут быть получены, например, путем вымывания растворимого наполнителя из монолитной полимерной массы (прим. науч, ред.).

Теплоизоляционные свойства пенопластов определяются их плотностью. Но если плотность становится слишком низкой, размер ячеек может увеличиться до такой степени, что внутри каждой ячейки образуются конвекционные потоки, значительно снижающие изоляционные свойства.

Газ, которым наполнены полые пространства, является еще одним фактором, влияющим на теплоизоляционные свойства пенопластов с закрытыми порами. Некоторые из плотных газов, такие, как фторированный углерод, придают материалу теплоизоляционные свойства намного лучшие, чем в случае применения углекислого газа. Примером высоких теплоизоляционных свойств пенопластов может служить панель из пенополиуретана с плотной поверхностной коркой, которая более чем в 20 раз превосходит по своей теплоизоляции обычную пустотенную стену.

Другим примером могут служить различные модификации релейных будок Британской железнодорожной системы, примененные в Антарктиде. Толщина оболочек — 3,8 см (два лицевых покрытия из стеклопластика толщиной по 0,3 см и фенольный пенопласт толщиной 3,2 см); теплоизоляция настолько эффективна, что при внешней температуре — 40° C приходится часто открывать окна. И это несмотря на то, что фенольный пенопласт, выбранный благодаря хорошей огнестойкости, среди пеноматериалов является далеко не лучшим по своим изоляционным качествам.

В заключении раздела о материалах нужно упомянуть об одном важном моменте. Пластмассы не дешевы, их производят на самом сложном и дорогом в химическом машиностроении оборудования, но это не всегда имеет решающее значение. На общем фоне быстро прогрессирующей инфляции полимерные строительные материалы выделяются тем, что их стоимость неуклонно падает.

Их будущее как основных строительных материалов становится все яснее с каждым днем по мере расширения диапазона свойств и производственных процессов и в результате того, что полимерная промышленность становится более «искусной» в деле создания новых синтетических материалов.

Пластмассовые отходы

Согласно данным института «Батель», пластмассовые отходы составляют только 2,5% общего количества отходов и к 1980 г. достигнут примерно 5%. Однако эта цифра относится скорее к массе, чем к объему, а так как пластмассы отличаются очень высоким отношением объема к массе, приведенные данные преуменьшают серьезность положения.

Один химик, занимающийся пластмассами, сказал, что «люди не перестают просить, чтобы мы делали пластмассы еще более стойкими ко всему — погоде, химическим веществам, варварам и прочему, а затем жалуются, что пластмассы не разлагаются, когда их выбрасывают на свалку». По его мнению, проблема касается не пластмасс, а требований потребителей.

Его мнение, конечно, можно считать обоснованным в отношении властей некоего сицилийского города, которые разработали «превосходный» способ удаления всех отходов из города.

Они упаковывали их в пластмассовые мешки и выбрасывали мешки в море. Затем преобладающие течения относили мешки через Мессинский пролив к Калабрии. Теперь калабрийцы угрожают подобрать мешки, нанять вертолеты, перевезти их обратно к Сицилии и сбросить на Мессину.

Тем не менее «человеческий» аспект проблемы уничтожения отходов можно считать только одной стороной этого вопроса, другой стороной являются сами пластмассы.

Почти ничего нельзя сделать с термореактивными материалами — их молекулярная структура настолько плотна, что на них не действуют ни растворители, ни огонь. Единственное практическое предложение — растереть их в порошок и закопать в землю. (Правда ли, что мы больше выкапываем из земли, чем закапываем?) Небольшое утешение в том, что порошок будет инертен, и опасные химические вещества не просочатся в почву.

С термопластами дело обстоит немного лучше. Вообще говоря, они не так стойки к действиям стихии, как термореактивные материалы, — полиэтиленовые мешки на морском берегу пожелтеют, потрескаются и в конце концов разрушатся под действием солнца и моря. Сейчас ведется значительная работа по созданию светочувствительных термопластов, которые постепенно разрушаются под действием света.

К несчастью, разрушение приводит к высвобождению некоторых потенциально опасных химических элементов, таких, как фтор или свинец, которые применяются в качестве стабилизатора. Химические вещества могут попадать в атмосферу при сжигании термопластов — при сжигании ПВХ высвобождается хлор, и это настолько опасно, что разработан специальный способ нейтрализации газа известью.

По-видимому, существует два основных подхода, которые могут в значительной степени помочь решению проблемы пластмассовых отходов. Первый основывается на том факте, что многие виды пластмассовых отходов настолько дешевы, что в действительности лучше заплатить, чтобы избавиться от них. В этом случае нужно, чтобы было побольше таких людей, как Герберт Хартли. Вначале он занимался производством эластичных пенопластов и постоянно был вынужден платить за удаление отходов производства, что для скупого северянина служило постоянным источником раздражения, и в конце концов он начал склеивать отходы. В результате получился пеноматериал, обладающий еще большей эластичностью, чем его составляющие, и нашедший применение в качестве идеальной подосновы ковровых материалов. Он переделал все свое производство на переработку отходов, которые он получал даже из США.

Следующим этапом «саги о Хартли»» стало производство жесткого пенополиуретана. Условия здесь были сложнее —выросли цены на удаление отходов от штучного производства пеноблоков. (Пена поднимается в большой форме и напоминает по виду буханку хлеба, которую затем нужно обрезать.) Проблема состоит в том, что отходы жесткого пенополиуретана низкой плотности очень хрупки (он попытался применить их в качестве изоляционного материала на крыше дома своего друга, но это лишь положило конец их дружбе), поэтому для этих отходов трудно найти применение. Тем не менее, как показывает громадный рост «каннибальских» отраслей промышленности пластмасс, выход будет найден: непременное non-sequitur¹, являющееся особой чертой британской изобретательности. (Райская мечта предпринимателей, перерабатывающих отходы, состоит в том, чтобы им заплатили за удаление отходов, которые после минимальной переработки можно было бы продать еще кому-нибудь.)

¹ Здесь: нелогичное неожиданное решение (лат.) (прим, переводчика).

Вторым направлением в деле решения проблемы пластмассовых отходов является повторное использование на самой начальной стадии переработки, как уже делается при методе литья под давлением, когда литники размалываются и поступают опять в питательный бункер. Это можно делать и при методе экструзии; до того как экструдер начнет выпускать качественную продукцию, он должен некоторое время разработаться, и во время этого подготовительного периода обычно возникает вопрос об удалении некачественной продукции, чтобы она не застопорила работу. Поэтому эта продукция поступает в отходы, после чего ее можно размягчить и повторно использовать на том же оборудовании.

Повторное использование было бы более распространенным мероприятием, если бы пластмассы были более дорогими и если прогнозы, предвещающие, что к 1985 г. мировые источники нефти значительно иссякнут, хотя бы приблизительно оправдаются, тогда повторное использование может оказаться жизнеспособным предложением.Глава 4. Технология изготовления

Проектировщикам важно не только понимать строение и свойства полимерных материалов, но и знать основные процессы производства.

На определенной стадии переработки полимерные материалы бывают пластичны и поддаются формованию.

Вообще, термопластичные материалы легче поддаются обработке, нежели термореактивные. Термопласты могут быть повторно размягчены, и поэтому цикл термообработки у них не такой «критический», как при однократной термореактивной реакции.

Экструзия термопластов

Экструдер, с помощью которого изготовляются профильные погонажные изделия, трубы и пленки, вероятно, наиболее широко применяемая в полимерной промышленности машина. Он состоит из нагреваемого цилиндра с вращающимся внутри него шнеком. Гранулированный материал подается из питательного бункера в цилиндр, там он нагревается не только за счет обогреваемых стенок цилиндра, а и под действием тепла, образующегося при вращении шнека.

По мере продвижения материала вдоль шнека он становится все более размягченным и, наконец, выталкивается из цилиндра через мундштук, который и определяет профиль экструзионных изделий. Например, из простого отверстия выходит пруток, из отверстия с торпедой (установленной так, чтобы полимер обтекал ее) выходит труба, из щелеобразного отверстия выходит материал в виде полосы, а из очень узкой щели — пленка.

По выходе из мундштука материал охлаждается, но может также подаваться с большой скоростью к идентичному, но меньшему по размеру мундштуку, и после уже охлаждаться. Это дает возможность получения одинаковых профилей различных размеров.

Скорость экструзии зависит, конечно, от мощности цилиндра и размера производимого изделия. Например, экструдер будет производить трубу малого диаметра намного быстрее, чем трубу большого диаметра. Рекордная скорость экструзии—35 м/ч была достигнута при нанесении изоляционного слоя на телефонные провода ¹.

¹ Современные экструдеры позволяют получать профильные строительные изделия с более высокой скоростью (до 1 м/мин) (прим. науч. ред.).

Экструдер — универсальная машина, так как мундштуки, довольно дешевые в сравнении с формами для литья под давлением, могут заменяться легко и быстро, поэтому при помощи одной основной машины можно производить широкий ассортимент изделий. Его многосторонность была расширена применением метода, известного под названием пневмоформования, применяемого при изготовлении пластмассовых бутылок. В общих чертах процесс идет так: из экструдера выходит вниз труба определенной длины. Эта труба захватывается пресс-формой, состоящей из двух частей и сжимающей верх и низ трубы, в которую затем вдувается воздух, отжимающий еще пластичную трубу к стенкам формы, которая затем раскрывается и выпускает готовую бутылку. Этим методом пользуются для производства пресс-изделий различных размеров, вплоть до мусорного бачка.

Похожий метод применяется при производстве тонкой пленки, в особенности полиэтиленовой. Экструдируемая труба мгновенно раздувается подобно шару. Затем она разрезается по длине, раскрывается и наматывается в рулоны. Этим методом можно получать пленку шириной около 10 м.

Экструзия термореактивных материалов

Этот процесс является более сложной операцией, нежели экструзия термопластичных материалов. Если бы термореактивный материал расплавился в цилиндре экструдера, то его дальнейшее употребление было бы невозможно. Поэтому разработана и применяется совершенно другая разновидность этой технологии, при которой смола в виде пресс-порошка в холодном состоянии подается к мундштуку, где она разогревается примерно до 180°С и отверждается только тогда, когда выходит из него. Таким образом, если что-либо нарушается, то страдает только мундштук, а не вся машина. Сейчас этим вполне надежным методом начинают пользоваться для изготовления оконных рам, архитравов¹ и плинтусов.

¹ В английском языке термином «архитрав» обозначают также наличники дверных и оконных проемов (прим. переводчика).

Литье термопластов под давлением

Это дозированный (пульсирующий) процесс производства отдельных изделий на больших скоростях. Из питательного бункера в нагретый цилиндр подаются гранулы, затем размягченный материал плунжером выдавливается через сопло под давлением в 2800 кгс/см². Сопло ведет в форму, и материал к тому времени становится достаточно пластичным, чтобы проникнуть в мельчайшие щели и полые пространства формы. Давление поддерживается до тех пор, пока материал не остынет и не затвердеет, тогда форма раскрывается, и изделие вынимается либо ручным, либо автоматическим способом.

Общее время, затрачиваемое на операцию, — от нескольких секунд до 0,5 мин и более, для убыстрения цикла применяются различные операции и устройства. Охлаждение пресс-форм способствует ускорению отверждения, а применение многогнездных пресс-форм позволяет производить 100 изделий и более за один цикл. Кроме того, разработан технологический процесс, во время которого один цилиндр обслуживает шесть пресс-форм и более, вращающихся и поочередно останавливающихся перед ним. Эта система используется и для упомянутого выше производства бутылок методом пневмоформования.

Пресс-формы, которые длительное время должны выдерживать высокие напряжения и температуры (машины для литья под давлением обычно работают 24 ч в сутки, 365 дней в году), делаются из зеркально отполированной или хромированной высокосортной стали и, следовательно, чрезвычайно дороги.

Пресс-форма для производства мелких сложных изделий на очень высоких скоростях состоит из многих гнезд, и готовые пресс-изделия обычно выходят из формы соединенными вместе посредством так называемого литника, т. е. стержня или стержней, которые являются материалом, отвержденным в трубках, через которые расплавленный материал нагнетается в различные полости формы.

Пресс-изделия, как правило, освобождаются от литников вручную, но если затраты на рабочую силу очень высоки, может быть применена более дорогая форма с так называемыми точечными литниками, т. е. форма сама срезает литники с формованного изделия. В обоих случаях срезанные литники бросаются в дробилку, из которой материал подается обратно в питательный бункер вместе с гранулами.

Пресс-формы являются сложными и красивыми изделиями, а их проектирование — большим искусством, хотя едва ли оно считается таковым.

Проектирование некоторых сложных многогнездных форм выливается в изящные решения, и упражнения ума в решении этой проблемы были бы интересны для архитектора с точки зрения развития его способности объемно мыслить.

Метод литья под давлением так же, как и экструзия, при переработке термопластичных материалов может обеспечивать высокую производительность. Эта производительность зависит от размера и сложности формуемого изделия, а также от веса материала, отливаемого машиной за одну дозу впрыска. Типичная производительность небольшого масштаба была недавно достигнута одним местным поставщиком на маленькой машине (454 г), которая производила 2,5 млн. колец для занавесей за десять недель. Пресс-форма состояла из 96 гнезд, и дневная выработка составляла 35 тыс. штук.

В настоящее время производятся гигантские машины и проектируются супергиганты, которые могут отливать объемные элементы величиной с комнату. Подсчитано, что одна машина супергигант сможет производить такое число объемных элементов, которое хватит для строительства 100 тыс. жилых домов в год, причем стоимость их будет ниже традиционной. К сожалению, эта операция сможет себя оправдать только при наличии потребности, но подобного стандартизированного спроса пока еще нет.

Тем не менее возможное решение проблемы использования этого большого потенциала производительности механизмов при изготовлении строительных объемных блоков лежит в технике, интенсивно применяемой в промышленности пластмасс, а именно в регулируемых вычислительными машинами проектировании и изготовлении пресс-форм.

Литие термореактивных материалов под давлением

Это более трудная проблема. Литье под давлением подходит для производства термопластов на больших скоростях, но сами термопластичные материалы не пригодны для всех случаев применения, в особенности там, где необходима высокая прочность.

Инженерами-практиками была сделана попытка разработать такую технологию, при которой термореактивные материалы можно было обрабатывать со скоростью, хотя бы немного приближающейся к скорости обработки термопластов. Это бы ло так же сложно, как и разработка технологии экструзии термореактивных материалов; опасность заключалась в возможности отверждения смолы в цилиндре.

Решением пока является сочетание прямого прессования и литья под давлением. Прямое прессование, как правило, осуществляется в пресс-форме, состоящей из двух частей. Термореактивный пресс-порошок засыпают в полую часть или в матрицу, пуансон опускается в нее, и затем вся пресс-форма нагревается до тех пор, пока пресс-порошок не расплавится, потечет и заполнит всю форму. После полного отверждения материала форма разъединяется и изделие вынимается.

Применяемое давление может доходить до 700 кгс/см², и такие пресс-формы часто требуют прессов с мощностью в сотни или даже тысячи тонн. Это—длительный процесс.

Тем не менее принцип прямого прессования был применен к литью под давлением посредством замены литьевого цилиндра на тигель для литьевого прессования.

Тщательно подготавливаются навески материала, и каждая навеска поочередно помещается в тигель для литьевого прессования, где нагревается до точки пластичности. Затем сразу же перемещается в пресс-форму, в которой и происходит отверждение. Это происходит быстрее, чем при прямом прессовании, но все же не достигает скорости формования термопластов.

Однако недавно созданная литьевая машина с червячным пластикатором, совершающим возвратно-поступательное движение, где создаваемое тепло полностью является результатом работы червяка и по этой причине может точно регулироваться и где только небольшое количество материала перемещается вдоль спиральной нарезки червяка, сделала возможным литье под давлением термореактивных материалов.

Фактически теперь все полимерные материалы можно формовать этим методом, включая фенольные, эпоксидные, меламиновые смолы и мочевины, которые до недавнего времени перерабатывались только малопроизводительным методом прямого прессования.

Вакуум-формование

Этот метод применяется для формования сравнительно небольших партий изделий из термопластичных листовых материалов. Инструмент для формования в простейшей форме состоит из открытой сверху воздухонепроницаемой емкости, к которой прижимается нагретый и размягченный лист материала. Воздух откачивается из емкости и листовой материал всасывается в пузыреобразную или иную форму, очертания которой он сохраняет после охлаждения. В результате, например, получаем такое изделие, как кровельный фонарь.

Разработано много вариантов этой техники формования, таких, как всасывание материала поверх матрицы, находящейся внутри емкости, или формование при помощи пуансона, который опускается вниз на разогретый лист до применения вакуума. Последний метод применяют обычно для формования изделий с большой глубиной вытяжки и для того, чтобы избежать истончения материала на углах. Другая техника состоит в вытяжке разогретого листа над выступающим пуансоном, вакуумом завершается формование более тонких деталей.

За процессом вакуум-формования очень интересно наблюдать; есть какое-то сходство с волшебством в зрелище возникновения обшивки холодильника при формовании при помощи пуансона Блестящий лист возвышается бесформенными очертаниям, и вдруг после применения вакуума, как бы без видимой причины, появляются четкие детали.

Вакуум-формование применяют для выпуска сравнительно небольших производственных партий изделий. Причина, несмотря на дешевизну пресс-форм, в том, что скорость процесса невелика а трудовые затраты довольно высоки. Более того, производство вакуум-формовочных изделий ведется из листового материала. который намного дороже гранул. Если требуется высокая производительность, даже для производства таких как упомянутая выше внутренняя облицовка холодильников, предпочтительней будет применить метод литья под давлением.

Центробежное литье

Это старый и сравнительно дешевый метод, широко применяемый для производства больших полых изделий в формах, состоящих из двух частей, из поливинилхлоридной пасты или полиэтиленового пресс-порошка. Нагретая металлическая форма загружается точным количеством порошка и затем вращается одновременно вокруг двух осей, расположенных под прямыми углами по отношению друг к другу. Это обеспечивает ровное распределение материала на внутренней поверхности формы, после охлаждения форма разъединяется и готовое изделие вынимается. Этим методом можно производить очень большие и чрезвычайно сложной формы полые объемы; если нужно, образуемый слой может быть тонким, как бумага. Выполнение внутренней облицовки комнаты или конструкции в виде оболочки с очень сложным внутренним профилем представляется вполне возможным.

Каландирование

Установка для каландрирования состоит из серии вальцов для непрерывного производства на больших скоростях термопластичных листовых и пленочных материалов. Составляется смесь материалов, прилагается давление и тепло, и нагретая размягченная масса автоматически подается на серию вальцов, установленных Z-образно или L-образно. Вальцы очень точно регулируют толщину материала и могут быть применены для нанесения фактуры, а также для нанесения покрытий на тканые материалы.

Скорость производства очень тонкой пленки может превышать 120 м/мин. Однако такое несложное оборудование чрезвычайно дорого, и это объясняет ограниченное число установок для каландрирования.

Наслоение при низком давлении

Этот простой и дешевый метод применяется для производства армированных полиэфирных стеклопластиков — композиционного материала, который находит применение в сооружении пластмассовых конструкций ¹. Его сокращенное обозначение GRP или RP (армированные пластмассы). Часто материал называют «файберглас», что, конечно, является прекрасной рекламой для фирмы, которая носит это же имя, но не дает точного понятия о материале, как, например, и название «твистил», относящееся к железобетону.

¹ В нашей литературе этот метод известен как метод контактного формования стеклопластиковых изделий (прим. науч. ред.).

Полиэфиры (и эпоксиды) могут формоваться при низком давлении, так как они не относятся к тем материалам, пресс-изделия из которых могут разрушаться, если они недостаточно спрессованы. Сочетание этих смол с волокнами, которые обладают высокой прочностью на разрыв, дает материал очень прозрачный или непрозрачный, с более высоким отношением прочности к массе, чем у алюминия или мягкой стали, с лучшей ударной прочностью, чем у многих металлов, со стабильностью размеров, равной алюминию и лучшей, чем у стали, с блестящими химической стойкостью и погодостойкостью и, если требуется, со способностью не поддерживать горение.

Таблица 6. Свойства типичных стеклопластиков

Полиэфирная смола может отверждаться при комнатной температуре, без всякого внешнего воздействия, хотя отверждение может быть ускорено применением тепла или давления. Обычная рецептура состоит из смолы, катализатора (который генерирует реакцию) и ускорителя (который регулирует скорость отверждения).

В сочетании с полиэфирной смолой может применяться широкий диапазон армирующих материалов, но наиболее часто применяемым материалом является стекловолокно.

Стекло приобретает невероятную прочность на разрыв, если его вытянуть в волокна тоньше человеческого волоса (эта высокая прочность волокна не является принадлежностью исключительно стекла — волокна нейлона или полипропилена обладают высочайшей прочностью, что является следствием выравнивания молекул под воздействием вытягивания материала). В лабораторных условиях прочность стекловолокна на разрыв может составлять свыше 70 000 кг/см², а учитывая различные реальные условия эксплуатации, прочность может быть равна 17500 кг/см². До недавнего времени стекловолокно являлось, несомненно, самым прочным конструкционным материалом.

Стекловолокну не присуща ползучесть, оно обладает хорошей стойкостью к большинству химических веществ и имеет довольно высокий модуль Юнга —105 000 кг/см². Стекловолокно обладает стабильностью размеров и стойкостью к температурам до 600°C. В результате значительной исследовательской работы было получено «текстурированное» волокно, которое способствует идеальному сцеплению сосмолой.

Материал обычно имеет вид мата из рубленой стеклопряжи (волокна длиной около 5 см распределены беспорядочно и слегка сцеплены между собой, в результате чего получается мат немного толще и тяжелее носового платка), ровницы (непрерывная одиночная нить для придания очень высокой прочности в одном направлении) и стеклоткани (для очень высокой прочности в двух направлениях).

Форма для простого наслоения при низком давлении может быть позитивной или негативной (в зависимости от того, внутренняя или внешняя поверхность готового изделия должна иметь отделку) и должна быть достаточно прочной, чтобы выдержать наслоение. Она может быть сделана из дерева, алебастра или легкого металла, хотя нередко ее делают из стеклопластика.

Форма покрывается разделительным составом, затем пульверизатором или кистью наносится первый слой жидкой смолы, на который накладывается стекломат и утрамбовывается ручным валиком. Затем наносится другой слой смолы и следующий слой стекломата. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута нужная толщина. При толщине конструкционной оболочки 4,5 мм расход стекловолокна составляет около 120 г/м², а смолы — около 300 г/м².

При лучшем уплотнении материал прочнее, чему способствует применение листа целлофана, наносимого вакуумным способом. Это помогает избавиться от пузырьков воздуха, попадающих внутрь материала, что может сказаться на его эксплуатационных качествах. Атмосферная стойкость стеклопластика ухудшается, когда стекловолокно выступает над поверхностью материала и влага может проникать внутрь. Во избежание этого применяется лицевое покрытие из тонкой бумаги (ткани) вместе с желеобразным покрытием или покрытием с большим содержанием смолы.

Отверждение стеклопластика может длиться от нескольких часов до суток, нагревание ускоряет этот процесс. Тем не менее по сравнению с вышеупомянутыми он является длительным — хотя и не чрезмерно, если взять в качестве примера выполненный недавно цельный корпус морского судна длиной 46,5 м из полупрозрачного стеклопластика.

Число рабочих операций можно уменьшить, если напылять на форму рубленую стеклоровницу одновременно со смолой, но при этом уплотнение также должно быть выполнено очень тщательно.

Наматывание волокна и другие методы

Эта техника предназначена для изготовления малых или крупногабаритных изделий, подвергаемых высокому напряжению. Секторная форма вращается на оси, а непрерывная стеклонить, проходя через ванну со смолой, наматывается с натяжением на форму. Максимальная прочность достигается наматыванием нити вдоль и поперек формы. При помощи этой техники изготовляют резервуары, трубы высокого давления, а также корпуса судов длиной до 20 м и объемные блок-комнаты.

Таблица 7. Пластмассы, армированные углеродным волокном (применяемые в авиационной промышленности)

Предварительно пропитанный стекломат состоит из стекломата, пропитанного определенным количеством частично катализированной смолы. Отверждение довершается нагреванием и давлением при прямом прессовании между сопрягаемыми металлическими формами. Это материал многоцелевого назначения, из него можно формовать пресс-изделия с большой глубиной. Качество поверхности обеих сторон отличное этот способ все чаще применяется для производства больших стеновых панелей.

Тестообразная формовочная масса состоит из стекловолокна. полиэфирной смолы, катализатора, наполнителя и применяется для прямого прессования, пультрузии (модификация экструзии) и частично для литья под давлением. Формовочная масса отличается дешевизной, хорошими погодостойкостью и ударной вязкостью, дает возможность формовать профили большой толщины без образования трещин под действием напряжения, что наблюдается у других полимерных материалов применяемых для тех же целей.

Сэндвич-конструкция. Сэндвич-панели или оболочки являются композиционными изделиями, в которых слои различных материалов соединяются друг с другом для придания готовому изделию желаемых физических свойств.

Типичная сэндвич-конструкция состоит из внутреннего и внешнего лицевых слоев тонкого, жесткого материала и сердцевины из более легкого и менее прочного материала. Облицовочные слои выдерживают напряжение при изгибе, в то время как сердцевина передает напряжение от одного лицевого слоя к другому, предотвращает выпучивание лицевых слоев и часто выполняет изоляционную функцию.

Способ производства основного вида сэндвич-оболочек состоит из нанесения полиэфирной смолы и стекловолокна ручным или пульверизационным методами на негативную форму (для лучшей отделки внешней лицевой поверхности). Затем, пока слой смолы еще липкий, на него накладывается пенополиуретановая панель толщиной около 2 см, поверх которой наносится внутренний лицевой слой. Или же пенополиуретан наносится на внешний слой оболочки методом распыления, но так как его толщина не может контролироваться при подобном нанесении, он представляет собой довольно неровное основание для внутреннего лицевого слоя. Поэтому в обоих случаях лицевая поверхность внутреннего слоя будет довольно грубой.

Уже многие годы известно, — я узнал об этом во Франции в 1959 г., — что некоторые пенопласты из семейства полиуретанов можно вводить в нагретые полые металлические формы, где под действием тепла они отверждаются, сохраняя при этом внутреннюю пенообразную структуру. Таким образом, сэндвич-панель или оболочку можно изготовить за одну операцию. Эта техника довольно широко применяется в мебельном производстве и для изготовления декоративных изделий в неопреновых формах, однако она еще не применялась для производства изделий строительного назначения ¹.

¹ В нашей стране, во Франции, в ГДР и ряде других стран уже в течение ряда лет применяется непрерывный способ изготовления трехслойных сэндвич-панелей с применением пенополиуретанового среднего слоя (утеплителя) и наружными слоями из тонкого гладкого или профилированного алюминия, стеклопластика и других материалов. Жидкая самовспенивающаяся смесь заполняет пространство между наружными облицовками и, затвердевая при обычных условиях, надежно их соединяет. Этим способом изготавливают панели практически любой необходимой длины и определенной ширины, готовые к быстрой сборке на строительной площадке. В СССР разрабатывает новую технологию институт ВНИИстроимполимер (прим. науч. ред.).

Недавнее усовершенствование касается литья под давлением термопластичных пеноматериалов. В этом случае в форму из двух разных барабанов подаются два различных полимера: первый — для образования твердой оболочки — подается в форму и затем посредством нагнетания пены, которая заполняет пространство между оболочками, прижимается к стенкам формы (и эффектно облицовывает все внутренние поверхности формы). Эта техника делает грандиозные успехи в мебельной промышленности и автомобилестроении (материал может «быть похожим на дерево», только очень легкое) и может заставить многих из нас пересмотреть конструкционный потенциал неармированных термопластов в строительстве, хотя бы только потому, что получающийся сэндвич обладает жесткостью, в 3— 5 раз превышающей жесткость сплошного пресс-изделия, а также потому, что он дешевле дерева.

Армирование углеродным волокном. Последние несколько лет ведутся значительные исследования по разработке материалов, превышающих прочность стекловолокна, в частности для авиационной и космической промышленности. Сначала подавало надежды выращивание кристаллических усов на алюминии, но в начале 60-х годов в Великобритании начались работы по использованию углеродных волокон.

Разработка и патентование углеродных волокон завершились к середине 60-х годов и привели к созданию материала, который обладал техническими свойствами, намного превышающими какие-либо ранее существующие, и в сочетании с термореактивными смолами образовывал слоистый материал с жесткостью намного выше жесткости металлов. В действительности жесткость нового материала настолько велика, что необходимо пересмотреть существующие технические методы монтажа. Например, при установке металлической оболочки на жестком каркасе можно закрепить болтом один конец, а затем, слегка, выровняв другой конец, прикрепить и его. С материалами, армированными углеродным волокном, этого нельзя сделать.

Не будет преувеличением сказать, что пластмассы, армированные углеродным волокном, открывают новый этап в эволюции пластмасс — или откроют его, когда их цена упадет до цифры, при которой они могут быть использованы для традиционных технических применений. Высокая стоимость производства остановила несколько фирм от приобретения лицензий на процесс производства у британского правительства, которое является держателем патента. Тем не менее спрос существует и будет расти, поэтому цена неизбежно упадет. Немногие люди в настоящее время осмелились бы рассуждать подобно одному лектору по радиотехнике, который сразу же после второй мировой войны показывал своим студентам электронную лампу. «Очень проста, — сказал он, — но слишком дорога, чтобы когда-нибудь найти широкое применение».

Появятся, несомненно, и другие новые материалы с равными или лучшими, чем у углеродных волокон, эксплуатационными свойствами, и, если они будут разработаны, проблема стоимости будет решена довольно скоро.

Глава 5. История применения пластмасс

История применения пластмасс в архитектуре начинается не с материалов, а с личностей, не с технологии, а с эстетики.

Можно начать с Гауди, хотя действительное влияние его работ в международном масштабе едва ли ощущалось до 50-х годов. Возможно, правильнее было бы сказать, что новое направление в первые два десятилетия своего развития поддерживалось лишь немногими архитекторами того времени, и даже некоторые из них вынуждены были восстать против прямого угла, колонн и балок, блоков, плоских стеновых плит и панелей остекления.

Выдающимся среди этих «бунтарей» был Эрик Мендельсон, работа которого над башней Эйнштейна в Потсдаме (задуманной как эксперимент скульптурного применения бетона, но в конце концов построенной из кирпича и оштукатуренной) и раньше наброски проектов Зала труда, пролежавшие в бездействии многие годы, тем не менее имели ощутимое, хотя и подсознательное влияние на умы многих молодых архитекторов. И когда, наконец, появился ряд материалов, которые сделали практически возможным сооружение таких скульптурных конструкций, подсознательное пробудилось и воздействовало на многие ранние прототипы пластмассовых конструкций.

Джон Йохансен — дизайнер, во многом напоминающий Мендельсона, вплоть до огромных трудностей, которые он испытывал при осуществлении некоторых своих проектов из пластического бетона. Его работы получили известность за несколько лет до начала стремительного развития пластмассовых конструкций в середине 50-х годов.

Однако самое большое влияние на первое поколение архитекторов, проектирующих из пластмасс, оказал Франк Ллойд Райт. Те из нас, кто начинал свою карьеру в середине этого столетия, не могли не испытывать влияния идей Райта, его ломки прежде жестких архитектурных форм посредством вписывания сооружения в окружающую обстановку, синтеза интерьера с внешней средой, а также его проектов «Город у моря» (1912), «Ларкин-биллинг» (1904—1906) и домов для его двух сыновей (1952 и 1953), зданий «Джонсон Уокс» и особенно «Дома Миллард» в Пасадене в 1921 г. Этот последний пример служит образцом сооружения с простой структурой, в котором особенно поучительно применение полимерных материалов для достижения выразительности, которой так недостает большинству наших проектов.

Первым по-настоящему пластмассовым сооружением был дом Ионеля Шейна, экспонировавшийся на Парижской выставке 1956 г., но спроектированный и построенный в 1955 г. Однако значительные работы по применению пластмасс в строительстве проводились и в Европе, и в США начиная с конца 30-х годов. Особенно они были характерны для Великобритании, так как эта страна испытала во время войны острую нехватку строительных материалов.

Решение этой проблемы в те годы, как и сейчас, видели в поисках «заменителей», поэтому большинство проводившихся работ касалось облицовочных панелей, строительных блоков, оконных рам, легких конструкционных элементов, лестниц и мелких изделий, например реек для жалюзи.

Эти эксперименты затруднялись ограниченным выбором полимерных материалов, известных к 1940 — 1941 гг., а особенно тем, что из семейства термореактивных смол были доступны только мочевиноформальдегид и фенолформальдегид.

Однако это не помешало некоторым архитекторам, особенно Сэму Бантону и Т. Уорнетту. Кеннеди из корпорации по изысканию строительных пластмасс в Глазго, обосновать предложение по производству стандартных сборных домов из пластмасс, сознавая при этом, что организация такого производства необходима не только для целесообразного использования новых материалов, но и для решения остро вставшей в послевоенные годы жилищной проблемы в международном масштабе.

Корпорацией по изысканию строительных пластмасс в Глазго не далее, как в 1941 г., были разработаны предложения по ряду быстросборных типов домов с гибкой планировкой, основанные на применении стандартных пластмассовых панелей и содержавшие описание технологии стыкования деталей, а также с постоянной внутренней и внешней отделкой. В последующем году они обратились к полимерной промышленности с предложением учредить компании по заводскому производству домов, в ведение которых вошла бы координация продукции различных полимерных компаний и надзор над монтажом.

Первые послевоенные годы в большинстве стран мира оказались временем серьезных политических сдвигов, и, естественно, подобные предложения были забыты или чаще всего отвергнуты. Даже «Черчиль Хаус», единственная в Великобритании реальная попытка использования производственной технологии при создании массового жилища, была отвергнута и до сих пор совершенно незаслуженно продолжает являться объектом пренебрежения как «префэб»¹. Это было время возврата к надежным, по общему мнению, добродетелям прошлого; возврата — вопреки нехватке строительных материалов в истощенной войной стране.

¹ Prefab — сокр. от «Сборный стандартный дом» (прим, переводчика).

Показательные дома из пластмасс строились во многих странах, особенно в Швеции, Германии и США начиная с 1933 г., но это были лишь случайные эксперименты по применению существующих полимерных материалов, которые часто служили лишь рекламой продукции какой-то фирмы. Такие дома продолжают создаваться и сейчас, но, как и раньше, они вносят незначительный вклад в дело развития пластмассовой архитектуры.

Итак, мы подошли к 1955 г. — значительной вехе в развитии пластмассовых сооружений, когда был создан первый полностью пластмассовый дом, спроектированный группой в составе Ионеля Шейна, Ива Маньяна, Р. А. Кулона и Антуана Фазани в качестве консультанта по цвету. Это была замечательная tour-de-force 6 проектирования и сооружения, беспрецедентная, по утверждению Шейна, и свободная от каких-либо влияний.

¹ Tour-de-force (франц.) — ловкая штука (прим, переводчика).

В основу идеи дома был положен принцип раковины улитки. Основное ядро состоит из круглого жилого пространства, где отведено место для кухни, санитарного узла и калорифера и к которому, по желанию, можно было пристраивать необходимое число спальных комнат. Как растет раковина, чтобы в ней могла поместиться улитка, так же растет и дом в соответствии с нуждами семьи.

Планировка дома была прогрессивной для того времени, хотя, возможно, и не была чем-то выдающимся. Довольно незначительная и вялая кривизна внешних стен преобразилась в последующих работах проектировщиков. Тем не менее удачное переосмысление элементов жилища — встроенное отопление, формованные рельефные двери, оборудование спален и кухни, сформованное вместе с объемами помещений, развитие правдивой конструктивной формы и прежде всего новаторское решение блока ванной комнаты — сделали этот дом замечательным и поистине достойным фундаментом для дальнейшего внедрения пластмасс в архитектуру. Настолько замечательным, что по сей день оказывает сильное влияние на архитекторов, и все еще появляются проекты, которые копируют его форму.Появление прототипа было случайным — в это время архитекторы едва знали о существовании лодок из стеклопластиков и лишь немногие из них мечтали о домах из стеклопластика. Конечно, на фотографиях, сделанных в процессе монтажа, это выглядело как комедия Лорела и Харди — готовые оболочки поступали в таком виде, что нуждались в основательной ручной доработке.

Тем не менее в целом дом был сделан достаточно хорошо. Его переменчивая последующая судьба включила и трехгодичное пребывание на крыше склада и в общей сложности пятнадцатикратную сборку и демонтаж. Теперь он находится, возможно, на своем окончательном месте: в 1969 г. он был собран и поставлен в Дуайе на территории «Шарбоннаж де Франс», той компании, которая содействовала его разработке в 1953 г.

Однако одна характерная черта этого замысла не была до конца изучена (и в этом смысле во многом повинна черно-белая архитектурная печать), а именно его цвет. Это было поистине многоцветное решение, и если бы его рекламировали с этой стороны, нам сегодня, может быть, не нужно было ощупью искать пути разработки цветового потенциала полимерных материалов.

После 1955 г. для Шейна, Кулона и Маньяна начался период интенсивной творческой деятельности. Они упрочили свое положение лидеров в новой области архитектуры и продолжали заниматься проектированием разнообразных зданий и строительных элементов. К сожалению, по непонятной причине они не получили того одобрения и финансовой поддержки, которых заслуживали. Вероятно, компании, занимающиеся производством пластмасс во Франции, ожидали, что они завоюют строительный рынок благодаря одному или двум экспериментальным домам, но потеряли к ним всякий интерес, когда стало ясно, что один из самых консервативных рынков не склонен к быстрым переменам.

Это ли было причиной или что-то другое, но фактом остается то, что Кулоном, Шейном и Маньяном пренебрегли в их собственной стране, и они видели, как другие архитекторы в других странах извлекали выгоду из их работ и из тех возможностей, которые по праву должны были принадлежать им. Несмотря на это, их работа за 1956—1958 гг. была выдающейся и по сей день остается такой же свежей и новой, какой была в день своего создания.

Отличным образцом этой работы является мотель-кабина, задуманная в сентябре 1956 г., сделанная в октябре-ноябре и экспонированная в декабре. Таким темпам работы можно позавидовать. Интересно, каких бы высот достиг Шейн к настоящему времени, если ему была бы оказана необходимая поддержка.

Кабина — блестящий пример разработки жилой капсулы, предназначенной для десятичасового ночного и восьмичасового дневного пребывания в ней людей. Она оборудована двойными кроватями, которые в дневное время превращаются в кушетку и стол, а также компактной ванной комнатой с верхним освещением, санузлом, душем и раковиной. Как формование элементов из стеклопластика, так и выполнение форм двоякой кривизны превосходили по новаторству проект дома 1955 г. Легкий по весу блок предназначался для перевозки на грузовике и образования ансамбля из таких же блоков на месте.

В 1959 г. в декабрьском номере журнала «Техника и архитектура» было замечено: «Жаль, что этот прототип не был пущен в настоящее архитектурное производство».

На основе мотель-кабины были созданы блоки передвижной книжной выставки, ряд рельефных стеновых панелей, сформованных со всем оборудованием, оболочковые элементы конструкций, а также акриловое окно — все проекты были осуществлены в 1957—1958 гг.

Окно являет собой замечательный образец радикального мышления и изобретательного использования легкоформующихся материалов с целью полного исключения внутренней рамы. Одно из таких окон еще находится в эксплуатации в доме консьержки в Касс де Депо в Аркюэле под Парижем.

В 1956 г. на выставке «Идеальное жилище» в Лондоне был экспонирован дом из пластмасс Элисона и Питера Смитсона. Этот дом, хотя и был в значительной степени макетом в натуральную величину и вмещал множество предметов и приспособлений в стиле космического века, продемонстрировал первые образцы стульев седлообразной или лепестковой формы, сформованных из стеклопластика, а также плоских складных стульев «Пого» из прозрачного акрила. Конструкция не предназначалась для внедрения в промышленное производство, так как проект скорее являлся испытанием возможного образа жизни, чем испытанием средств для его достижения. Этот проект был также недооценен, хотя мог бы стать основой для дальнейших экспериментов по прогнозированию образа жизни.

«Дом будущего» фирмы «Монсанто», запроектированный Гамильтоном и Гуди, был построен в 1957 г. До сих пор этот дом остается самым известным пластмассовым сооружением в мире, хотя в основном его значение ограничивается конструктивным решением, и он внес мало нового в развитие индустриального жилища.

Однако, без сомнения, он дал пример блестящего инженерного решения. Оболочки из стеклопластика с сотовым заполнением консольно закреплены на бетонном сердечнике; окна расположены по бокам каждой оболочки — все это наглядно показало, что пластмассы способны работать в самых тяжелых с точки зрения напряжения условиях и сочетаниях.

Этот дом был поставлен в знаменитом Диснейленде, за 10 лет его посетило около 20 млн. человек, он успешно выдержал землетрясение и сильные ветры. Когда было решено его разрушить, предполагалось сделать это в один день. Однако стальные шары весом в 1360 кг отскакивали от стен, зубья цепной пилы ломались, а кран, с помощью которого пытались растащить дом, лишь сорвался со своих креплений. Наконец, спустя две недели, дом был разрушен при помощи сжимающих тросов. Возможно, в будущем проблема уничтожения явится серьезным моментом при эксплуатации домов из пластмасс.

В Италии в 1957 г. Цезаре Пеа разработал конструкцию жилища из стеклопластика, основанную на применении четырех стандартных складчатых форм и различных торцовых панелей. В это же самое время Роберто Меньи спроектировал изящный свод простой кривизны (из светопропускающего стеклопластика с сотовым бумажным заполнением), который можно монтировать по нескольку оболочек вместе для перекрытия площадей различных размеров. Две оболочки были изготовлены и экспонированы на XI Триеннале в Милане.

Первый пластмассовый дом в ФРГ был изготовлен в 1959 г. Рудольфом Дёрнахом. Он состоял из четырех идентичных оболочек из стеклопластика, представляющих собой элементы крыши-стены. Вертикальные элементы имели вид пластмассовых панелей с сотовыми сердечниками, наполненных жидкостью, которая под воздействием солнца испарялась, создавая световую и тепловую завесу. Первые четыре года дом эксплуатировался.

В том же году группой, работавшей в отделе архитектурных исследований и разработок Британских железных дорог, была спроектирована первая британская оболочковая конструкция. Группа занималась промышленным проектированием и уже являлась обладательницей нескольких патентов, когда перед ней была поставлена задача создания ряда сооружений стандартной высоты и различной длины, с тремя пролетами для размещения сигнального релейного оборудования, предназначенных для использования в восточной части страны.

В соответствии с этими требованиями были спроектированы три оболочки, допускающие различные сочетания, состоящие из внутреннего и внешнего слоя стеклопластика толщиной 0,3 см и сердцевины из вспененного фенола толщиной около 2 см и изготовленные на негативной форме из стеклопластика.

Первая конструкция была смонтирована на узловой станции Теймзхевен в Эссексе в 1961 г., впоследствии было изготовлено более 300 таких конструкций, включая и модификации проекта, которые применялись даже в Антарктиде. Эта конструкция, несомненно, является самой удачной из выполненных в стеклопластике и когда-либо внедренных в промышленное производство. К сожалению, другие проекты, созданные группой в то же время, не были осуществлены.

Невозможно представить себе историю пластмассовых конструкций без упоминания необычного развития пневматических конструкций. Вполне разумно было бы возвратиться к 800 г. до н. э., когда ассирийские войска применяли для переправы через реки надутые воздухом шкуры. Однако в действительности история начинается в XX в., в 1917 г., с удивительной серии патентов Ф. У. Ланчестера.

В этих патентах уже есть почти все составляющие нынешних пневматических конструкций низкого давления — пролеты свыше 30 м, воздухонепроницаемые двери, вентиляторы, нагнетающие воздух, откидные фартуки, анкерные точки, сети или тросы для снятия основных напряжений с конструкций крупного масштаба — все, кроме материала покрытия, которым в то время служила непроницаемая ткань для аэростатов с промасленным шелком для местного светопропускания.

В некоторых отношениях нам и сейчас еще надо бы возвратиться к предложениям Ланчестера. Например, он использовал подвижные железнодорожные вагоны (подобные применяемым сейчас контейнерам) как в качестве воздушных камер-дверей, так и для перевозки конструкций в сложенном состояний. Кроме того, осознавая необходимость увеличения внутреннего давления для уравновешивания нагрузок, вызываемых сильным ветром, он предложил раструбы вентиляционных труб направить навстречу ветру таким образом, что при увеличении давления вне конструкции внутреннее давление также повышалось.

Влияния, которые направляли мысль Ланчестера, прослеживаются по патентам, относящимся к определенным конструктивным особенностям, имеющим много общего с конструкциями мягких аэростатов.

К сожалению, эти патенты не получили разработки в то время, и до недавнего времени считалось, что вся фактическая работа была выполнена Уолтером Бердом из Корнуэльского университета в первые послевоенные годы. Например, Ирвинг Скейст в книге «Пластмассы в строительстве» прямо приписывает и изобретение пневматической конструкции Берду.

Пневматические купола низкого давления изготовлялись в Великобритании в середине 30-х годов и широко использовались до 1938—1939 гг. на полигонах для тренировочных артиллерийских стрельб; на их внутренней поверхности проецировались фильмы, изображающие атакующий самолет. Купола были снабжены воздушными камерами, их диаметр достигал 6— 9 м.

Наполненная воздухом ребристая палатка «Иглу» была создана даже раньше подобной палатки, разработанной компанией «Ньюмэтик Тент» в Доркинге. Разработанная в 1934 г. и запущенная в промышленное производство в 1936 г., она применяется и по сей день. Успеху этой конструкции способствовало ее интенсивное использование в Великобритании для укрытия самолетов в первые годы войны.

Именно в это время появились люди, чья фантазия стимулировалась возможностями, которые предоставляли полимерные материалы, и среди них выделяется Вальтер Ньюмарк. Его изобретательность заявила о себе уже в 1939 г., когда он спроектировал гибкий каяк, который продвигался по воде, как рыба, волнообразными движениями, вызываемыми поочередным нажатием ног ¹. Позже этот проект был видоизменен в надувную конструкцию, в которой он использовал химическую двигательную «мышцу», являющуюся побочным продуктом «обратного» осмоса или мембраны обессоливания. После этого последовали работы по подземной архитектуре.

¹ Распространенная у многих народов Севера небольшая промысловая лодка, каркас которой делается из дерева (или из кости) и обтягивается кожей морских животных. Единственное маленькое отверстие в верхней части лодки туго затягивается ремнем вокруг пояса гребца. Это делает лодку практически непотопляемой (прим. науч. ред.).

В 1940—1942 гг. Ньюмарк был привлечен к проектированию пластмассовых домов, производимых пульверизационным методом, а также надувных покрытий для пещер и расщелин на Луне, на которые должна затем осаждаться лунная пыль, что будет способствовать теплоизоляции и являться своеобразным «индикатором утечки».

В 1945 г. Ньюмарк начал плавать с дельфинами на Среднем Востоке и был очарован ловкостью этих созданий. Изучение строения и повадок дельфинов привело его к. созданию пластмассового костюма «дельфин», а к 1953 г. освоил волнообразную технику плавания, которая позволяла ему плавать без чрезмерных усилий со скоростью около 15 км/ч. Патент на костюм «дельфин» был получен в 1955 г. В него помещалось туловище человека с руками и дыхательный аппарат, движущая сила возникала за счет волнообразного движения, обтекаемой формы костюма и толчка специальных ласт на ногах пловца.

В сферу деятельности Ньюмарка в 50-е годы включены также и работы над подъемными парашютами, над проектами наполненных воздухом планера (на котором он летает) и самолета, «крыльев Дедала» для прыжков и летающих надувных крыльев «Дельта».

Недавно Вальтером Ньюмарком был спроектирован и запатентован целый ряд пневматических конструкций, в том числе технические приспособления для регулирования формы пневматической конструкции, перекрывающей большие площади не при помощи сетей и тросов, а за счет внутренней цепной подвески, свисающей вниз из шва ткани, которая может быть стянута при помощи прикрепленного к ней груза, заанкеривания к основанию или просто за счет покроя.

Однако одним из самых удивительных проектов, разработанных в 1961 —1962 гг. и впоследствии осуществленных в виде большой действующей модели, стал проект конструкции гусеничного типа. Эта наполненная воздухом конструкция может сама передвигаться вверх и вниз по склонам, переправляться через реки, преодолевать или обходить преграды, неся внутри себя такой же груз, как три секции стальных коробчатых балок моста длиной около 18 м.

Можно только пожалеть, что общество оказывается неспособным в полной мере воспользоваться изобретательностью таких людей, как Ньюмарк и Шейн, чьими работами часто пользуются другие люди, которым недостает творческой фантазии, но хватает коммерческих способностей, чтобы извлечь выгоду из их работ как в финансовом отношении, так и с точки зрения престижа.

Глава 6. Пространственные конструкции

Эта глава посвящена проектам, в которых ограждение пространства является единственной или основной целью, и поэтому другие функции, выполняемые конструкцией, не рассматриваются.

Глава разделена следующим образом:

1. Сборные оболочки:

а) простые оболочки,

б) стянутые оболочки,

в) каркасы с заполнением оболочками.

2. Монолитные конструкции.

3. Складчатые конструкции.

4. Тентовые конструкции.

5. Пневматические конструкции:

а) низкого давления,

б) высокого давления.

Есть две области применения пластмасс в строительстве, где их использование как конструкционных материалов наиболее целесообразно: из них можно быстро изготавливать дешевые элементы конструкций большой сложности на очень дорогом оборудовании. При этом капиталовложения могут окупиться большим объемом производства и широким рынком сбыта. Они также могут быть использованы для полукустарного производства более простых по форме крупноразмерных изделий на очень дешевом оборудовании, но стоимость их оказывается сравнительно высокой.

Ввиду отсутствия постоянного крупного потребителя в строительстве именно последняя возможность широко используется до сих пор. Несмотря на то, что использование дешевого оборудования влечет за собой более высокую, чем в первом случае, стоимость деталей конструкций, все же с применением пластмасс можно создавать большепролетные покрытия более дешевые, чем при использовании каких-либо других материалов.

Сборные оболочки

Простые оболочки. Большой объем работ, проводимых в области создания сборных конструкций, включал в основном проектирование простых оболочек, из которых можно монтировать ограждения различной длины, пролета и высоты. Среди таких конструкций — сэндвич-конструкции свода (стеклопластик+ пенополиуретан), спроектированного в 1965 г. под руководством проф. З. С. Маковского в Технологическом колледже в Бэттерси, здание серного склада, построенного Ренцо Пиано в 1966 г., и недавние разработки фирмы «Энмак Лтд.» в Ноттингеме группой дизайна Джона Уэста.

Легко спроектировать складчатую или гиперболическою ромбовидную оболочку, которая образует шестиугольные или восьмиугольные в поперечном разрезе конструкции. Длина покрытий может быть любой. Однако пролет конструкции может изменяться в небольших пределах, а изменение высоты приводит к довольно неудобным для использования интерьерам. Работы по созданию простых оболочек, которые обеспечивают подлинную «пространственную гибкость», еще не завершились и, несомненно, представляются увлекательными, хотя и нелегкими.

Большинство из нас утешают себя мыслью, что дешевизна пресс-формы в большинстве случаев оправдывает использование большого числа стандартных элементов. Однако, несмотря на низкую стоимость производственной пресс-формы, шаблон может оказаться очень дорогим изделием. Для конструкций из стеклопластика шаблон, как правило, изготовляется вручную из дерева и гипса, и изготовление форм двоякой кривизны может быть затруднено. В связи с этим представляют интерес недавние эксперименты Джона Зернинга над шаблонами. Для создания очень сложных гиперболических параболоидных форм он разработал подобную коконообразованию технику напыления ПВХ на решетчатый каркас.

Эта техника напыления применяется в течение нескольких лет, а точнее, с конца 50-х годов, когда в Иллинойском технологическом институте под руководством Ричарда Бэринджера были изготовлены две трубчатые стальные конструкции, оплетенные лентами ткани, на которые методом напыления было нанесено покрытие. Эта техника применялась также для нанесения покрытий на тентовые конструкции, о которых пойдет речь ниже (см. рис. 95—101).

Можно было бы удивиться, почему в последние годы мало внимания уделяется экспериментам в области различных оболочковых покрытий. По-видимому, этими исследованиями пренебрегают в пользу более простых конструкций геодезического купола и сводов, созданных Ивом Шаперо. Возможно, много усилий направлено и на разработку складчатых конструкций, о которых речь пойдет ниже.

Стянутые оболочки. Легче соединить стандартные элементы оболочек вместе, чтобы все стыки были в одной плоскости, а затем стянуть всю получившуюся конструкцию при помощи растягивающих или сжимающих элементов с нижней или верхней стороны покрытия, чем спроектировать объемные оболочки, которые сами обладают необходимой для осуществления конструктивно замысла глубиной. Возможно, именно по этой причине со времени ранних экспериментов проф. Маковского и Кеннета Тернера и появления конструкций Уильяма Р. Орра было построено много сооружений с использованием техники стянутых оболочек.

Сделано много опытов, но еще больше не сделано. При невысоких затратах на сооружение подобных покрытий представляется поистине удивительным, что архитекторы не пользуются возможностью создания по своим проектам оригинальных оболочек и не попытаются проектировать новые типы стягивающей решетки. Немногие из нас понимают и ценят то, что мы еще можем осуществлять наши индивидуальные творения; и ирония состоит в том, что чаше всего в своей работе мы механически воспроизводим типовое и стандартное.

Давайте воспользуемся имеющейся возможностью, и пока строительная промышленность все еще находится «на грани индустриализации», дадим волю нашей творческой фантазии — может оказаться, что это благоприятно скажется на грядущих переменах. Негативная реакция на гладкие панели и плоские кровли была какое-то время мобилизующим стимулом; надо полагать, что продукция подлинно индустриального строительства будет совершенно иной, чем мы себе ее представляли десять лет назад, а проекты и сооружения из пластмасс окажутся в авангарде нового движения.

Каркасы с заполнением оболочками. Это конструкции, в которых элементы пластмассовых оболочек выполняют не главную, а второстепенную роль. Каркас может стоять без оболочек, сам по себе. К этой группе сооружений можно отнести купол Фуллера на «Экспо-67» в Монреале, красивые сферические купола дю Шато, Дуглас-центр Джиллинсона, Барнетта и др. В каждом объекте, относящемся к такому типу конструкций, применение как акриловых материалов, так и стеклопластиков и поливинилхлорида объясняется стремлением использовать их прозрачность или светопроницаемость.

Вполне понятно, никакие другие материалы не могут справиться с этой задачей. Несмотря на это, приходится констатировать довольно скромное и даже нерешительное выявление истинного строительного потенциала пластмасс. При сооружении каркасов с заполнением оболочками и конструкций из стянутых оболочек могут возникнуть и действительно возникают некоторые трудности, проистекающие из различия в скоростях теплового расширения оболочек и затяжек или распорок. Но это не относится к чисто оболочковым конструкциям, почему они и заслуживают большего внимания, чем им оказывают.

Способы стыкования. Соединение элементов простых оболочковых конструкций обычно осуществляется посредством загибания кромок панелей вниз и стягивания их изнутри болтами вместе с герметизирующей прокладкой. Существует много видов герметиков, но наиболее популярен полисульфидный каучук. Этот герметик выпускается в виде ленты или же может быть нанесен при помощи пистолета. Он очень чувствителен к давлению: когда панели стянуты болтами и герметик сдавлен, он образует нечто напоминающее мягкий сварной шов. Герметик принимает на себя значительную часть разрывной нагрузки, создавая возможность уменьшить число монтажных болтов и снизить требования, предъявляемые к ним. При необходимости демонтировать или расширить конструкцию такой шов можно разрезать острым лезвием.

Иногда панели стягиваются при помощи болтов кромками наружу, особенно в тех случаях, когда необходимо получить в интерьере гладкие ровные поверхности. Если решается проблема пересечения четырех, шести или восьми швов, применяется герметик в виде насадки.

Можно спроектировать хорошо защищенный от атмосферных воздействий стык, вода из которого выводится по специальному профилю, но это влечет за собой значительные осложнения в тех случаях, когда одна и та же панель применяется в вертикальном и горизонтальном ограждениях.

Теоретически легким решением этой проблемы является сварка элементов на месте монтажа (см. фабрику в Генуе, Ренцо Пиано, 1966). Однако это редко осуществимо, так как смола при отверждении легко реагирует на изменения температуры и влажности.

Вероятно, со временем станет возможным более широкое использование особых свойств, которыми обладает материал, известный под названием полиизобутилена. Он применялся еще в 30-е годы, но только сейчас начинает входить в практику. Изготовленный из полиизобутилена однослойный эластичный материал применяют для покрытия кровельных панелей, а

атмосферостойкий герметик, изготовленный в виде ленты, является, в сущности, тем же материалом. Лента прижимается к шву, накрывая края смежных панелей, постепенно как бы «впитывается» и соединяется с верхним слоем покрытия.

Долговечность светопрозрачных панелей из стеклопластика все еще оставляет желать лучшего, хотя зависит не столько от самих материалов, сколько от способа применения. Несколько неудачных экспериментов прошлых лет заставили нас быть более осторожными — в Швейцарии я видел кровельные фонари из волнистого стеклопластика, прослужившие 20 лет, из которых отовсюду торчала «солома» (т. е. во время изготовления фонарей некоторые стеклянные волокна выступили через покрывной слой смолы, образуя каналы для попадания влаги, в последующие годы мороз закончил разрушение поверхности).

В настоящее время против этого явления принимаются меры предосторожности — поверхность защищается очень тонкой стеклотканью, на которую наносится желеобразное покрытие или же слой смолы.

Часто для дополнительной защиты на поверхность стеклопластика наносится полиуретановое покрытие. Еще лучше для этой цели применять покрытие из прозрачного поливинилфторида, который не только увеличивает срокэксплуатации лет на пятнадцать, но и улучшает внешний вид светопрозрачного стеклопластика.

98

Монолитные конструкции

Заветное желание многих архитекторов — творить лучше на строительной площадке, чем на бумаге, и некоторые для осуществления этого желания применяют полимерные материалы.

Одним из первых примеров такого творчества был пластмассовый дом Смитсона (см. рис. 13), массивные стены которого отливались на стройплощадке из грунта с помощью синтетического связующего и затем устанавливались на место.

Сооружения, которые наиболее точно подходят под категорию «пещерообразные», образованы при помощи напыления или штукатурным методом по тонкой проволочной сетке, которой можно придать любую форму в процессе работы.

Некоторые из соображений Хаузерманна принадлежат к этому типу — оболочковые формы, которые успешно изготовляются на стройплощадке из пластмасс или торкрет-бетона методом напыления (см. рис. 136, 138, 139). В том же духе и мой проект «Дом—сад» — изгибающаяся, образованная напылением стена (внутри которой находятся площадки и оболочки), перекрытая двойным жестким куполом, сооруженным на месте методом наполнения паром (см. рис. 198—200).

Все эти примеры являются частью движения «назад к природе» потому, что они имеют тенденцию к отрицанию техники, и более относятся к скульптуре, чем к архитектуре. Не могу сказать, что я полностью исключаю их, — подобные проекты превосходны как упражнения творческой фантазии на пути, свободном от ограничений стоимости и традиционных конструктивных решений. И действительно, как знать, может быть, в будущем переносный инструмент для напыления будет иметь

большое значение при организации жилой среды. Вообразите, что в какой-нибудь безветренный день можно образовать методом напыления волокна паутину, тонкую, но достаточно прочную, чтобы выдержать нанесение последующих слоев (похожих на «сахарную вату»). А почему бы и не строить сказочные съедобные домики? Уже существуют синтезированные из побочных продуктов пластмасс искусственные протеины, и, вероятно, мы не должны категорически отказываться от возможности создания сооружений аварийного назначения, которые можно при необходимости употребить в пищу.

Способ спирального образования монолитных форм является, вероятно, компромиссным. Конструкция сооружается полностью на стройплощадке, но ее правильная форма в значительной степени предопределена. Стандартное оборудование состоит из платформы и установленных на ней стрелы с экструдером, который непрерывно подает самовспенивающуюся и быстро затвердевающую в жесткий пенопласт композицию на основе полиуретана. Стрела начинает вращение с уровня земли, постепенно поднимаясь по спирали и образуя купол. Так как толщина полосы, как правило, составляет около 20 см, сооружение обладает чрезмерно высокой изоляцией и недешево. Другой способ, использующий внутреннюю или внешнюю пневматическую опалубку, на которую методом напыления наносится более тонкий слой пены, значительно дешевле, хотя и менее механизирован.

Складчатые конструкции

«Сложенный лист» хорошо известен в изящной технике жестких конструкций из тонких панелей или листового материала. Осенью 1965 г. я прочел книгу по конструкциям, в которой объяснялось, как сделать складчатый бочарный свод из одного листа картона без разрезаний и соединений. Это привело к случайному открытию, что конструкцию можно сложить в плоский компактный объем. За этим последовал анализ геометрической зависимости формы панели от формы конструкции и складываемости материалов, в результате чего был разработан и запатентован ряд основных конструкций.

Мы не были первыми в этой области — ряд других проектировщиков (в частности, Международная корпорация по конструкциям в США) разработали конструкции аналогичного типа — но наша работа наглядно показывала поистине неограниченный диапазон конструктивных форм, которые можно было изготавливать из дешевых легких панелей, складываемых при перевозке в плоские компактные объемы.

Первыми конструкциями такого типа, предназначаемыми для осуществления в натуре, были бочарные шести- и восьмиугольные своды. Они были возведены в качестве доказательства того, что жесткость конструкции совсем не зависит от прочности соединений, а является результатом ее геометрии.

Например, наши инженеры полагали, что поскольку каждое соединение обладает определенной степенью гибкости, то «общая гибкость» свода будет являться суммой показателей каждого соединения. Макетные испытания показали, что это не так, а прототипы сооружений подтвердили, что гибкость отдельных соединений «поглощалась» диагональными крестообразными стыками конструкции, и доказали правомерность использования гибких соединений.

Жилища, разработанные для кочующих сельскохозяйственных рабочих в Калифорнии Международной корпорацией по конструкциям, изготовлялись из пенополиуретановых панелей, облицованных бумагой, сдублированной с полиэтиленовой пленкой. складки которой как бы впрессовывались в материал, что вело к образованию трещин. Однако, по экономическим соображениям, пока еще нет возможности создать складчатую форму из одного большого листа жесткого ПВХ с локализированной гибкостью вдоль сгибов. Точно так же все еще невозможно воспользоваться другим простым решением — отдельными пенополиуретановыми панелями с поверхностной коркой, склеенными вместе при помощи липкой ленты.

Между прочим, липкая лента является незаслуженно забытым и пренебрегаемым строительным материалом. Ассортимент липких лент в настоящее время чрезвычайно широк, характеристики сцепления и схватывания могут быть очень высоки. И все же мы продолжаем при монтаже сверлить и стягивать болтами, а не используем для этой цели липкую ленту, одинаково хорошо работающую на растяжение и на сдвиг.

За неимением идеального решения мы снова вынуждены идти на компромисс. Пенополиуретановый листовой материал производится методом непрерывной экструзии при незначительных производственных затратах и обладает очень высоким отношением прочности к массе. К сожалению, обычно его производят методом экструзии между двумя листами крафт-бумаги, погодостойкость которой, несмотря на тонкое покрытие из полиэтилена или поливинилхлорида, всегда внушает сомнение.

Более удачным методом была бы экструзия пенопласта между двумя алюминиевыми листами — и в настоящее время уже проводятся эксперименты, которые обещают быть успешными. Пенопласт имеет довольно высокую скорость горения, облицовка из алюминия значительно снижает горючесть изделий. Готовая панель толщиной 1,3 см будет стоить приблизительно от 12 до 15 долларов за 1 м². Однако, как во всякой слоистой конструкции, торцы панели должны быть защищены от расслоения и попадания влаги.

Панелью, имеющей толщину всего 1,3 см, примененной в складчатой конструкции, можно перекрыть пролет 12 м при стоимости, равной стоимости палаточного покрытия. Конструкция при этом будет обладать высокой степенью изоляции, быстро монтироваться и демонтироваться.

ль

По-видимому, складчатые конструкции из пластмасс ждет широкая сфера применения в качестве различных ограждений и складских сооружений, учитывая их низкую стоимость. Однако гибкости стыков, особенно в узловых соединениях элементов конструкции при ее трансформации, сложна и требует точного математического анализа.

Тентовые конструкции

За последние годы этот вид конструкций разрабатывается очень эффективно и тщательно, и поэтому здесь он рассматривается только с точки зрения взаимосвязи пластмасс и архитектуры.

Для меня растянутые конструкции, и не только Фрея Отто или Ж. Минка, но и других, являются самыми изящными и элегантными формами, какие когда-либо были созданы в строительной и архитектурной практике.

Можно пойти дальше и сказать, что почти невозможно создать уродливую тентовую конструкцию. Даже стандартная форма красива. Тем не менее можно заметить, что конструкция бывает привлекательнее до установки перекрывающей мембраны (оболочки), и это является результатом недавно проявившейся тенденции к отделению главных тросов и «второстепенной» сетки от мембраны.

В большинстве своих ранних работ Отто применял одиночные мембраны, но по мере увеличения размеров его конструкций росли также и проблемы концентрации и распределения напряжения, и это привело сначала к применению тросов, помещенных в специальных рукавах внутри мембраны (Швейцарская национальная выставка в Лозанне), а затем (это считается не совсем удовлетворительным) к полному разделению сетки и мембраны, что упрощает проектирование тентовой конструкции. Эксперименты с мыльными пузырями могут наметить лишь общую форму минимальной площади поверхности, однако последующий расчет мембраны чрезвычайно сложен, в то время как проектирование сетки во многом является более простой операцией. Мембрана может провисать между ячейками сетки, но это существенно не сказывается на ее форме.

Однако подобное упрощение приносит сопутствующие сложности, а именно — затрудняется крепление мембраны к сетке, что как раз и является причиной ухудшения внешнего вида конструкции.

Трудность расчета точной формы мембраны с минимальной площадью поверхности является только частью проблемы. Чрезвычайно трудно достигнуть надежной и ровной работы тканого материала мембраны, который может делаться из волокон разной прочности. Если к этому добавить концентрацию напряжения в определенных точках, картина будет почти за вершенной. При сравнительно небольших размерах эти проблемы не имеют значения или же легко решаются. При больших размерах они становятся критическими, и в результате мы бываем вынуждены пойти на разделение сетки и мембраны.

Здесь открываются два пути исследований. Один состоит в разработке мембран высокого напряжения для обеспечения равномерной работы под нагрузкой, а также в поиске более экономичного решения, направленного на противодействие местным напряжениям, посредством изменения содержания волокна ¹.

¹ Вероятно, автор имеет в виду содержание стекловолокна в стеклопластиковых покрытиях (прим. науч. ред.).

Этот путь, к сожалению, влечет за собой еще более сложный расчет напряжений, чем применяемый при проектировании тентовых конструкций, или же использование анализа фотоупругости, основанного на применении отражающих свойств полярископа и проводимого в Великобритании в Сэлфордском университете под руководством д-ра Дж. Б. Мак-Николаса.

Однако более простым и прямым решением было бы принятие того факта, что проектирование тросовой сетки значительно проектирования мембраны, и поиск техники прямого наложения мембраны на сетку.

Любая листовая мембрана, соответствующая сетке, должна подвергнуться упомянутым ранее сложным расчетам, чтобы за-вольно неудобным способом быть прикрепленной к сетке. При сооружении некоторых тентовых конструкций применялась техника «коконообразного» напыления поливинилхлоридных волокон, но, по-видимому, в дальнейшем потребуется ее усовершенствование.

Поливинилхлоридные волокна можно напылять на сеть с размером ячейки до 60,8 см (2 фута). Напыление производится по диагонали, и паутинообразные волокна перелетают от троса к тросу, образуя покрытие. Напыление на тросы производится с двух сторон, в результате чего тросы оказываются заключенными внутри кожеподобной оболочки. Обычно напыляется несколько слоев, при этом часто применяется нанесение на поверхность теплоотражающих алюминиевых гранул.

Эту же систему можно применить для покрытых сеткой пневматических конструкций низкого давления, где основные нагрузки несет сетка, а мембрана должна выдерживать напряжения. распределенные между ячейками сетки.

В технике напыления многое требует усовершенствования, прежде чем ее можно будет широко применять: в том числе — стоимость (около 120 долл. за 1 м²), являющаяся, может быть, следствием малого спроса, прочность и др.

Полагаю, что мы должны по-настоящему изучать технику напыления волокна. Кроме того, я, как и многие другие архитекторы, хотел применять напыляемые покрытия с высоким коэффициентом светопропускания или даже прозрачные. Неокрашенный пластифицированный ПВХ имеет тенденцию к разрушению под действием солнечных лучей, поэтому для данной цели требуется либо другая разновидность поливинилхлоридного материала, либо другой полимер.

В этом нет ничего невозможного, но разработка нового материала определяется спросом на него со стороны архитекторов и инженеров-строителей.

Пневматические конструкции

Пневматические конструкции низкого давления. Говорят, что история архитектуры является историей устремлений человека создать перекрытия наибольшего пролета, что римляне могли перекрывать пространства с большим пролетом, чем греки; что готические строители во многом шли дальше римлян; что со времен Железного моста в центральных графствах Англии мы получили возможность перекрывать максимальные пространства... Если это так, то тогда самое замечательное изобретение осталось незамеченным.

Часто утверждают, что теоретически не существует пределов пространства, которое можно перекрыть пневматичской конструкцией, и при определенных обстоятельствах это утверждение может быть обосновано. Практически можно перекрыть пространство площадью во много квадратных миль с помощью уникальной техники, причем себестоимость перекрытий снижается по мере увеличения пролета. Чем можно объяснить, что такая, не имеющая себе равных, техника пока не революционировала архитектуру?

Возможно, рассказ о трех моих неудачах с пневматическими конструкциями объяснит причины этого явления. История испытаний пневматических конструкций довольно драматична. Первым был испытан параболический купол высотой 7,9 м, построенный студентами-архитекторами Художественного колледжа в Брэдфорде в 1963 г. Мы применили прозрачную полиэтиленовую пленку с Т-образным соединением шва (в котором под действием избыточного давления появлялись маленькие дырочки) и наполненную водой трубу основания, или, точнее, частично наполненную водой, так как при диаметре 38 см в нее входило свыше 3 т воды. И хотя масса воды была достаточной, чтобы удержать купол, он все же поднялся вверх и опрокинулся. Дело в том, что основание оказалось недостаточно ровным, и вся вода стекла к более низкому уровню, оставив незакрепленной остальную часть периметра купола. Простой случай «кратковременного недомыслия» вогнал в краску всех участников неудачного эксперимента, исправленного позже устройством более тщательно подготовленного основания.

Вторым был луковицеобразный купол высотой 9,1 м, выполненный из черного полиэтилена студентами Архитектурной школы в Лидсе в 1965 г. Я предполагал загнуть край оболочки внутрь и засыпать его песком, но студенты отговорили меня от этого, предложив использовать колбасообразные трубы из того же полиэтилена, наполненные песком и продетые в петли, специально для этого приваренные к оболочке.

Испробовав эту конструкцию в течение двух недель в помещении, мы вынесли ее наружу. Был включен только один вентилятор из трех запроектированных, и давление внутри оболочки было очень слабым. Дул порывистый ветер, который трепал конструкцию и оборвал все петли, а мы, шестеро участников эксперимента, ухватившись за оболочку, попеременно то взмывали вверх, то опускались на землю. И, наконец, руки разжались, ветер подхватил оболочку и понес ее прочь, как огромную черную летучую мышь.

Основные выводы испытаний: необходимо хорошее крепление периметра, при проектировании луковицеобразного купола нельзя делать чрезмерно длинной вытяжную трубу (в противном случае с большого расстояния он будет выглядеть как горошина на барабане).

В обоих этих куполах внутреннее давление превышало атмосферное примерно на 15 кг/см². Третий неудачный эксперимент проведен с куполом, наполненным воздухом под давлением около 63 кг/см².

Этот купол был сделан по заказу кинофирмы «XX век Фокс» для фильма «Прикасаемые». Нас пригласили в качестве консультантов, и режиссер предложил соорудить для съемок фильма прозрачную сферу в ³/₄ с диаметром около 25 м.

Сфера в ³/₄ представляет собой пневматическую конструкцию, довольно сложную для расчета давления внутри купола и вне его. Кроме того, невозможно было получить по-настоящему прозрачную ткань с покрытием. Изучив различные возможности, мы, наконец, остановились на прозрачной ПВХ пленке и нейлоновой сетке.

Когда все исследования и изготовление деталей были завершены, началась установка купола. Трубчатый стальной подиум был покрыт тканью, и с помощью напыления ему придали вид бетона, были сделаны зеркальный пол из полированных алюминиевых панелей, вход снизу из «пружинящей» двери и установлен абсолютно бесшумный вентилятор.

К несчастью, во время укладки пола подача воздуха внутрь была уменьшена и еще более снижена в результате установки решетки в верхней части купола. «Мы думали, — как мне сказали позднее, — что выходит такое же количество воздуха, как подается, но воздух выходил намного быстрее». В купол воздуха поступало недостаточно, и конструкция «обмякла». С гор подул ветер, ударил в купол, и верхушка его лопнула. Результат, конечно, парадоксален: взрыв был настолько эффектен, что его намеренно повторили в кульминации фильма.

Когда же были предприняты все меры предосторожности, купол вел себя прекрасно. Это был самый большой в мире прозрачный купол, давший возможность режиссеру Роберту Фримену провести съемки.

До недавнего времени большинство пневматических конструкций проектировалось на основании предшествующего опыта. Некоторые предприниматели наладили производство и выпустили в продажу ряд стандартных форм, уже оправдавших себя на практике. Однако, когда возникала необходимость в новом материале, возникали сложности, так как специалистов-проектировщиков в этой области не существовало, а сам процесс проектирования пневматических конструкций еще не был достаточно разработан. Вероятно, этим можно объяснить медленное развитие пневматических конструкций в Европе, и, в особенности, в Великобритании.

Но теперь картина меняется. Изданы справочники, где излагаются основы проектирования и расчета разнообразных форм; все больше инженеров интересуются этим предметом. Однако расчеты, касающиеся проверки работы пневматической формы, сложны, занимают много времени и должны исходить из конкретного проекта, который является результатом разумного или, скорее, интуитивного подхода проектировщика к предмету.

Пневматическая конструкция низкого давления будет устойчивой, если внутреннее давление будет равно или же будет слегка превышать массу оболочки. Если масса ткани составляет 1,4 кг/м², потребуется давление, лишь немного ее превышающее. Этого достаточно для стабильности конструкций только при тихой погоде.

Ветер — причина многих осложнений, и поэтому внутреннее давление всегда должно быть равно или, когда требуется, слегка превышать давление, оказываемое на конструкцию ветром. Устойчивая форма может предотвратить вибрацию, которая иногда достигает угрожающей величины.

Оболочка должна также выдерживать давление снега, который может скапливаться на горизонтальных или почти горизонтальных плоскостях.

Так как внутреннее давление в конструкциях этого типа равномерно распределяется по всей поверхности, нужно определить самое сильное возможное внешнее давление и учитывать его при проектировании. Максимальное давление должно определяться в каждом отдельном случае — например, если человеку надо взобраться на конструкцию для ухода или чистки. В этом случае было бы неправильным считать, что этой нагрузке (около 40 кг/см²) нужно создать противодействие по всей поверхности оболочки. Правильнее считать, что временная локализованная деформация допустима.

Можно подумать, что при выборе материала оболочки проектировщики руководствуются общим уровнем напряжения, который должна выдержать оболочка, но в действительности может возникнуть очень сильная концентрация напряжения, которая и будет диктовать прочность мембраны.

Итак, основная цель расчета заключается в том, что оболочка в целом должна выдержать максимальную нагрузку в любой части. Можно по-разному «раскраивать» оболочку для улучшения эксплуатационных свойств в определенных местах, однако это не всегда возможно по финансовым соображениям.

Наконец, должна быть рассчитана подъемная нагрузка, определяемая давлением, приходящимся на единицу площади основания. Эту нагрузку считают одинаковой по всему периметру, хотя в действительности при порывах ветра она может различаться.

Форма диктуется стремлением к минимальной площади поверхности. Она может быть также изменена за счет раскраивания. Например, если бы кто-нибудь надувал оболочку кубической формы, она бы стремилась к форме шара. К форме можно Добавлять всевозможные отростки, но и они при надувании будут походить на причудливые шары с рогами и носами.

Шары приводят к пузырям. Поэтому логическое проектирование пневматических конструкций низкого давления может быть основано именно на изучении формы пузырей.

Пузырь, как и любая пневматическая форма низкого давления, состоит из оболочки, заключающей в своем объеме воздух под невысоким давлением, достаточным для восприятия массы оболочки. Пузырь всегда ограждает определенный объем при минимальной площади поверхности оболочки.

Не будем говорить об очевидном случае с мыльным пузырем. Каждый, вероятно, может представить себе проволочное кольцо, которое, каким бы ни было сложным по своей конфигурации, будет затянуто лежащей в одной плоскости пленкой. Однако, если кольцо согнуть, пленка приобретет форму, которая может оказаться очень сложной, но будет все же самой малой по площади возможной поверхностью.

Здесь я привожу слова автора многих работ о природе пузырей и не только пузырей, но также и о физическом строении вещей и явлений природы, например капель воды и т. п., Д'Арси Уэнтуорта Томпсона, который в 1917 г. опубликовал великолепную книгу «О развитии и форме», необходимую каждому проектировщику.

Интересно, скольких из нас удивляла и эта книга, и те необычайные факты, которые автор время от времени находил. Например, при анализе состоящего из кремнезема скелета представителя семейства губок, известных под названием Радиолярии ¹, он случайно заметил, что «никакой системой из шестиугольников нельзя оградить пространство; при равных или неравных шестиугольниках, правильных или неправильных — при всех обстоятельствах это математически невозможно».

¹ Радиолярии, или лучевики, — группа морских организмов, обладающих наружным скелетом, часто имеющим геометрически правильные формы решетчатых шаров, многогранников и пр. (прим. науч. реб.).

Таким образом, прежде чем перейти к недавним публикациям работ Фрея Отто, заметим, что проектирование должно отталкиваться от этого положения. Всегда нужно помнить, что для проверки работы новой формы, созданной проектировщиком, необходимы сложные расчеты. Сначала сделайте эту форму, и это сэкономит вам уйму времени и денег.

Некоторые мои работы с пузырями привели меня к выводам, противоречащим признанным положениям. Например, высказано предположение, что форма мыльного пузыря, покоящегося на плоской поверхности, является идеальной для пневматической конструкции низкого давления. Это правильно лишь при условиях, когда необходимо только уравновесить массу оболочки при помощи внутреннего давления, но во всех практических случаях лучшим сравнением послужил бы пузырь, надуваемый воздухом, поступающим снизу. Именно этот вид наглядной демонстрации может иногда дать довольно различные результаты, в особенности в тех случаях, когда пузырь надувается над неправильным в плане основанием, например в форме звезды. Пузырь поднимается над основанием рядом растянуттых парусов купола, в котором оболочка соединяется с основанием скорее под острым, чем под прямым углом.

В области пневматических конструкций низкого давления еще предстоит многое сделать, и я с нетерпением жду того дня, когда можно будет осуществлять климатический контроль над огромными пространствами. Почему наши спортивные стадионы до сих пор открыты, хотя лучшие спортивные результаты достигаются в идеальных условиях? Почему на курортах у нас, в Великобритании, до сих пор не осуществят вполне реального — не перекроют больших площадей моря и суши и тем самым не «побьют» курорты Средиземноморья их же собственной картой? Почему мы строим наши города на открытом воздухе и создаем тысячи микроклиматов, когда можно сделать над ними общую крышу? Но как бы мы жили, если бы это было сделано, и что сталось бы с архитектурой?

Пневматические конструкции высокого давления. Пневматические конструкции высокого давления обычно состоят из разделенной на отсеки полой оболочки, которая надувается воздухом, например надувной матрац, или трубы, надутые до умеренно высокого давления и несущие оболочку покрытия.

Первые пневматические конструкции высокого давления принадлежали ко второму типу, и они продолжают еще сооружаться. Однако при больших пролетах размер трубы настолько увеличивается, что сооружение может быть выполнено из труб, поставленных рядом.Некоторые из особенностей пневматических конструкций высокого давления, свидетельствующие об их перспективах, можно показать на примере работ Института военной техники в Кристере и Института королевских воздушных сил в Кардингтоне (оба в Великобритании). Представьте себе хранящийся в кузове небольшого грузовика мост, который можно надуть выхлопными газами, чтобы навести переправу для грузовика через овраг; пневматический подъемник, с помощью которого можно поднять человека на определенную высоту; подушку-домкрат для автомашины, которая надувается выхлопными газами; пневматическое покрытие (на сей раз низкого давления), которое можно использовать для переправы танка через реку; надувные дамбы (плотины); надувные, работающие на сжатие элементы для сооружения палубных надстроек — все это демонстрирует неограниченные возможности пневмоконструкций. И я убежден, что будущее пневматических конструкций высокого давления скорее в специализированном применении, как приведенные выше, нежели в больших пространственных покрытиях.

Дело в том, что я не убежден в надежности пневматических конструкций высокого давления. Под грандиозным по размерам пневматическим покрытием низкого давления легко может пролететь небольшой самолет, притом без риска, что оболочка тут же взорвется. Например, при проектировании пневматического покрытия низкого давления для стадиона Уэмбли в Великобритании было подсчитано, что если выключить все компрессоры подачи воздуха и открыть все 79 дверей, составляющих квадрат, сторона которого равна 2,28 м, то на спуск воздуха потребуется около 4 ч. Давление внутри помещения настолько слабое, что воздух не вырывается, а медленно выходит подобно легкому ветерку.

А в конструкциях высокого давления один небольшой прокол грозит немедленным оседанием всей конструкции. Для того, чтобы локализовать аварию, можно сдублировать конструкцию или разделить ее на мелкие отсеки, или же оборудовать ее компрессором для компенсации утечки воздуха, но до тех пор, пока у нас не будет самосклеивающейся оболочки, слабая прочность оболочки останется самым существенным недостатком.

Я хорошо прочувствовал этот недостаток сам, когда разрабатывал другой, неосуществленный проект для стадиона Уэмбли. Покрытие состояло из полой, разделенной на отсеки и наполненной гелием оболочки, поднимающей прозрачное растянутое покрытие, которое в свою очередь прикреплялось по всему периметру существующего здания стадиона. Исследования показали, что, хотя имелись достаточно прочные ткани, выдерживающие когти птиц, а маленькие дырочки не шли в счет, нужен был самосклеивающийся материал. Тем не менее проект был осуществим как с конструктивной, так и с экономической точек зрения, и проектировщики могли начать изыскания потенциального источника дешевого гелия, получаемого на определенных месторождениях нефти и природного газа.

Я убежден, что пневматические конструкции являются самым важным открытием, когда-либо сделанным в области архитектуры; что они могут освободить жилую среду от скованности и могут сыграть существенную роль в развитии общества.

Глава 7. Сборное строительство

Сборное домостроение закономерно начинается с жилищного строительства и развивается от панельного строительства к объемным санитарным блокам и функциональным ячейкам. Многофункциональны области применения, в которых сборные сложные по форме элементы являются более подходящей сферой всесторонней эксплуатации свойств пластмасс, чем простые покрытия, о которых говорилось в предыдущей главе.

Например, ячейка или часть помещения может быть сформирована вместе с оборудованием за одну операцию. Но таких примеров еще немного, так как, несмотря на простоту изготовления, низкую цену конечного продукта, стоимость оборудования для его производства еще очень высока, а, кроме того, для его внедрения требуется обширный рынок сбыта, которого еще нет.

Больше в этом направлении сделано в автомобильной промышленности. Кузов небольшой дешевой машины изготавливается теперь методом прессования из формовочной массы (смесь полиэфирной смолы и короткого стекловолокна), которая обеспечивает высокую прочность и хорошее качество поверхности. Он производится за одну операцию, в то время как при изготовлении из традиционных материалов он проходит 32 различных этапа сборки. В ФРГ при производстве военных машин типа «амфибия» используется техника образования поверхностной пленки на пенополиуретане (который в строительстве применяется для имитации старинных деревянных балок и других деталей), обладающем очень высокой удельной прочностью¹.

¹ В строительстве пенополиуретан используется прежде всего как отличный теплоизоляционный материал, обладающий кроме того, хорошими физико-механическими свойствами (прим. науч. ред.).

Жилищное строительство

В сборном строительстве на первом месте стоит жилищное строительство. Настоящее развитие пластмассовых сооружений началось с пластмассового дома Шейна (см. рис. 7—9). за которым последовал дом «Монсанто» (см. рис. 14—16). Начатая тогда работа продолжается до сих пор.

Во всем мире существует острая потребность в жилье. Несмотря на различия в обычаях, жизненном уровне и климате, в котором живут люди, дом есть дом.

Большинство людей, я уверен, считают обязательным в Жилье наличие места для приготовления пищи, для сна и места Для еды или дневного пребывания, места для экскреции, места Для мытья. Мы можем довольствоваться меньшим или требовать большего, но если хорошенько подумаем, то сможем совершенно по-другому отнестись к этим требованиям. Тем не менее при существующем положении вещей эти основные требования высказывает большинство людей.

Громадный рынок сбыта всегда привлекал проектировщиков жилья из пластмасс. Тем не менее основной спрос исходил от людей, чей годовой доход является настолько низким, что они не в состоянии приобрести собственный дом. Однако отсутствие покупательной способности еще не означает отсутствия потребности, и многие из нас уверены, что можно разработать стандарты, при помощи которых можно создавать усложненное, снабженное всем необходимым жилище (за исключением, возможно, только подачи энергии), от самого дешевого до роскошного.

Когда же дома для Южной Африки производятся стоимостью, приблизительно равной 350 фунтов стерлингов (732 долл.), тогда одна только стоимость перевозки снимает вопрос массового применения этих домов с повестки дня.

Для того чтобы найти решение этой проблемы, нужно изучить проект, разработанный в США, по которому старые морские суда переоборудуются в плавучие домостроительные комбинаты. Даже при организации производства из традиционных материалов такие комбинаты могут изготавливать до 5000 жилых домов в год. Представьте себе их плывущими по рекам в развивающихся странах мира.

На такое предложение всегда обычно отвечают «да — но». Да, но это было бы навязыванием чуждого образа жизни людям, которые издавна привыкли содержать в своих домах скот. И все же причина неудачи подобных начинаний лежит не столько в самом изделии (если только не требуется особая изоляция или необходимо спать на крыше), сколько в том, как оно сделано.

Я уверен, что дом может быть так же функционально прост, как и автомобиль, который в основном является средством передвижения из пункта А в пункт Б. Тем не менее то, как Дом используется, т. е. какую среду он создает, является делом первостепенной важности.

К сожалению, человечество, по-видимому, не имеет еще твердого намерения вплотную заняться решением проблемы жилища сейчас же, как, впрочем, 10 или 20 лет тому назад. Множество проектов, столь многообещающих вначале, опутались паутиной сложностей, как, например, грандиозно задуманная «Операция прорыва» в США. Каждый проект нуждается в дальновидном руководителе, способном видеть цель сквозь возникающие проблемы и не относящиеся к делу вопросы.

Многие из нас все еще находятся в полной уверенности, что логическое применение полимерных материалов и новой технологии может привести и однажды действительно приведет к созданию строительной промышленности, способной решить все мировые жилищные проблемы, и чувствуют потребность пересмотреть рузвельтовское определение прав человека с тем, чтобы включить в них «Свободу в выборе жилища».

Однако я сомневаюсь, что ответ на этот вопрос лежит в существующей тенденции обеспечения бедных людей всего мира любой крышей над головой, — думаю, что ответ можно найти в совсем новом типе жилья.

Может быть, стоит взглянуть на жилище следующим образом. Дом — это пещера, и сейчас настало время, чтобы он превратился в нечто большее. Возможно, если мы прекратим довольствоваться минимумом и будем стремиться к максимуму, мы начнем развиваться быстрее, в особенности когда стремление к минимуму, как правило, приводит к уменьшению воздушного пространства. Больше пространства, а не меньше, и больше сложности, — так как ее едва ли может быть меньше, чем в настоящее время. Дома сегодня радуют только двумя техническими достижениями — поверни кран, и польется вода; нажми на выключатель, и комната наполнится светом.

Окна в автомобиле, снабженные электрическим приводом, я отношу к этой же категории и являюсь сторонником применения этой идеи к окнам, стенам и кровлям домов, а также сторонником возможности изменять по желанию объем дома и его воздушную среду. Я надеюсь, что смогу реализовать какой-либо из своих замыслов в новом доме для себя, который находился на стадии проекта (когда книга готовилась к изданию).

Представьте себе в центре всей композиции сад с лужайками, деревьями, камнями, водопадом и водоемом, окруженный отгороженными помещениями и перекрытый прозрачной раздвигающейся кровлей, снабженной электрическим приводом; сад оборудован системой кондиционирования воздуха и искусственным солнечным светом, поэтому растения и деревья цветут круглый год, а люди могут загорать. Окружающие комнаты имеют полностью раздвижные стены.

В этом проекте дом частично заглублен в откос рельефа, который поднимается и над крышей, за исключением прозрачного раздвигающегося элемента кровли, обзорной башни в одном углу и секции раздвижной стены, через которую открывается вид в центральный сад. Покрытые травой валы, закругляясь, образуют вход.

Конечно, трудно со стороны взглянуть на жилища, которые нас окружают, и вообразить себе, какими они должны быть Рейнер Бэнем приближается к нашему определению когда говорит о значении инженерных узлов и оборудования в нем: «Очаг создает жилище, четыре стены — тюрьму». И далее: «...отверстия в стене не способствуют циркуляции воздуха в спокойную погоду, когда вы так в этом нуждаетесь В окна также не проникает свет, когда он бывает нужен — после наступления темноты». И в заключение: «...пригодное для жилья сооружение — это сочетание конструкции и оборудования, снабженного источником энергии — будь даже в качестве конструкции полиэтиленовое пневматическое покрытие, а оборудование — многофункциональный комбайн» («Жилище — не дом») (см рис. 226, 227).

Он почти «попал в цель», но я, однако, чувствую, что он преувеличивает, заявляя, что инженерное оборудование более долговечно, чем само жилище, которое обслуживает. Функциональное оборудование устаревает все быстрее — кому нужна плита, прослужившая 10 лет, или стереооборудование, проработавшее менее 5 лет? Жилище, если оно обладает некоторой степенью гибкости, а может быть, и подвижностью, может по крайней мере сравняться по своей долговечности с оборудованием, а иногда и превзойти его в этом.

Тем не менее невозможно преувеличить потребность в более Усложненном оборудовании для жилища. Большинство домов в Великобритании все еще недостаточно хорошо отапливаются, однако их владельцы не купили бы необогреваемой автомашины. А мне бы хотелось создать в доме атмосферу-настроение за счет изменения освещения, цвета, звуков, музыки, видов, запахов, ощущений. Почему мы не оборудуем дома такими техническими приспособлениями? Вероятно, оттого, что мы боимся техники в доме — мы думаем, что механические устройства дорогостоящи и легко выходят из строя.

Мы ошибаемся и в том и в другом случае. Сравните холодильник с кухонным блоком. Блок будет стоить дороже, чем холодильник, который оборудован автоматическим холодильным устройством, освещением, магнитной дверью, замечательной изоляцией, формованной внутренней облицовкой, регулировкой температуры разных его отделений и автоматически включается, выключается и опять включается в течение всего срока эксплуатации, с гарантией на пять лет.

Вот что нам нужно бы делать с жилищем. А мы все же стремимся к достижению все тех же привычных результатов при более низкой стоимости, но почему-то нам не удается сделать даже этого, затрачивая 8,3 фунта стерлингов (19,65 долл.) на 1 м² наружных стеновых ограждений, хотя есть возможность достигнуть того же при помощи пластмассовых сэндвич-панелей, стоимость которых в 10 раз ниже.

Даже проекты домов из пластмасс, подобные тем, о которых здесь говорилось, не могут предложить ничегодействительно новаторского. Одни обладают мобильностью, другие могут плавать на воде или стоять на земле, но каждый из них является все той же пещерой, подвергнувшейся косметической операции.

Поэтому Бэнем прав, мы должны в первую очередь проектировать технический блок, а затем ограждать его, либо используя настоящие ограждения, либо воздушный занавес, который он предлагает. Дэвид Грин ближе всего подходит к этой идее в своем «Жилом коконе» (см. рис. 203, 204). Обслуживающее оборудование этого блока включает гидравлические домкраты для установки на воде или склоне, раздвижные входные двери, снабженные электроприводом, две душевые капсулы с автоматическим устройством для мытья людей, вращающиеся барабаны для использованной и неиспользованной одежды, вертикальный пассажирский лифт, климатическую установку (подсоединенную к спальным матрацам и к нагреваемой секции пола пневматической конструкции), подвижный автомат для подачи пищи с самоприготавливающими устройствами, подвижные обучающие средства и т. п. Ограждающая конструкция имеет весьма второстепенное значение.

Возможно, что осуществление этого прогрессивного проекта является коммерческим экспериментом подобно созданию «супермаркетов».В большинстве домов имеется множество сложных приборов и оборудования — несколько типов нагревательных приборов (переносные вентиляторы, электрокамины, фены для сушки волос и электроодеяла), миксеры, холодильник и морозильник, электрочасы, тостеры, радиоприемники, радиолы, стереоаппаратура, телевизоры, магнитофоны, телефоны, пылесосы, электроинструменты и садовые электромашины, осветительные приборы, электробритвы, электроплиты, стиральные и сушильные машины для одежды и предметов обихода — довольно внушительный перечень, если задуматься. И все это покупается отдельно и несется в «пещеру». Опять цитирую Бэнема «Конечно, мы бы выжили в атмосферостойких ячейках без технического оборудования, но это было бы только жалким существованием».

Таким образом, жилище содержит в себе множество предметов бытового оборудования, которое владелец вынужден приобретать сам, так как архитектор почему-то не считает необходимой принадлежностью дома.

Бытовое оборудование — только часть проблемы, к нему нужно еще добавить мебель (кровати, шкафы, туалетные с ящики, столы, стулья всех видов, кушетки, скамьи, табуретки. Диваны, письменные столы) и такие предметы, как, например, пианино.

Вся мебель приобретается владельцем жилища, за исключением оборудования ванной комнаты и нескольких элементов кухонного оборудования. Почему мы не проектируем полностью оборудованные дома, в которые можно войти и жить, так же как можно сесть в автомашину и ехать?оборудованные дома, в которые можно войти и жить, так же как можно сесть в автомашину и ехать?

Многое можно решить в подобном коммерческом эксперименте — например, насколько дешевыми будут встроенные мебель и оборудование. А если бы мы имели возможность выполнить постоянную отделку интерьера — открылись бы более интересные возможности для выражения индивидуальности, чем перемена обоев и покупка нового ковра.

Несомненно, совокупность всех перечисленных выше элементов бытового оборудования является основным ядром жилища, а ограждающая конструкция стоит на третьем месте после проектирования внешней среды. Может быть, именно это является одной из причин отсутствия прогресса в жилищном строительстве — мы концентрируем усилия на ограждающей конструкции и пренебрегаем более важными факторами.

Панельное строительство

Ввиду того, что многие из проектов жилых домов не отличаются новаторством замысла, лишь небольшое их число осуществляется, так как простого обновления объема и рельефа ограждающей конструкции недостаточно, чтобы компенсировать затраты на производство новых домов. Однако формование панелей для облицовки каркасных зданий делает большие успехи, особенно после панельных конструкций типа «Инду-лекс», примененных при сооружении нескольких высотных башен муниципалитета Большого Лондона. Тем не менее в сборном строительстве функции панелей обычно ограничиваются защитой от атмосферных воздействий, обеспечением изоляции и инсоляции. Немногие примеры, если они вообще имеются, могут сравниться с панелью Шейна 1956 г., которая включала в себя элементы мебели и обогревательной системы.

В общем развитии пластмассовых сооружений простые облицовочные панели занимают второстепенное место по важности в ограждении пространства, а по тоннажу применяемого материала они выходят на первое место.

В эволюции облицовочных панелей можно заметить сначала переход от профильных и рельефных панелей некоторых ранних проектов (например, секционный дом Цезаре Пеа) к плоским, ровным и абсолютно гладким панелям, которые трудно отличить от других материалов, совсем недавно возврат к прежним проектам, а еще позже усовершенствование ранних предложений.

Панели «Индулекс» стали первыми по-настоящему прогрессивными в этой области — слегка профилированные, они устанавливались на место в виде предварительно собранных блоков высотой в три этажа и состоящих из шести панелей.

Со времени первого применения появилось множество еще более интересных по форме панелей, и теперь, наконец-то, представляется вполне возможным, что по объему производства простые облицовочные панели могут соперничать с трубами, которые являются основным предметом сбыта среди изделий из пластмасс, применяемых в строительстве.

Помимо облицовочных панелей разработан ряд простых конструктивных систем, в которых ограниченное число панелей монтируется в различных сочетаниях с целью получения конструкций разных размеров. Среди них можно выделить систему релейных будок для Британских железных дорог, о которой говорилось ранее, систему Джеймса Дартфорта и проект изящной конструкции автобусной стоянки, выполненный студентами Высшей школы в Ульме (ФРГ).

К этому типу проектов можно отнести также сделанный в 1962 г. проект сборного дома швейцарского архитектора А. Кристен. К сожалению, мало известный, этот проект по своей простоте и изяществу является наглядным уроком для проектировщиков конструкций из пластмасс. Задумано было немногое, но то, что сделано, сделано превосходно. Стройная и четкая проработка оконных элементов, мягкая, изящная форма панелей и решение стыков — все вместе создает то, что, на мой взгляд, является самой изящной маленькой конструкцией, когда либо выполненной из пластмасс.

Блоки ванной комнаты и функциональные ядра

Несмотря на недостаточное переосмысление хозяйственного и бытового узла жилища, в последние годы блокам ванной комнаты так называемого функционального ядра, или сердечника (в который входят ванная комната, кухня и отопительная система), уделялось много внимания.

Родившись в Скандинавии, идея функционального сердечника получила широкое и интенсивное распространение. Вместе с тем проявилось полное непонимание следующих трех принципов: 1) каким бы гибким ни был блок сердечника, он неизбежно вводит ограничения в конструкцию или планировку жилища, для которого он предназначен; 2) размещение блоков ванной и кухни в коробке, которая затем вставляется в другую, большую по размерам коробку, часто может быть нелогичным и 3) если блок не привлекает потребителя ни работой, ни внешним видом, он должен быть дешевле традиционного, сооружаемого на месте.

По этим причинам большинство сердечников, разработанных в последние годы, оказались нежизнеспособными — конструкция их была слишком жесткой, стоимость высокой, функциональная сторона не отличалась новизной.

Было лишь несколько случаев, когда сбыт производственной партии умеренных размеров был гарантирован, в частности детали для спиральной башни Фэррел-Гримшо и акриловые ванные комнаты Мюллера в домах для участников Олимпийских игр в Мюнхене в 1972 г.

В последнем случае впервые были применены унитазы, полностью изготовленные из акрила. Первые образцы этих изделий изготовлялись из стеклопластика и ПВХ (в Голландии и Италии соответственно), но сложная форма сифона обычного унитаза была сложна для промышленного производства.

Так же как архитекторам в проектах домов из пластмасс не удалось переосмыслить настоящую и потенциальную функцию жилища, проектировщикам блока кухни и особенно ванной комнаты не удалось внести в свои проекты ничего действительно нового — очень часто это были все те же старые элементы, лишь помещенные в коробку с закругленными углами.

Еще в ванной комнате Мюллера все еще имеется ниша для рулона туалетной бумаги, сама идея которой груба и негигиенична — едва ли она лучше монастырского пучка сена или головы гуся, которые были принадлежностью позднего средневековья. Удивительно, что мы так долго миримся с этим. Совмещенный элемент унитаза и биде был разработан в Швейцарии — усложненный и полностью автоматический элемент. Почему мы не воспользуемся им?

Более того, весь принцип общесплавной системы канализации становится непозволительной роскошью в век истощения водных ресурсов. Подсчитано, что каждый человек спускает в унитаз 18 200 л воды в год, в пропорции 60 частей воды на 1 часть экскрементов.

Один британский архитектор, пытаясь решить эту проблему, разработал и установил в своем доме компактную систему с повторяющимся циклом, которая очищает и подает обратно отработанную воду со всех домашних приборов, в том числе и уборной. Эта система нуждается только в незначительном пополнении запасов за счет дождевой воды. Во всем мире проводится много подобных экспериментов. Можем ли мы теперь сомневаться, что в конечном счете жилище будет таким же независимым (снабженным всем необходимым), как и транзисторный приемник, и что «пупочные связи», которые привязывают здания к земле — трубы для воды, газа, канализации, электрокабели, — будут однажды обрезаны?

Несомненно, что действительное техническое новшество в проекте санитарного узла будет результатом пересмотра традиционного представления о «функционировании» человеческого организма. Возможно, что в результате правильно разработанной диеты человеческий организм будет производить маленькие гигиеничные шарики или будет применена техника высушивания, которая сейчас применяется в пищевой промышленности.

За неимением таких возможностей в настоящий момент мы Должны сосредоточить свои усилия на том, чтобы сделать ванную комнату частью жилища — в некоторых странах санузел нередко расположен вне дома — и сделать ее не только местом созерцания, а отдыха и развлечения. Возможно, для начала нужно избавиться от некоторых клинических и спартанских ощущений.

Возьмем, к примеру, ванну — гладкую, твердую, холодную и блестящую; до сих пор только гладкие, твердые, холодные и блестящие материалы могли отвечать требованиям, предъявляемым к ваннам. Теперь в нашем распоряжении имеются эластичные пенопласты и декоративные, водостойкие покрытия, которые позволяют сделать ванну в виде кушетки — мягкой, теплой, располагающей и пригодной более для отдыха и развлечений, чем просто для мытья.

Вода — прекрасное место для отдыха — но так ли она необходима для целей очищения? Нельзя ли для этого применить пистолет-распылитель Бакминстера Фуллера, и не можем ли мы пойти еще дальше и разработать другие методы, подобные ультразвуковым? Можно ли ультразвуком чистить зубы? А волосы?

Нам нужно чаще пользоваться творческой фантазией при проектировании жилища в целом, и, в частности, при проектировании ванной комнаты. Она может и должна быть функционально более эффективной и приятной для использования, кроме того, она должна быть оборудована всеми приспособлениями для сна.

Эта глава по сборному строительству должна бы быть насыщена примерами сложных функциональных элементов, в которых полностью использованы все преимущества, предоставляемые пластмассами и методами их применения. Она должна была бы изобиловать наглядными примерами бесчисленных новшеств в области создания новых жизненных условий, которые бы вносили значительные перемены в образ жизни людей.

К сожалению, это не так. Потому что в настоящее время в практике допускается слишком много традиционного. Мы сетуем на промышленность пластмасс за ее тенденцию к имитации традиционных материалов, но разве мы делаем не то же самое, только несколько иным образом?

Глава. 8. Скульптурное применение пластмасс

Архитекторы воспользовались пластмассами как средством для создания изогнутых объемных форм, которые нельзя было создать при помощи традиционных материалов. Шейн заявил, что «яйцевидные формы — самые лучшие», и это самым простым образом объясняло тот факт, что полимерные материалы дороги и их нужно применять максимально экономно; кроме того, материалы, обладающие тенденцией к ползучести, должны применяться там, где не возникают напряжения изгиба.

Пока это является, возможно, лучшей скульптурной идеей, появившейся во времена противодействия прямому углу, стойке и балке, противодействия, которое продолжается и в настоящее время. Чрезмерная «выпуклость» форм некоторых ранних проектов и конструкций претерпела изменения за последние годы, появилась четкая проработка деталей и тщательность в изготовлении.

Тем не менее пластмассы сами по себе обладают и другими средствами выразительности, которые пока еще не полностью выявлены, в частности цветом и фактурой.

Справедливости ради следует заметить, что большинство архитекторов терпят неудачу, когда сталкиваются с необходимостью применения цвета. Воспитанные на таких природных (или полуприродных) материалах, как камень, кирпич, дерево и бетон, мы оказываемся на высоте, когда применяем их в черно-белом сочетании, а «синтетическим» цветом пользуемся иногда только для акцента.

Вероятно, для многих из нас это самый лучший выход из положения. В студенческие годы мы часто применяли цвет и, наконец, сделали открытие, что система, основанная на правильном применении природных материалов, не может подвести. И это не только с точки зрения цвета, скорее всего, природные материалы обладают особым присущим им воздействием: в них есть особая теплота, они понятны нам с детства, с ними связано наше представление о комфорте.

Однако эта подсознательная оценка может оказаться неверной — пластмассовые листы с меламиновым лицевым покрытием, с запрессованной цветной фотографией текстуры дерева, совершенно неотличимы от натурального дерева, покрытого полиуретановым лаком. Поливинилхлоридные обои могут успешно имитировать текстуру грубой ткани, а пластмассовые панели — натуральный камень.

Однако стремление к имитации традиционных материалов мешает разработке цветового и фактурного потенциала пластмасс. Зачем работать над этим, если можно так легко и эффективно имитировать природные материалы, а в качестве дополнительного вознаграждения присвоить и то воздействие, которое они оказывают? И эта тенденция к имитации, несомненно, еще не подошла к концу. Недавние разработки ударопрочного полистирола, полиуретана с поверхностной пленкой Дали возможность воспроизведения резных деревянных панелей или мебели, греческих портиков или тесовых балок при неправдоподобно низкой стоимости, и едва ли можно предсказать, когда наступит конец этого движения. Я совсем не против этого — пусть эти детали будут синтетическими и пусть пурист содрогнется, когда при ближайшем рассмотрении он обнаружит, что его обманули подделкой, но на большинство людей это производит впечатление. Эти материалы создают ту магическую атмосферу, которую мы долго игнорировали в архитектуре. С самых первых дней нового движения в архитектуре мы создавали прохладную, изящную и бездушную среду и, как это часто случается, закрывали глаза на то, что известно любому неархитектору, а именно, что такая среда эмоционально не удовлетворяет человека.

И в результате этого у нас теперь есть отделка в стиле времен короля Георга, которая украшает фасады домов, имеющих одну общую стену, и мы испытываем восторг по поводу фальшивой деревни Портмейрион.

А по побережью Средиземноморья и на Канарских островах разбросано множество новых деревушек в традиционном стиле. Они имеют успех, потому что в них есть аромат, присущий традиционным материалам и традиционным методам, а также потому, что они представляют собой разительный контраст с всеобщей стерильностью современного жилищного строительства.

Есть еще одна причина: во всех этих работах применены украшения. Начиная с конца эпохи модерн украшения не применялись в течение 50 лет, мы совершенно забыли о них, а теперь даже не решаемся заявить, что украшения остались жизнеспособным элементом архитектуры и неминуемо должны возвратиться.

Какое время может быть лучше для возвращения украшений, нежели настоящее, и найти ли лучший повод, чем потенциальные возможности пластмасс? Исчезновение украшений последовало за отказом от ремесленного труда в строительстве. Традиционные украшения чрезвычайно трудоемки и дороги. Пластмассовая же деталь или. элемент, предназначенный для массового производства, могут быть отделаны как угодно при совсем незначительной стоимости. Гравируется пресс-форма, и отделка тысяч и сотен тысяч изделий готова.

Вопрос заключается в том, неизбежно ли мы зависим от влияния традиционных материалов, техники и отделки или же мы можем заново создать тот эффект, который им присущ, создать по-новому, независимо от подсознательных или сознательных впечатлений? Основана ли эта «магия» на самих материалах: дереве и камне, на орнаменте в виде овов и стрел и на греческом меандре или же она проявляется в каких-то определенных цветах и фактурах, игре света и тени, которые можно проанализировать и использовать для получения таких же или даже лучших результатов?

Как ни странно, но пластмассы, может быть, более всего виновны в возврате к традиционным материалам. Для большинства людей пластмассы представляются совершенно холодными, твердыми, гладкими и блестящими материалами просто потому, что проектировщики применяют их таким образом и абсолютно не разрабатывают таких свойств, как теплота, фактурность и цветонасыщенность.

Однако есть и исключения, есть проектировщики и скульпторы, которые понимают природу пластмасс и уже намечают путь, по которому нам нужно идти.

Среди них выделяется Уильям Митчелл, специализирующийся по большим декоративным стенам, облицовочным стеновым панелям и потолкам. Он считает, что многие проекты в настоящее время создают сверхклинический и стерильный эффект, и утверждает, что пластмассы могут помочь вернуть эффект, вызываемый наиболее удачными образцами архитектуры времен Виктории и Эдуардов.

Работы Митчелла, выполненные как в бетоне, так и из пластмасс, так же роскошны, как «Дворец губернатора» майя-тольтеков в Ушмале, а некоторые даже достойны сравнения с памятником культуры ацтеков «Камень Солнца». Тут, вероятно, можно сделать два замечания: слишком часто он ограничивает свои задачи отделкой большой плоской панели, а не заставляет работать форму самой панели и, кроме того, для создания ощущения старины он часто использует отделку из поддельной бронзы и золота, вместо того чтобы создать это впечатление помощью самого материала. Однако я уверен, что его работы в последующие годы окажут значительное влияние не только на применение пластмасс в строительстве, но также на архитектуру вообще.

Совершенно другой подход к этому вопросу был продемонстрирован при строительстве электрической подстанции во Фресне, Франция, 1960 г. При сооружении этого небольшого строения были применены панели из стеклопластика, изготовленные на резиновых пресс-формах, которые были предварительно деформированы с тем, чтобы придать готовым изделиям вид кованого металла. Конструкция была запроектирована Женье, Ковальски и Мюэлем, являющимися авторами большого числа облицовочных панелей, основанных на той же технике.

Однако ни один из этих примеров не оказал пока заметного влияния на работу других архитекторов — в основном по причине укоренившегося страха перед украшениями, от которых отказываются во имя максимально чистого выражения формы.

Работы Джона Йохансена, возможно, оказывают довольно заметное влияние на свободную форму многих проектов и сооружений из пластмасс. В работах Шанеака, Паскаля и Клода Хаузерманн, Маневаля и многих других все еще можно ощутить влияние его выставочного павильона США в Загребе, его проекта лютеранской церкви в Норвиче, и особенно проекта дома для Уэстона (штат Коннектикут). Все они выполнены методом набрызга бетона и относятся к середине 50-х годов.

Почти все проектировщики пластмассовых сооружений испытали удовлетворение от «ваяния» пространственных конструкций, от манипулирования формами двоякой кривизны, от размышлений над формой конструкции и над тем, действительно ли необходим прямой угол при проектировании жилой среды.

Вывод, к которому можно прийти, как правило, отрицательный. Люди не прямоугольны, и кровати, ванны, стулья не обязательно должны быть прямоугольными. У нас в обиходе круглые, а не квадратные тарелки и кастрюли, и плиты, и шкафы тоже могут иметь криволинейные очертания.

Все чаще появляются проекты, наглядно доказывающие, что прямой угол не является идеальным ни в плане здания, ни в его конструкции, но в большинстве случаев такие проекты признаны не настолько удачными, чтобы их можно было пустить в массовое производство, а изготовление их на месте вручную непозволительно дорого. Тем не менее некоторые из них построены, а другие будут построены.

Однако на пути создания полностью скульптурной конструкции есть один камень преткновения, а именно — сила тяготения. Она предписывает чтобы во время передвижения люди стояли прямо, при ходьбе они находятся под прямым углом к земле. Это означает не только то, что внутренняя стена изогнутой оболочки может оказаться неприемлемой, из-за кривой перехода от пола к стене, но также и то, что для хождения нужна горизонтальная поверхность.

Но насколько она необходима? Разве мы обязательно спотыкаемся, когда попадаем на наклонный или иным образом измененный плоский пол, или же это следствие выработавшейся привычки? Мы спотыкаемся о неверно отсчитанную последнюю ступеньку лестницы, о неожиданную неровность пола, о слегка выступающий камень мостовой. Однако, как это ни странно, мы не спотыкаемся, когда идем по неровной почве на болоте или же в горах.

Может быть, мы просто привыкли ожидать в архитектуре плоскую горизонтальную поверхность для хождения, которая изменяется только за счет четко обозначенных лестничных маршей или пандусов? Если это так, то нельзя ли отойти от этого и распространить нашу «лепку» поверхности на пол и основание?

Вероятно, ответ можно найти в работах проектировщиков мебели, работающих над проблемой полов, которые могут изменять при необходимости свой профиль, которые не только принимают формы углублений и возвышений, но и могут изменять свое качество от мягкости до твердости—это приводит к таким проектам, как пульсирующее «желтое сердце» в Вене, «водяная кровать» из «Аквариуса» Нью-Йорка, «ковер-мебель» Гернота Нальбаха и «Инвайро¹ Машин» Вольфганга Доринга.

¹ Сокр. от environment (англ.) - окружающая обстановка, среда (прчм. переводчика ).

Проектировщики мебели оказались в некотором отношении более инициативными в применении пластмасс, чем архитекторы. Возможно, их задача легче, потому что мебель может быть «забавой», в то время как дома и окружающая среда являются слишком серьезным делом. Может быть, причина в стоимости, а может быть, в том, что эксцентричной мебелью можно пользоваться в интимной домашней обстановке, а эксцентричная архитектура заявляет о себе всему миру.

Это ли причина или нечто другое, но фактом остается то, что за последние годы основная функция мебели исследовалась более эффективно, чем основная функция жилища. Можно сослаться на скульптурный характер интерьеров Вернера Пэнтона, надувные подушки Кольмайена и фон Сартори, которые можно скреплять вместе так, чтобы создавать различные изделия — от мебели до куполов, и, конечно, «Кушикл» Майкла Уэбба (см. рис. 224, 225).

Эти и многие другие проекты исследуют образ современной жизни и своими предложениями подсказывают новые решения, которые являются более расслабляющими, более стимулирующими или же просто совершенно иными.

Сложность осуществления подобных экспериментов заключается в том, что любая проблема, какой бы простой она ни была, неизбежно разрастается и обрастает мириадами других проблем и приводит к убеждению, что она непреодолима.

Когда я был студентом, это считалось общепризнанной «болезнью» в архитектурных кругах, и единственным лекарством было либо прекращение экспериментов, либо ограничение их — быть в курсе всей массы проблем за пределами исследования, но не позволять им мешать решению главной проблемы. Я всегда считал необходимым работать именно таким образом, вот почему моя задача всегда ограничивалась скорее нововведением в области элементов архитектуры, чем в более широком плане, в области окружающей среды. Можно считать, что гармоническое целое можно создать, идя скорее от частного к общему, чем от общего к частному.

Между прочим, во Франции в наиболее заметной степени проявилось стремление создавать грандиозные, всеобъемлющие проекты, основанные на мелких и часто незначительных идеях. Возможно, такие «грандиозные» программы в XX в. являются эквивалентом «архитектурных причуд» прошлых столетий, но тем более опасно, что их могут принять всерьез и использовать для общества. Многие из нас потеряли способность находить удовольствие в «причудах» и относятся к себе слишком серьезно.

Поэтому отрадно сознавать, что эти причуды все еще создаются ради забавы, например, «Проект Канарис» Дистеля — гигантское пластмассовое яйцо, которое было спущено на воду, переплыло Атлантический океан и исчезло на несколько месяцев только для того, чтобы затем его нашли в Тринидаде разбитым вдребезги. Или «Туча», созданная Группой исследований конструкций в Амстердаме. Наполненный воздухом пузырь из белого ПВХ длиной 12 м предназначался только для того, чтобы его пронесли по улицам города в сопровождении имитированных звуков ветра, дождя и грома.

На мой взгляд, проекты, подобные этим, обладают радующей и подкупающей простотой.

Глава 9. Работы будущего

Большую часть работ, уже рассмотренных здесь, по своим идеям или конструктивным особенностям можно отнести к работам будущего или работам прогностическим, эти работы опережают принятые в настоящее время стандарты. Например, некоторые проекты жилья из пластмасс включают предложения социологического порядка, которые пока неприемлемы для общего применения, или реже некоторые проекты предлагают физические или конструктивные элементы, которые либо оказываются вне возможностей современной промышленности, либо доступны при такой высокой стоимости, что их производство в настоящий момент невозможно.

Тем не менее можно выделить общие тенденции и рассмотреть их подробнее. Главная среди них —растущий во всем мире интерес к климатическому контролю, осуществляемому за счет возведения больших покрытий или других менее сложных конструктивных средств.

За исключением немногих благоприятных в климатическом отношении районов, климат на земном шаре враждебен человеку, и, следовательно, защита от его воздействий была самым существенным фактором, влиявшим на эволюцию архитектуры. Понятно, что внутри ограждения определенного объема образуется более благоприятный микроклимат. В малом масштабе это осуществлялось практически всегда, и поэтому наши большие и малые города состоят из тысяч маленьких микроклиматов, собранных вместе, выполняющих одну и ту же функцию, но изолированных друг от друга.

В последние годы у нас появилась возможность создать более целесообразно организованный город с общим мягким климатом, при котором традиционные здания будут не нужны. Возможно, мы просто боимся этого эксперимента — боимся другого образа жизни, где привычные стандарты внутренней и внешней жизни неприемлемы и где стандарты собственности, одежды и поведения могут претерпеть радикальные изменения.

Одним из самых ранних проектов был проект купола Бакминстера Фуллера, перекрывающего значительную часть о-ва Манхаттан, площадь которой равнялась 3200 м². Примерно к этому же времени относятся информация из Советского Союза о больших пневматических куполах сельскохозяйственного назначения для арктических районов, а также проекты перекрытия полярных городов.

Позднее в странах Запада появился ряд проектов перекрытых куполами арктических городов, вызванных к жизни не столько потребностью в размещении растущего населения Земли, сколько обслуживанием разработок природных месторождений, обнаруженных в этих районах.

Однако подлинное значение общего покрытия нового города еще полностью не понято. Целью всех проектов обычно является контроль над климатом, лишь затем внутри покрытия предполагается строительство традиционного города. Это легко можно представить — кирпичные стены, железобетон, открывающиеся окна, индивидуальное отопление — все традиционное. Совсем как сейчас.

Возможно, когда увеличение численности населения земного Шара вынудит нас жить в более суровых районах, чем те, в которых мы живем сейчас, мы пойдем дальше этих робких проектов. Тогда мы сможем проверить проект Роберта Адри «Территориальный императив» и ответить на вопрос, будем ли мы вынуждены в условиях «общей крыши» отгораживать себя от других людей. Что касается этого человеческого свойства, то я заметил существенные национальные различия. Английская семья, пришедшая на берег моря, где находится еще только одна группа людей, постарается устроиться как можно дальше от нее. Немецкая или французская семья будет стараться сесть им на голову.

При осуществлении больших покрытий действительно возможно широкое применение пневматических конструкций низкого давления, но при этом всегда подразумевается, что покрытие может быть осуществимо и несложными средствами, например при помощи воздушных занавесей или путем перестройки естественного климата. Идиллическое существование, подобное жизни на острове южного моря? А почему бы и нет. Давайте по крайней мере попытаемся использовать контроль над климатом для исследования нашего образа жизни, для пересмотра взаимоотношений человека с окружающей его средой.

Скромные исследования уже начаты в проектах пневматических покрытий, выполненных в Принстонском и Колумбийском университетах, а также в проектах покрытий летних курортов.

У многих из нас невысокие требования к отдыху — солнце, море, песок и уединенность стоят на первом месте. В Великобритании некоторые люди осознают, что традиционные курорты, такие, как Блэкпул, могут быть преобразованы посредством устройства покрытия и климатического контроля больших площадей моря и суши, с искусственными тропическим ландшафтом и солнечным светом. В результате подобных экспериментов появились такие сооружения, как «Солярий Дерби Касл» и площадка для игр «Саммерленд» в окрестностях Токио. Но этих двух примеров недостаточно, чтобы можно было делать прогнозы. Кроме того, остается нерешенной проблема искусственного солнечного света, который был бы теплым, ярким и давал умеренный и прочный загар.

Это очень серьезная проблема, которую придется решить, если климатический контроль будет осуществлен.

Вопреки противоположным суждениям в предвидимом будущем искусственный солнечный свет все же потребуется, но в настоящее время он недоступен. Конечно, есть усложненные инструкции ламп солнечного света или даже незащищенные флуоресцентные лампы. К сожалению, в этом случае всегда есть опасность вредных излучений, приводящих со временем к раку кожи или к другим, столь же неприятным последствиям.

Нам необходимо иметь возможность получения оптимальных параметров умеренного солнечного света. Это задача вполне разрешима для человеческих способностей, но люди еще не осознали растущую потребность в этом изобретении.

Возможно, искусственный солнечный свет потребуется для подводных городов, если только недавние эксперименты по приспособлению человеческого дыхательного аппарата для жизни под водой окажутся безуспешными и некоторая часть человечества не сможет соперничать с морскими животными — дельфинами, тюленями и китами.

К морю проявляют растущий интерес не только как к дополнительному жилому пространству (как на поверхности, так 1 под водой), но также и как к источнику сырья и пищевых ресурсов. Рудольф Дёрнах в своих проектах «Гидрополис», «Биотэкче» и «Морское общество» довольно глубоко исследовал возможности, предоставляемые морем.

В проекте «Биотэкче» он предложил использовать в качестве универсального строительного материала «эластичное и прочное, сжимающееся и повторно используемое органическое вещество, изобретенное и запрограммированное ученым-экологом».

С другой стороны, его «Морское общество» представляет собой настоящее наступление на существующее мировоззрение и основано на идее «Съедобного города». В качестве первого этапа нового «постиндустриального» общества он предложил заселение Средиземного моря.

Затем «Гидрополис» и следующий за ним «Дрополис» — удивительная «смесь» веселых рисунков и слишком серьезных теоретических выкладок. Дёрнах является одним из пионеров пластмассовой архитектуры, разработавшим оболочковые конструкции, купола, дешевые системы жилища, «обиталища» земля — воздух — солнце и многие другие конструкции. В последнее время его работы получили всемирную известность и стали более сложными. Его одержимость в поисках решения проблемы будущих пищевых ресурсов является, по-видимому, результатом непрерывных работ с пластмассами. Возможно, они подскажут выход из штопора, в котором находятся исследования в области синтетических пищевых продуктов, проводимые многими фирмами по производству пластмасс.

Наиболее обещающим из этих исследований является выращивание протеина на нефтяных отходах на экспериментальном предприятии в южной Франции.

Плеснеобразная поросль образует совершенно нейтральный продукт, что-то наподобие соевой муки, которой затем придаются вкусовые качества, а также приемлемая для еды форма. Протеин можно экструдировать в волокнистое вещество, и затем с помощью различных методов, включая и вязание, его превращают в волокнистый материал типа мяса. Фирма утверждает, что хороший заменитель бифштекса уже найден.

Существуют также перспективы выращивания протеина на пластмассовых отходах — на поздней стадии нефтеперерабатывающего процесса — и на побочных продуктах обрабатывающей пластмассовой промышленности.

Будущее сырьевых материалов для полимерной промышленности на основе нефти в настоящий момент представляется довольно мрачным. При нынешнем росте потребления нефти (с учетом скорости открытия новых нефтяных месторождений) предсказывается, что мировых запасов ее хватит на 15 лет.

Однако можно с успехом использовать сырьевые материалы на основе углерода (включая дерево, каменный уголь, молоко и т. д.); проводимые исследования открывают пути использования каменных пород, песка и соли; и, как дальнейшая возможность, идут исследования по синтезу воды и воздуха.

Таким образом, работа по созданию новых строительных блоков из атомов, основы материи, не только продолжается, но и идет довольно быстро. Предсказывают, что даже при наличии материалов только на основе углерода объем применяемых пластмасс к 2000 г. превысит объем применения металлов в 4 раза.

Поэтому можно оптимистично смотреть на будущее промышленности пластмасс и на возрастающую возможность создания материалов с заранее заданными свойствами, но, вероятно, менее оптимистично можно отнестись к нашей способности эффективно использовать их возможности.

Как отмечалось выше, новые материалы, выпускаемые полимерной промышленностью, опережают их применение архитекторами. В большинстве случаев все то же «старое вино разливается в новые бутылки», главным образом потому, что мы проектируем по привычке и строим то, что, как нам кажется, нужно людям, или то, что, по нашему мнению, у них должно быть.

Я боюсь, что эта опасность растет и что она влечет за собой ослабление коммуникабельности и возрастающую для всех нас тенденцию быть более наблюдателями, чем участниками — более критиками, чем созидателями.

А это, конечно, разные вещи. Человеческий мозг обладает способностью отключать некоторые из своих отделов и тем самым отгораживать своего владельца от действительности. Мы можем читать об ужасах, происходящих в окружающем нас мире, но действительность настолько потрясает, что ум

скользит по поверхности, начиная с самого детства. Мы должны приучать детей думать о других — ставить себя на место другого: «делай так, как если бы это случилось с тобой». В архитектуре происходит все так же, как в жизни. Если мы не сможем понять друг друга, как же мы можем проектировать для других, кроме как на самом низшем уровне.

Понимание исходит из общения, общение зависит от самовыражения, всеми тремя факторами сильно пренебрегают в нашем обучении. Мы можем снисходительно улыбаться по поводу затруднительного положения узкого специалиста, работа которого настолько специфична, что он может разговаривать только с двумя или тремя людьми во всем мире, но многие ли из нас находятся в лучшем положении?

Первоначально обучение представляло собой диалог между учеником и учителем. Каждый учился у другого и каждый способствовал зарождению в другом новых идей и взаимопонимания. Обучение в настоящее время все больше ведется машинами (которые преследуют ту же цель, что и книги), и в результате мы смешиваем силу мысли с простой памятью. Мы пренебрегаем умственными способностями ради простого запоминания, качество которого ниже, чем у электронно-вычислительной машины. В качестве доказательства можно сослаться на «Мозговой Трест» и «Мозг Британии», которые в последние годы были популярными радиосоревнованиями и которые были простым испытанием памяти, а ни в коем случае творческой фантазии или умственных способностей. Вот почему, может быть, мы никак не можем определить даже для самих себя то, как мы хотели бы жить. В нашем сознании возникают воспоминания, результатом чего является зрительный и функциональный эклектизм.

Поэтому многие проекты, относящиеся к будущему, допускают и способствуют такому «распаду общений». Например, в описании своего «Индакшн Хаус» Хироси Хара заявляет, что «у нас больше нет времени и возможности для создания дружеских связей и отношений, жизненно необходимых человечеству. Этому должны способствовать электронные устройства. Поэтому «Индакшн Хаус» оборудован рядом саморегулирующихся обучающих ячеек, из которых человек при помощи электронных средств может пополнять свой опыт и свои знакомства».

Опыт знакомства с ...машиной? Неужели это будущее человечества — всю жизнь зачарованно сидеть перед гипнотизирующим экраном? Такое предположение являлось темой многих научно-фантастических рассказов и затем с энтузиазмом было подхвачено проектировщиками, среди которых есть и такие имена, как Монтес, Чуми, Азума, Седрик Прайс, Ганс-Вальтер Мюллер, Аида и группа «Аркигрэм». Разница заключается в том, что научные фантасты все же подводили своего героя к отрицанию этого одурманивающего образа жизни и попыткам снова найти общий язык с людьми и миром.

Возможно, поэтому более простые проекты, в которых нововведения ограничиваются только созданием образа сооружения, являются наиболее приемлемыми, хотя бы потому, что они менее опасны. К этой категории относятся: пластический город группы «Миасто», города-воронки Шанеака, «Меза-сити» Солери, яйцеобразныеформы Хаузерманна, усеченные октаэдры Экуана, проекты группы НЭР, город-башня Росси и Мадзолени и большинство работ группы «Аркигрэм».Однако некоторые работы группы «Аркигрэм», например «Мгновенный город», содержат элементы побуждения, вторичного мышления и неизменного революционного подхода, создающего основу для развивающейся школы, которая может породить новую эру в архитектуре, школы, которая использует тактику сокрушительных атак, заключающихся в том, что «черное — это белое», в давно забытой силе волнения, вызываемого открытием, в удовольствии, доставляемом идеями и общением, — в том, что составляет часть многих предложений, которые, к сожалению, оказывают неодинаковое воздействие, потому что их ясность затуманена зрительными образами. Это те идеи, которые не могут быть облечены в форму проектов, и в действительности представляются куда более важными, чем любое пространство, которому можно придать форму.

Это, несомненно, является коренной проблемой всех работ, устремленных в будущее. Архитектура служит людям, и независимо от того, является ли она произведением искусства или нет, она не выполняет своего назначения, если перестает служить им. Возможно, что основным назначением, кото-рое в конце концов архитектура призвана исполнить, может быть ее самоисключение. Когда мы решим проблему увеличения досуга, когда мы, наконец, решим проблемы пищевых ресурсов, когда мы признаем необходимость самоконтроля над численностью народонаселения, когда мы используем возможность создания комфортных жилищных условий, тогда, вероятно, мы обнаружим, что архитектура станет неуместна, и мы окажемся в новом мире poesie faite par tous¹.

¹ Poesie faite par tous (франц.) — поэзии, созданной всеми (прим, переводчика).

Глава 10. Заключительная

Будущее пластмасс в архитектуре целиком зависит от будущего архитектуры. Мировая строительная промышленность, наконец, приближается в своем развитии к уровню, который при иных условиях развития мог бы быть достигнут полвека или более тому назад.

Промышленная революция XIX в. лишь слегка отразилась на строительной промышленности. Такие предвестники будущего, как Хрустальный дворец, оказали небольшое влияние, а архитектурная мысль зашла в тупик эклектизма и отрезала себя от реального строительного дела. В результате технологические новшества и техника серийного производства не были внедрены в строительство, которое продолжало свое развитие на ремесленной основе, пытаясь справиться со все растущей потребностью в жилье при помощи техники и инструментов, устаревших день ото дня. Здания оставались несовершенными и становились все более дорогими.

Ян Бобровски отметил, что во время первой мировой войны, когда и дома и машины делались вручную, за цену одной дешевой автомашины можно было купить два скромных дома. Если представить себе сложность обоих продуктов, то окажется, что разница в цене будет приблизительно соответствовать истине. Однако, хотя автомобили уже давно производятся серийно, дома все еще по большей части делаются вручную. И в результате сейчас можно приобрести две дешевых автомашины за цену одного скромного дома. И все же автомашина наших дней во многом превосходит свой аналог 50-летней давности по комфорту, качеству и экономичности. А чем же дом 70-х годов отличается от дома 20-х годов? Единственная принципиальная разница — в стоимости, которая может доходить до 2000%.

Рискованно проводить сравнение между автомобильной и строительной промышленностью, так как продукция их все же неодинакова. И жилищное строительство не олицетворяет все строительство в целом. Тем не менее я уверен, что это сравнение служит наглядным примером неспособности строительной промышленности использовать технику XX в.

Жилищное строительство представляет собой чрезвычайный случай, где возможна относительная стандартизация продукции, но она производится таким неумелым образом, что стоимость ставит ее вне сферы досягаемости низкооплачиваемых слоев населения, и поэтому во многих странах обеспечение приличным жильем по приемлемым ценам становится социальной проблемой.Но насколько это нелепо! Можно ли вообразить себе, что международный спрос на дешевые автомобили остается неудовлетворенным или же что он становится предметом политических дебатов в упомянутых странах?

Возможно, нам нужно считать дома скорее потребительскими товарами долговременного пользования, чем продолжением индивидуальности или семейным божеством (как это часто случается с жилищем).

Имеет смысл сравнить стоимости потребительских товаров и строительных изделий. Мы привыкли относиться к строительным ценам как к «деяниям господа бога» — ужасным, но неизбежным. Они действительно ужасны — более 1000 фунтов стерлингов (2400 долл.) за 1 м² для отдельного дома, в то время как землю можно приобрести примерно по 1 долл. за 1 м². Или гараж: англичане строят гаражи для того, чтобы хранить там свои машины (довольно неопределенный объект вложения денег, который используется равно и как склад игрушек и садового инвентаря). Если гараж строится основательно, скажем, из кирпича, он может стоить столько же, сколько стоит машина, для которой он предназначен.

Дома, несомненно, стоят очень дорого, а мы ощупью, при помощи так называемых систем индустриального домостроения, пытаемся найти решение проблемы, которое очевидно и находится прямо перед нами. (В этом нет ничего необычного — человек, который вплотную работает над какой-то проблемой, часто оказывается неспособным найти простое решение из-за того, что его видению мешают привычка и традиция.)

А решение таково. Спрос на здания всех видов в мировом масштабе очень велик — поистине безграничен. (В Великобритании на строительство затрачивается 8% валового национального дохода, в США эта цифра увеличивается до 10%). Для эффективного удовлетворения этого спроса (или в некоторых частях земного шара для полного его удовлетворения) необходимо использовать имеющиеся в наличии ресурсы основной обрабатывающей промышленности.

Это должно быть совершенно очевидным для всех архитекторов, работающих в полимерной промышленности, на вооружении которой находится самая «утонченная» технология серийного производства. Контраст между проектированием элемента для серийного производства методом литья под давлением и проектированием фабрики или административного здания на основе традиционных материалов и методов строительства может вызвать смех. И когда поймешь, что возрастающие успехи промышленности пластмасс неизбежно ведут к производству новых материалов и технологий, которые, если их надлежащим образом применять, могут революционизировать наше представление о строительстве, тогда наша неспособность использовать эти возможности становится просто недопустимой.

Промышленность пластмасс является лишь одной из тех отраслей промышленности, которые разработали новую передовую технологию и ясно представляют, какой громадный потенциал заложен в мировом строительном рынке — возможно, единственном оставшемся крупном рынке, в котором современные методы промышленного производства и торговли еще не были по-настоящему применены, в рынке, способном на значительное расширение.

К несчастью, эти отрасли промышленности еще недостаточно динамичны и «плетутся в хвосте» у строительной промышленности, концентрируя свои усилия на имитации и на производстве сравнительно небольших элементов в рамках традиционного строительства. Еще нужно осознать, как отчаянно мы нуждаемся в технических и финансовых ресурсах этих отраслей промышленности и что при дальновидном планировании в их владении оказалась бы бо́льшая часть строительного рынка.

Ключ к пониманию причины, почему этого пока не произошло ни в одной стране, лежит в организации строительного рынка. Несмотря на свою обширность, он так расчленен на отдельные нестандартные, неопределенные статьи спроса, что это препятствует широкому применению индустриальной технологии. Поэтому для того, чтобы извлечь пользу из новых методов, которые могли бы способствовать строительству лучших зданий при меньших затратах, необходимо побудить строительный рынок к согласованным действиям.

Этого можно добиться тремя путями. Самым медленным является постепенная эволюция строительной промышленности — скорее не эволюция, а метаморфоза — от строительной к обрабатывающей промышленности. Подобная перестройка не может быть легкой, доказательством чему может служить недавнее беспорядочное и неправильное развитие (а впоследствии и отказ от них) строительных систем в Великобритании — традиционных по своей идее, на низкопроизводительной основе, очень чувствительных к малейшим изменениям валютных ситуаций и слишком многочисленных.

Более быстрый путь основывается на рационализации закупок крупнейшими строительными заказчиками путем организации оптовых заказов. Это уже делается в Великобритании, где существует группа систем, организованных заказчиками по строительству школ. Все это делается пока еще в небольшом масштабе, но, на мой взгляд, это может быть одним из самых перспективных путей, если бы не тот факт, что в действительности заказчик проектирует свое изделие и предлагает строительной промышленности подать на него заявку. В этом основная ошибка, так как для того, чтобы получить выгоду из этого предприятия, нам нужно иметь не проект, а технические условия на выполнение этого изделия для внедрения в производство новой технологии.

Развитие такого рынка, регулируемого заказчиками, возможно, было бы таким же медленным и неустойчивым, как современное развитие строительной промышленности, если бы во многих странах не существовало одного заказчика в лице правительства. В Великобритании правительство покупает ежегодно приблизительно 55% общего объема продукции строительной промышленности. В некоторых политических кругах ведутся изыскания по выявлению возможности оживления определенных отраслей промышленности при помощи оптовых государственных закупок — и строительная индустрия стоит в этом списке в числе первых кандидатов. Это очень трудная операция, хотя бы потому, что оживление посредством организации оптовых заказов неизбежно приведет к созданию совершенно иной строительной промышленности. Представьте книгу заказов правительства Великобритании — 3000 млн. фунтов стерлингов. Что произойдет, если соединить вместе полдюжины ежегодно возобновляемых оптовых заказов на сумму около 200 млн. фунтов стерлингов скорее в виде технических заданий на изготовление, чем в виде проектов?

Прежде всего частные строительные компании не смогут осилить заказы такого объема. Хотя в Великобритании есть несколько крупных, стоящих на уровне современных требований строительных компаний, которые работают и на внешний рынок, они тем не менее невелики по сравнению с гигантами обрабатывающей промышленности. Для осуществления серийного производства такого масштаба у них нет ни финансовых, ни технологических ресурсов.

Известие об организации правительственных оптовых заказов способствовало бы быстрому образованию нескольких конгломератов обрабатывающей и строительной промышленности ранее невиданного масштаба, стремящихся получить один или более таких заказов и оснащенных проектными и производственными возможностями, которые бы дали возможность сделать немедленные и грандиозные шаги вперед в строительстве.

С точки зрения правительства это была бы удачная операция, так как она повлияла бы не только на строительную промышленность, которая, несомненно, заняла бы ведущее место и имела бы значительный экспортный потенциал, но также (и это является истинной целью) привела бы к развитию более прогрессивных типов зданий. Более того, правительство своими действиями поставило бы вновь созданные конгломераты перед необходимостью организации остальной части строительного рынка вокруг прогрессивного ассортимента их изделий на основе оптовых заказов.

Последняя альтернатива, наиболее привлекательная из всех, кажется наименее реальной. Идея заключается в том, чтобы действительно крупная и динамичная корпорация возглавила у себя в стране и на международном рынке производство взаимозаменяемого и гибкого ассортимента функциональных элементов и пространственных ограждений, которые превосходили бы уровень современного строительства так же, как космический корабль превосходит лошадь и попону, а также чтобы эта корпорация организовала рынок, заставляя его объединиться вокруг той строительной системы, которую она создала. Это было бы довольно дорогостоящим предприятием и, вероятно, слишком рискованным. Рискованным потому, что такой ассортимент изделий разительно отличался бы от ассортимента настоящего времени, так как основывался бы скорее на индустриальном производстве, чем на ремесленных методах. Оптовый рынок для такого рода изделий не существует — но как он может существовать? Как он может существовать, когда даже те из нас, которые изыскивают пути его создания, имеют только смутное представление, каким он должен быть и каковы его функции?

Тем не менее основа такого рынка — в повсеместной потребности иметь более комфортные дома при меньшей стоимости. Неужели стремление к этому настолько труднодостижимо и рискованно? Нет, если у нас будет побольше таких организаций, как японская железнодорожная компании, которая нашла способ обеспечения своего рынка, построив большой новый город на конце железнодорожной линии, ведущей в Токио.

Так или иначе характер строительства совершенно изменятся — от строительства с привлечением тысяч мелких компаний с недостаточной организацией и отсутствием обратной связи — до нескольких конгломератов, держащих в своих руках большую часть всего строительства в стране. Это, без сомнения, неизбежно.

Давайте представим на мгновение строительную промышленность будущего. Идеальной представляется корпорация, которая объединяет все, начиная с сырьевых материалов и кончая прямой поставкой готовых изделий потребителю.

Идеальной по двум причинам: во-первых, потому, что во многих отраслях промышленности по-настоящему крупные компании обладают сырьевыми и финансовыми ресурсами, достаточными не только для того, чтобы нести тяготы расходов на грандиозные по масштабу исследования, столь необходимые в строительстве и столь недостаточные в настоящее время.

Во-вторых, корпорация должна осуществлять прямой сбыт продукции потребителю таким образом, чтобы иметь возможность не только ограждать себя от колебаний рынка, но и иметь непосредственную обратную связь с потребителем продукции. Таким образом, продукция может более быстро приспосабливаться к требованиям потребителя.

Наряду с добычей сырья в сферу деятельности корпорации должны быть включены производство основных материалов, группа исследований и группа информации, занимающаяся составлением кратких сведений об изделиях. Группа исследований, состоящая из социологов, психологов и проектировщиков, должна определять задачи объединения только в общих чертах и заниматься прогнозом спроса на пятнадцать — двадцать лет вперед. Эти группы сохраняются во всех дальнейших звеньях, составляющих корпорацию, становясь по характеру своих исследований более углубленными, удерживая при этом обратную связь со всеми предыдущими группами.

Строительная промышленность страны может состоять из трех или четырех таких корпораций, занимающихся производством взаимозаменяемого ассортимента изделий. Компании, специализирующиеся в области жилищного строительства, обеспечат таким образом несколько сотен возможных вариантов изделий внутри относительно ограниченного ассортимента. При гибкости пространственных ограждений и свободном расположении функционального ядра можно наиболее эффективно использовать основное пространство.

Этот последний подход сделал бы возможным обеспечение широкого ряда строительных систем (возможно, почти всех), так как очевидно, что мы можем проектировать только на неопределенное время. Времена, когда архитектор мог проектировать постоянное сооружение на определенный, твердый период времени, миновали. Если нам нужно по-настоящему действенно обеспечить функциональную сторону сооружения, мы должны проектировать с учетом возможных изменений даже в сооружениях, которые рассчитаны на относительно небольшой период эксплуатации.

Это непосредственно относится к будущему архитектурной профессии. В индустриальном строительстве будущего потребуются два основных вида проектирования: во-первых, конструктивные элементов, а во-вторых — создание среды при помощи этих элементов. Кроме того, в рамках традиционного строительства очевидно потребуются и традиционные услуги архитектора, но по мере увеличения объема строительства из сборных элементов объем традиционного строительства будет сокращаться и постепенно уменьшится до сравнительно небольших размеров.

Несколько лет тому назад Рейнер Бэнем написал, что архитектурная профессия должна обрести специализацию и что первоначальное разделение будет на архитекторов-технологов и архитекторов-планировщиков. Это соответствует структуре индустриального строительства, о которой говорилось выше, но пока слишком мало сделано в этом направлении.

Архитекторы, как правило, в процессе своего образования не обучаются проектированию матриц, пресс-форм и инструмента. Традиционные архитектурные проекты ничего не говорят инженеру-производственнику. Нас нужно заново обучить для такой работы. Включение этих новых дисциплин в учебный план в большинстве архитектурных школ сильно запоздало, по крайней мере в Европе.

К сожалению, по мере развития индустриального строительства возможности для такого рода работы пойдут на убыль. Будет требоваться все меньше и меньше проектировщиков элементов, но зато их работа будет иметь небывалое прежде значение в деле проектирования среды. И если не отнестись к этому с должным вниманием, то в составе этих проектных групп не будет ни одного архитектора, а будут преобладать инженеры-производственники и выпускники художественных колледжей, где, как это ни странно, важность промышленного процесса осознается намного лучше. Хотя, с другой стороны, совсем не странно, когда художник-дизайнер смотрит на производственную технологию и особенно на технологию серийного производства как на средство расширения своего кругозора, в то время как архитектор склонен рассматривать это как угрозу своему доминирующему положению в сфере строительства и даже своему благополучию. Как страусы, мы прячем свои головы в надежде, что все это пройдет.

Обратимся теперь к основной области, для которой потребуется искусство проектировщика: создание среды из компонентов и элементов, производимых промышленными способами.

Возможно, это является самой большой задачей, так как качество будущей строительной среды будет зависеть не столько от того, что мы сделаем, сколько от того, как мы сделаем. Например, можно себе представить, что повторение большого числа идентичных или даже похожих элементов неизбежно приведет к стерильности. Но это не обязательно так, потому что творчески продуманное повторение идентичных элементов в виде террас и полукружий георгианской эпохи вылилось в создание прекраснейших из когда-либо созданных в Великобритании городских ландшафтов.

Я вспомнил об одном отрывке из книги о путешествии, который нам был зачитан на лекции по теории архитектуры в студенческие годы. В нем описывается, как автор находит приют в хижине на острове в Эгейском море, и его восторг при виде небольшой статуэтки, которую он нашел там. Его восторг померк, когда, оглядевшись вокруг себя, он обнаружил множество полок, сплошь заставленных копиями этой статуэтки. Я не понял этого в то время, не понимаю и теперь, так как полки, заставленные абсолютно идентичными изделиями промышленного производства, будь то радиоприемники, светильники, инструменты или игрушки, всегда вызывают во мне особый восторг, восторг, который, я знаю, испытывают многие дети и некоторые взрослые.

Я ни в коем случае не считаю, что будущая окружающая среда будет состоять из повторения одинаковых элементов. Производственная технология уже позволяет нам избежать этого и обеспечить больший выбор, чем мы можем позволить сейчас в условиях кустарного строительства, а дальнейшее использование электронных машин в проектировании и изготовлении пресс-форм и оборудования значительно увеличит ее гибкость.

Проектирование среды в настоящее время находится в сильном упадке. Когда я сравниваю случайно сформированную среду прошлого и спроектированное окружение нашего времени, то мне часто кажется, что мы прекрасно обошлись бы без архитекторов и без инструкций по планированию, так как нужного результата можно достигнуть либо случайно, либо в результате искусства проектирования среды, стоящего на очень высоком уровне. В настоящий момент мы не располагаем ни тем, ни другим. То же можно сказать и в отношении индивидуальных построек. Мы не получаем от них удовлетворения ни как от произведения искусства уникальной ручной работы, ни как от изделия машинного производства, с присущими ему точностью, аккуратностью и в какой-то мере неизбежностью.

Архитектор призван внести реальный вклад в три области будущей строительной промышленности. Во-первых, после должного обучения, — в область проектирования элементов, так как он является как раз тем единственным художником, который всецело подходит для решения этой задачи. Во-вторых, также после должного обучения, — в проектирование среды, и это, вероятно, является единственной функцией, которая позволит архитекторам сохранить свою независимость. И, в-третьих, после хорошей традиционной подготовки, — в качестве мыслителя, изобретателя. Хорошая традиционная подготовка развивает эти качества, она учит студента не принимать все на веру, а исследовать даже основные предположения. (Единственная область, в которой архитектор не может мыслить ясно и в которой он не в состоянии постигнуть даже самых детских вопросов рационализатора, — это его «собственная» традиционная кустарная строительная промышленность).

К сожалению, наши будущие работодатели, руководители сегодняшней обрабатывающей промышленности, которые займут доминирующее положение в новой строительной индустрии, не осознают того, что архитекторы должны внести свой вклад в дело развития этой промышленности. Мы должны сначала доказать это самим себе, а затем уже обеспечить для себя возможности внутри промышленности, если мы собираемся продолжить наше существование, так как наше будущее находится в опасности. Перспектива отмирания профессии кузнеца в начале века, должно быть, казалась менее очевидной, чем постепенное исчезание архитектурной профессии в настоящее время.

Строительная промышленность, архитектурная профессия и, наконец, полимерная промышленность. Как определить последнюю, не говоря уже о прогнозировании ее будущего? Возможно, определение может быть таким: это промышленность, не похожая на все другие тем, что она производит совершенно новые материалы, материалы, которые не существуют в природе, материалы, предназначенные для определенной цели. Это определение говорит о том, что со временем мы более не будем стеснены в применении ограниченного выбора основных «атомных строительных блоков», а выработаем способность создания новых материалов «из всех существующих атомов».

До настоящего времени промышленность во всем мире основывалась на имеющихся в природе дешевых материалах — железе, глине, дереве — и промышленные изделия проектировались в соответствии с природой этих материалов. С целью получения лучших рабочих характеристик и свойств было создано много модификаций этих материалов — из железа получили сталь, из дерева — бумагу и фанеру. Сейчас мы находимся на ранней стадии новой эры, в которой мы будем все меньше и меньше применять эти природные материалы, так как свойства более дорогих синтетических материалов будут намного превосходить свойства природных материалов; будут задаваться не только эксплуатационные свойства готового изделия, но и производственные характеристики.

Эти материалы будут, как правило, создаваться для серийного производства, эффективность которого была бы очень незначительной, если бы ограничивалась свойствами природных материалов. Например, так называемое индустриальное строительство настоящего времени всецело опирается на бетон и дерево. Бетон — тяжелый, необработанный материал, медленно твердеющий в форме. Дерево едва ли вообще можно формовать (в этом же смысле), а его однонаправленная прочность определяет области его применения.

Противоположностью этому является скорость и эффективность серийного производства элементов из термопластичных материалов. Пресс-инструмент, который может состоять из сотни и более гнезд для изготовления изделий со временем отверждения, равным секундам, — даже это может быть улучшено посредством применения нескольких пресс-инструментов таким образом, что литьевой цилиндр находится в постоянном действии.

Это материалы, хорошо приспособленные для техники серийного производства, но они обладают ограниченным диапазоном свойств и негодны для выполнения некоторых функций. Поэтому, наряду с ними, стали применять другие новые материалы с более желательными свойствами и новые технологии. Таким образом, появились экструзия и литье под давлением термореактивных материалов.

Это все же не совсем удовлетворяет требованиям. Поэтому следующим шагом явилось создание новых материалов, обладающих хорошей способностью к формованию термопластов и эксплуатационными свойствами термореактивных материалов.

Все это пока очень несовершенно и выглядит недостаточно эффектно для всех, кроме энтузиастов, но зато наглядно показывает потенциальные возможности будущего, а именно то, что полимерная промышленность может стать основным поставщиком материалов для всех отраслей промышленности благодаря возрастающей способности создания материалов с заранее заданными свойствами, а эти материалы будут стремиться вытеснить материалы прошлого.

Это создает основную предпосылку для развития в будущем полимерной промышленности. Ее возможности в строительстве будут, несомненно, более широкими. Какая еще отрасль так сильно зависит от природных материалов, как строительство? Как это произошло, что во второй половине XX в. склеивание кусков обожженной глины при помощи жижи вручную все еще является самой дешевой техникой ограждения пространства?

Все эти земляные работы и трудоемкое накладывание заплаты на заплату и затем еще заплаты, чтобы закрыть промежутки между заплатами, и расположение рядом абсолютно несхожих материалов, которые, если и не способствуют разрушению один другого, то в конце концов распадаются, расширяются и сжимаются с неодинаковой скоростью и поэтому выглядят отвратительно. Как могли бы мы изменить создавшееся положение!

Я испытываю чувство негодования по этому поводу. Практика, которая наполовину представляет собой проектирование продукции полимерной промышленности, а наполовину — модернизацию зданий, не отвечающих современным требованиям, и проектирование зданий, соответствующих современным стандартам, является абсолютно нелепым времяпрепровождением, которое я порекомендовал бы любому, кто находит что-либо разумное в том, как мы ведем наше строительство.

Неплохо быть слегка беспристрастным, но быть более чем немного невежественным — просто необходимо, так как совет экспертов может оказаться выхолащивающим предприятием. Барнс Уоллес высказал что-то похожее, когда утверждал, что самой последней организацией, способной оценить потенциальные возможности, заложенные в идее, является совет экспертов, настолько ослепленных огромным количеством проблем, которые могут возникнуть во время претворения идеи в жизнь, что они теряют из виду главную цель. Именно так в 30-х годах подобный совет экспертов объявил Гарри Уиттлу, что его реактивный двигатель работать не будет.

Я пришел к убеждению, что определенный уровень незнания является необходимым составляющим нововведения и технического прогресса; вооруженный такой некомпетентностью новатор может всегда ясно видеть свою цель и решать одну за другой проблемы по мере их возникновения, а не запутываться в них в самом начале своей работы.

Существует ли более наглядное доказательство этому, чем современное состояние строительной индустрии? С одной стороны, — массовый спрос, который мы пытаемся удовлетворить при помощи материалов и методов, в действительности принадлежащих каменному веку. С другой — ускоряющая технология серийного производства. Если бы только мы могли правильно выбрать цель — применить эту технологию для производства зданий самым быстрым и эффективным способом и воспользоваться возможностями, предоставляемыми технической революцией для того, чтобы переосмыслить и заново оценить не только строительную среду, но и весь образ нашей жизни.

Список литературы

Calvert, Т. Plastics — from the beginning, «Plastics and Rubber Weekly», 13.11.70.

Cousens, E. G. and Yarsley, V. E. Plastics in the Modern World, Harmonds-worth, 1968.

Dietz, A. G. H. Plastics for Architects and Builders, Cambridge, Mass, 1969.

Modern Plastics Encyclopedia, New York, 1970.

Building with Plastics, «Shell Plastics», London.

Plastics Materials Guide, «Plastics», London, 1969.

Emmerich, D. G. Geometric Constructive, Paris, 1970.

Hendry, A. W. Photo-elastic analysis, Oxford, 1966.

Kaufman, M. Giant Molecules, London, 1968.

The First Century of Plastics, «Plastics Institute», London.

Landmarks of the Plastics Industry, «Imperial Chemical Industries», London.

McHale, J. R. Buckminster Fuller, Englewood Cliffs, N. J., 1962.

Frei Otto (ed) Tension Structures (2 Vols.) New York—Washington 1970.

Phillips, L. N. Carbon-fibre reinforced plastics, «Transactions and Jocurnal of the Plastics Institute», VIII, London, 1967.

Rebone, P. and Mitchell, R. G. B. Plastics in the Building Industry, London, 1968.

Plastics Today, 38, London, 1970.

Fibreglass Reinforced Plastics, Fibreglass Ltd., St. Helens.

Powell D. «Plastics» Specification, 1, London, 1969 and 1971.

Roland, C. Frei Otto — Spannweiten, Frankfurt-am-Main 1965.

Предметный и именной указатели были убраны.

архитектор и пластмассы

Научные редакторы Д, П. Айрапетов, А. А. Савченко

Оглавление

  Артур Квормби архитектор и пластмассы

Предисловие к русскому изданию

Глава 1. Вводная

Глава 2. История материалов

Глава 3. Материалы

  Наиболее известные термопласты

  Наиболее известные термореактивные материалы

  Силиконовые пластмассы

  Сшивание (образование сетчатой структуры) при помощи радиации

  Армированные термопласты

  Армированные термореактивные материалы

  Пенопласты

  Пластмассовые отходы

  Экструзия термопластов

  Экструзия термореактивных материалов

  Литье термопластов под давлением

  Литие термореактивных материалов под давлением

  Вакуум-формование

  Центробежное литье

  Каландирование

  Наслоение при низком давлении

  Наматывание волокна и другие методы

Глава 5. История применения пластмасс

Глава 6. Пространственные конструкции

  Сборные оболочки

  Монолитные конструкции

  Складчатые конструкции

  Тентовые конструкции

  Пневматические конструкции

Глава 7. Сборное строительство

  Жилищное строительство

  Панельное строительство

  Блоки ванной комнаты и функциональные ядра

Глава. 8. Скульптурное применение пластмасс

Глава 9. Работы будущего

Глава 10. Заключительная

Список литературы