Цемент когда был изобретен: Из истории появления бетона и бетономешалок

Из истории появления бетона и бетономешалок

А.Ф. Ренкель
 

«Журнал Суда по интеллектуальным правам», № 21, сентябрь 2018 г., с. 101-105

Первые следы применения бетона в строительстве обнаружены в Древнем Риме. Тогда использовали бетонные смеси, состоявшие из гипса, извести и глины, для постройки таких сооружений, как арки, купола и т.д. Однако после развала Римской империи бетон довольно долго не применялся в строительстве.

Вновь следы использования бетона обнаружились всего 200 лет назад на территории Европы. Бетон являл собой каменистую смесь, в состав которой входили вода, заполнитель и вяжущий компонент. Благодаря развитию производственных технологий было изобретено такое вещество, как цемент. В 1796 г. англичанин Паркер путем обжига смеси глины и извести получил романцемент – первую в истории марку цемента. Смешанный в определенных пропорциях с гравием, песком и водой цемент образовал бетон [1].

На территории России цемент стали производить в восемнадцатом столетии. В Англии – в начале девятнадцатого столетия, причем именно там был изобретен гидравлический цемент. Во Франции и Германии первые заводы по производству цемента были открыты в 1842 и 1857 годах соответственно. В Америке производство цемента началось в 1870 году.

На современном строительном рынке бетон представлен множеством разнообразных видов, различным по своим составам и техническим характеристикам. Существует бетон обычный, легкий, тяжелый, силикатный, гипсовый; пластобетон, асфальтобетон и множество других видов, соответствующих различным целям и назначениям.

Изобретатели непрерывно совершенствуют этот материал. Вот несколько разработок, описания которых в последние 5 лет появились на стеллажах Патентной библиотеки России (ВПТБ). Цементные бетоны (пат. № 2509066), придуманы в ЗАО «Геонод разведка» для строительства понтонов, нефтяных платформ, опор с контролируемым и регулируемым саморазрушением их в воде. Суперпластификатор для бетонов (пат. № 2554990) предложила Рамзия Чеснокова (г. Новочебоксарск). Техническим результатом изобретения является увеличение подвижности и набор прочности товарного бетона в широком диапазоне температур.

При изготовлении теплозащитных конструкций зданий и сооружений пригодится теплоизоляционный ячеистый бетон (пат. № 2491257) Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова (г. Якутск). В Самарском государственном аэрокосмическом университете имени ак. С.П. Королева разработана композиция для изготовления жаростойких бетонов (пат. № 2592922). При изготовлении декоративных изделий может найти применение композиция (пат. № 2618819), разработанная в ООО «Ажио» (Санкт-Петербург). Технический результат – повышение предела прочности при сжатии и изгибе, обеспечение негорючести. Способ бетонирования при отрицательных температурах и ферромагнитная примесь для бетона защищены патентом № 2641680.

Настоящим прорывом в строительных технологиях стало изобретение железобетона. Впервые патент на использования железобетона взял в 1854 году английский штукатур Вильям Уилкинсон. Этот высокопрочный материал, без которого невозможно себе представить современную жизнь, появился благодаря… цветочному горшку. Французы, истинные ценители красоты и изящества, украшали внешние и внутренние подоконники и балконы цветами в горшках и кадках. Увы, горшки, в которых произрастали нежные фиалки и примулы, делались из дерева, были непрактичны и недолговечны.

Как-то парижскому цветоводу Жозефу Монье пришла в голову мысль делать горшки из бетона. Однако бетонные вазоны также оказались непригодны для высаживания в них растений – растущие корни разрушали их. Тогда неутомимый садовник придумал усиленную конструкцию: стал покрывать цементом горшки из железной сетки. Так появился железобетон. 16 июля 1867 года Жозеф Монье получил патент на изготовление цветочных кадок из проволочной сетки, обмазанной с двух сторон цементным раствором.

Стальная арматура из проволоки, вживлённая в бетонную среду, делающая изделия ЖБИ прочными и изящными одновременно, стала визитной карточкой всех последующих изобретений Жозефа Монье. За двадцать последующих лет Монье запатентовал порядка 15 изделий из железобетона, в числе которых – железнодорожные шпалы, перекрытия, балки, мостовые конструкции, газовые и водопроводные трубы и даже переносные и стационарные жилые дома. В 1868 году Монье соорудил в Майсонс-Алфорте небольшой железобетонный бассейн, это был первый ЖБИ-бассейн в истории. Первый мост из железобетона, проезжая часть которого составляла около 4 метров, был возведен в 1875 году.

Монье подал в патентные ведомства Германии и России заявки на выдачу патентов на свои изобретения и получил патенты. В 1879 году немецкий инженер и фирмач Вайс заключил лицензионное соглашение с правообладателем. Вайс перенес арматуру из середины сечения в нижнюю зону балки или плиты, испытывавших в этой части наибольшую нагрузку на растяжение. Монье приехал в Берлин, где увидел новацию, запротестовал и сердито спросил у лицензиата Вайса: «Скажите, кто изобретатель этой конструкции – вы или я?» Вайс спокойно ответил: «Вы первый соединили железо с бетоном, и поэтому я называю эту конструкцию системой Монье, но я первый правильно расположил железо и бетон, хотя, к сожалению, я не мог получить на это патент».

Кстати, первым скрестил цементный раствор и арматурную сетку еще в 1848 году адвокат по профессии Ж.-Л. Ламбо, запатентовавший железобетон­ную лодку. Она стало экспонатом Всемирной выставки в Париже, получила приз «ЭКСПО-1855». Увы, специалисты (как это часто бывало в истории изобретений) интереса к диковинке не проявили и о лодке вскоре забыли. Ламбо не стал патентовать железобетон…

Естественное право собственности разработчика на свое изобретение провозгласил патентный закон Франции, принятый Конвентом в январе 1791 года. В своей преамбуле закон запрещал всем и всякому пользоваться изобретением без дозволения субъекта права. Закон утвердил монополию патентовладельца во имя развития промышленности. С этого времени патент на изобретение, родившийся одновременно с капитализмом, способствует его прогрессу.

Справедливость с железобетоном была восстановлена лишь спустя сто лет: в 1950 году во Франции было отмечено столетие рождения железобетона, и тем самым был утвержден приоритет Ламбо.

Идея Монье увлекла другого француза – талантливого инженера Эжена Фрейсине. Обладая глубокими техническими знаниями и досконально изучив свойства нового материала, Фрейсине создал множество уникальных разработок и внес огромный вклад в совершенствование и развитие эксплуатационных характеристик железобетона и расширил границы его применения. Так, например, ему удалось увеличить прочность железобетона с помощью вибропрессования.

Но самой значимой технической работой Фрейсине является изобретение технологии изготовления бетона из струнно-напряженных элементов. Максимально натянутые стальные каркасные струны — опоры в готовом бетонном элементе, возвращаются к исходной длине, придавая бетону дополнительное напряжение. Таким образом, при нагрузке на бетонную конструкцию процессы сжатия и растяжения распределяются равномерно, что значительно повышает несущие свойства железобетона.

Далее начался настоящий «бетонный бум». В начале ХХ века в Германии был изобретен «товарный цемент» — готовая смесь, которая доставлялась к месту строительства. В США и Англии появились первые бетономешалки.

Процесс строительства длился очень долго, поскольку готовый бетон окаменевал. Конная бетономешалка, использовавшаяся в то время, имела ограниченное применение. Деревянные лопасти перемешивали смесь, во время вращения колес телеги, но она была нескладной и медленной [2].

Стефан Степанян в 1935 году изобрел передвижную бетономешалку на шасси грузового автомобиля (пат. США № 1935922). Это техническое решение придало огромное ускорение всему мировому строительному бизнесу. Изобретение Степаняна стало работать за счет принципа естественного обрушения смеси в барабане. В таком барабане неподвижно закреплены лопатки, которые не позволяют компонентам скользить по стенкам при вращении, этим самым и обеспечивается перемешивание. В 1954 году на ежегодном собрании изобретатель Степанян был удостоен награды Национальной Цементной Ассоциации (National Ready Mixed Concrete Association), которая назвала его своим пожизненным почетным членом. В 2004 году Степаняна выбрали в качестве одного из 100 лучших профессионалов частного транспортного сектора Американской дорожной и транспортной ассоциации строителей.

Интересно, что Стефан Степанян (1882–1964) ещё в 1916 году направил заявку на автобетономешалку в Патентное бюро США (Ведомство по патентам и товарным знакам США). Но в выдаче патента было отказано из-за убежденности эксперта ведомства в том, что грузовик не выдержит вес бетономешалки (!?). Однако в 1928 году Степанян повторно подал заявку, и в 1933 году патент получил. Это было действительно революционное изобретение. Впоследствии за свои заслуги Степанян получил прозвище «Отец бетонной промышленности».

По невыясненным причинам патент был выдан с задержкой на 17 лет. Решение эксперта также остается неубедительным: ведь миссией патентного ведомства является продвижение «индустриального и технологического прогресса в Соединённых Штатах и усиление национальной экономики». Рассмотрим ситуацию в рамках патентной науки. В соответствии со ст. 6 Конвенции Евразийское патентное ведомство выдает евразийский патент на изобретение, которое является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо. Этот порядок отражен в патентных законах всех стран мира. Изобретение является промышленно применимым, если оно может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, здравоохранении и других отраслях экономики или в социальной сфере (п. 4 ст. 1350 ГК РФ).

Для признания изобретения промышленно применимым необходимо, чтобы были выполнены следующие условия: указано назначение изобретения в описании, содержавшемся в заявке на дату подачи; приведены в документах и чертежах средства и методы, с помощью которых возможно осуществление изобретения. Осуществимость изобретения дополнительно усиливается требованием к описанию изобретения (п. 2 ст. 1375 ГК РФ гласит: описание должно раскрывать изобретение с полнотой, достаточной для его осуществления).

Эксперт проверяет техническую сторону предложения и на основании описания определяет, основываясь на своем опыте специалиста в данной области техники и используя общие естественно-научные знания, возможно ли в принципе реализовать указанное назначение заявленного изобретения. Если установлено, что на дату приоритета изобретения соблюдены все указанные требования, изобретение признается соответствующим условию применимости.

При несоблюдении указанных требований делается вывод о несоответствии изобретения условию промышленной применимости. В отношении изобретения, для которого установлено несоответствие этому условию, проверка новизны и изобретательского уровня не проводится.

Итак, в случае с автобетономешалкой эксперт был прав: засомневался в работоспособности устройства и отказал в выдаче патента. Для любого изобретателя это типичный пример.

В судебной практике известны случаи рассмотрения тяжб изобретателей к Роспатенту при отказе в выдаче патент. Понятно, если заявленное техническое решение не соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», следует отказ в удовлетворении иска. Таковы Решение Суда по интеллектуальным правам от 7 декабря 2015 года по делу № СИП-64/2015 и Определение Верховного Суда РФ от 12 октября 2016 № 300-ЭС16-13829 по тому же делу. Суды установили, что заявителем 30 апреля 2010 году была подана заявка № 2010117027 на выдачу патента на изобретение «Унифицированная оптическая схема разъемного соединителя волоконных световодов для разработки оптических преобразователей», не отвечающее условию патентоспособности «промышленная применимость».

Но вернемся к автобетоносмесителю. Многие строительные механизмы просты для понимания. Краны двигают грузы вверх и вниз. Самосвалы загружают, перевозят и разгружают. Бульдозеры сгребают. Из всего этого есть одно исключение – это простой автобетоносмеситель. Если бетон в той или иной форме был известен со времен строительства римлянами Аппиевой дороги (между Римом и Капуей), то передвижной бетоносмеситель – дитя ХХ века.

Барабанный автобетоносмеситель, который мы видим на дорогах сегодня, практически не изменился по сравнению с конструкцией Степаняна: как правило, автономный двигатель вращает барабан на кузове грузовика, в котором установлен винт (лопасти), за счет чего наполнитель, вода и цемент находятся в движении. Постоянная подвижность сохраняет готовую бетонную смесь от твердения, расслоения, а герметичная конструкция барабана предохраняет смесь еще и от попадания внешних загрязнений и влаги.

По мере того как менялась технология, менялась и конструкция смесителя. Традиционный автобетоносмеситель имеет вращающийся барабан, в который загружают уже затворенную водой смесь и транспортируют до объекта. При таком подходе смесь необходимо разгрузить на объекте не позднее чем через два часа (в идеале 45 минут).

В США, например, существует и другая категория автобетоносмесителей – с отдельными резервуарами для воды. Большее время в пути цемент, наполнители и другие ингредиенты (добавки) перемешиваются в сухом виде. И только в нескольких километрах от пункта назначения водитель добавляет воду в барабан из резервуара. Это промежуточный вариант между размещением завода на строительной площадке и доставкой уже готовой бетонной смеси.

Конструкция барабана автобетоносмесителя и в наше время совершенствуется. Немецкие изобретатели фирмы ЛИБХЕРР-МИШТЕХНИК ГМБХ особое внимание уделяю конструированию электропривода и гидропривода барабана автобетоносмесителя (пат. RU № 2545237 и № 2467872). В АООТ «НИКТИстройкоммаш» (Санкт-Петербург) разработан смесительный барабан в виде грушевидной емкости, который снабжен спиральными сегментами, образующими винтовую линию (пат. RU № 2215651). Изобретение позволяет повысить эффективность смесителя при работе с жесткими бетонными смесями.

С целью повышения эффективности работы смесителя изобретатель А. Лещинский из Хабаровского государственного технического университета предложил (пат. RU № 2101177) при перемешивании бетонной смеси осуществлять принудительное встречное вращение барабана и лопастного вала с жестко закрепленными на нем спиральными лопастями.

Литература

1. Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий: Учебник для вузов. — М.: Стройиздат, 1984.

2. Добронравов С. С., Сергеев С. П. Строительные машины. Учебное пособие для вузов. М.: Высш. школа, 1981.

Когда изобрели цемент: кто придумал и в каком году, история появления

История цемента как строительного материала насчитывает много лет, в течение которых менялись его структура, состав и технические характеристики с целью улучшения качеств и определения самого удачного варианта. Сегодня цемент является одним из основных строительных материалов, ведь представить осуществление каких-либо работ без бетона очень сложно.

Цемент представляет собой неорганическое гидравлическое вяжущее искусственного происхождения, которое в процессе взаимодействия с водой и другими жидкостями создает пластичную массу, способную затвердевать и превращаться в каменный монолит с высокими прочностными характеристиками. Особенность цемента – способность набирать прочность в условиях влажности, что не могут делать другие минеральные вяжущие (воздушная известь, гипс и т.д.).

Основным показателем свойств цемента является его марка: буква М и цифры рядом обозначают уровень прочности на сжатие и другие сопутствующие характеристики (М200, М500). Производят цемент посредством тонкого помола гипса и клинкера (продукт равномерного обжига до состояния спекания однородного сырья из глины и известняка). В процессе измельчения в состав могут вводиться разные добавки для изменения свойств.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Виды цемента по основному минералу:

Романцемент – больше белита, сейчас его не производят.
Портландцемент – больше алита, самый распространенный.
Магнезиальный (цемент Сореля) – на базе магнезита, затворяется только водным раствором солей.
Глиноземистый – преобладает алюминатная фаза.
Биоцемент – появился благодаря использованию в производстве биотехнологий.
Кислотоупорный – на базе гидросиликата натрия: смесь кремнефтористого натрия и кварцевого песка затворяют водным раствором жидкого стекла.

Чаще всего используют портландцемент, который производят путем нагрева глины и известняка до +1450-1480 градусов. Смесь плавится, формируя гранулы клинкера, который потом смалывают с гипсом.

Основные фазы типичного клинкера для производства портландцемента:

Алит – самый важный компонент клинкера (его в составе 50-70%), быстро вступает в реакцию с водой, влияет на прочность, особенно важен для 28-суточной прочности.
Белит – 15-30% в составе, в реакцию вступает медленно, на прочность влияет мало в течение 28 суток, но потом повышает показатель.
Алюминат – 5-10%, реагирует с водой быстро, может стать причиной слишком быстрого схватывания (для препятствования этому часто добавляют гипс).
Феррит – 5-15% в составе, скорость реакции с водой может быть разной, но обычно высокая вначале, замедляется позже.

Немного предыстории о материале

Содержание статьи:

На вопрос о том, когда изобрели цемент, ответить трудно. Принято считать, что основные способы производства вяжущих нашли в 3-4 тысячелетии до н.э. Случилось это при обжиге горных пород и измельчении того, что получилось. Самые первые созданные искусственно вяжущие – это строительный гипс и известь.

Именно их использовали в строительстве бетонной галереи лабиринта (Египет, 3600 год до н.э.), Великой Китайской стены, Римского Пантеона, давних домов в Мексике.

Ввиду того, что глина и гипс могут затвердевать лишь на воздухе, их называют воздушными. Прочность материалы демонстрируют сравнительно невысокую. По мере изучения свойств материалов их водостойкость начали повышать добавлением мелкосмолотой обожженной глины, вулканических пород (это «пуццоланы» — название пошло от места залегания пород в городе Поццуолли, древний Рим).

С 1584 года в Москве начал действовать «Каменный приказ», направленный на производство кирпича, заготовку камня для строительных целей, а также производство извести. В течение многих лет гипс и известь оставались основными видами вяжущего. В 18 столетии в России начала интенсивно развиваться промышленность, были попытки систематизировать знания про вяжущие вещества, создавать новые виды.

Цемент был изобретен в 1822 году, когда русский строитель Егор Челиев смешал глину с известью и получил материал, обладающий вяжущими свойствами. Через несколько лет он издал книгу, где полностью описал процесс приготовления не только цементных материалов, но и бетон, а также рассмотрел достоинства их применения в кладке кирпичей, возведении зданий и набережных.

В 1824 году Джозеф Аспдин смог придумать современный портландцемент, который после смешивания с щебнем, песком и водой можно было применять в качестве бетона. Материал прекрасно выдерживал сжатие, но боялся растяжений. Тогда же начали изучать другие материалы и знали, что железные балки хорошо выдерживают растяжение, но боятся сжатия.

Практически одновременно несколько людей решили соединить свойства двух материалов для лучшего результата. На юге Франции в 1850 году Жан-Луи Ламбо построил несколько лодок из армированного железной сеткой бетона. В 1854 году британец Уильям Уилкинсон первым использовал бетонные панели, армированные железными балками, в возведении 2-этажного дома в Ньюкасле.

Тогда же примерно еще один строитель, Франсуа Куанье, во Франции решил поэкспериментировать – он первым связал стеновые панели со стальной арматурой перекрытий. Правда, в массы это не пошло. А вот ввел в практику железобетон человек, далекий от строительства. Создание железобетона стало одним из самых важных событий за всю историю строительства.

В 1846 году Джозеф Монье был назначен садовником оранжереи в известном саду Тюильри, что возле Лувра. Ему понадобились прочные садовые кадки для пересадки на зиму апельсиновых деревьев. Монье создал несколько кадок из смеси цемента, песка, молотого кирпича, золы (бетон), но конструкция постоянно покрывалась трещинами. И тогда Монье решил укрепить их железными стержнями.

Тогда принято было считать, что железо разрушает бетон при перепадах температур, но за 3 года все кадки остались целы. Тогда Монье сделал таким же образом емкости для воды, элементы украшения ландшафта, а в 1867 году представил железобетон миру в Париже, запатентовав его использование в искусственных водоемах. Дальше были оформлены и другие патенты – на бассейны и трубы, строительные панели, конструкции мостов, шпалы и балки.

Изобретенный Монье материал в 1875 году под его же руководством был использован в строительстве небольшого моста в замке Шазелье. А потом, в 1879 году, инженер-строитель из Германии по имени Густав Вайс выкупил все патенты у Монье и усовершенствовал конструкцию, передвинув арматуру в бок максимальной нагрузки на растяжение (ведь Монье инженером не был, такие нюансы не учитывал).

Таким образом, Густав Вайс завершил работы по созданию современного железобетона. Цемент с самого момента появления был очень высоко оценен. Сегодня без него не обходится практически никакое грандиозное строительство, материал используется во всех сферах, разных изделиях, конструкциях, зданиях.

Цемент – это не какой-то отдельный строительный материал, этот термин обозначает группу веществ с определенными физическими характеристиками: порошкообразность, вязкость, способность создавать пластичную массу с водой, а после высыхания становиться монолитом. Процесс всегда односторонний, обратно вернуть ничего нельзя.

Затвердевший цемент никогда не вернется в исходное состояние. Главные компоненты цемента – маргелистые, глинистые, известковые породы, разные добавки (бокситы, шлак и т.д.). После высокотехнологичной и высокотемпературной обработки сырье сплавляется (частично или полностью), создавая алюминаты/силикаты кальция, что делает его прочным. Видов цемента много.

Добавки в цементе обозначаются буквой Д и указывают процент (Д20 – 20% модифицирующих добавок). Если цемент чистый, стоит Д0. Благодаря добавкам удается повысить такие показатели, как стойкость к воде и коррозии, морозу и солнцу, упругость и пластичность, а также другие.

Характеристики и области применения наиболее востребованных марок

Рассматривая цемент и его характеристики, нужно понимать, какой функционал возложен на материал. Главная задача вяжущего – связывание всех компонентов конструкции/изделия в монолитное целое. Существует всего 2 типа вяжущих: воздушные (твердеющие на воздухе) и те, на свойства которых оказывает воздействие вода. Воздушные вяжущие – это гипс, глина, воздушная известь, гидравлические – цемент и гидравлическая известь.

Цемент – самый часто используемый вяжущий материал, который дает возможность создавать изделия/конструкции высокой прочности. В соответствии с типом исходного сырья и добавок есть два типа цемента – портландцемент и шлакопортландцемент. Портландцемент делится на быстротвердеющий материал и вяжущее с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в производстве которых используют цемент, могут обладать самыми разными техническими характеристиками. Добавки позволяют повышать свойства стойкости к морозу, влаге, агрессивным средам, погодным условиям, нагрузкам и т.д. Так, бетон используют для возведения домов и зданий, изделий и конструкций, даже ракетно-стартовых площадок и аэродромов.

Для обозначения максимальных показателей прочности используют понятие «марка» и цифры. Так, марка М400 указывает, что в лабораторных испытаниях затвердевший кубик из цемента с ребром 10 сантиметров при раздавливании под прессом выдерживает нагрузку 400 кг/см2. Самые распространенные марки – от М200 до М500. Есть цемент М600 и выше, но он актуален для возведения военных объектов, конструкций особого назначения.

Все цементы твердеют достаточно быстро – первоначальное схватывание начинается через 40-50 минут после затворения водой, конец твердения – через 12 часов. Полную прочность цемент набирает в течение 28 суток.

Самые востребованные марки цемента:

Портландцемент М400 – прочность 400 кгс/см2, применяют в производстве бетонных/железобетонных, монолитных конструкций, сборных ЖБИ, строительных растворов для штукатурки и кладки. Также цемент используют в бетоне для производства искусственной брусчатки, элементов мощения, садовых и дорожных бордюров.
Портландцемент М500 – прочность на сжатие равна 500 кгс/см2, марка отличается быстрым схватыванием и твердением. Из цемента выполняют строительство гидротехнических сооружений, создание высокопрочных сборных ЖБИ, монолитных сооружений, проведение аварийных ремонтных работ (при условии первоначально высокой прочности) и т.д.

Сульфатостойкий цемент – используют для создания конструкций, которые будут испытывать влияние сульфатных вод, при переменном горизонте, с постоянным замораживанием/оттаиванием, увлажнением/высыханием. Делают мосты, сваи, опоры для работы в минеральных водах.
Тампонажный – для цементирования газовых, нефтяных, иных скважин.
Напрягающий – актуален для ремонта/строительства подземных емкостных конструкций бассейнов, сооружений, гаражей под землей, тоннелей и т.д.
Высокоглиноземистый цемент – дает бетонам быстрое твердение, максимальную прочность в минимальные сроки, высокую огнеупорность и стойкость к агрессивным средам. Часто такой цемент используют для восстановления прорванных труб и плотин, разрушенных мостов и дорог, в срочном создании фундаментов.
Белый и цветной портландцемент – актуален для выполнения скульптурных, архитектурно-отделочных работ, покраски бетонных, кирпичных, шлакоблочных частей сооружений/зданий.

Разные виды цемента могут отличаться по физико-техническим свойствам. Основной критерий выбора марки цемента – сфера эксплуатации изделия, конструкции, здания, предполагаемые нагрузки, условия.

Дополнительные характеристики цемента, на которые нужно обращать внимание:

Активность – проверяется путем сжимания образца до разрушения, выражается в определенных показателях.
Плотность – считают по объему свежего цемента. Имеет значение крупность помола, которая должна быть равна 1.3 т/м3, но многое зависит от условий транспортировки, хранения. Цемент может слеживаться, уплотняться, поэтому при весе 1.3 т допускается уменьшение веса, но не очень значительное.
Срок годности – с момента производства до использования должно пройти не больше 6 месяцев (но производители гарантируют заявленные характеристики лишь в течение 2 месяцев). Цемент в мешках в условиях закрытого помещения и оптимальной влажности может храниться 3 месяца, в биг-бегах – до 6.

Время застывания – добавки регулируют этот параметр, но многое зависит от сезона (в летнее время кладочный раствор застывает за 2-3 часа до первичной крепости, зимой – до 8 часов).
Стойкость к коррозии – способность твердого монолита противостоять различным агрессивным воздействиям (щелочных/химических сред).
Водопотребность – потребность сухой смеси в определенном объеме воды для получения подвижности в применении.
Тонкость помола – главный показатель дисперсности, определяется числом сухого остатка на сите при контрольном просеивании. Параметр влияет на прочность застывшего монолита.
Морозостойкость – стойкость к отрицательным температурам, способность выдерживать определенное число циклов замораживания/оттаивания. Для повышения показателя используют минеральные добавки.

История цемента показывает, что создание данного вещества стало одним из самых важных событий в ремонтно-строительной сфере. Не менее важным этапом стало и объединение бетона с металлом, открыв эру железобетонных зданий, конструкций, изделий. При выборе цемента необходимо ориентироваться на основные марки и их характеристики, обращая внимание на соответствие требованиям по проекту, условиям эксплуатации, нагрузкам и т.д.

Источник

История цемента

Цементами называют искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или другими жидкостями образовывают пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело – цементный камень.

Первым природным вяжущим была глина. Глина и жирная земля после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. Однако в виду низких потребительских качеств данных материалов (с использованием глины возводились постройки, не требующие значительной прочности) – люди занимались поиском более совершенных вяжущих.

Первый ранний предшественник бетона был обнаружен на берегу Дуная на территории современной Югославии – в хижине древнего поселения каменного века находился пол из бетона толщиной до 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести. Ориентировочный возраст находки – более 5000 лет до н.э. Но это скорее относится к исключению из правил, массовое применение извести при строительстве датируется гораздо более поздними сроками.

В плане массового использования при строительстве, более чем за 3 тыс. лет до н. э., в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие – такие как гипс. Это обуславливалось тем, что при обжиге строительного гипса использовалось гораздо меньше топлива (температура обжига 140–190 С), чем для производства извести. Известь является древнейшим искусственным минеральным вяжущим веществом после гипса, есть сведения, что египтяне использовали смешанные известково-гипсовые растворы при строительстве пирамид. Однако гипс долгое время не терял своих позиций – в следствии меньшей энергоемкости при производстве, в том же Египте топливо было чрезвычайно дефицитным.

Впервые широко известь стала применяться в Греции для облицовочных работ и в гидротехнических сооружениях. Но лишь в римский период началось массовое применение извести для кладочных растворов.

Римляне развили строительное искусство, оставив после себя знаменитые памятники древнего мира. Римляне так же составили первые рекомендации по изготовлению и применению известковых растворов. Впервые применив вулканический пепел в качестве добавок – был изобретен предок так называемого «пуцоланнового цемента», названного по месту залежей сырья близ города Поццуолли.

В Киевской Руси основным связующим материалом была известь. Получали ее путем обжига известняка в специальных печах, которая позже гасилась в специальных ямах. Для приготовления строительного раствора использовалась известь разного состава – из чистого известняка получалась жирная белая известь (воздушная), а из известняка с глинистыми примесями – серая (гидравлическая, которая обладает способностью схватываться во влажной среде и использовалась при кладке). Белую известь использовали в основном при штукатурной работе. Хотя согласно некоторым исследованиям этим правилом не всегда руководствовались – вопрос рационального применения различных видов вяжущих также актуален и в современном строительстве. Заполнителем растворов являлась цемянка, т.е. мелкотолченая керамика, а также туф и пемза. Использовалась как специально обожженная и затем размолотая глина, так и недообоженный кирпич, а позже мелкотолченый кирпичный бой более крупных фракций – что давало меньшую усадку при твердении и увеличивало трещиностойкость. Однако тонкомолотая глина придавала дополнительные гидравлические свойства цемянке. Но видно уже тогда вопрос экономии и удешевления материалов и использования отходов производства (брак кирпича) не всегда решался в соответствии с задачей сохранения качества продукции. Использование толченой керамики в качестве заполнителя – прием, широко применявшийся многими древними народами. К примеру, в Индии применялась известь в смеси с сурки – молотым кирпичом. Интересно, что в раннем зодчестве в строительных растворах в качестве заполнителя песок практически не использовался. В качестве вяжущего также использовался гипс, а заполнитель – дробленый алебастр.

В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также изготовлением извести. В частности в Москве появились первые производители – cухих строительных смесей – назывались они цементом (или «сементом»). Активно использовались добавки – бычья кровь, творог, яичный белок, кизяк и другие вещества, что свидетельствует о высоких требованиях к качеству возводившихся сооружений.

В 1829 г. профессор Фукс (Johann-Nepomuk Fuchs, 1774.1856) – немецкий химик и минералог показал, что всякий кремнеземистый минерал может быть годен для гидравлического цемента, если его подвергнуть обжигу. Такие породы, как граниты, гнейсы, порфиры, полевой шпат, слюда и даже простая глина, не говоря о чистом кремнеземе (горный хрусталь, халцедон), все после обжига затвердевают под водой с известью. Вопрос стоял только в доступности сырья и энергоемкости производства.

Еще ранее Фукса были проведены исследования французским инженером Вика, работы которого начались в 1812 г. (Луи Жозеф Вика еще в 1812 г. показал, что обожженная смесь чистой углекислой извести и глины в известной пропорции по измельчении затвердевает с водой без всяких прибавок.), а в 1818 г. он высказал мнение и доказал опытом, что всякий известковистый минерал, содержащий глину в известном количестве, способен дать так называемую гидравлическую (т.е. твердеющую под водой) известь после надлежащего прокаливания. С 1837 по 1841 гг. Вика показал, что большая часть глин владеет свойством превращаться в пуццоланы вследствие обжига, т.е. затвердевать с известью под водой, почему продукт обжига глин и назвали искусственной пуццоланой (цемянкой). Вика предпринял затем исследование разных французских глин, мергелей, известняков, благодаря которому, во Франции быстро стало развиваться производство гидравлических известей и цементов, получаемых прокаливанием естественных глинистых известняков.

Незадолго до Вика, Джеймс Паркер открыл, что глинистые почвы устьев Темзы с 30–35% глины после обжигания и измельчения дают цемент, на производство которого он и взял патент, назвав свой цемент – романским. Несколько лет спустя такое же открытие было сделано французами в Булони. Во Франции они тоже получили название романских цементов, или быстротвердеющих (быстросхватывающих), но впоследствии из естественных глинистых известняков стали делать и медленно схватывающие цементы, почему за всеми цементами этого рода оставлено только название «романских», без других характеристик. Большие неудобства, зависящие от неоднородности глинистых известняков, повели к дальнейшим весьма важным открытиям в приготовлении цементов. Известняки с малым содержанием глины дают гидравлическую известь, с большим содержанием – гидравлические цементы разных характеристик, а естественные толщи мергелей даже незначительной мощности обыкновенно очень неоднородны по составу. Поэтому возникло естественное желание приготовить гидравлический цемент из смеси глины и извести. Вика показал, что это возможно, но практическое осуществление эта мысль получила в России и Англии. Интересно, что до настоящего времени для определения сроков схватывания цементного теста применяется прибор, который по имени его изобретателя называется иглой Вика.

В 1822 г. в Петербурге вышла книга Е.Г. Челиева «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы», а в 1825 году Челиев в книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений» обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время Отечественной войны 1812 года. Егор Герасимович Челиев начинал работать в Саратове, затем стал участником восстановления Москвы после пожара в 1812 году. Именно тогда он начал проводить эксперименты с различными материалами, чтобы найти скрепляющий состав для кирпича и камня. Стремление получить еще более совершенный вид гидравлического вяжущего привело русского строителя Челиева к важному открытию: при обжиге в горне на сухих дровах смеси извести и глины до «белого жару» (при температуре свыше 1100–1200 С) получался спекшийся продукт, обладавший в измельченном виде высокими механическими свойствами и способностью твердеть в воде. Егор Герасимович Челиев является изобретателем современного цемента.

В 1824 году Джозеф Aспдин, британский каменщик, получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», который он создал на собственной кухне. Изобретатель нагрел смесь хорошо подробленного известняка и глины в кухонной печи, после раздробил комок смеси в порошок и получил гидравлический цемент, который затвердел при добавлении воды. Aспдин назвал полученный продукт – портландцементом, потому что при производстве он использовал камни с карьера, который находился на острове Портланд. Однако только 30 лет спустя после этого открытия английские портландцементы получили распространение, а затем и преобладание. Толчок дала Лондонская всемирная выставка 1851 г., после которой на континенте весь портландцемент назывался английским.

Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность романцемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига (900–1000 С), однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Е.Г. Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина.

Дело Челиева продолжили русские ученые Р.Л. Шуляченко, А.А. Байков, В.А. Кинд, С.И. Дружинин, В.Н. Юнг, П.П. Будников, В.Ф. Журавлев и др.

Д.И. Менделеев в книге «Основы химии» рассматривает ряд вопросов, связанных с химией силикатов, в частности цементов.

После Октябрьской революции развитию цементной науки уделялось большое внимание – так как цементная промышленность является базовой в обеспечение экономической мощи страны. Была создана научная основа цементной промышленности – по всей стране были созданы организации, занимающиеся проблемами и перспективами развития производства цемента.

Последние 15 лет недостаточного внимания к цементной науке привело к тому, что утеряно как минимум 75% научного потенциала отрасли. Оставшиеся 25% нуждаются в инвестициях со стороны производителей и поддержке со стороны государства.

Источник: cement.ru

Интересная история изобретения бетона

ЖБИ, как и монолитный железобетон, применяются сегодня повсюду при строительстве сооружений. Для возведения фундамента становятся необходимыми ЖБИ-блоки или же сваи из железобетона. Также могут применяться монолитное бетонирование или буроинъекционные сваи, свайно-ростверковые, ленточные и буронабивные фундаменты. Строительство несущих конструкций невозможно без специальных перекрытий. А лестничные марши или оконные перемычки, трубы из железобетона или дорожные плиты, колодезные кольца или коллектора? Как видно, без бетона строительство надёжного сооружения невозможно!

Когда изобрели цемент?

Впервые цемент был получен англичанином Джеймсом Паркером в 1796 году при обжиге глины с использованием извести. Тогда, как же строили наши далёкие предки? На протяжении веков эти люди использовали известь, глину или гипс, но нужны были эти материалы больше для штукатурных или кладочных работ.

А, вот, первые образцы бетона были найдены археологами в разных уголках земли. Использовали бетон уже в 7500 г. до нашей эры! И пусть, тогда возводили не огромные сооружения, а отдельные элементы зданий, бетон был незаменим. Преуспели же в этом деле римляне. Поклонники современной науки, сравнивая образцы старинного бетона и сухую смесь сегодняшнего дня, по незнанию могли бы сказать, что жалеть не о чём. Увы, это не так: бетон древних римлян не очень похож на то, что мы видим сейчас, однако, он был необычайно крепок. Так сложилось, что секрет приготовления такого бетона был утерян безвозвратно.

По тому же незнанию многие полагают, что цемент изобрёл в 1824-1825 гг. Джозеф Аспдин. Оказывается же, что наш соотечественник Егор Челиев знал о цементе ещё в 1813 году, вовсю его используя. Однако, тогда нашим людям было не до патентов на свои изобретения. Конечно, портландцемент 200-летней давности имел слегка другой состав, чем сейчас. В наши дни производство бетона подразумевает использование цемента тонкого помола с нормированным составом и различными добавками. После бетона появился ЖБИ и, наконец, железобетон, который французы применяли сначала только в искусстве, пока в 1865 г. не вырос первый дом из ЖБИ.

Интересно, что цемент изобрели задолго до нашей эры

Первые попытки использовать разнообразные связывающие материалы предпринимались на заре становления человечества.
Ученые находили древние составы используемые при строительстве и по своей структуре напоминающие современный бетон более 5000 лет до нашей эры.
А искусственно созданные смеси из минеральной крошки активно использовались и в Древнем Риме, и в Индии, и в Китае.

Первые растворы содержали известь.
При взаимодействии с различными оксидами и водой известь кристаллизуется и образует прочные нерастворимые гидросиликаты калия.

Современный цемент получают при нагревании, до температуры чуть менее полутора тысяч градусов Цельсия, смеси гашеной извести с глиной или минеральных веществ с составом подобном глине.
В процессе частичного плавления из этой нагретой смеси образуются гранулы клинкера.
Полученные гранулы перемалывают с добавлением небольшого количества гипса до получения цементной пыли мельчайше фракции.
Именно такой состав позволяет получить цемент и современный бетон.

Качество и особые свойства различных видов цемента можно варьировать с помощью различных добавок.
Такие добавки могут влиять на скорость схватывания, прочность, время хранения.

Цемент в цифрах

Самым основным строительным материалом можно назвать цемент вместе с производимым из него бетоном. Очень интересную статистику, связанную с этим удивительным материалом, можно найти в сети интернет. Ниже можно почитать основные статистические выводы, а также смотрите статью об изобретении цемента.

Интересно, что это второй после воды по количеству использования ресурс на земле. Производством цемента занимаются 156 стран мира. Большая часть производства цемента в мире (70%) находится в 10 странах мира. За несколько последних лет в структуре производства и потребления цемента увеличилась доля развивающихся стран. Первое место среди них занимает Китай. Объемы цементного производства в Китае за 1994 — 2011 годы выросли в пять раз. Это составило более 50% мирового объема производства.

Полимербетон — новое слово в строительстве

Такое понятие как «полимербетон» сегодня охватывает несколько различных видов бетона, имеющих в своем составе особое органическое термореактическое связывающее вещество (эпоксидную смолу) и специальный дисперсный наполнитель (тальк, кварц или гранитную крошку). Однако, из-за весьма высокого содержания дисперсной фракции, изделия из полимербетона не смогут выдержать серьезную несущую нагрузку. Поэтому из него не делают, например, строительные блоки, применяемые в качестве опорных элементов, но широко используют в виде интерьерного или фасадного декора.

Можно использовать необычные строительные материалы

Технический прогресс диктует свои условия развития строительной отрасли. Все чаще и чаще на рынке появляются новые строительные материалы. Но, можно заняться строительством выбрав совсем необычные строительные материалы и построить вполне современный дом.

Именно так поступил один из запорожских дачников. Для стен своего дачного домика вместо строительных блоков он использовал обыкновенные пустые стеклянные бутылки из-под шампанского. Толстое бутылочное стекло позволило сделать стены устойчивыми и крепкими, а воздух находящийся внутри бутылок создает дополнительную воздушную прослойку, которая отлично помогает сохранить тепло внутри необычной постройки.

Главное свойство бетона — прочность

Прежде чем начать разговор о характеристиках такого строительного материала, как бетон, необходимо узнать, что же он из себя представляет.
Бетон – это строительный материал, который производиться искусственным путем в результате соединения цемента, воды и гравия, образуя единый строительный материал.

Саман — современный строительный материал

Одним из природных строительных материалов является саман, который состоит из глины, земли, песка, травы и воды. Саман был известен человеку очень давно, но несмотря на большой ассортимент строительных материалов, многие предпочитают использовать именно его в строительстве современных жилых домов. Многие считают, что саман является абсолютно бесплатным строительным материалом, который находиться вокруг человека, при этом он абсолютно безопасен для жизни. Современные строительные организации все чаще начинают использовать солому и саман для строительства домов, особенно загородных.

ЖБИ, бетон, цемент, история создания железобетона и жби, история цемента, бетона

ЖБИ и монолитный железобетон, на сегодняшний день, применяются практически повсюду. Почти ни одно строящееся сооружение не обходится без применения элементов ЖБИ, сборного железобетона, или товарного бетона. Можно смело сказать, что в 99% случаев, при возведении фундаментов зданий используются либо готовые ЖБИ фундаментные блоки и железобетонные сваи, либо применяется технология монолитного бетонирования. Ленточные и свайно-ростверковые фундаментны, буронабивные и буроинъекционные сваи и т.д.

В создании несущих конструкций повсеместно используются монолитные и готовые ЖБИ плиты перекрытия. Сегодняшняя длина готовых перекрытий доросла уже до 12 метров. Уверенно растёт спрос на оконные и дверные перемычки, лестничные марши, колодезные кольца, железобетонные трубы, коллектора, плиты дорожные и многие многие изделия из железобетона. Вывод здесь один: без бетона и ЖБИ нынче никуда. А чтобы мы могли сегодня строить дома, мосты, дороги, эстакады, плотины и т.д. из бетона и ЖБИ, наши предки несколько тысяч лет мучительно шли дорогой проб и ошибок. Впрочем, давайте по порядку.

Изобретение цемента

Начнём с сырьевой базы будущих ЖБИ. Как говорится, — в начале было слово. Ну а по нашему, по железобетонному, — в начале был цемент. А вернее — его не было :-))) До изобретения современного цемента, люди многие века пользовались различными вяжущими, как правило состоящими из глины, гипса, извести. В основном, они благополучно применялись при кладочных и штукатурных работах. Современные строители по сей день для этих целей используют либо известковый, либо цементный раствор. Альтернативы цементным и известковым растворам, сопоставимой по цене качеству пока не нашлось. Гипсовые сухие смеси более дороги, менее влагостойки, и из-за этого их применение во внешней отделке ограничено.

По современным научным данным, найденные археологами первые образцы бетона были изготовлены чуть ли не 7500 лет до нашей эры. Однако, речь скорее идёт не о каких-то значимых сооружениях, а об отдельных бетонных элементах сохранившихся до наших дней. Более успешными в монолитном бетонировании оказались римляне. Около тысячи лет назад ими были возведены бетонные конструкции, сохранившиеся до сегодняшнего времени именно в виде конкретных сооружений, как например на этой фотографии, а не «осколепков и черепков» найденных в кучке пыли и песка. А вот на этой картинке Вы можете увидеть, как выглядит тот самый Римский бетон. Обратите внимание на его структуру. Казалось бы, что с того времени прошла целая эпоха, достаточная для того, чтобы производство цемента и ЖБИ вышло на совершенно иной качественный уровень. Но, кривая ухмылка судьбы распорядилась по-своему. Технология Римского бетона и пуццоланового вяжущего на котором он затворялся были утеряны! Несколько сотен лет человечество, да и научно-технический прогресс в целом, не могли постичь хитроумные рецепты пращуров.

Так или иначе, но в самом конце 18 века, а конкретно в 1796 году англичанин Джеймс Паркер путём обжига глины с известью получает цемент. Тогда он получил название «романцемент». Главное его отличие от современного портландцемента в том, что обжиг сырья производился при темепартуре примерно 800-900 градусов. Современный портландцемент получают из клинкера прошедшего термообработку температурой его спекания. А именно — 1400-1500 градусов Цельсия. Свойства романцемента не удовлетворили потребностей строителей и поиск продолжился. Правильное направление было выбрано, дело оставалось за малым.

Следующие годы принесли новые рецепты и методику изготовления цемента. Как это часто случается у изобретателей, в разных уголках мира почти одновременно делаются совершенно похожие открытия. Именно так получилось и с цементом. В 1824 году англичанин Джозеф Аспдин и в 1825 наш соотечественник Егор Челиев заявляют об изобретении нового вяжущего — цемента. В последствии он был назван как портландцемент. Причём, опыты и разработки Аспдина и Челиева велись автономно, и независимо друг от друга.

Любопытный факт: в 1825 году Челиев уже обобщил технологию производства и применения цемента, выпустив свою книгу «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель, или цемент, весьма прочный для подводных строений, как то: каналов, мостов, бассейнов и плотин, подвалов, погребов и штукатурки каменных и деревянных строений». А сам цемент, созданный Челиевым, уже с 1813 года активно использовался в строительстве различных сооружений и при реконструкции и восстановлении Москвы, разрушенной пожаром. Одним из главных объектов, где использовался цемент Челиева, был Московский Кремль. Но, как говорится: «Кто первый встал, того и тапки…» Эти «тапки» изобретателя достались Аспдину.

Полученный тогда портландцемент, его рецептура и основные стадии производства применятся по сей день (с доработками и улучшениями, естественно). Современный цемент в мешках, купленный Вами по дороге на дачу очень близок по свойствам тому самому портландцементу, полученному Аспдином и Челиевым почти 200 лет назад. Конечно, современное оборудование позволяет более точно нормировать состав; улучшена тонкость помола; используются различные добавки и т.д., но суть и основа — те же.

Бетон — предвестник появления ЖБИ

Изобретение цемента и дальнейшее его смешивание со щебнем (гравием), песком и водой, позволило получить инновационный строительный материал, именуемый – бетон. В современном понимании к бетонам относятся все виды смесей на цементном вяжущем с добавлением мелких и крупных заполнителей. При монолитных работах используются товарные бетоны, а в производстве ЖБИ — конструкционные. При желании, почитайте нашу информационную статью про состав бетона и его основные свойства. Без сомнения, изобретение цемента и бетона — прорыв в строительной индустрии XIX века.

Это был уже не Римский бетон. Это был совершенно новый материал, с гораздо лучшими свойствами и характеристиками. Полученный из цемента, бетон не боялся влаги, был стоек к морозу, огню и т.д. Современный товарный бетон, поставляемый Группой BESTO, конечно далеко ушёл по свойствам и характеристикам от своего несовершенного «прапраправнука», но основаная суть и метода были изобретены уже тогда и в малоизменённом виде они используются в производстве бетона и сейчас. На сегодняшний день, производство бетона модернизируется лишь в области разработок более точного контрольно-весового оборудования. Дорабатываются бетоносмесители и изобретаются новые добавки в бетон, улучшающие его характеристики в ту или иную сторону. А в основном — без глобальных изменений. Как впрочем и в производстве ЖБИ и цемента.

Потребовалось совсем немного времени, и бетон стал широко употребляться в строительной отрасли, а всё благодаря его свойствам, таким как: долговечность, жесткость, огнестойкость, прочность на сжатие и водостойкость. Но одно отрицательное свойство, а именно — слабая устойчивость изделий из бетона к нагрузкам на растяжение, ограничивало его использование. Как правило, бетон применяли для строительства перегородок и небольших по размеру пролетов. В то время основным материалом в несущих конструкциях было железо, и, несмотря на его отличные характеристики на изгиб, сжатие и растяжение, на открытом воздухе эти конструкции подвергались коррозии. При этом, при температуре выше 500 градусов, железо теряло свои основные качества, и при пожарах несущие конструкции гнулись и разрушались. До того, чтобы соединить воедино бетон и стальную арматуру тогда ещё не додумались. Однако, рождение железобетона и ЖБИ было уже не за горами.

Появление ЖБИ — создание железобетона

Безусловно, без своевременного появления цемента и бетона никакие ЖБИ бы не «родились», и мы бы никогда не узнали ни об Уилкинсоне, ни об Куанье, ни об Монье. Вам ничего не говорят эти фамилии? Неудивительно. ЖБИ — достаточно специфичная тема. Изобретение железобетона и Джозеф Монье — это конечно не первый полёт в космос и Юрий Гагарин, чтобы о нём знали все. Но не будем принижать значимость изобретения железобетона. Мне кажется, что железобетон — одно из сотни важнейших изобретений человечества за весь период своего существования. Ну да хватит пафоса, давайте вернёмся к насущным проблемам полуторавековой давности.

Во второй половине 19 века особенно сильно возникла потребность в кардинально новом строительном материале. Пытаясь соединить железо и бетон опытным путем, строители не задумывались о новых свойствах такого соединения, хотя металлическая проволока очень хорошо укладывалась в массив бетона и образовывала с ним единую конструкцию. Сила сцепления железа с бетоном была настолько высокой, что получаемый композитный материал (ЖБИ) работал как единое целое.

Первый патент на тандемное использование металла и бетона получил английский штукатур Уильям Уилкинсон в 1854 году. Конечно, железобетонные материалы того времени были весьма далеки от современных ЖБИ изделий, но уже тогда было выбрано верное направление, и это главное. Железобетон и первые ЖБИ из него стали широко использовать при строительстве перекрытий. Кстати сказать, монолитные и сборные плиты перекрытия из железобетона по сей день активно используются в капитальном строительстве и достойной альтернативы им пока не придумали.

Во Франции параллельно с Уилкинсоном вопросами использования железобетона занимался строительный подрядчик Франсуа Куанье (Francois Coignet). Он построил из железобетона и ЖБИ сразу несколько зданий. В 1861 году он издаёт брошюру, в которой подробно описывает методы применения бетона и железобетона в строительном искусстве. Уже в 1865 году был возведён целый дом в Нью-Кастле, который практически целиком состоял из ЖБИ. Из железобетона и бетона, было выполнено всё: стены, перекрытия, лестницы и даже дымовая труба.

Волею судьбы, усилия английского и французского строителей не вызвали должного резонанса и не произвели фуррора в области производства бетона и ЖБИ . Куда боле успешным оказался опыт, француза Жозефа Монье – садовника по профессии. Вот ведь как порой капризна судьба-злодейка. Профессиональные строители не смогли донести «железобетонную мысль» до тогдашнего потребителя, и их ЖБИ достижения почти канули в лету, а обычный садовник, абсолютно далёкий от знания и понимания физических и химических процессов, не до конца осознающий — «а как и почему?», смог оставить свой след в истории как создатель первых ЖБИ и отец железобетона. Как же это произошло.

Отцы-основатели ЖБИ

Для начала вспомним официальную легенду рождения ЖБИ. Джозеф Монье изготовил из цементного раствора садовую кадку, в которой посадил апельсиновое дерево. Со временем, она потрескалась, после чего, Монье укрепил ее железными обручами, которые после нескольких поливов «липисинов», начали предательски ржаветь. Джозефу Монье «высокохудожественная» ржавчина не понравилась и тогда, поверх обручей, он обмазал кадку, еще одним слоем раствора. И о, чудо! Первое ЖБИ «от Монье» получилось красивым и прочным одновременно. Было это в 1861 году. Вам ничего не напоминает эта дата? Именно в 1861 Франсуа Куанье выпустил ту самую брошюру про использование бетона и металла в строительном искусстве, в которой собственно и прописал «рецепт» и суть изготовления ЖБИ…

Как там у Макаревича: «Но мы все часто прославляем первых, не ведая, что славим лишь вторых». Существует мнение, что Жозеф Монье, в своих первых ЖБИ опытах не действовал методом тыка, он очень хорошо был знаком с работами Куанье. Может тут и кроется разгадка «изобретения»? Как бы там не было, патент, взятый в 1867 году на переносные садовые кадки из железа и цементного раствора, принёс Жозефу Монье материальную выгоду и славу изобретателя железобетона и ЖБИ.

Монье начал производить садовые кадки, построил первый железобетонный бассейн и взял патенты на резервуары и ЖБИ трубы. В 1869 году он начал производить ЖБИ плиты перекрытия и перегородки, и, также запатентовал это изобретение. Но, по сути, это еще не был железобетон, в современном понимании этого термина, т.к. металлическая проволока (арматура) внутри ЖБИ укладывалась не так как это делают сейчас, а как подсказывала Джозефу его интуиция. Интуиция же подсказывала неправильно. Монье постоянно расширял сферы применения полученного им материала и в 1873 он получил патент на железобетонный мост, в 1878 году – запатентовал железобетонные шпалы и балки, а в 1880 году, он все свои разработки по ЖБИ объединил в единый патент, и подал заявки на патентование своих изобретений в России и Германии.

В масштабном строительстве, изобретения Монье нашли широкое применение несколько позже. Это произошло благодаря тому, что ряд инженеров провели фундаментальные исследования нового материала и усовершенствовали его. Огромное количество экспериментов и разработок ЖБИ того времени двигало прогресс в сторону выбора правильных решений и методик. Огромных результатов в модернизации и усовершенствовании ЖБИ добился немецкий инженер Гюстав Вайс (Gustav Adolf Wayss), купивший в 1886 году у Монье патентные права на использование железобетона в Германии. После ряда проведённых исследований и испытаний, Вайс перенес арматуру из середины сечения плиты в нижнюю её часть. Кстати сказать, в современных ЖБИ плитах перекрытий арматура строительная укладывается и в верхней и в нижней части плиты. Но это уже совсем другая история. Вернёмся к Монье и Вайсу.

Монье, увидев ЖБИ плиты, изготовленные таким образом (с нижним армированием) изрядно возмутился. На что Гюстав Вайс дал тактичный ответ, в котором подчеркнул, что идея соединения железа с бетоном, конечно принадлежит Монье, но правильная укладка арматуры остается за ним, как за человеком несущим ответственность за надёжность и долговечность создаваемых конструкций. Благодаря настойчивости и знаниям Вайса нижнее расположение рабочей арматуры позволило увеличить пролёт железобетонных плит перекрытий до пяти метров. Компания БЭСТО поставляет ЖБИ плиты перекрытия длиной до 12 метров! Что было бы, если бы Вайс оказался посговорчивей, а Монье понастойчивей :-))) Разработки и эксперименты Вайса открыли дорогу широчайшему применению конструкций из железобетона, ЖБИ и бетона во всех областях строительства. Можно сказать, что современный железобетон и ЖБИ очень многим обязаны Гюставу Вайсу. Впрочем, как и Уильяму Уилкинсону, Франсуа Куанье, Джозефу Монье и всем тем, кто был и конечно ещё будет после них…

C железобетонным приветом, Эдуард Минаев.

История бетона

Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития.

Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. Использование глины в строительстве восходит приблизительно к 10 тысячелетию до н. э. На основе глины и жирной земли приготавливались смеси типа растворов и бетонов, которые в те Далекие времена широко применялись при строительстве самых различных построек и сооружений; начиная от простейших глинобитных (землебитных) домов до громадных храмов — зиккуратов.

Интересный факт, что 3600 лет назад до нашей эры, строители того времени использовали бетон для постройки галерей египетского лабиринта или части Великой Китайской стены (III век до н.э.). Безусловно, тот материал отдаленно напоминает современный состав бетона. Но, сам факт использования этого материала говорит о востребованности бетона независимо от эпохи. Слово бетон известно человечеству уже более 6000 лет. Именно бетон дал новый толчок в развитии архитектуры Древнего Рима. С его применением появились принципиально новые строения: арки, мосты, базилики, акведуки. С падением Римской империи рецептура изготовления бетона была забыта и утеряна на века.

Современная история производства бетона

Известно, что Петр I для постройки верфей в Лодейном Поле требовал присылки не извести, а именно «цемента». Правда, этот «цемент» мало чем был похож на современный цемент. Он был крайне неоднороден и имел низкую прочность.

Попытки найти формулу «искусственного камня» заставляли ученых и исследователей неутомимо дробить, смешивать и исследовать.
В разных странах велись многочисленные научные исследования, чтобы изыскать полноценное гидравлическое вяжущее вещество.
И успех пришел. Такое вяжущее было, наконец, найдено. Им оказался цемент, или каменный клей. Его получил русский строитель Е. Челиев в начале XIX века, обжигая смесь глины и извести до спекания, а затем ее размалывая.

Одновременно цемент был изобретен англичанином Аспдином и назван «портландцементом» (по сходству в затвердевшем виде с известняками из каменоломен близ города Портланда). Позднее, уже во второй половине XIX века, способ производства цемента был усовершенствован профессором Петербургской военно-инженерной академии А.Р. Шуляченко. Его, по справедливости, считают отцом русского цементного производства. Под руководством А.Р. Шуляченко качество цемента было настолько улучшено, что отечественный цемент в России почти вытеснил иностранный портландцемент. В России были построены цементные заводы и цемент стал изготавливаться промышленным путем.
В чем же секрет клеящей способности цемента? В высокой прочности и исключительном свойстве превращаться в камень не только на воздухе, но и в воде.
Пытаясь получить «искусственный камень», строители смешивали разнообразные по форме камни и мелкий песок, а затем скрепляли их цементом, растворенным в воде, после чего всей смеси давали затвердеть. Новый материал по прочности не уступал природным конгломератам. Он был назван бетоном (от франц. beton). Применение цемента для изготовления бетона сделало его незаменимым материалом в современном строительстве.

История железобетонных конструкций

Железобетонные изделия начали производить массово около 160 лет назад. Возможно, что первые патенты на изготовление изделий из железобетона были получены в 19 веке. С этого времени различные виды изделий из железобетона находят применение в строительных конструкциях. Значительную роль в создании новых для того времени видов рациональных железобетонных конструкций сыграл французский инженер. В 1892 г. он предложил железобетонные ребристые перекрытия и ряд других строительных конструкций.

В России ЖБИ стали применять с 1885 г. для перекрытий по металлическим балкам.

Большое распространение железобетонные изделия получили в России после проведенных испытаний железобетонных плит, труб, сводов, мостов и других конструкций. С 1900 г. железобетон применяется при строительстве железнодорожных сооружений, шоссейных дорог, в промышленном и гражданском строительстве.

Краткая история изобретения цемента

На протяжении всей истории люди использовали цемент в качестве основного строительного материала. Египтяне использовали кальцинированный гипс для строительства, а римляне и греки добавляли в известь песок и крупные камни для приготовления раствора. Однако римлянам приписывают изобретение цемента. Римляне использовали вулканический пепел и пуццолановый бетон при строительстве гавани.

Не имея доступа к вулканическому пеплу, британцы использовали в качестве бетона плитку или кирпич.Следовательно, римляне, вероятно, были первой цивилизацией, которая использовала цементоподобный материал для строительства.

Так идет Рим

Использование цемента в качестве строительного материала сократилось после распада Римской империи. Многие люди начали использовать раствор, отвержденный карбонизацией извести, что было относительно медленным процессом. Средневековые соборы в Англии и Франции были построены каменщиками, которым не хватало технологий для обработки цементных материалов, как это делали римляне тысячу лет назад.

Изобретение цемента и промышленная революция

Эпоха Просвещения и Возрождения открыли новый образ мышления, который привел к промышленной революции. В Британии в 18 веке непрерывная потеря военных и торговых судов способствовала дальнейшему развитию цементных технологий благодаря строительству маяков, чтобы минимизировать потери кораблей в битвах.

В 1759 году Джон Смитон, инженер и каменщик, строил маяк у побережья Корнуолла, когда он обнаружил, что смесь глины, воды и дробленого шлама, полученного из железа и извести, может образовывать строительный раствор.

бетонная комната

Позже Джозеф Аспдин получил патент на материал под названием «портландцемент», который он произвел путем обжига смеси тонко измельченной глины и известняка до тех пор, пока известняк не стал кальцинироваться. Хотя Аспдин считается первым изобрел портландцемент, его цемент был более низкого качества по сравнению с современным портландцементом, поскольку более ранняя форма производилась при гораздо более низкой температуре. Тем не менее, его новаторство считается большим достижением в бетонном строительстве.

Современный цемент, затвердевший в 1845 г.

Исаак Джонсон произвел первый современный портландцемент в 1845 году путем смешивания глины и мела и обжига смеси при чрезвычайно высоких температурах. Высокая температура производила цемент прекрасного качества, подобный тому, который используется сегодня.

Хотя материалы, которые Джонсон использовал для изготовления портландцемента, такие же, как те, которые мы используем сегодня, три важных изменения в процессе производства цемента привели к производству современного портландцемента:

• Разработка вращающихся печей
• Добавление гипса к контрольной установке
• Измельчение клинкера и прочего сырья в шаровых мельницах

В начале 20 века вертикальный вал был заменен вращающимися печами, которые первоначально использовались для производства извести.Это позволило обжигать материалы, используемые в производстве цемента, до гораздо более высоких температур за счет передачи излучаемого тепла. Кроме того, поскольку клинкер постоянно движется внутри печи, внутри печи достигается постоянная температура, создавая зону горения.

Мы в Del Zotto помогаем нашим клиентам экономить время и деньги уже не одно поколение. Мы известны своей вежливостью, профессионализмом, оперативностью, компетентностью и конкурентоспособными ценами. Итак, если есть работа или покупка оборудования, требующая нашего опыта, свяжитесь с нами сегодня.

Что вы думаете о нашем путешествии по истории? Комментарий ниже.

История бетона — CEMEX USA

История цемента

История бетона и цемента

Бетон — это материал, используемый в строительстве, состоящий из твердых, химически инертных твердых частиц, известных как заполнитель (обычно состоящий из различных типов песка и гравия), которые связаны между собой цементом и водой.

Заполнители могут включать песок, щебень, гравий, шлак, золу, обожженный сланец и обожженную глину. Мелкий заполнитель (мелкий относится к размеру частиц заполнителя) используется для изготовления бетонных плит и гладких поверхностей. Крупный заполнитель используется для массивных конструкций или участков из цемента.

Цемент существует намного дольше, чем строительный материал, который мы называем бетоном.

Цемент в древности

Считается, что цемент старше самого человечества, он образовался естественным путем 12 миллионов лет назад, когда обожженный известняк вступил в реакцию с горючим сланцем.Бетон восходит как минимум к 6500 году до нашей эры, когда Набатея, известная нам как Сирия и Иордания, использовала предшественник современного бетона для строительства конструкций, которые сохранились до наших дней. Ассирийцы и вавилоняне использовали глину в качестве связующего вещества или цемента. Египтяне использовали известь и гипсовый цемент. Считается, что Набато изобрели раннюю форму гидравлического бетона, который затвердевает под воздействием воды с использованием извести.

Использование бетона в качестве строительного материала преобразовало архитектуру всей Римской империи, сделав возможными конструкции и конструкции, которые нельзя было построить, используя только камень, который был основным продуктом раннеримской архитектуры.Внезапно арки и эстетически амбициозную архитектуру строить стало намного проще. Римляне использовали бетон для строительства сохранившихся памятников, таких как Бани, Колизей и Пантеон.

Однако с наступлением Средневековья такие художественные амбиции угасли вместе с научным прогрессом. Фактически, в Средние века было много разработанных методов изготовления и использования утраченного бетона. Concrete не предпринял следующих серьезных шагов вперед до тех пор, пока не прошли Темные века.

Эпоха Просвещения

В 1756 году британский инженер Джон Смитон изготовил первый современный бетон (гидравлический цемент), добавив в него камешки в качестве грубого заполнителя и смешав механический кирпич с цементом. Смитон разработал свою новую формулу бетона, чтобы построить третий маяк Эддистон, но его нововведение привело к огромному всплеску использования бетона в современных конструкциях. В 1824 году английский изобретатель Джозеф Аспдин изобрел портландцемент, который до сих пор остается доминирующей формой цемента, используемой в производстве бетона.Аспдин создал первый настоящий искусственный цемент путем сжигания молотого известняка и глины. Процесс обжига изменил химические свойства материалов и позволил Аспдину создать более прочный цемент, чем обычный измельченный известняк.

Промышленная революция

Бетон сделал исторический шаг вперед, включив в него закладной металл (обычно сталь), чтобы сформировать то, что теперь называется железобетон или железобетон. Железобетон был изобретен в 1849 году Джозефом Монье, который получил патент в 1867 году.Монье был парижским садовником, который делал садовые горшки и кадки из бетона, армированного железной сеткой. Железобетон сочетает в себе прочность металла на растяжение или изгиб и прочность бетона на сжатие, чтобы выдерживать большие нагрузки. Монье выставил свое изобретение на Парижской выставке 1867 года. Помимо своих горшков и кадок, Монье продвигал железобетон для использования в железнодорожных шпалах, трубах, перекрытиях и арках.

Его использование также привело к появлению первого железобетонного моста и массивных сооружений, таких как плотины Гувера и Гранд-Кули.

Кто изобрел цемент? Журнал Concrete Construction

Бен Далтон через Wiki
Мемориальная доска в Лидсе, Англия, провозглашает Джозефа Аспдина отцом портландцемента.

Мемориальная доска в английском промышленном городе Лидс с гордостью провозглашает сына города, каменщика Джозефа Аспдина, изобретателем портландцемента. Однако, как и многие другие исторические события, это утверждение в лучшем случае верно лишь отчасти, — говорит Роберт Курланд, автор книги Concrete Planet: The Strange and Skinating Story of the World of the World of the Human Made Material .По мнению Курляндии, более вероятно, что секрет портландцемента в том виде, в каком мы его знаем сейчас, был обнаружен сыном Аспдина, Уильямом. В своей книге Курланд описывает персонажей, достойных романа Чарльза Диккенса, а в центре сюжета — Уильям Аспдин, аферист и аферист, который также является настоящим отцом портландцемента.

Джозеф Аспдин, как указано на мемориальной доске, запатентовал в 1824 году материал, называемый портландцемент (цемент был похож по цвету на портлендский камень, популярный в то время в Англии).Но его строительный раствор на основе извести был не намного тверже и прочнее любого другого продукта того времени, хотя Аспдин много работал над улучшением продукта, экспериментируя с различными формулами и способами производства порошка. (Будучи скромным каменщиком, Аспдин имел проблемы с добычей грубого известняка для своих усилий — по всей видимости, он доходил даже до того, что воровал камень с местных дорог, за что власти дважды штрафовали его.)

Аспдин-старший измельчал. камень, смешайте его с водой и глиной, высушите смесь, обожгите ее в печи, пока она не станет твердой, и снова измельчите, чтобы получить цементный порошок.Видимо, он отказался от части продукта — пережаренных «клинкеров», потому что его было слишком сложно измельчить. Это был Уильям, сын, которому, кажется, пришла в голову блестящая идея спасти и измельчить клинкер. И именно клинкеры дали цемент, который фактически соперничал с портландским камнем по твердости и долговечности.

Бетонная планета Р. Курляндии
Сын Аспдина Уильям фактически открыл метод изготовления и измельчения клинкера для производства цемента.

Уильям расстался со своей семьей в 1841 году и переехал в Лондон, где самостоятельно занялся цементным бизнесом.Как пишет Курляндия, «Уильям, по-видимому, держал в секрете процесс изготовления клинкера при себе, поскольку нет никаких свидетельств того, что его отец делал клинкерный цемент после отъезда сына в Лондон».

Спустя годы Уильям сделал себе имя менее удачным способом: в качестве серийного растратчика, который присваивал все, от денег соинвесторов до заработной платы своих сотрудников. По словам Курляндии, его рекламные претензии к цементу — каким бы хорошим он ни был — были творческой выдумкой. Но в течение многих лет, пока конкурент по имени Исаак Джонсон, наконец, не понял, как он это делает, портландцемент Aspdin доминировал в отрасли.Тем не менее, его склонность к обману партнеров доставляла ему неприятности. Он закончил свои дни в возрасте 49 лет в одиночестве и без друзей в Европе.

Эта статья впервые появилась в выпуске за март 2019 года нашего родственного издания The Journal of Light Construction.

История бетона: текст

История бетона: текст

A Временная шкала

Цемент существует не менее 12 миллионов лет. Когда сама земля претерпевала интенсивные естественные геологические изменения, создавался цемент.Именно этот природный цемент впервые применили люди. В конце концов они открыли, как делать цемент из других материалов.

12 000 000 до н.э.	Реакции между известняком и горючим сланцем во время самовозгорания произошли в Израиле с образованием естественного отложения цементных соединений. Месторождения были охарактеризованы израильскими геологами в 1960-х и 1970-х годах.
3000 г. до н.э. Египтяне	Использовали грязь, смешанную с соломой, для связывания высушенных кирпичей.Они также использовали гипсовые и известковые растворы в пирамидах.
Китайцы	Использовали вяжущие материалы, чтобы скрепить бамбук в своих лодках и на Великой стене.
800 до н.э. Греки, Крит и Кипр	Использовали известковые растворы, которые были намного тверже, чем более поздние римские растворы.
300 г. до н.э. Вавилоняне и сирийцы	Использовали битум для связывания камней и кирпичей.
300 г. до н.э. — 476 г. н.э. Римлянам	Использованный пуццолановый цемент из Поццуоли, Италия, недалеко от горы. Везувий для строительства Аппиевой дороги, римских бань, Колизея и Пантеона в Риме и акведука Пон-дю-Гар на юге Франции. Они использовали известь как вяжущий материал. Плиний сообщил о смеси раствора из 1 части извести и 4 частей песка. Витрувий сообщил о 2 части пуццолана на 1 часть извести. В качестве примесей использовались животный жир, молоко и кровь (вещества, добавляемые в цемент для улучшения свойств.) Эти конструкции существуют и сегодня!
1200 — 1500 Средние века	Ухудшилось качество вяжущих материалов. Использование обожженной извести и пуццолана (примеси) было утрачено, но оно было восстановлено в 1300-х годах.
1678	Джозеф Моксон писал о скрытом огне в раскаленной извести, который появляется при добавлении воды.
1779	Бри Хиггинс получил патент на гидравлический цемент (штукатурку) для наружной штукатурки.
1780	Бри Хиггинс опубликовал «Эксперименты и наблюдения, сделанные с целью совершенствования искусства составления и нанесения известкового цемента и приготовления негашеной извести».
1793	Джон Смитон обнаружил, что кальцинирование известняка, содержащего глину, дает известь, которая затвердевает под водой (гидравлическая известь). Он использовал гидравлическую известь для восстановления маяка Эддистоун в Корнуолле, Англия, который ему было поручено построить в 1756 году, но сначала ему пришлось изобрести материал, на который не повлияла бы вода.Он написал книгу о своей работе.
1796	Джеймс Паркер из Англии запатентовал природный гидравлический цемент путем кальцинирования конкреций нечистого известняка, содержащего глину, под названием Parker’s Cement или Roman Cement.
1802	Во Франции использовался аналогичный процесс римского цемента.
1810	Эдгар Доббс получил патент на гидравлические растворы, штукатурку и штукатурку, хотя они были низкого качества из-за отсутствия мер предосторожности в печи.
1812 -1813	Луи Вика из Франции приготовил искусственную гидравлическую известь путем прокаливания синтетических смесей известняка и глины.
1818	Морис Сент-Леже получил патенты на гидравлический цемент. Natural Cement производился в США. Природный цемент — это известняк, который, естественно, содержит необходимое количество глины для изготовления того же типа бетона, который обнаружил Джон Смитон.
1820 — 1821	Джон Тикелл и Абрахам Чемберс получили больше патентов на гидравлический цемент.
1822	Джеймс Фрост из Англии приготовил искусственную гидравлическую известь, подобную Vicat’s, и назвал ее British Cement.
1824	Джозеф Аспдин из Англии изобрел портландцемент путем сжигания мелко измельченного мела с мелкодисперсной глиной в печи для обжига извести до удаления углекислого газа. Затем спеченный продукт был измельчен, и он назвал его портландцементом в честь высококачественного строительного камня, добытого в Портленде, Англия.
1828	И. К. Брунелю приписывают первое инженерное применение портландцемента, который был использован для заполнения бреши в туннеле Темза.
1830	Первое производство извести и гидравлического цемента было осуществлено в Канаде.
1836	Первые систематические испытания прочности на растяжение и сжатие были проведены в Германии.
1843	Дж.M. Mauder, Son & Co. получили лицензию на производство запатентованного портландцемента.
1845	Исаак Джонсон утверждает, что обжигал сырье портландцемента до температур клинкера.
1849	Pettenkofer & Fuches выполнила первый точный химический анализ портландцемента.
1860	Начало эры портландцементов современного состава.
1862	Blake Stonebreaker из Англии представила щековые дробилки для измельчения клинкера.
1867	Джозеф Монье из Франции укрепил цветочные горшки Уильяма Ванда (США) проволокой, положив начало идее железных арматурных стержней (арматурных стержней).
1871	Дэвид Сэйлор получил первый американский патент на портландцемент. Он показал важность истинного клинкеринга.
1880	Дж.Grant of England показывает важность использования самых твердых и плотных частей клинкера. Ключевые ингредиенты подвергались химическому анализу.
1886	Первая вращающаяся печь была представлена ​​в Англии для замены вертикальных шахтных печей.
1887	Анри Ле Шателье из Франции установил оксидные соотношения для приготовления необходимого количества извести для производства портландцемента. Он назвал компоненты: алит (трехкальциевый силикат), белит (двухкальциевый силикат) и целит (тетракальцийалюмоферрит).Он предположил, что затвердевание вызывается образованием кристаллических продуктов реакции между цементом и водой.
1889	Построен первый железобетонный мост.
1890	Добавление гипса при измельчении клинкера в качестве замедлителя схватывания бетона было введено в США. Вертикальные шахтные печи были заменены вращающимися печами, а для измельчения цемента использовались шаровые мельницы.
1891	Джордж Бартоломью построил первую бетонную улицу в США в Беллефонтене, штат Огайо. Он существует и сегодня!
1893	Уильям Михаэлис утверждал, что гидратированные метасиликаты образуют студенистую массу (гель), которая со временем обезвоживается и затвердевает.
1900	Основные испытания цемента стандартизированы.
1903	Первое бетонное высотное здание было построено в Цинциннати, Огайо.
1908	Томас Эдисон построил дешевые уютные бетонные дома в Юнион, штат Нью-Джерси. Они существуют и сегодня!
1909	Томас Эдисон получил патент на вращающиеся печи.
1929	Доктор Линус Полинг из США сформулировал набор принципов структуры сложных силикатов.
1930	Воздухововлекающие агенты были введены для повышения устойчивости бетона к повреждениям от замерзания / оттаивания.
1936	Были построены первые крупные бетонные плотины — плотина Гувера и плотина Гранд-Кули. Они существуют и сегодня!
1956	Конгресс США аннексировал Закон о федеральных автомагистралях между штатами.
1967	Первое спортивное сооружение с бетонным куполом, Актовый зал, было построено в Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн.
1970-е годы	Внедрение армирования волокном в бетоне.
1975	CN Tower в Торонто, Канада, было построено самое высокое здание в форме скользящей опалубки. Water Tower Place в Чикаго, штат Иллинойс, было построено самое высокое здание.
1980-е годы	Суперпластификаторы были введены в качестве добавок.
1985	Дым кремнезема был введен в качестве пуццолановой добавки. Бетон высочайшей прочности был использован при строительстве Union Plaza в Сиэтле, штат Вашингтон.
1992	Самое высокое железобетонное здание в мире было построено по адресу 311 S. Wacker Dr., Чикаго, Иллинойс.

Следующая тема:
Научные принципы

Contents
MAST Home Page

История бетона как скала

История бетона настолько древняя, что мы даже не знаем, когда и где она начинается. Это история открытий, экспериментов и загадок.Императоры и короли стали легендами о возведении великих бетонных сооружений, некоторые из которых до сих пор остаются загадкой для инженеров. Многие из самых опытных архитекторов в истории черпали вдохновение в плитах из серого строительного материала. Обычные каменщики продвинули технологию, а мошенник сыграл решающую роль в разработке рецептов бетона.

Сегодня мир буквально залит бетоном, от дорог и тротуаров до мостов и плотин. Само слово стало синонимом чего-то реального и осязаемого.Прижмите отпечатки ладоней к тротуару и подпишите свое имя в истории. Это история бетона.

Первый цемент — а может, и бетон?

Давайте разберемся с этим прямо сейчас: цемент и бетон — это не одно и то же. Цемент, смесь измельченного известняка и глины, входит в состав бетона вместе с водой, песком и гравием. Изобретение бетона стало возможным благодаря развитию цемента, и, чтобы проследить историю цемента, мы должны проследить использование его компонентов.

Самое раннее известное использование известняка в сооружении датируется примерно 12 000 лет назад. Он был найден в храме Гёбекли-Тепе на территории современной Турции. Исторический храм предполагает, что, возможно, переход человечества от кочевничества к цивилизации был вызван не сельским хозяйством, а желанием собираться и поклоняться в большом здании. Известняк составлял резные Т-образные столбы Гёбекли-Тепе.

Руины Гебекли Тепе, старейшего известного храма в мире.

Teomancimit / Викимедиа

За тысячелетия, прошедшие между этой структурой и удивительным бетоном римских времен, культуры по всему миру разработали лучшие строительные материалы, некоторые из которых вы можете рассматривать как своего рода протобетон. Например, недавно археологи задались вопросом, можно ли найти раннюю форму бетона в египетских пирамидах. Гипотеза гласит, что египтяне, возможно, не тащили к пирамидам каждого строительного блока , но что блоки к вершине пирамид могли быть отлиты в форме так же, как мы сегодня заливаем бетон в форму, чтобы придать ей форму. .Однако большинство археологов считают, что нет никаких доказательств того, что какие-либо блоки сделаны из искусственного материала, такого как бетон. Вместо этого широко распространено мнение, что они сделаны из известняка, который также мог содержать глина.

Нет также свидетельств того, что греки использовали бетон. Тем не менее, минойцы Крита действительно использовали искусственный строительный материал для полов, фундаментов и канализационных труб, согласно книге Роберта Курланда Concrete Planet: The Strange and Skinating Story of the World’s The Human Made Material .Этот минойский материал, возможно, не был тем бетоном, который мы знаем сегодня, но это была смесь аналогичного сорта. Глина была основным компонентом, также использовался вулканический пепел, который сегодня называется пуццолана.

Пуццолана происходит из Поццуоли, Италия, на месте горы Везувий, извержение которой разрушило римский город Помпеи в 79 году нашей эры. Тот же вулканический пепел, который покрыл этот древний город и вовремя заморозил его жителей, также помог римлянам создать первый известный бетон в мире — и самый прочный бетон, который когда-либо видело человечество.

Рим

Связь между Римом и бетоном настолько сильна, что мы даже взяли от них название «бетон». Он образован от латинского термина concretus , что означает «расти вместе», точно так же, как компоненты бетонной смеси образуют прочный строительный блок. Но римляне не называли свой бетон « concretus ». Фактически, они ошибочно назвали свой бетон caementis , что означает «каменистый материал». Caementis — это, конечно, слово, которое дало нам «цемент».«

Mt. Везувий нависает над руинами Помпеи.

Getty Images

Древние римляне делали бетон почти так же, как мы. Они изготавливали цемент, смешивая обожженный известняк с водой. Чтобы загустить смесь, они добавили вулканический пуццолан, измельченные камни и песок. Затем смесь в полужидком состоянии разливали в резные деревянные формы для создания гладких и прочных кусков бетона.

Римляне использовали бетон для строительства пандусов, террас и дорог.Выливание смеси в формы позволило римлянам построить своды, купола и арки великих акведуков империи. Ко второму веку до нашей эры римляне начали делать стены из бетона и облицовывать их кирпичной кладкой, что было сделано по двум причинам. Во-первых, древние римляне предпочитали эстетику кирпича серой плите из неприкрашенного бетона. Во-вторых, после Великого пожара в Риме в 64 году нашей эры, уничтожившего 10 из 14 районов города, бетон оказался огнестойким, но не огнестойким.В этом отношении помог внешний кирпич.

Что делает римский бетон таким впечатляющим, так это его способность выдерживать сильные погодные условия, землетрясения и морские волны. Рассмотрим один из первых великих римских проектов.

Подъем Бетона к известности в Империи начался с смелого инженерного подвига в гавани Себастос в Кесарии, Израиль. Шел 23 год до нашей эры, время, когда бетон еще оставался малоизвестным материалом. Царь Иудеи Ирод, земля которого была территорией Римской империи, хотел улучшить экономику своего королевства.Что может быть лучше, чем построить порт на берегу Средиземного моря? Это был идеальный тест на прочность бетона.

Майкл Стиллвелл

Строительство гавани длилось восемь лет. В результате появилась одна из крупнейших гаваней в мире, уступающая только Александрии в Египте. Причалы и дамбы были сделаны из чистого бетона, вероятно, опущенного в воду с помощью крана. Дайверы, затаив дыхание, отправились в Средиземное море, чтобы внести коррективы в расположение построек.После правильного выравнивания каждый тяжелый кусок бетона утрамбовывался. Город Кесария закончил строительство через пять лет после завершения строительства гавани, а процветающий порт принес царю Ироду титул «Ирод Великий».

Спустя более 2000 лет бетонная гавань все еще не пострадала. С земли это просто не видно. Гавань Себастоса была построена прямо на разломе. Землетрясения случаются каждые несколько столетий, в результате чего пристани и дамбы медленно погружаются под Средиземное море.Но гавань Себастоса была только началом. Римляне построили одни из самых известных бетонных сооружений в мире.

Пик римского бетона

После пожара 64 г. н.э. и смерти императора Нерона четыре года спустя в Риме разразилась гражданская война. Победителем стал генерал Флавий Веспасиан, более известный как Веспасиан. Став императором, он намеревался построить самый большой театр в мире. Он назовет его амфитеатром Флавиев, и он вмещает более 50 000 зрителей и обеспечивает полный обзор событий с любого места.Это был первый стадион в мире. Сегодня мы называем его Колизеем.

Закат над Колизеем летом.

Getty Images

Римский Колизей представляет собой эллиптическое сооружение длиной 615 футов и высотой 157 футов, с площадью основания около 6 акров. В нем 80 входов, четыре из которых предназначены для VIP-персон и один — для императора. Строительство Колизея было завершено 1937 лет назад, и сегодня он стоит как один из непреходящих символов Римской империи, а точнее говоря, как свидетельство прочности римского бетона.

Однако Колизей не полностью бетонный. Непропорционально большое количество кирпича и бетона можно найти по всей арене. По данным Concrete Planet , оценки количества бетона варьировались от 6000 до 653000 тонн. Однако около 80 процентов бетона было использовано для фундамента, поэтому само собой разумеется, что 6000 метрических тонн значительно занижают оценку. Но точно сказать сложно. После всех ударов, ушибов, землетрясений и ударов молний, ​​которые сооружение выдержало на протяжении двух тысячелетий, сегодня у нас осталось только треть первоначального сооружения.

Самая нетронутая древняя бетонная структура в Риме была построена не для людей, а для богов. Спустя 1800 лет Пантеон остается таким же крепким, как и прежде. Инженеры, построившие великий храм Рима, намного опередили свое время — возможно, даже опередили наше время.

Купол Пантеона в Риме.

Getty Images

Пантеон был детищем императора Адриана. Адриан всегда интересовался архитектурой, и когда он стал императором в 117 году нашей эры, он хотел построить величайшее сооружение Империи как свидетельство богов.Он сделает это с самым большим куполом, который когда-либо видел мир.

Это было рискованное предприятие. Купол Пантеона будет охватывать 143 фута. Он был вдвое шире и выше любого купола из когда-либо созданных. Бетон заливали в изогнутую деревянную форму, идеальную полусферу, установленную на строительных лесах. После того, как строительные леса были сняты, одни стены должны были выдержать давление гигантской бетонной крыши, которая была огромной даже с учетом того, что знаменитый окулус в центре купола снимал часть нагрузки.

Римские инженеры построили эти бетонные стены невероятной толщины и облили их кирпичом внутри и снаружи. Внутри были выложены кирпичи, чтобы построить арки, снимающие напряжение со стен. Восемь цилиндрических сводов также снимают стресс, создавая галереи, в которых верующие могут стоять перед статуями богов. Дополнительный слой кирпича был уложен на землю по внешнему периметру здания.

Майкл Стиллвелл

Другими словами, стены были сильно усилены, а купол — нет.Сегодняшние инженеры не посмеют построить неармированный купол такого размера. Такая конструкция из современного бетона будет постоянно находиться под угрозой обрушения.

Как же тогда Адриану и его инженерам удалось это осуществить? Они возились с конкретными рецептами. В куполе было немного больше вулканического пепла, чем в камнях, чтобы сделать его немного легче, а в стенах было гораздо больше каменного материала, что сделало их тяжелыми и прочными.

Но до сих пор мы не знаем всех секретов Пантеона.Самым полным из сохранившихся текстов о римском бетоне является « Об архитектуре » Витрувия. Однако этот том предшествует постройке Пантеона примерно на 150 лет. Когда Западная Римская империя официально пала в 476 году нашей эры, рецепт изготовления бетона Пантеона был утерян для истории.

Бетон открыт заново

Бетон вернулся через тысячу лет. Европа переживала темные века, и древнеримские тексты не были открыты заново до эпохи Возрождения.Инженеры эпохи Возрождения изучили книгу Витрувия Об архитектуре , но, не зная загадочного серого строительного материала, ученым было трудно расшифровать терминологию Витрувия. Только итальянский монах по имени Джованни Джокондо смог взломать код.

Джокондо изучал археологию и архитектуру и заметил нечто впечатляющее в caementis . Его устойчивость к погодным условиям предполагала, что он должен быть гидравлическим, что означает, что он затвердевает под водой. Бетон, подумал Джокондо, нужно воспроизвести.

Итак, Джокондо построил сооружения, в которых были смешаны известь и пуццолана, как велел Витрувий. Его первой попыткой был оригинальный мост Пон-Нотр-Дам. На вершине моста были построены дома, но примерно через 250 лет после завершения строительства все сооружение было снесено. В домах слишком много внимания уделялось этой примитивной версии бетона, и усилия Джокондо вошли в историю как единственная попытка создать бетон в эпоху Возрождения. Но на горизонте были еще большие прорывы.

«Морской путь на мосту Нотр-Дам и Пон-о-Мен», картина Николя-Жан-Батиста Рагене, 1756 г.

В XVI веке трасс — вулканический пепел, похожий на пуццолану, — был обнаружен как полезный материал для изготовления инструментов в Андернахе, Германия. Каменщик попытался использовать золу в известковом растворе, смеси, очень похожей на бетон, и узнал, что полученный материал был более прочным и водостойким. Результатом стала цепная реакция, которая привела к созданию современного цемента.

В 17 веке голландцы начали продавать трасс во Францию ​​и Великобританию. Трасса использовалась для строительства зданий, требующих гидравлических свойств. В постоянном конфликте и конкуренции Франция и Великобритания начали попытки создать свои собственные гидравлические строительные материалы. Но у англичан было преимущество. У них был Джон Смитон.

Портрет Джона Смитона художника Р. Вудмана, 1833 г.

Коллекционер печатиGetty Images

Смитон известен как отец гражданского строительства.Он создал формулу влияния давления воздуха на скорость объекта, которая содержит «коэффициент Смитона». И более чем через тысячу лет после падения Рима и утраты секретов бетона Смитон заново открыл, как производить цемент.

В середине 1750-х годов Смитону было поручено построить маяк на опасном насесте на скалах Эддистоун, недалеко от южного побережья Англии. Все три маяка на этом месте были разрушены. Зиму не пережить. Второй обрушился во время урагана.Последний, имевший деревянный интерьер, загорелся от света и сгорел дотла. Смитон принял вызов и был полон решимости построить самый сильный маяк в мире.

Гравюра маяка Смитона на вихревых камнях.

Английский инженер-строитель экспериментировал с известными гидравлическими материалами. Он скатал шарики извести (вареная версия известняка) и трасса и бросил их в кипящую воду.Известь сама по себе растворилась, но известь, соприкасавшаяся с трассом, устояла. Затем Смитон испытал известняк из городка под названием Абертоу, бросив его в воду и раствор азотной кислоты, используемый для разделения минералов. Эксперимент показал, что примерно десятая часть известняка из Абертоу содержала глину. Смитон обратил внимание на высокую прочность этого известняко-глинистого конгломерата. Сегодня мы называем этот же материал натуральным цементом.

Маяк был построен между 1756 и 1759 годами с использованием гидравлического цементного раствора Смитона. Он стоял на Скалах Эддистоуна более века, прежде чем скалы начали разрушаться. В 1882 году маяк был разобран и перестроен в Плимуте, Англия.

Каждый британский бизнесмен хотел заработать на новом строительном материале. В маркетинговых целях производители стали называть свой натуральный цемент «римским цементом». За этим последует обман в бетонном бизнесе, который, в случае удачи, приведет к созданию еще более прочных материалов.

Мошенник

Джозеф Аспдин был каменщиком из Лидса, Англия.В 1820-х годах он ходил по мощеным дорогам города и крал кирпичи из известняка. Он был дважды оштрафован, но это не помешало известняковому вору уйти с кирпичами для своих материаловедческих тестов.

Исторические записи немного неоднородны, но мы знаем, что Аспдин сумел изобрести собственную цементную смесь. Он назвал его «портландцемент» в честь покрытого известняком острова Портленд. Как и термин «римский цемент», название «портландцемент» стало маркетинговой схемой. Но Джозеф Аспдин был не аферистом, а его сын Уильям.

Примерно в это же время существовала обычная инженерная практика, называемая перемешиванием суспензии, при которой измельченный (но не обожженный) известняк смешивался с глиной и водой. Смесь превратилась в пасту. Затем пасту обожгли в твердой печи и измельчили, превратив ее в цементный порошок. Если пасту обжигали слишком долго, полученный материал, называемый «клинкер», обычно выбрасывался.

Сохранившаяся печь для обжига извести в Берджесс-парке в Лондоне.

C Ford / Secretlondon / Викимедиа

Уильям Аспдин решил проверить ненужные обрезки клинкера.В молодости Уильям бросил отца, чтобы найти свой собственный путь в Лондоне. Он начал забирать клинкер из рук производителей цемента. У него не было ни служащих, ни печи. Все, что он сделал, это ударил клинкер молотком, чтобы разбить его. После того, как клинкер был смешан с другими цементными материалами, в результате был получен новый цемент, который годы спустя независимая фирма подтвердила, что он вдвое прочнее «римского цемента».

Портрет Уильяма Аспдина на странице xviii тома 1 «Рэдфордской циклопедии цементного строительства», 1910 год.

Уильям Аспдин создал цемент, который был лучше остальных, и все же он продолжил поиск инвесторов, которые ничего не знали о цементной промышленности, вопиюще лгали о своем продукте общественности, обманывали своих партнеров и начинали все сначала.

В проспекте своей первой цементной фирмы Уильям поставил перед собой цель установить достоверность своего непроверенного продукта. Он написал, что его цемент уже много лет существует в Северной Англии, обманным путем утверждая, что его собственный «портландцемент» — это тот же рецепт, который разработал его отец.

Фирме Уильяма удалось выкупить еще один цементный завод, но через год компания обанкротилась. Уильям нашел новых неопытных инвесторов и основал новую фирму на одной из своих предыдущих фабрик. Он опубликовал еще ложь. На этот раз он утверждал, что портландцемент его отца существует с 1821 года и что он использовался в одном из самых изнурительных строительных проектов Англии: туннеле в Темзе. Несколько человек погибли из-за наводнения во время недавнего строительства. Уильям утверждал, что рабочие использовали портландцемент для заделки ям, когда река протекала в туннель.Реальность, стоящая за этими историями, заключается в том, что ямы были заделаны глиной, и в 1821 году Джозеф Аспдин все еще воровал известняк с улицы.

Строительство туннеля через Темзу, Лондон, 1825-1843 гг.

Энн Ронан, коллекционер картинок и изображений Getty Images

Записи о том, как закончилось второе партнерство Уильяма, также скудны, но его третье коммерческое предприятие хорошо задокументировано. Однажды совет директоров предоставил Уильяму 300 фунтов стерлингов для инвестиций в фабрику.Уильяму было приказано купить паровой двигатель — и он это сделал всего за 80 фунтов стерлингов. Остальные деньги пошли в карман Уильяма.

Узнав, что он подделал квитанцию, совет директоров проверил Уильяма. Вскоре они узнали, что он обманул их с самого начала. Он присвоил средства, выделенные фирме. Он создавал записи о поддельных сотрудниках и забирал домой зарплаты. Уильяма не было.

Но ненадолго. Он быстро нашел еще одного инвестора и открыл четвертый цементный бизнес.Примерно в это же время — в 1850-х годах — конкурирующие фирмы пытались выяснить рецепт его портландцемента. Чтобы скрыть свой секрет чрезмерного обжига цементной смеси, Уильям продемонстрировал всем на открытом полу своей фабрики различные химические вещества. Тем не менее, Уильям в конце концов перестал платить за фабрику и был арестован за давние долги. Его четвертое партнерство закончилось. Он переехал в Германию и перескакивал с цементного бизнеса на цементный, прежде чем упал и ударился головой.Он умер в 1864 году в возрасте 48 лет.

Спустя полтора века мы все еще используем портландцемент мошенника.

Рождение современного бетона

В середине 1800-х годов большинство промышленно развитых стран производили портландцемент самостоятельно. Примерно в это же время у США, Великобритании и Франции возникла одна и та же идея увеличения прочности бетона на растяжение или его способности противостоять действующей силе. Бетон можно было залить на железные прутья, чтобы сформировать железобетон.

В 1880-х годах инженер из Калифорнии по имени Эрнест Рэнсом основал свою собственную строительную фирму.Рэнсом заметил, что железобетон имеет тенденцию к растрескиванию, что впоследствии значительно ослабляет его. Он решил поэкспериментировать с арматурными стержнями, используя 2-дюймовые железные стержни, чтобы проверить, сцепятся ли они с бетоном. Эксперимент удался. Затем Рэнсом попытался скрутить железные прутья в соответствии с желаемой формой бетона. Оно работало завораживающе. Инженер назвал свою идею системой Ransome. Сегодня мы называем это арматурным стержнем или арматурой, а современные инженеры обычно используют сталь.

Первым арматурным бетонным зданием Рэнсома был склад Arctic Oil Company Works в Сан-Франциско, построенный в 1884 году.Он был снесен примерно в 1930 году. Позже Рэнсом построил мост через озеро Алворд, старейшее из сохранившихся железобетонных сооружений в мире, также в Сан-Франциско. В 1903 году было завершено строительство первого в мире бетонного небоскреба — 16-этажного здания Ingalls Building в Цинциннати. Сам Рэнсом не участвовал в строительстве небоскреба, но это было бы невозможно без его метода арматурных стержней.

Здание Ингаллса во время строительства, Цинциннати, Огайо, 1903 год.Здание, спроектированное архитекторами Альфредом О. Эльзнером и Джорджем М. Андерсоном, было первым высотным зданием из железобетона в мире.

Музейный центр ЦинциннатиGetty Images

Технологии Рэнсома переживут его. Знаменитый архитектор Фрэнк Ллойд Райт проложил путь использованию железобетона в современной архитектуре. Поскольку бетон заливается в форму, ему можно придать форму, которой не смогут достичь даже самые опытные каменщики.

Первым бетонным зданием Райта был Храм Единства в Оук-Парке, штат Иллинойс.Работая с ограниченным бюджетом, единственный дизайн, вырезанный в форме, — это украшение в стиле майя вдоль верхней части здания. Бетон заливали в форму и поверх арматурного стержня очень медленно и тщательно, чтобы обеспечить плавное схватывание. Строительство проходило с 1905 по 1908 год. Благодаря использованию железобетона, Храм Единства считается многими первым современным зданием в мире.

Райт станет выдающимся архитектором США. Он использовал бетон во многих своих конструкциях, а в 1935 году этот материал широко использовался, пожалуй, в его самой известной работе: Fallingwater in Mill Run, Пенсильвания.Падение воды было бы невозможным без железобетона Рэнсома. С несколькими консолями без опоры или выступающими балками выдержит только материал с невероятно высокой прочностью на разрыв. Идея Fallingwater заключалась в том, чтобы легко интегрировать человечество и природу, и Райту удалось это сделать. Здание является национальным историческим памятником США и считается одним из величайших произведений американской архитектуры в истории.

Водопад Фрэнка Ллойда Райта в природном заповеднике Bear Run, штат Пенсильвания.

Ричард Т. Новиц, Getty Images

С тех пор, как Рэнсом разработал идеальную арматуру, бетон использовался для строительства всех типов монументальных зданий и инфраструктурных сооружений. В 1891 году человек по имени Джордж Бартоломью построил первую бетонную улицу в Беллефонтене, штат Огайо. Мост через реку Вьен в Шательро, Франция, построенный в 1899 году, является одним из самых известных железобетонных мостов в мире. Каналы, как и Панамский канал, тоже сделаны из бетона. Заводы, офисы и бункеры, построенные во время мировых войн, использовали бетон.Плотина Гувера, построенная в 1936 году для сдерживания могущественной реки Колорадо, содержит 3,25 миллиона кубических ярдов бетона, а еще 1,11 миллиона используется для строительства электростанции и окружающих сооружений. Американская система автомагистралей между штатами, которая была построена между 1956 и 1992 годами, также сделана из железобетона. Некоторые из самых прочных зданий в мире имеют бетонный фундамент. Другие, например Сиднейский оперный театр, считаются символами своей страны.

И все же даже сейчас, в этих бетонных джунглях 21 века, могут быть способы улучшить знаменитый серый строительный материал.

Бетон будущего

Арматура сделала возможным современный мир. Но с точки зрения долговечности железобетон не может сравниться с тем, что использовали римляне. Арматура окисляется при застывании окружающего бетона. Спустя десятилетия он ржавеет. Арматура расширится настолько, что в бетоне появятся трещины. В целом, согласно Concrete Planet , современный бетон может прослужить около века без капитального ремонта или замены. Впечатляющая прочность на растяжение многих наших конструкций носит временный характер, и их обслуживание требует больших затрат. Например, на восстановление Храма Единства было вложено 25 миллионов долларов.

Морская вода особенно вредна для арматуры, поскольку соль разъедает сталь всего за пять десятилетий. Вода может просачиваться естественным путем в виде крошечных отверстий и, в конечном итоге, на бетонной конструкции образуются небольшие трещины. Циклы замораживания-оттаивания также оставляют трещины на бетонных дорогах, и, хотя рассыпание соли препятствует образованию льда, она вредит арматуре так же, как морская вода. Если бы только мы могли воспроизвести римский бетон гавани Себастоса, бетон, подходящий для Пантеона, дома богов.

Бурение образца древнеримской бетонной конструкции в Портус-Косанус, Тоскана, 2003 г.

Дж. П. Олесон

Недавний отчет предполагает, что это возможно. Мы знаем, что пуццолана из вулканического пепла была основой прочности древнеримского бетона, хотя мы до сих пор не составили полный рецепт. В июле исследователи объявили, что они будут использовать аналогичный вулканический пепел у побережья Калифорнии, чтобы попытаться разгадать древнюю тайну.Цель состоит в том, чтобы реконструировать процесс, который позволил создать самый прочный бетон в истории.

Римский бетон не только водонепроницаем, но и укрепляется при контакте с морской водой. Считается, что микроскопические кристаллы растут в древнем бетоне при погружении в воду, что делает его идеальным для таких сооружений, как гавань Себастоса в древнем Израиле.

Римский бетон имеет более слабую прочность на разрыв, чем арматурный бетон, как можно было бы представить, но его способность противостоять эрозии и атмосферным воздействиям не имеет себе равных.Сочетание секретного рецепта римского бетона и современных методов проектирования арматурных стержней может позволить бетону снова произвести революцию в инфраструктуре и архитектуре.

.