Где впервые был изобретен бетон

История возникновения и использование бетона, цемента

Происхождение бетона

Много было написано о большом количестве значимых зданий Римской империи построенных с использованием «бетона» в качестве основного конструкционного материала. Многие исследователи полагают, что первое использование настоящих цементных связующих (в отличие от обычной извести, обычно используемой в древних сооружениях) произошло в южной Италии в о втором веке до нашей эры.

Особый тип вулканического пепла называемый «пуццолан», сначала использовали около Поццуоли в заливе Неаполя, он широко использовался римлянами в их цементе. Совершенно очевидно, что при строительстве Порта Aemelia, большое сооружение построенное в 193 г. до н.э., пуццолан был использован для связывания камней вместе, чтобы получить «бетон». Этот необычный пепел реагирует химически с известью и водой, укрепляясь в твердую как скала массу, даже при полном погружении в воду. Римляне использовали его для мостов, доков, ливневых стоков и водопроводов, а также для зданий.

Римский бетон

Римский бетон укладывался слоями в виде раствора вручную между камнями различных размеров. Этот раствор обкладывали глиняными камнями с обеих сторон, если это была нижняя часть строения, а для создания стен камни служили формой для «бетона». Известно, что эти кирпичи имели не конструктивное значение а использовались для облегчения строительства и, как элементы декора. Нет сомнений, что материал «пуццолан» сделал этот тип конструкций возможным, так как он был использован во всем Риме и районе Неаполя, но не встречался в северной Италии, и в других местах в Римской империи.

Большинство общественных зданий, в том числе Пантеон, и модные резиденции в Риме использовали бетонные кирпичи для возведения стен и сводов. Купол Пантеона, построенный во втором веке нашей эры, несомненно, является одним из строительных шедевров всех времен. Это очень сложная конструкция с большим количеством уменьшающих вес пустотами, нишами, и небольшими сводчатыми потолками. Строители Пантеона знали достаточно, чтобы использовать очень тяжелые элементы на уровне земли и уменьшали плотность конструкции выше в стенах и в самом куполе, чтобы уменьшить вес конструкции. Большой пролет Пантеона в 142 фута затмил маленькие предыдущие пролеты и создал эффект не меньше, чем архитектурная революции с точки зрения восприятия внутреннего пространства.

Вероятно, из-за отсутствия и недоступности пуццолана во всем мире, этот вид бетона не использовался в других местах и камне-кирпичная кладка по прежнему была доминирующим строительным материалом для большинства значительных строений в мире на протяжении многих веков. Еще один вид бетона был использован в восемнадцатом веке во Франции, где стены из оштукатуренного щебня эмитирующего каменную кладку стали модными. Франсуа Куантеро, каменщик в Лионе, искал экономичный способ создания несгораемых стен с помощью цементного раствора в сочетании с очень древней глинобитной техникой или «спрессованной землей». Глинобитная техника подразумевает использование древесной опалубки заполняемой глиной с землей или соломой с последующей утрамбовкой, но использование новых и сильных цементов сделало процесс утрамбовки ненужным. В 1824г. Джозеф Аспдин, английский каменщик, запатентовал улучшенный цемент, который он назвал Портлендским цементом, поскольку он напоминает природный камень который добывали на соседнем острове Портленд.

Считается, что Аспдин был первым, кто использовал высокие температуры для нагрева глинозема и кварцевых материалов до точки стеклования, в результате чего происходило сплавление. Цемент все еще таким же методом делается и сегодня. В девятнадцатом веке бетон был использован в Европе для зданий, в основном промышленного характера, так как этот «новый» материал не имел социальной преемственности как камень или кирпич.

Использование армирования

Существует разногласие среди исследователей, относительно первого реального использования армирования в бетоне. Скорее всего в качестве первого успешного примера был господин Лэмбот крупный землевладелец на юге Франции.

При строительстве нескольких небольших гребных лодок Жан-Луи Ламбо в начале 1850-х годов, укрепил свои лодки железными прутьями и проволочной сеткой.

У него появились планы по использованию этого материала в строительстве, поэтому он подал заявку на патент во Франции и Бельгии в 1856 году, описывая бетон следующим образом:

«улучшенный строительный материал, который будет использоваться в качестве заменителя древесины в военно-морских и архитектурных сооружениях, а также для бытовых целей, где следует избегать сырости»

В 1854 году штукатур, Уильям Б. Уилкинсон Ньюкасл-апон-Тайн, возвел небольшой двухэтажный коттедж, укрепляя бетонный пол и крышу железными прутьями и проволочным тросом, и получил патент на этот вид строительства в Англии. Он построил несколько таких конструкций и таким образом стал прародителем первых железобетонных зданий.

В 1867 году Джозеф Монье, французский садовник, получил патент на некое усиление садовых ванн, а позже запатентовал некие усиленные балки и сваи используемые для ограждения дорог и железных дорог. В последствии было доказано, что Монье никогда не знал, как Уилкинсон, сделал свое армирование, чтобы увеличить сопротивление балки.

Армирование пола

Первое широкое применение портландцементного бетона в строительстве зданий происходило под руководством французского строителя, Франсуа Куане. Он построил несколько больших домов из бетона в Англии и Франции в период 1850-1880, с первым использованием железных прутьев в полу, чтобы сохранить стены от разъезжания, а позже использовал арматуру, как изгибаемые элементы.

Первой вехой в железобетоне стала постройка американского инженера-механика, Уильяма Э. Уорда, в 1871-1875. Этот дом стоит сегодня в Порт-Честер, штат Нью-Йорк. Это стало известно благодаря усердию, с которым г-н Уорд вел все его дела, исследуя и документируя все. Он хотел надежный дом, потому что его жена ужасно боялась огня и поручил дизайн и проектирование архитектору Роберту Муку в 1870 году. Как и здание Койента, это должно было быть сделано так, чтобы напоминать каменную кладку и быть социально приемлемым решением. Г-н Уорд занимался всеми техническими и строительные вопросы сам, проводил долгосрочные нагрузочных испытания и другие эксперименты. Он использовал французское слово для бетона, «beton», а в 1883 выступил с докладом на дому к Американскому обществу инженеров-механиков, названным «Бетон в комбинации с железом в качестве строительного материала». Его аудитория, по определению, была гораздо более заинтересована в уникальных системах водоснабжения и отопительных систем, которые он проектировал, чем в железобетоне.

В 1879 году Г. А. Вайс, немецкий строитель, купил патентные права на систему Монье и стал применять железобетонные конструкции в Германии и Австрии, рекламируя это как система Вайс-Монье. Многие из этих зданий были построены также и во Франции.

Монолитная рамная конструкция

В конце девятнадцатого века происходило параллельное развитие каркасных железобетонной конструкции Г. А. Вайса в Германии / Австрии, Эрнеста Л. Рэнсома в Соединенных Штатах, и Франсуа Эннибека во Франции.

В 1870 Эрнест Л. Рэнсом был управляющим успешной компании по производству бетонных блоков как искусственного камня в Сан-Франциско. Он впервые использовал армирование в 1877 году, а в 1884 году он запатентовал систему, используя витые квадратные пруты, чтобы увеличить сцепление между бетоном и арматурой. Его крупнейшим работой на то время был Леланд Стэнфорд — музей в Стэнфордском университете, первое здание в котором была использована технология при которой бетонный наполнитель (камень) с наружи не был закрыт самим бетоном (оголен).

Он также был ответственным за ряд производственных зданий в Нью-Джерси и Пенсильвании, например, 1903-1904 строительство механического цеха Келли и Джонса в городе Гринсбург, в Соединенных Штатах.

Здание Ингалс, заметное здание в Цинциннати, было построено в 1904 году с использованием системы Рэнсома. Разработанный фирмой Элзнер и Хендерсон, это был первый бетонный небоскреб, состоящий из 16 этажей (210 футов).

По другую сторону Атлантики, Франсуа Эннебек, каменщик, оказался успешным подрядчиком в Париже, начал строить железобетонные дома в конце 1870-х. Он получил патенты во Франции и Бельгии на систему строительства Эннибека и приступил к созданию своих представительств в крупных городах. Он развивал новый метод путем проведения конференций и разработки стандартов в пределах своей собственной сети компании. Большинство его зданий (как Рэнсом) были промышленные.

Во времена подъема компании Эннибек выполнял более 1500 контрактов в год. Более чем любой другой человек, он был причиной быстрого роста железобетонных конструкций в Европе.

Бетонные купола и своды

Железобетон позволял делать здания новой формы – с тонкими стенами. В 1930 году Эдуардо Торроха, блестящий испанский инженер, разработал невысокий купол 3,5-по толщине и 150-футов шириной для рынка в Альхесирасе, используя стальные тросы для растяжки. Торроха также был автором элегантной консольной крыши стадиона в Мадридском ипподроме в 1935 году.

Мастер панельных конструкций, безусловно, был математик-инженер-архитектор Феликс Кандела испанского происхождения. Практикуя в основном в Мехико, он разработал лабораторию космических излучений, с 5/8 дюймовой толщиной крыши, для университета Мехико. Он сделал параболоидную форму свода, своим товарным знаком и, пользуясь дешевизной рабочей силы, построили много заводов и церквей в окрестностях Мехико, используя эту форму. Его наиболее ярким строением стало здание ресторана в Хочимилко, построенное в 1958 году, состоящее из шести одинаковых параболоидных сводов.

Дальнейшее использование бетона в современной архитектуре

Архитектор Ле Корбюзье всегда расходится во мнениях со своим работодателем, не желая использовать классическую дизайнерскую базу для проектирования. Ле Корбюзье чуть позже, стал очень уважаемым архитектором современной эпохи, работая почти полностью только с железобетоном. Среди его знаменитых работ такие: Вилла Савой (из панелей плоской конструкции, 1931), многоквартирные дома на Пилотэс в Нанте и Марселе (в конце 1940-х годов), Часовня Рончамп (со стенами из забетонированной каменной кладки, 1957), монастырь Ла- Туретта (1959), и правительственный комплекс на Чандигарх в Индии (1961). Больше чем его современники, Ле Корбюзье увлекался игрой естественного света, как элементом дизайна, а бетон с его разнообразной текстурой поверхности ему в этом помогал.

Фрэнк Ллойд Райт заявлял о преимуществах пластичности железобетона в монолитных строительствах, но он не воспользоваться этим до конца своей карьеры.

В 1919 году Мис ван дер Роэ предложил идею конструктивной основы в высотных зданиях с консольной плитой перекрытия, но Райт воплотил эту идею в жизнь в своей работе Башни Джонсона Воск на Расин, штат Висконсин. Весь комплекс Джонсон был признан одним из лучших творений Райта.

Читать еще:  Заделка деформационных швов в бетонных полах

Высокопрочный бетон и высотные здания

Развитие высотного строительства из бетона шло медленно от момента строительства здания Ингаллс в 1904 году. Гиганты и середнячки 1930-х годов были все из стальных конструкций. Но Башня Джонсон Воск, послужил толчком для башен-близнецов Бертран Голдберг Марина-Сити, хотя это и совершенно разные масштабы. Высотка Чикаго 60story, возведен в 1962 году, ознаменовала начало использования железобетона для строительства современных небоскребов, и составила конкуренцию строениям на стальной раме. Плэйс Виктории в Монреале, построенная в 1964 году, достигла высоты 624 фута.

Бетон повышенной прочности оказался ключом к увеличению высоты зданий, поскольку они сохраняют разумный размер колонн на нижних этажах. Shell Plaza в Хьюстоне достигла 714 футов в высоту, в 1970 году. Район Чикаго, с его многочисленными запасами высококачественной летучей золы (которая помогает достичь более прочных характеристик водно/цементного состава), породил наибольшую концентрацию высотных зданий из усиленного бетона. 70-этажная башня Lake Point достигла 645 футов в 1968 году. Water Tower Place достигла 859 футов в 1973 благодаря применению пластификаторов бетона.

В 1989 году здание Шотландия Plaza в Торонто было построено до высоты 907 футов, в 1990 году еще две башни в Чикаго превысили 900 футов в высоту и есть запланированные здания еще большей высоты.

История появления бетона.

Откуда навык этот — неведомо.

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 дс 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 (рис. 4).

Римский писатель и ученый Плиний Старший (23—79 гг. н. э.) в «Естественной истории» с восхищением пищет о видендых им в Африке и Испании «формованных» стенах таких построек. . Веками стоят они, не разрушаемые ни дождем, ни огнем, более прочные, чем сделанные из бутового камня. В Испании,— пишет он,— до сего дня стоят сторожевые вышки и башни Ганнибала из глины, построенные на вершинах гор.

Рис. 4. Зиккурат.

Плиний недаром называл такие стены «формованными» так как они, действительно, изготавливались путем трамбования (формования) влажного грунта или глины с камнем, уложенных между деревянными щитами опалубки, и в этом смысле являлись прообразом современных монолитных бетонных стен.

По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Считается, что более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее — известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.

Вместе с производством вяжущих расширялось применение растворов и бетонов. Вероятно, первыми шагами в освоении бетона было помимо полов сооружение траншей для фундаментов зданий, которые заполнялись галькой или обломками битого камня, затем заливались раствором глины, битума или извести с песком и превращались со временем в плотную и относительно прочную массу.

Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры.

Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона. Приготовление бетона и формование из него стен состояло в следующем. Вначале одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия или песка, строительного мусора и земли. Полученная сухая (очень жесткая) бетонная сместь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками. После такого уплотнения поверхность каждого слоя слегка увлажнялась водой и на него укладывался следующий бетонный слой. Процесс повторялся до полного возведения стены. Такой метод строительства довольно широко применялся в Китае еще в 20-х годах нашего века при строительстве домов, школ, бань и пагод.

Народы, жившие на островах Эгейского моря и в Малой Азии, начиная с VII—VI вв. до н. э. применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками при строительстве отдельных зданий и гидротехнических сооружений. В Индии уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные «набивные» полы (IV—V вв. до н. э.).

Искусство производства бетона постепенно распространялось в Восточном Средиземноморье и примерно к 500 г. до н. э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен, в том числе из необожженного кирпича, использовался мелкозернистый известковый бетон. Таким образом были отделаны дворцы царей Креза (560—546 гг. до н. э.) и Атталы. Впоследствии бетон стал применяться в виде бутовой кладки. Пространство между двумя рядами каменной стены заполнялось крупными камнями, а затем заливалось известковым раствором. Витрувий в своем трактате довольно подробно описал несколько видов такой кладки.

Можно предположить, что римские бетонные стены и другие подобные конструкции развились как раз из греческой бутовой кладки путем постепенного расширения бутобетонного ядра за счет уменьшения толщины каменных стен, которые из главного элемента кладки постепенно превратились в тонкую оболочку, играющую уже подсобную, второстепенную роль.

Заметное применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около-700 лет. За это время в его развитии, как в живом организме, можно проследить четыре важных этапа: рождение, быстрый рост, зрелость и гибель этого материала.

Так, зарождение бетона, т. е. медленное и постепенное внедрение его в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э.). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э. Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э.

Указанное деление эволюционного развития римского бетона на отдельные этапы довольно условно, но позволяет схематично показать весь путь, который прошел этот материал за семь веков своего существования.

Источник книга «Римский бетон». Автор В.А.Кочетов

Бетон (история изобретения)

Глядя на церковь Нотр-Дам-дю-Рэнси, на колонны Пантенона и стены Колизея, мы восхищаемся искусством камнерезов, архитекторов и строителей. Но задумываемся ли мы о том, благодаря каким материалам эта красота и величие были созданы и сохранились до наших дней? В современном мире мы окружены бетонными зданиями и конструкциями. Высокопрочный, звукоизолирующий и температурно-устойчивый материал стал частью нашей жизни. История его изобретения полна проб и ошибок, кропотливого труда и напряженной работы человеческой мысли, периодов забвения и популярности.

Происхождение бетона.

С момента своего появления, человечество конкурирует с природой. Люди пытаются своими руками создавать материалы и конструкции, которые бы соответствовали естественному миру. Так произошло и с бетоном: наши прародители одержимы были желанием создать искусственный камень, по своим качествам не уступающий горным породам.

Идею создания искусственного бетона древним строителям подсказала сама природа. Птичьи гнезда, сооруженные из веток, травы, и укрепленные глиной, птичьей слюной и другими вяжущими веществами есть не что иное, как наглядное воплощение принципа получения бетона. Глыбы так называемых цементированных пород, в которых осколки камня намертво соединены между собой минеральными веществами — кальцитом, известью, кремнеземом сходны с «рецептом» современного бетона.

Сырцовый кирпич, который использовали при строительстве мастера древнего Египта можно отнести к старейшему прародителю бетона: речную гальку египтяне смешивали с измельченной соломой и илом. До сих пор не утихают споры по поводу материала, из которого были сооружены знаменитые Пирамиды: есть ряд авторитетных ученых, исследования которых указывают на то, что кирпичи гробниц фараонов имеют искусственное происхождение.

В древнем Китае в качестве вяжущего вещества мастера использовали разваренный рис, приправленный гашеной известью. Именно такой «рисовой кашей» скреплены каменные блоки Великой китайской стены. Мастерством бетонирования владели и предшественники древних римлян – этруски, жившие в первом тысячелетии до н.э. Позже способы сооружения зданий из смеси природного камня, глины, земли, известняка с песком и соломой развили и усовершенствовали умельцы Римской империи. Изготовляемый ими искусственный камень дал старт развитию научно-технического прогресса того времени и открыл новые горизонты для развития мировой архитектуры.

Бетон по-римски.

Поначалу бетонная масса в Римской империи использовалась как уплотнитель кладки из кирпича или тесаного камня. Чуть позже мастеровые научились изготавливать самостоятельные строительные элементы из этого материала. Как правило, бетонные конструкции древние римляне изготавливали следующим образом: в форму укладывались слои из обломков горного камня, чаще всего туфы, пемзы и вулканического песка или жидкого известкового концентрата. Затем массу обильно увлажняли морской водой, утрамбовывали и высушивали. Совместив в одном процессе изготовление и укладку бетона, древние римляне достигали небывалой прочности конструкций.

Использовалась и другая технология: известь обжигали, гасили, смешивали с песком или другими добавками, затем заливали полученной массой слой крупного щебня и засыпали землей. Без проникновения воздуха, конструкция застывала год или два, и становилась прочной, как гранит. Из бетона возводились жилые дома, термы, акведуки, крепости, причалы, мосты. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам римского бетона и виртуозному исполнению выверенных инженерных решений, до наших дней сохранились такие шедевры мировой архитектуры, как амфитеатр Колизей, храм в честь богов Олимпа Пантеон.

Читать еще:  Георешетка бетонная для парковки

Эти уникальные постройки, ставшие вершиной инженерно-строительного искусства античности, более 2-х тысячелетий сохраняют свои красоту и величие. Ни войны, ни природные катаклизмы не смогли разрушить этих колонн и портиков из кирпича и бетона. Во всех странах Европы и Средиземноморья, находившихся под властью Великого Рима, большинство сооружений были выстроены с помощью римского бетона.

С падением могущественной Римской империи, уникальная рецептура вяжущего вещества – прообраза современного цемента и способы бетонирования были утрачены. Ревностно оберегаемые римскими умельцами знания и технические наработки на несколько веков были забыты, а взамен им пришли другие строительные технологии.

Цементные фантазии.

Новый виток в развитии истории бетона начался в 18-м веке, в Англии. Тщательно анализируя обрывочные записи современников о технологии приготовления бетона древнеримскими строителями, после многочисленных экспериментов, инженер Дж. Паркер получил цемент. Вещество, получившееся в процессе обжига глины с известковым порошком при температуре 900 градусов, он назвал “романцемент”, в честь итальянских мастеров.

Это был значительный успех, но до триумфа было еще далеко: увы, технические свойства романцемента не соответствовали требованиям строителей того времени. Поиски идеального вяжущего материала продолжились, и, почти через 30 лет, в 2-х странах мира почти одновременно был изобретена новая рецептура цемента. Русский строитель-новатор Егор Челиев заявил о своем изобретении селикатного цемента в 1822 году, а в 1825 он выпустил книгу, к торой обобщил и систематизировал свой опыт по изготовлению уникального материала. Возглавляя Московскую военно-рабочую бригаду, Челиев использовал цемент для восстановления построек столицы после пожара 1812 года. Именно благодаря цементу, изобретенному нашим соотечественником, была сохранена архитектурная красота Кремля.

А вот англичанину Джозефу Аспдину, который вел свои разработки, в 1824 году удалось получить патент на цемент, идентичный по рецептуре челиевскому. Адспин назвал его «портландцемент», в честь города, в предместьях которого был взят исходный материал для его изготовления. Рецептура портландцемента легла в основу современного цемента и стала настоящим прорывом в научно-техническом прогрессе того времени. Цемент вошел в десятку изобретений, изменивших мир.

Страсти по бетону.

Настоящим прорывом в строительных технологиях стало изобретение железобетона. 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.

В 1867г парижскому цветоводу Жозефу Монье пришла в голову мысль делать их 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. Это ноу-хау оказалось настолько удачным, что предприимчивый Монье забросил садовые лопату и лейки и принялся разрабатывать новые способы применения железобетона.

За двадцать последующих лет он запатентовал порядка 15-ти изделий из железобетона, в числе которых – железнодорожные шпалы, перекрытия, балки, мостовые конструкции, газовые и водопроводные трубы и даже переносные и стационарные жилые дома. Первый мост из железобетона, проезжая часть которого составляла около 4-х метров, был возведен в 1875г.

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. В современном преднапряженном струнобетоне, натяжение стальной арматуры производится в соответствии с конусной анкеровкой, разработанной Эженом Фрейсине.

Далее начался настоящий «бетонный бум». В начале 20-го века в Германии был изобретен «товарный цемент», готовая смесь, которая доставлялась к месту строительства. В США и Англии появились первые бетоно-мешальные установки. В Швеции архитектор Эриксон представил разработки искусственных каменных конструкций, положивших начало развитию ячеистого бетона, к которому относится популярные сегодня пено- и газобетон. Перед 1-й мировой войной в Российской империи появилась особая архитектурная мода. Здания различных развлекательных заведений: танцполов, крытых катков, музыкальных салонов, ресторанов возводились из бетона и стекла – это считалось ультра-современным, стильным и новаторским подходом.

Уникальность истории бетона в том, что практически все известные человеческие изобретения в этой отрасли нашли свое место в современных технологиях бетонирования. Поиски способов усовершенствования бетона ведутся и сегодня. Например, в 2005 году, на выставке Liquid Stone в Париже был представлен революционный прозрачный бетон. Монолитный бетон, содержащий оптические волокна, благодаря которым сквозь него может проникать свет, был назван журналом Time’s поразительнейшим изобретением начала 21-го века, ведь он может выступать не только в качестве строительного, но и декоративно-отделочного материала.

Неумолимо двигающийся вперед научно-технический прогресс принесет еще немало интересных и полезных разработок в сфере изготовления бетона.

+7(343)361-27-66,
+7(343)346-80-75

Строительство
финских домов
в Екатеринбурге

Бетон Древнего Рима и долговечность современных бетонных зданий.

Тема этой статьи несколько неожиданна для сайта, посвященного финским каркасным домам.

Бетон изобретён примерно две тысячи лет назад в древнем Риме — это факт общеизвестный. Почему бетонные здания Древнего Рима стоят 2000 лет, а современные бетонные дома начинают крошиться уже через сорок?

Многие люди считают, что здание из бетона гораздо долговечнее каркасной деревянной конструкции. И в доказательство приводят общеизвестный факт о том, что бетонные здания Древнего Рима стоят уже 2000 лет. Всё так, но тот ли это бетон, что используется в наше время?

Римская архитектура

Оригинальная архитектура Древнего Рима сформировалась в IV – I вв. до н.э. Римские строители и архитекторы стали основателями новой техники возведения зданий, особенно тех из них, которые имели общественное назначение. Театры, амфитеатры, цирки, библиотеки, базилики, термы, храмы и дворцы, многоэтажные жилые здания были центром скопления большого количества людей, следственно, строить их нужно было по особо надежным технологиям.

Древнеримские мастера владели тонкостями инженерного искусства. Они разработали и смогли воплотить постройку совершенно новых строительных конструкций: акведуки, мосты, гавани, крепости, каналы. При этом зодчие использовали новые строительные материалы, например, «римский бетон».

Древнеримская архитектура тяготела к возвеличиванию власти императора, поэтому и строились в большом количестве грандиозные сооружения. Масштабность строительства повлияла на совершенствование его техники. Римляне научились строить кирпично-бетонные конструкции, которые позволяли осуществлять перекрытия больших пролётов зданий.

Несмотря на огромный фронт работ, им удавалось сокращать сроки строительства за счёт рационального распределения обязанностей и определения строительных специальностей.

Одно из самых значительных римских купольных строений – Пантеон – храм, построенный во имя всех богов и провозглашавший идею об объединении всех народов (разумеется под властью римского императора).

Многочисленные римские здания, которые простояли тысячи лет, является прямым доказательством более высокого качества римского бетона по сравнению с современным промышленным, здания из которого начинают разрушаться менее чем через 40-50 лет после строительства!

Секрет римского бетона

Создание «римского бетона» явилось большим прорывом в античном строительстве. Изобретённый метод кладки, позволял сокращать время постройки и совершенствовать её форму. Секрет долговечности этого древнего бетона был открыт совсем недавно. Раствор, сделанный на основе мелкого камня и обычного песка с добавлением вулканического пепла становился водонепроницаемым, химически стойким и настолько прочным, что постройка становилась монолитной и не способной к разрушению.

В 2013 году новостным центром Калифорнийского университета в Беркли, была опубликована статья, в которой был впервые описан механизм, благодаря которому надстабильное соединение кальций-алюминий-силикат-гидрат связывает материал. В процессе его производства в атмосферу выбрасывается меньше углекислого газа, чем при производстве любого современного бетона.

К его недостаткам следует отнести более длительное время сушки и несколько меньшую прочность, чем у современного бетона, несмотря на большую долговечность. Не случайно толщина стен римских зданий больше, чем у современных. Однако, римский бетон набирал свою прочность еще несколько десятков лет после окончания строительства, чего у современных бетонов практически не наблюдается.

Причина недолговечности зданий из современных бетонов

На фотографии видно, что современный бетон достаточно быстро разрушается.

Мы заинтересовались вопросом о том, почему римский бетон был так долговечен, и почему бетонные здания XX-XXI веков стали менее долговечными?

Оказалось, этим вопросом интересовались не только мы: в технической литературе представлены многочисленные случаи преждевременного разрушения бетонов различных сооружений, как правило, построенных в течение последних 30-40 лет. В настоящее время скорость разрушения бетонных сооружений выше, чем в прошлом. Причём в числе этих бетонов как естественного твердения (залитые прямо на стройке), так и пропаренные (конструкции заводского изготовления). Многочисленность выше перечисленных фактов заставляет предполагать наличие общей причины снижения долговечности цементных бетонов за последние 40 лет.

Опытами, проведенными американскими учёными в 1910-1930 годы, установлено, что в течение 20 лет прочность бетонов увеличивается в 2,5-3 раза.

Первыми (30-е годы прошлого столетия) исследованиями было установлено, что прочность увеличивается вдвое за первые 5 лет, и прирост наблюдается в течении более 20 лет.

Последующие исследования (40-50-е годы) показали, что прочность увеличивается в 2 раза за первые 10 лет, и прирост прочности наблюдается в течение первых 15 лет.

Исследованиями, проведенными в 60-х годах, выявлено, что прочность в 2 раза не увеличивается вовсе, и прирост прочности наблюдается в течение примерно 10 лет.

Современные исследования, проведенные в различных странах, в том числе и в России, показали, что некоторые виды бетона (например — пропаренные) дают прирост прочности только в течение 1 года.

Что произошла? Почему до середины XX века бетоны набирали прочность со временем, а потом перестали?

Оказалось, что с целью удешевления строительства требовалось сократить расход бетона и время его затвердевания до набора необходимой прочности, следовательно было необходимо увеличить скорость твердения бетона. Это было достигнуто применением тонкомолотых быстросхватывающихся цементов, применением присадок, увеличивающих скорость твердения, применением тепловой обработки.

Читать еще:  Как залить бетонную лестницу своими руками

Казалось бы, задача решена?

Однако, за всё приходится платить! В отличие от старых грубомолотых цементов, раствор из которых набирал прочность в течение последующих двадцати лет и потом мог стоять веками, современный бетон набирает 50% прочности в первые три дня, 75% в течение 28 дней, и 100% за год, после чего дальнейшего упрочнения уже совсем не происходит! В результате мы получили быстрое, дешёвое и недолговечное строительство, что опять-таки выгодно строительным компаниям, поскольку они заинтересованы в непрерывном сносе старых зданий и строительстве новых!

Как всегда, довольны все, кроме потребителя — владельца дома, который рассчитывал, что его «каменный» дом простоит сто лет, а на самом деле первые признаки разрушения появляются уже через пятнадцать!

Сколько лет простоит каркасный дом по сравнению с домом из пенобетона?

Те, кто строят дом из пенобетона, надеются на его большую долговечность по сравнению с деревянной каркасной конструкцией и поэтому готовы платить за него большие деньги.

Это понятное желание, но увы — их ожидания вряд ли оправданы. Дело в том, что современный бетон гораздо менее долговечен чем римский, к тому же в производстве пенобетона используются в целях удешевления производства далеко не лучшие сорта цемента. Если добавить к этому высокую пористость и низкую плотность пенобетонных конструкций по сравнению с монолитными бетонными зданиями Древнего Рима, то становится понятно, что срок жизни пенобетонного дома не более нескольких десятков лет!

Кстати, качественно сделанные деревянные каркасники спокойно стоят 70-100 лет, и при этом продаются! Например, этот каркасный дом плоащдью помещений 196 квадратных метров построен в США в 1900 году, т.е. 118 лет назад (на момент написания статьи). В 2018 году он продавался за 209000 долларов, что составляет в переводе на рубли по курсу 13 977 000 рублей!

Не конструкция определяет стоимость дома, а качество изготовления, дизайн, размер и расположение участка!

Похожие статьи

Шведские каркасные дома — от старинных до современных

Как правильно выбрать котёл для Вашего дома?

Где впервые был изобретен бетон

Глядя на церковь Нотр-Дам-дю-Рэнси, на колонны Пантенона и стены Колизея, мы восхищаемся искусством камнерезов, архитекторов и строителей. Но задумываемся ли мы о том, благодаря каким материалам эта красота и величие были созданы и сохранились до наших дней? В современном мире мы окружены бетонными зданиями и конструкциями. Высокопрочный, звукоизолирующий и температурно-устойчивый материал стал частью нашей жизни. История его изобретения полна проб и ошибок, кропотливого труда и напряженной работы человеческой мысли, периодов забвения и популярности.

Происхождение бетона.

С момента своего появления, человечество конкурирует с природой. Люди пытаются своими руками создавать материалы и конструкции, которые бы соответствовали естественному миру. Так произошло и с бетоном: наши прародители одержимы были желанием создать искусственный камень, по своим качествам не уступающий горным породам.

Идею создания искусственного бетона древним строителям подсказала сама природа. Птичьи гнезда, сооруженные из веток, травы, и укрепленные глиной, птичьей слюной и другими вяжущими веществами есть не что иное, как наглядное воплощение принципа получения бетона. Глыбы так называемых цементированных пород, в которых осколки камня намертво соединены между собой минеральными веществами — кальцитом, известью, кремнеземом сходны с «рецептом» современного бетона.

Сырцовый кирпич, который использовали при строительстве мастера древнего Египта можно отнести к старейшему прародителю бетона: речную гальку египтяне смешивали с измельченной соломой и илом. До сих пор не утихают споры по поводу материала, из которого были сооружены знаменитые Пирамиды: есть ряд авторитетных ученых, исследования которых указывают на то, что кирпичи гробниц фараонов имеют искусственное происхождение.

В древнем Китае в качестве вяжущего вещества мастера использовали разваренный рис, приправленный гашеной известью. Именно такой «рисовой кашей» скреплены каменные блоки Великой китайской стены. Мастерством бетонирования владели и предшественники древних римлян – этруски, жившие в первом тысячелетии до н.э. Позже способы сооружения зданий из смеси природного камня, глины, земли, известняка с песком и соломой развили и усовершенствовали умельцы Римской империи. Изготовляемый ими искусственный камень дал старт развитию научно-технического прогресса того времени и открыл новые горизонты для развития мировой архитектуры.

Бетон по-римски.

Поначалу бетонная масса в Римской империи использовалась как уплотнитель кладки из кирпича или тесаного камня. Чуть позже мастеровые научились изготавливать самостоятельные строительные элементы из этого материала. Как правило, бетонные конструкции древние римляне изготавливали следующим образом: в форму укладывались слои из обломков горного камня, чаще всего туфы, пемзы и вулканического песка или жидкого известкового концентрата. Затем массу обильно увлажняли морской водой, утрамбовывали и высушивали. Совместив в одном процессе изготовление и укладку бетона, древние римляне достигали небывалой прочности конструкций.

Использовалась и другая технология: известь обжигали, гасили, смешивали с песком или другими добавками, затем заливали полученной массой слой крупного щебня и засыпали землей. Без проникновения воздуха, конструкция застывала год или два, и становилась прочной, как гранит. Из бетона возводились жилые дома, термы, акведуки, крепости, причалы, мосты. Благодаря высоким эксплуатационным характеристикам римского бетона и виртуозному исполнению выверенных инженерных решений, до наших дней сохранились такие шедевры мировой архитектуры, как амфитеатр Колизей, храм в честь богов Олимпа Пантеон.

Эти уникальные постройки, ставшие вершиной инженерно-строительного искусства античности, более 2-х тысячелетий сохраняют свои красоту и величие. Ни войны, ни природные катаклизмы не смогли разрушить этих колонн и портиков из кирпича и бетона. Во всех странах Европы и Средиземноморья, находившихся под властью Великого Рима, большинство сооружений были выстроены с помощью римского бетона.

С падением могущественной Римской империи, уникальная рецептура вяжущего вещества – прообраза современного цемента и способы бетонирования были утрачены. Ревностно оберегаемые римскими умельцами знания и технические наработки на несколько веков были забыты, а взамен им пришли другие строительные технологии.

Цементные фантазии.

Новый виток в развитии истории бетона начался в 18-м веке, в Англии. Тщательно анализируя обрывочные записи современников о технологии приготовления бетона древнеримскими строителями, после многочисленных экспериментов, инженер Дж. Паркер получил цемент. Вещество, получившееся в процессе обжига глины с известковым порошком при температуре 900 градусов, он назвал “романцемент”, в честь итальянских мастеров.

Это был значительный успех, но до триумфа было еще далеко: увы, технические свойства романцемента не соответствовали требованиям строителей того времени. Поиски идеального вяжущего материала продолжились, и, почти через 30 лет, в 2-х странах мира почти одновременно был изобретена новая рецептура цемента. Русский строитель-новатор Егор Челиев заявил о своем изобретении селикатного цемента в 1822 году, а в 1825 он выпустил книгу, к торой обобщил и систематизировал свой опыт по изготовлению уникального материала. Возглавляя Московскую военно-рабочую бригаду, Челиев использовал цемент для восстановления построек столицы после пожара 1812 года. Именно благодаря цементу, изобретенному нашим соотечественником, была сохранена архитектурная красота Кремля.

А вот англичанину Джозефу Аспдину, который вел свои разработки, в 1824 году удалось получить патент на цемент, идентичный по рецептуре челиевскому. Адспин назвал его «портландцемент», в честь города, в предместьях которого был взят исходный материал для его изготовления. Рецептура портландцемента легла в основу современного цемента и стала настоящим прорывом в научно-техническом прогрессе того времени. Цемент вошел в десятку изобретений, изменивших мир.

Страсти по бетону.

Настоящим прорывом в строительных технологиях стало изобретение железобетона. 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.

В 1867г парижскому цветоводу Жозефу Монье пришла в голову мысль делать их 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. Это ноу-хау оказалось настолько удачным, что предприимчивый Монье забросил садовые лопату и лейки и принялся разрабатывать новые способы применения железобетона.

За двадцать последующих лет он запатентовал порядка 15-ти изделий из железобетона, в числе которых – железнодорожные шпалы, перекрытия, балки, мостовые конструкции, газовые и водопроводные трубы и даже переносные и стационарные жилые дома. Первый мост из железобетона, проезжая часть которого составляла около 4-х метров, был возведен в 1875г.

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. В современном преднапряженном струнобетоне, натяжение стальной арматуры производится в соответствии с конусной анкеровкой, разработанной Эженом Фрейсине.

Далее начался настоящий «бетонный бум». В начале 20-го века в Германии был изобретен «товарный цемент», готовая смесь, которая доставлялась к месту строительства. В США и Англии появились первые бетоно-мешальные установки. В Швеции архитектор Эриксон представил разработки искусственных каменных конструкций, положивших начало развитию ячеистого бетона, к которому относится популярные сегодня пено- и газобетон. Перед 1-й мировой войной в Российской империи появилась особая архитектурная мода. Здания различных развлекательных заведений: танцполов, крытых катков, музыкальных салонов, ресторанов возводились из бетона и стекла – это считалось ультра-современным, стильным и новаторским подходом.

Уникальность истории бетона в том, что практически все известные человеческие изобретения в этой отрасли нашли свое место в современных технологиях бетонирования. Поиски способов усовершенствования бетона ведутся и сегодня. Например, в 2005 году, на выставке Liquid Stone в Париже был представлен революционный прозрачный бетон. Монолитный бетон, содержащий оптические волокна, благодаря которым сквозь него может проникать свет, был назван журналом Time’s поразительнейшим изобретением начала 21-го века, ведь он может выступать не только в качестве строительного, но и декоративно-отделочного материала.

Неумолимо двигающийся вперед научно-технический прогресс принесет еще немало интересных и полезных разработок в сфере изготовления бетона.

Вступите в группу, и вы сможете просматривать изображения в полном размере

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector