Где изобрели бетон: История бетона — кто изобрел бетон, каким он был раньше

История бетона — кто изобрел бетон, каким он был раньше

На нормативную прочность бетона при растяжении (R^н_р) влияют те же факторы, что и на прочность при сжатии, причем особенно существенное значение здесь имеет неоднородность структуры бетона. Хотя разные факторы сказываются на величинах R и R^н_р по-разному. Увеличение расхода цемента увеличивает прочность R^н_р значительно меньше, чем R. Повышение расхода цемента на 33% увеличивает R на 28,5%, а R^н_р всего на 12,5%. С ростом В/Ц (водоцеметное соотношение) сопротивление разрыву уменьшается меньше, чем сопротивление сжатию.

Кроме того, величина R^н_р зависит от зернового состава заполнителя и видов зерен. Песок и гравий с округленными зернами обуславливают меньшую величину прочности нежели песок и щебень с шероховатыми угловатыми зернами. А на величину R эти факторы влияния не оказывают.

При сравнении показателей прочности у бетонов разных марок выясняется, что отношение R^н_р/R уменьшается с повышением марки, то есть получается, что бетоны высоких марок обладают относительно меньшей прочностью на растяжение.

Стандарты не требуют специальных испытаний бетона на растяжение и не дают никаких указаний о размерах и форме образцов. Однако, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки по сечению образца, он должен иметь длину, превышающую поперечный размер не менее чем в 3 раза. Разрывное усилие, как правило, передается через специальные заплечики на концах образца. Важно перед испытанием предохранить образцы от резких перепадов влажности и температуры, так как это оказывает большое влияние на результат. Также окончательный результат испытаний зависит от точности установки в машине и правильной геометрической формы образца. Эксцентрицитет и самый незначительный перекос могут сильно отразиться на показателе R^н_р.

При данной методике испытания на растяжение, показатель прочности, вычисленный по формуле N_p/Fполучается весьма условным. Нередко образцы разрушаются возле заплечиков, где возникают значительные концентрации напряжения. Но даже при разрыве между заплечиками найденная плотность не менее условна, поскольку разрыв происходит чаще всего по поверхности соприкасания цементного камня с камневидными составляющими. А так как эта поверхность совершенно случайная, то разброс показателей выходит довольно большой.

Как и при сжатии, огромное значение имеет размер поперечного сечения образца: большие значения R^н_р имеют образцы с меньшим поперечным сечением.

Прочность бетона при растяжении довольно невелика и составляет от 1/8 до 1/17 от его прочности при сжатии.

Есть несколько способов повысить прочность бетона при растяжении. Лучшие увеличивают плотность бетона. Самый простой — правильный подбор состава бетона и применение цементов высокой прочности. Помогает также примесь разных добавок – тонко измельченных каменных материалов, трасов и пуццоланов. Лучшее средство повышения прочности при растяжении — хорошее уплотнение бетона путем вибрирования, вакуумирования, виброштампования или центрифугирования.

Бетон — история возникновения и научные исследования

Первые упоминания о бетоне встречались еще в Древнем Риме, где бетон использовался в строительстве различных тяжелых конструкций таких, как арки и купола. Вяжущими материалами были известь, гипс и глина. Однако после того, как Римская империя прекратила свое существование, бетон практически перестал использоваться и его применение вновь началось только 200 лет назад в Европе. 

Развитие технологий производства бетона связано с появлением цемента, который стал производиться в России в 18 веке. По сохранившимся архивным документам, при строительстве Ладожского канала в начале XVIII века, использовался цемент, произведенный на заводе в Петербургской губернии. В Англии в 20-е годы 19 века был изобретен и запатентован гидравлический цемент. Во Франции первый завод по производству цемента открылся в 1842 году, спустя еще 15 лет — в Германии, а в 1870 году — в Америке. Также повсеместному распространению бетона способствовало изобретение железобетона в 19 веке. 

В нашей стране применение бетона стало результатом исследований русских ученых еще во времена царской России. В конце 19 века были проведены экспериментальные испытания растворов на прочность, содержавших различное количество цемента и выявлены соотношения, при которых бетон имел наибольшую плотность. После этого была установлена зависимость между содержанием воды в цементе и заполнителе и прочностью бетона. В 1918 г. в США ученый Д. Абрамс опубликовал работу, в которой он исследовал зависимость прочности от процентного соотношения воды и цемента и от крупности наполнителя. 

В Советском Союзе научные исследования по проектированию состава бетонной смеси с учетом ее подвижности и прочности провел ученый Н. Беляев. Было установлено, что данная зависимость носит весьма сложный гиперболический характер. Впоследствии швейцарским ученым удалось выявить упрощенную линейную зависимость, которую было удобно применять на практике. Правда позднее, в 60-е годы прошлого века, было доказано, что данное упрощение действует лишь при в определенном диапазоне соотношений содержания цемента и воды.

 

История бетона

Сегодня бетон и изделия из него повсеместно применяются не только в строительстве, но и во всех секторах народного хозяйства. Почти ни один объект не обходится без применения товарного бетона. Изделия из бетона, такие, как железобетонные сваи или блоки, являются основой для качественного и долговечного фундамента. Широко применяются и другие изделия из бетона: оконные и дверные перемычки, железобетонные трубы, коллекторы, колодезные кольца, лестничные марши.

История изобретения цемента

А ведь несколько тысяч лет назад нашим предкам было куда сложнее. В попытках строить надежные дома, мосты и дороги шли они нелегким путем проб и ошибок, неудач и экспериментов. Ни для кого не будет секретом, что состав компонентов первых бетонов кардинально отличается от того, что предписывает использовать современная технология производства. Оттого и главный вяжущий компонент бетона – цемент – стал таковым не сразу. Первые капитальные сооружения строились на базе глины, извести и даже гипса. При этом нельзя сказать, что такие строения отличались недостаточной прочностью: современные строители и сегодня применяют известковый раствор при кладочных и штукатурных работах. А вот гипс свою популярность с течением времени утерял: высокая стоимость и низкая влагостойкость привели к тому, что применение гипса даже во внешней отделке свелось к минимуму.

Однако вернемся к истокам. Согласно находкам археологов, появилось первое подобие современного бетона около 10 000 лет назад. В то же время утверждать о повсеместном применении бетона будет слишком наивно: подавляющее большинство находок являются лишь элементами каких-то незначительных конструкций, что указывает на то, что бетон в капитальном строительстве сооружений изначально не применялся.

Первыми использовать монолитное бетонирование начали римляне. Первые бетонные постройки на территории современной Италии историки относят к 850-900 годам нашей эры. Причем многие из строений сохранились до нашего времени в первозданном виде. Однако постоянные войны снижали эффективность преемственности поколений. Так и рецепт уникальной структуры римского бетона с использованием пуццоланового вяжущего был утерян и забыт. Причем ученые умы строительства сотни лет пытались повторить ту самую формулу приготовления бетона, да только ничего у них не получалось. Все это приводило в итоге к тому, что люди по старинке использовали песок и известь в строениях. И лишь самые обеспеченные люди могли позволить себе внутреннюю и внешнюю отделку гипсом.

Однако в 1796 году англичанину Джеймсу Паркеру наконец-то удается получить цемент путем обжига мелкозернистой глины с известью. И название дали в духе времени – «романцемент».  Отличие от современного порталандцемента только в температуре обжига – «романцемент» производился в раскаленной до 800-900 градусов печи, в то время как сегодня за предел принимается температура спекания (1500 С).

Несложно догадаться, что свойства «романцемента» не могли удовлетворить возрастающим строительным требованиям. А значит, эксперименты в векторе поиска идеального бетона продолжились. При этом в XIX веке сразу в нескольких точках планеты были сделаны приблизительно одинаковые открытия. Новый рецепт в 1824 году предложил британец Джозефф Аспдин, а уже в 1825 похожую методику изготовления цемента вывел Егор Челиев в царской России. Причем опытные исследования ученых велись абсолютно независимо друг от друга, а прототипы цемента использовались Челиевым ещё в 1813 году, во время отстройки сожженной Москвы. Так, применялся компонент в процессе сооружения Московского Кремля. Полученный связующий компонент смеси нарекли «портландцемент».

Название прижилось, а открытую смесь используют с добавлением присадок вплоть до наших дней. Таким образом, используемый сегодня в повсеместном строительстве цемент можно считать изобретенным в начале XIX века. Конечно, за эти годы цемент стал подвергаться более тонкому помолу, состав подвергся оптимальному нормированию. Но сама методика осталась незыблемой. Это был уже не тот загадочный римский бетон, а совершенно новый, уникальный материал с более высокими эксплуатационными характеристиками. Бетон теперь не боялся ни влаги, ни огня, ни мороза.

Оценить одно из лучших изобретений XIX века в Европе смогли по достоинству. Огромное количество его достоинств привели к тому, что в середине века он уже повсеместно применялся во всем мире. Единственным недостатком бетона можно было считать лишь слабую устойчивость к нагрузкам на растяжение. Оттого и применение его ограничивалось строительными перегородками, фундаментами да небольшими пролетами. Предпочтение же отдавалось железу, несмотря на его подверженность коррозии и деформациям при высоких температурах. Пытаясь нивелировать эти недостатки, ученые шаг за шагом шли к изобретению единого материала – железобетонных изделий (ЖБИ).

Именно историю появления цемента можно приравнивать к истории бетона, поскольку именно дальнейшее смешивание цемента, гравия (щебня), песка и воды позволило людям получать бетон с высокими эксплуатационными свойствами. Сегодня абсолютно все виды цементных смесей с крупными или мелкими заполнителями на водной основе принято считать бетоном. Используемые в монолитном строительстве бетоны носят название товарных бетонов, а применяемые при производстве ЖБ изделий – конструкционных бетонов.

История появления ЖБИ

Рассказывая историю появления современного бетона, нельзя обойти вниманием важное дочернее изобретение – ЖБИ. Поскольку не будь ЖБИ, не было бы от современного бетона столько пользы в строительстве. Недаром именно ЖБИ, а не бетон, многие называют переворотным изобретением в мировом строительстве. Удивительно, но факт: до наших дней достойной альтернативы ЖБИ не придумано.

Стараясь повысить качество и долговечность сооружаемых конструкций, строители постоянно экспериментировали с бетоном и железом. Первый толковый композитный материал удалось представить на суд общественности британскому штукатуру Уильяму Уилкинсону. После получения патента в 1854 году, творение англичанина с успехом начало применятся при монолитном и сборном производстве плит перекрытий. Параллельно во Франции Франсуа Куанье не просто применяет в строительстве ЖБИ, а и полностью возводит дом на базе железобетонных конструкций. Однако «отцом ЖБИ» принято считать французского садовника Жозефа Монье, который, не имея должного образования, методом «тыка», проб и ошибок сумел поставить производство ЖБИ на конвейер, запатентовав сначала железобетонный мост, а в 1878 году – железобетонные шпалы и балки. Затем недостатки его изобретений были исключены при помощи фундаментальных исследований инженеров и материаловедов того времени. Так, например, немец Гюстав Вайс предложил перекладывать арматуру из середины конструкции в ее нижнюю, «принимающую», часть, что позволило увеличить величину пролетов до 5 метров. Именно подобная универсальность позволила бетону утвердиться в качестве главного строительного материала, а ЖБИ – как самому надежному и востребованному строительному продукту современности.

Кто изобрел бетон. История строительства

Как большинство строительных материалов бетон прошел длинный путь развития. При раскопках на берегу Дуная археологи обнаружили остатки жилья 5000-летней давности, где полы толщиной 25 см представляли собой доисторическую бетонную заливку: в качестве вяжущего вещества выступала красная глина, армирующим элементом служил мелкий речной гравий.

 

      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. Бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта (3600 лет до н.э.) и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры. Египтяне использовали в качестве вяжущего вещества гипс и известь. Четверть века назад мир облетело предположение швейцарского профессора-химика Джозефа Давидовица об искусственном изготовлении блоков из геополимерного бетона, составляющих пирамиду Хеопса. Обследуя известняковые блоки, профессор в каменной массе одного из них нашел человеческий волос, который мог оказаться там лишь в одном случае: упал с головы рабочего при замешивании раствора. Результатом дальнейших поисков ученого стала надпись на стеле периода III династии. Расшифрованные иероглифы содержали рецепт приготовления древнего бетона. Независимое исследование выявило, что основание Великих пирамид сложено из природных известняков, а несколько верхних рядов выполнены из бетона. Состав бетонной смеси включает пальмовую золу, песчаниковую крошку и разновидность соды, полученную из нильской воды.

 

В Индии уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные «набивные» полы (IV-V вв. до н. э.). Одними из первых начали применять бетон древние жители Китая. Великая Китайская стена, строительство которой было начато в III веке до н. э., сооружена частично из бетона. Приготовление бетона и формование из него стен можно описать так: одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия, затем такая сухая бетонная смесь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками. Следующий бетонный слой укладывался на увлажненную поверхность предшествующего. Процесс повторялся до полного возведения стены.

 

Француз Шарру рассказал о применении бетона кельтами, населявшими часть территории современной Европы. Он излагает мнение профессионального химика, который в течение многих лет исследовал тумулы — каменные монументы кельтов в Галлии и проводил анализы почвы, которые привели его к однозначному выводу: сооружения возводились с применением бетона (или строительного раствора).

 

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. Так 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 — римский архитектор и инженер II половины 1 в. до н. э. — в своем архитектурном трактате довольно подробно описал несколько видов такой кладки. Скорее всего, что знаменитые римские бетонные стены развились как раз из греческой бутовой кладки.

 

 

Бетон мог получить широкое распространение лишь в таком сильном и огромном государстве, каким был Древний Рим с его большими объемами строительных работ, включая сооружение многотысячных амфитеатров, стадионов, знаменитых римских дорог, протянувшихся на тысячу километров по всей стране и за ее пределами. Появление римского бетона отражало растущие потребности и технические возможности античного общества. Римляне не были изобретателями бетона, но именно в Древнем Риме бетон превратился в один из основных конструкционных строительных материалов благодаря своим свойствам: прочности, водонепроницаемости, экономичности. Применение бетона на территории Древнего Рима началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около 700 лет. Римляне материал, подобный бетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим словом «эмплектон» (emplekton). Встречается также слово «рудус» (rudus). Однако чаще всего при обозначении раствора для возведения стен, сводов и фундаментов в римском лексиконе употреблялось словосочетание «опус цементум» (opus caementitium), которым и стали называть римский бетон. В конструктивных элементах Колизея, например, встречается три вида бетона: для фундамента, приготавливаемого на щебне из высокопрочного сорта лавы, для стен на щебне из травертина, туфа и кирпичного боя и особо легкий из пемзы, предназначенный для сводов, которые не несут большой нагрузки. В 90-х годах I в. н. э. был открыт Колизей, построены термы, триумфальная арка в честь побед Тита, где мощный пятиметровый фундамент был выполнен из трамбованного бетона. В 123 г. заканчивается в Риме строительство Пантеона, размер бетонного купола которого диаметром 43 м до XIX в. оставался рекордным для данного типа бетонных конструкций. Особое место бетону отводилось при возведении общественных и жилых зданий, особенно при постройке инсул — многоэтажных домов.

 

Инсулы — древнеримские многоэтажные дома

 

После падения Римской Империи рецепт изготовления бетона был забыт на тысячу лет. Современный бетон на цементном вяжущем веществе известен с 1844 г. Но венцом современного бетона стал железобетон. Интересна история его возникновения. В конце XIX века французский садовод Джозеф Монье озаботился прочностью бетонных горшков, которые при разрастании корневой системы растений разваливались. Монье стал укреплять бетонные горшки железными вкладышами, увеличивая тем самым прочность на растяжение, и в 1867 г. запатентовал переносные садовые кадки из железа и цементного раствора. Это принесло Джозефу Монье не только материальную выгоду, но и славу изобретателя железобетона и ЖБИ.

 

В практическом освоении и научном познании бетона в конце XIX — начале XX в. одно из ведущих мест занимает Россия, где бетон широко используется при строительстве портов (Одесса, 1870-е гг.), канализационных коллекторов (Петербург, 1912), фортификационных сооружений (Севастополь, 1885; Кронштадт, 1900). О крупных масштабах применения бетона в России свидетельствует тот факт, что к 1900 г. здесь работало уже 66 бетонных заводов и полигонов, в 1913 г. в строительстве было использовано около 3,5 млн. м³ бетона. В Советском Союзе технология бетона получила широкое развитие со времени первых крупных гидротехнических строительств — Волховстроя (1924 г.) и Днепростроя (1930 г.). Советские ученые разработали методы зимнего бетонирования и тем самым обеспечили круглогодичное возведения бетонных и железобетонных конструкций, создали ряд новых видов бетона и вяжущих веществ, разработали способы повышения долговечности бетона, основы технологии сборного железобетона.

 

Одна из актуальнейших проблем современного бетоноведения — применение и совершенствование нового поколения бетонов, получивших в мировом научном сообществе название «High Performance Concrete». Появление таких бетонов открыло новую эру в строительстве. Их уникальные свойства: высокая прочность и коррозионная стойкость, водонепроницаемость и морозостойкость, регулируемая деформативность — позволили реализовать такие строительные проекты, как: мост через пролив Акаси в Японии с центральным пролетом в 1990 м, туннель под Ла-Маншем, 125-этажный небоскреб высотой 610 м в Чикаго и т. п. Высококачественные бетоны обеспечивают высокие гарантированные параметры эксплуатационной надежности зданий и сооружений в условиях сложных воздействий окружающей среды и нагрузок, значительно сокращают сроки строительства и уменьшают инвестиционные риски.

Сегодняшняя жизнь без бетона немыслима. Этот материал с тысячелетней историей останется востребованным во все времена и будет продолжать свое развитие в зависимости от возложенных на него задач.

Ознакомиться с классификацией бетона можно Здесь

История бетона — Cоветы и практика — CEMMIX

Современное строительство невозможно представить без такого материала, как бетон. Это универсальный материал, пригодный для огромного количества различных работ. Благодаря широкой вариативности полезных качеств этого материала, из него делают всё: от тротуарной плитки на дачу, до огромной дамбы гидроэлектростанции.

---

Изобретение бетона

Бетон — это искусственный каменный строительный материал, который получают в процессе смешивания и твердения компонентов вяжущего вещества (цемента), заполнителей различной фракции (щебень и песок), воды и различных добавок. Известен с древнейших времен во многих древних цивилизациях (Египет, Индия, Китай, Древний Рим). В то время бетон изготавливался из природных вяжущих (извести, глины и гипса).

Огромным достижением стало создание римского бетона с использованием пуццоланового вяжущего (вулканический пепел, пыль туфа или пемзы).

В средние века рецепт цемента был утерян, но в начале 19 века начали проводиться опыты по получению «нового» вяжущего материала для производства бетона.

---

Новое открытие

Заново открыт рецепт цемента был в 1824 году британцем Джозефом Аспдином, и, независимо от него, нашим соотечественником Егором Челиевым в 1825 году. Получаемый при температуре около 1500С мелко размолотый материал, который используется в качестве связующего в бетонах и растворах, назвали «портландцемент».

Бетонные конструкции применяли не широко и в основном в виде монолитных конструкций фундаментов, так как бетон имеет хорошие показатели по сопротивлению на сжатие, но плохо противостоит растяжению.

---

Появление железобетона

Считается, что первое применение армированного бетона произошло в 19 веке, когда в 1849 году французский садовник Жозеф Монье сделал кадку для садовых растений, вручную нанеся цементный раствор на арматурный каркас. Но, на это открытие претендуют еще несколько человек в разных странах.

К началу 20-го века путем экспериментов удалось решить проблему слабости бетона к растяжению и изгибу — появился железобетон, где нагрузки на растяжение воспринимала на себя арматура из стали. Это дало мощный толчок развитию строительства – именно благодаря железобетону стало возможно строительство небоскрёбов, дамб гидроэлектростанций и других сложных конструкций.

История повсеместного широкого применения бетона и железобетона в промышленных масштабах началась уже после второй мировой войны, когда требовалось восстановить многие разрушенные предприятия, мосты, жилые дома.

---

Недостатки бетона и их решение

Долгое время читалось, что железобетон – это материал без недостатков, и срок его службы неограничен, все показатели только увеличиваются со временем. Но, на практике выяснилось, что конструкции, изготовленные из железобетона после некоторого времени эксплуатации, начинают терять свои свойства и характеристики. Под воздействием различных факторов (атмосферное воздействие, воздействие агрессивной среды, электрохимические процессы, происходящие в железобетоне, механические повреждения от больших нагрузок и многое другое), которые воздействуют на конструкцию вместе в различных комбинациях, конструкции начинают разрушаться, происходит коррозия бетона и арматуры, что приводит к потере несущей способности, а часто и к авариям.

Современная химия позволяет значительно повысить надёжность и долговечность бетона путём использования специализированных добавок для бетона, которые помимо защитных функций увеличивают удобство работы со смесью и облегчают её транспортировку к месту проведения работ и подачу в форму.

Мы в CEMMIX верим, что в XXI веке строительство из бетона должно быть доступным, надёжным и удобным!

История бетона, как изобрели бетон, и почему его использовали не по назначению

Бетон дон н.э

Строить здания люди начали тысячи лет назад, и за это время изобрели немало стройматериалов. Какие-то из них дошли и до наших времен. К таким материалам относится бетон. Его история очень древняя: на берегу реки Дунай археологи нашли дом, которому около 5 тысяч лет. Полы этого здания толщиной в четверть метра можно считать бетонными, хотя и не в современном понимании. Эта заливка представляла собой смесь красной глины и мелких речных камешков.

Другие примеры того, как связываются мелкие камни и растворы, были обнаружены при раскопках в Египте и других государствах. Материал, похожий на бетон, использовали также жители Финикии и Карфагена. В Египте секрет бетона знали еще в древние времена. Гробница Тебеса возведена в 1950 г. до нашей эры с помощью этого стройматериала. Бетон применялся и при строительстве известного лабиринта. Связующими веществами в то время в Египте служили растворы гипса и извести.

Более 25 лет назад химик из Швейцарии предположил, что пирамида Хеопса были состоит из геополимерного – усовершенствонного — бетона. Изучая известняковые элементы пирамиды, профессор Давидовиц обнаружил в окаменевшей массе волос человека. Попасть туда он мог только во время замешивания раствора древним строителем.

Химик продолжил изучать этот вопрос и вскоре нашел текст, написанный на стеле периода третьей династии. В тексте описывалась последовательность приготовления бетонного раствора. Позже было обнаружено, что основания египетских пирамид сделаны из натурального известняка, а верхние блоки этих могучих сооружений состоят из бетона. Древняя смесь включала в себя золу из пальмы, крошку песчаника и соду из воды Нила.

Бетон в древнем Китае

В храмах Индии современные ученые обнаружили так называемые набивные полы из бетона, созданные в четвертом и пятом веках до нашей эры. Китайцы и вовсе начали использовать бетон одними из самых первых. Из прототипа этого материала сооружена большая часть Великой Китайской стены. Начало ее строительства приходится на третий век до нашей эры.

Бетонные части Китайской стены строили следующим образом: рабочие замешивали бетон и формировали из него части сооружения. Для приготовления раствора нужно было взять треть теста из извести и две трети гравия и песка. В эту сухую смесь добавляли необходимое количество воды и тщательно все перемешивали. Такой бетон укладывали между дощечками – опалубкой, и дополнительно уплотняли каждый слой.

Французский ученый Шарру поведал миру о том, что бетон применяли и кельты, которые в древности населяли территорию Европы. Он излагает версию химика, долгие годы исследовавшего тумулы – кельтские монументы из камня, найденные в Галлии – и проводившего анализ почвы в этих местах. Вывод был однозначным – при строительстве этих сооружений был использован бетон.

Мастерство изготовления бетонной смеси распространилось по Восточному Средиземноморью, а 500 году до нашей эры дошло до Древней Греции. Там покрывали стены, в том числе и кирпичные, известковым бетоном мелкой фракции. Такой способ отделки использовался при строительстве дворцов царя Атталы и Креза (560-546 года до нашей эры). В более поздние времена бетон стали применять в виде бутовой кладки. Расстояние между рядами камней заполнялось другими камнями, а потом заливалось раствором извести.

Бетон в Древнем Риме

Наиболее ранее из известных упоминаний бетона в литературе – это описание этого материала знаменитого архитектора из Рима Маркуса Витрувия Поллио в трактате об архитектуре. Среди современных исследователей распространена версия, что римские стены из бетона развились именно из бутовой кладки Древней Греции.

Бетон как стройматериал мог стать таким популярным только в таком мощном и большом государстве, как Древний Рим. Потому что здесь проводились масштабные строительные работы. Это были крупные стадионы, амфитеатры, рассчитанные на тысячи зрителей, многокилометровые дороги, которые протянулись не только по территории огромного Рима, но и за пределами государства.

Древние римляне не сами придумали бетон, но именно они использовали его по максимуму. Это было связано как с растущими потребностями народа, так и с техническим прогрессом. Этот строительный материал стал одним из главных еще в античности, поскольку он обладает надежностью, не пропускает воду и при этом весьма экономичен.

В Древнем Риме бетон применяли с конца IV века до нашей эры на протяжении почти семи веков. Называли этот материал по-разному. Например, литую кладку, заполненную камнями, римляне называли «эмплектоном». Это слово они, как и сам бетон, они позаимствовали у греков. Использовался и другой термин – «рудус». Но обычно раствор, с помощью которого возводили стены, своды и делали фундамент, называли словосочетанием «опус цементум». Так и стали именовать бетон из Древнего Рима.

Уже тогда люди использовали разные виды бетона. К примеру, элементы Колизея включают 3 разновидности этого материала. Например, для сводов сооружения применили самый легкий бетон, включающий в свой состав пемзу. Колизей был открыт в 90-хх годах первого столетия. Были выстроены термы, триумфальная арка, посвященная Титу. Фундамент арки был весьма мощным и крупным – 5 метров – и был сделан из строительного материала, похожего на современный бетон.

В 123 в Риме окончилось сооружение Пантеона. Внушительный купол этого здания был рекордсменом по размеру аж до ХIХ века – его диаметр равнялся 43 метрам. Такая величина для бетонной конструкции была непревзойденной для своего времени. Многоэтажные дома Древнего Рима – инсулы – возводились также при помощи бетона. И не только многоэтажные.

После того, как Римская Империя пала, о бетоне забыли на целых десять веков! Патент на так называемый римский цемент в конце ХVIII века получил Джеймс Паркер. Тот материал, который известен сейчас, появился ближе к середине ХIХ века. Связующим веществом этого бетона был цемент. Был изобретен также портландцемент – обладателем патента стал Джозеф Аспдин. Этот виде бетона отличается тем, что прочность его со временем только увеличивается.

Возрождение бетона

Одним из главных изобретений в архитектуре является бетон с железной арматурой – железобетон. История его изобретения довольно оригинальна, и она никак не связана со строительством. Железобетонные изделия – ЖБИ – придумал садовод из Франции Джозеф Монье.

Дело было во второй половине ХIХ века. Монье хотел сделать более прочные горшки для растений из бетона, которые бы не разваливались при разрастании корней. Ему в голову пришла идея – вкладывать железные элементы в еще жидкий раствор цемента. Такие горшки выдерживали сильное растяжение. Садовод не растерялся и в 1867 году получил патент на изобретение прочнейших садовых кадок. Так появился железобетон и изделия из него.

Бетон в России и СССР

И в теории, и на практике одно из главных мест по освоению бетона на рубеже XIX и XX столетий заняла Россия. Бетон здесь применяется при строительстве портов (в 70-ее годы XIX века в Одессе), канализационных коллекторов (в Петербурге 1912 года), фортификационных сооружений (в Севастополе в 1885 году и в Крондштадте в 1900 году).

О применении бетона в России говорит и факт наличия большого количества заводов по изготовлению этого вещества. В начале ХХ века их насчитывалось уже 66. Для строительства было применено около трех с половиной миллионов кубических метров этого материала.

В СССР технологии производства и использования бетонного раствора получили дальнейшее развитие. Особенно значимыми в этой сфере стали гидротехнические сооружения – Волховстрой в 1924 году и Днепрострой в 1930 году. Советскими учеными была разработана техника бетонирования зимой. С тех пор конструкции из бетона и железобетона можно возводить на протяжении всего года, в любой климатической зоне. Также в СССР были изобретены новые виды этого материла и связующих веществ, способы укрепления бетона, технологии сборного железобетона.

Одной из самых насущных проблем в этой сфере является вопрос применения и способы усовершенствования суперсовременных бетонов. Благодаря этим материалам строительство приобретает невиданные доселе масштабы. Уникальные свойства новейших бетонов заключаются в их высочайшей прочности и устойчивости против коррозии, водонепроницаемости, способности регулировать деформативность.

Уже возведены такие сооружения, как мост через пролив Акаси в Японии, туннель под Ла-Маншем и другие. Бетоны высокого качества гарантируют надежность зданий даже в сложных климатических условиях и при активной эксплуатации. Кроме того, применение этих материалов значительно ускоряет темпы строительства и значительно уменьшают риски для инвесторов.

Современные города невозможно представить без бетона. Он останется востребованным еще долгое время.

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 бетона | BigRentz

Бетон настолько дан в нашей повседневной жизни, что вошел в наш словарный запас: когда мы говорим что-то «конкретное», мы имеем в виду, что это существенное, прочное, постоянное, на что можно рассчитывать. Кроме того, большинство из нас проводит свою жизнь на бетоне и вокруг него, на тротуарах и дорогах, внутри зданий и сооружений, построенных из чудесного материала. Без бетона развитый мир выглядел бы совершенно иначе.

Вы когда-нибудь задумывались, откуда произошел бетон и как он стал повсюду в современной жизни? За этим важным строительным материалом стоит долгая и впечатляющая история, начавшаяся тысячи лет назад, еще до египетских пирамид, охватывающая время беспрецедентных построек римлян и переходящая в современное строительство.

Мы рассмотрим, что такое бетон (а что нет), как он появился, как он сыграл роль в создании великих городов и монументальных зданий мира и как он влияет на нашу повседневную жизнь.

Важное различие: цемент и бетон

Прежде чем углубляться в историю бетона, следует прояснить одно важное заблуждение: бетон — это не то же самое, что цемент. Хотя эти два слова часто путают друг с другом, есть одно главное различие: цемент — это компонент бетона.

Цемент изготавливается из различных комбинаций известняка, глины, ракушек, мела, сланца, сланца, кварцевого песка и иногда даже доменного шлака или железной руды.Эти ингредиенты измельчаются, затем нагреваются при высоких температурах, в результате получается материал под названием клинкер . В клинкер добавляется гипс, затем вся смесь тонко измельчается до цементного порошка.

Просто добавьте воды, и процесс станет интересным. Гидратация — это процесс, который происходит, когда содержащиеся в цементном порошке минералы — кальций, кремний, алюминий, железо и другие — образуют химические связи с молекулами воды. По завершении этого процесса вода испаряется, а паста высыхает, оставляя после себя эти связи, организованные в виде вещества, похожего на камень.

Итак, бетон представляет собой смесь этого цементно-водного теста и песчано-каменного заполнителя. Паста покрывает поверхность песка и камней, связывая их вместе в смесь, известную как бетон. В жидкой жидкой форме бетону можно придать практически любую форму, которую пожелает строитель — лист, колонна, блок, плита, арка, чаша и т. Д. Когда вода в пасте высыхает, бетон становится твердым, как скала, и удерживает эта форма.

Цемент обычно составляет около 10-15 процентов бетонной смеси.Почти все типы бетона используют портландцемент. Это не торговая марка, а признанный вид цемента, который широко используется в отрасли (например, «нержавеющая сталь» или «стерлинговое серебро»). Его создатель назвал свою смесь в честь высококачественного строительного камня, найденного в соседнем карьере в Портленде, Англия.

Неопровержимые факты о бетоне

Бетон стал настолько популярным (и остался таким) благодаря своим трем выдающимся качествам: пластичности, прочности и экономичности.В мокром состоянии бетон может принимать практически любую форму, вписываться в любое пространство, заполнять практически любые пустоты, покрывать практически любую поверхность. Но как только он высыхает и застывает, он сохраняет свою форму, становясь со временем сильнее, тверже и устойчивее.

Бетон, изготовленный с правильной концентрацией и в правильных условиях, может быть водонепроницаемым, штормостойким и огнестойким. И благодаря этой прочности он длится практически вечно. Через миллион лет, когда вся сталь, из которой мы строили наш мир, проржавела, а дерево превратилось в пыль, останется бетон.

Но бетон не только прочен; он также достаточно экономичен, чтобы поддерживать мировую промышленность, производящую более 2 миллиардов тонн бетона в год, что в среднем составляет около 5 тонн на человека в год, и без того шокирующий показатель, который, как ожидается, удвоится к 2050 году! Только Китай залил больше бетона для строительства в период с 2011 по 2014 год, чем США за последние сто лет.

Если вы находите эти факты удивительными, следуйте за нами по «бетонной дороге» через хронологию других увлекательных достижений.Вы увидите, как бетон стал материалом, который буквально проложил путь к жизни, какой мы ее знаем сегодня.

История бетона на протяжении веков

Итак, как мы пришли к текущему состоянию бетона? В процессе эволюции, как и многие другие средства строительства и развития. Во-первых, древние люди сделали открытия о природных материалах, которые они могли использовать для улучшения основных частей своей инфраструктуры — домов, заборов, колодцев и т.д. и ускорили застройку до нынешнего уровня.

Происхождение и предшественники

12 миллионов лет назад — Природный цемент

На земле, которая сейчас является Израилем, самовозгорание вызвало реакции между известняком и горючими сланцами, в результате чего образовались естественные отложения «природного цемента», которые сделают возможным образование бетона в будущем.

10 000 до н.э. — самое раннее известняковое строение

Известняк, также часто называемый «известью», играет самую раннюю роль в истории бетона в качестве основного ингредиента цемента и использовался на протяжении тысячелетий.Гебекли-тепе на территории современной Турции, предшествующий еще одному массивному каменному храму, Стоунхенджу, на 6000 лет был самым ранним известным строением из известняка. Известняк составлял Т-образные столбы этого храма, которые были построены и вырезаны доисторическими людьми, которые еще не разработали металлические инструменты или даже керамику.

6500 до н.э. — Пустыня цистерн

Первые бетонные сооружения, секретные подземные цистерны для хранения дефицитной воды, были построены набатейскими или бедуинскими торговцами, которые создали небольшую империю в пустынных оазисах южной Сирии и северной Иордании.Некоторые из этих цистерн все еще существуют в тех областях сегодня.

5600 до н.э. — Сборное железобетон этажей

На территории бывшей Югославии, в районе Лепенски Вир на берегу Дуная, в середине 1960-х годов были найдены хижины с подобием бетонных полов. Известковый цемент, который использовался, вероятно, прибыл из месторождения вверх по реке и был смешан с песком, гравием и водой, чтобы напоминать бетонные смеси нашего времени.

Памятники старины

3000 до н.э. — Египетские пирамиды

Известняковые камни или бетонные блоки? Несмотря на некоторые горячо обсуждаемые предположения о том, что блоки в египетских пирамидах были сформированы из более раннего типа бетона более 5000 лет назад, в области археологии более широко распространено мнение, что блоки известняка были доставлены из близлежащих карьеров.Чтобы сделать раствор для скрепления блоков, строители смешали солому с грязью, содержащей измельченный известняк, гипс и глину.

1400-1700 до н.э. — минойские постройки на Крите

Минойское общество на острове Крит, предшественники греков и считающееся первой европейской цивилизацией, использовало строительный материал из смеси глины и вулканического пепла пуццолана для строительства полов, фундаментов и канализации.

* 1300 г. до н.э. — Первое «известковое» покрытие

Ближневосточные строители обожгли известняк и смешали его с водой, а затем использовали эту смесь для покрытия наружных поверхностей своих стен из толченой глины.Когда смесь вступала в реакцию с воздухом, она образовывала твердую защитную поверхность — и закладывала основу, так сказать, для современных разновидностей цемента.

1000 до н.э. — греческие гробницы

Микенцы использовали свою раннюю форму цемента для строительства гробниц. Некоторые из них вы можете увидеть сегодня на Пелопоннесе в Греции.

770-476 до н.э. — Великая китайская стена

Северные китайцы использовали форму цемента для постройки лодок и их участка Великой стены.На протяжении веков строительства стены использовались материалы, используемые для ее строительства, включая тростник, ивовые ветви, дерево, уплотненный песок, грязь и 100 миллионов тонн камня и кирпича. Там, где они не были зацементированы известняковым раствором, они скреплялись раствором из клейкого липкого риса.

* 700 до н.э. — Печи, строительный раствор и гидравлическая известь

Те же бедуины, которые первыми создали подземные цистерны, позже построили печи для производства рудиментарного вида гидравлической извести — цемента, который затвердевает под водой — для водонепроницаемого раствора, который продвинул строительство домов, полов и новых водонепроницаемых цистерн под землей.

От Римской империи к эпохе Возрождения

300-500 н.э. — римская архитектура

Римляне начали с того же сырья, что и минойцы — вулканического пепла, найденного недалеко от Помпеи и горы Везувий, который они использовали для уплотнения смеси обожженного известняка, измельченных камней, песка и воды, что позволило им построить пандусы и террасы. , и дороги, которые в итоге соединили всю империю. Выливание смеси в формы вскоре позволило строителям создавать своды и купола, а также арки культовых акведуков и бань империи.Римский бетон пережил землетрясения, удары молний, ​​удары морских волн и тысячи лет выветривания.

82 нашей эры — Колизей

После гражданской войны в Риме император, известный как Веспасиан, намеревался построить самый большой театр в мире на более чем 50 000 мест. Сегодня мы знаем первый в мире стадион, построенный 1937 лет назад, как «Колизей». Около трети сооружения все еще стоит почти два тысячелетия спустя и является культовым символом Римской империи.

117-125 нашей эры — Пантеон — и потеря бетона

Римский Пантеон, который скоро отметит свое 1900-летие, как никогда прочен. Неармированный бетонный купол храма был вдвое шире и выше любого купола, когда-либо созданного в то время, и его длина составляла 143 фута со знаменитым окулусом в центре. Его гигантский вес поддерживается невероятно толстыми бетонными стенами и восемью цилиндрическими сводами, усиленными кирпичом, но без внутренней опоры.

Современные инженеры не осмелились бы построить неармированный купол такого размера и, возможно, никогда не узнают секрет долговечной стабильности Пантеона.Мы действительно знаем, что инженеры императора Адриана скорректировали рецепты бетона, используя больше вулканического пепла, чем камня, чтобы сделать купол легче, и больше каменного заполнителя в стенах для более тяжелой арматуры. Но когда Римская империя пала в 476 году нашей эры, беспрецедентный римский рецепт приготовления бетона был утерян для мира.

1507 — Возрождение — Мост Нотр-Дам

Сразу после Средневековья итальянский монах по имени Джованни Джокондо построил мост Пон-Нотр-Дам в Париже, используя информацию, оставшуюся от древнеримского рецепта цемента.Примерно через 250 лет это сооружение было снесено, потому что дома, построенные на мосту, добавили слишком большого веса. Джокондо вошел в историю как единственный человек, пытавшийся строить из бетона в эпоху Возрождения.

Достижения в бетоне

Улучшения XVI века

Каменщик в Андернахе, Германия, попытался смешать вулканический пепел под названием trass с известковым раствором. Полученный материал был водостойким и прочным, и цепная реакция, начатая с открытием, привела к созданию современного цемента.

Торговля бетоном 17 века

В 17 веке голландцы (которые уже были мастерами строительства на воде) продали trass Франции и Великобритании для использования на зданиях, которым требовались водонепроницаемые свойства. Две соперничающие страны немедленно начали конкурировать за создание собственных гидравлических строительных материалов.

* 1793 — Современное производство гидравлической извести для цемента

Когда британскому инженеру-строителю Джону Смитону было поручено построить новый маяк на скалах Эддистоун в Корнуолле, Англия, он приступил к поискам самого прочного и водонепроницаемого строительного материала, который он мог найти.Обнаружив поблизости известняк с высокой концентрацией глины, он обжигал его в печи и превратил в клинкер. Он измельчил его в порошок и смешал с водой, чтобы получить пасту, из которой он построил маяк.

В процессе — и спустя более чем 1000 лет после того, как секреты бетона были потеряны — Смитон заново открыл, как производить цемент. Вскоре производители начали продавать его открытие как «римский цемент». А маяк Эддистон простоял почти 130 лет, пережив скалы, которые выветрились из-под него.

* 1824 — Изобретение портландцемента

Англичанин Джозеф Аспдин усовершенствовал процесс, тщательно смешав известняковый мел с глиной и обжигая смесь в печи до удаления углекислого газа. Он также нагревает глинозем и кремнезем до тех пор, пока материалы не станут стеклоподобными, затем измельчил их и добавил в известняковую смесь вместе с гипсом.

Полученная химическая комбинация кальция, кремния, алюминия, железа, гипса и других минеральных ингредиентов составляет отличную формулу портландцемента, основного ингредиента бетона.Аспдин назвал результат «портландцемент», потому что он напоминал высококачественные строительные камни, добытые в соседнем Портленде, Англия.

* 1836 — Испытания на прочность

Первые испытания бетона на растяжение и сжатие прошли в Германии. Прочность на разрыв — это способность противостоять растяжению или растяжению; Прочность на сжатие — это способность противостоять сжатию или сдвигу.

* 1850-е — Армирование стальной сеткой запатентовано

Французский садовник Жозеф Монье успешно экспериментировал с заливкой бетона на стальную сетку.(Бетон и сталь расширяются с одинаковой скоростью при нагревании, что делает их идеальным сочетанием). Монье запатентовал несколько вариантов своего изобретения для использования с железнодорожными вагонами, строительными плитами и трубами. Железобетон намного прочнее и практичнее неармированного материала. Он может перекрывать большие промежутки, позволяя бетону взлетать в виде мостов и небоскребов.

* 1880-е годы — Армирование железными прутьями

Калифорнийский инженер Эрнест Рэнсом начал испытания бетона и 2-дюймовых железных прутьев, чтобы увидеть, будут ли материалы сцепляться.Когда они это сделали, Рэнсом пошел еще дальше, скрутив железные прутья, чтобы создать арматуру, вокруг которой он мог «построить» бетон любой желаемой формы — эксперимент, который также сработал. Сегодня мы называем эту систему арматурным стержнем или арматурой, хотя современные инженеры обычно используют сталь вместо железа.

Система Рэнсома скоро будет использоваться в коммерческих зданиях, на дорогах, мостах и ​​даже в первых небоскребах. Знаменитый архитектор Фрэнк Ллойд Райт начал применять технологию арматурного бетона в современной архитектуре.Некоторые из самых известных зданий Райта, в том числе Храм Единства в Оук-Парке, штат Иллинойс, который считается первым современным зданием в мире; и Fallingwater в Милл-Ран, штат Пенсильвания, его самые знаменитые работы, были сделаны из железобетона.

* 1880-е годы — Запатентованная сталь для предварительного напряжения

Процесс предварительного напряжения стали был запатентован, чтобы сделать бетон более прочным и позволить инженерам использовать меньше стали и бетона.

Современные бетонные конструкции

С тех пор, как Рэнсом разработал использование арматуры, из бетона были построены все типы монументальных зданий и объектов инфраструктуры.Панамский канал, бункеры времен Второй мировой войны и знаменитый Сиднейский оперный театр делят строительный материал с некоторыми из самых сложных и самых дальновидных зданий в мире.

1889 — Первый железобетонный мост — мост через озеро Алворд, Сан-Франциско

Мост через озеро Алворд был построен в 1889 году в Сан-Франциско, Калифорния. Первый железобетонный мост, он пережил землетрясение в Сан-Франциско 1906 года и другие без повреждений. Он существует до сих пор, спустя более 100 лет после постройки.

1891 — Первая бетонная улица в Америке — Беллефонтен, Огайо

В 1891 году человек по имени Джордж Бартоломью построил первую бетонную улицу в Америке в Беллефонтене, штат Огайо. Сегодня проницаемый бетон пропагандируется как лучшее и самое экологически чистое покрытие для улиц.

1903 — Первое бетонное высотное здание — Ингаллс Билдинг, Цинциннати

В Цинциннати в 1903 году система Рэнсома позволила построить первое бетонное высотное здание — 16-этажное здание Ingalls Building.Эта невероятная высота сделала небоскреб одним из величайших инженерных достижений своего времени.

1899 — Мост через реку Вьен

Мост через реку Вьен в Шательро, Франция, построенный в 1899 году, является одним из самых известных железобетонных мостов в мире.

1908 — Бетонные дома — Юнион, Нью-Джерси — спроектирован и построен Томасом Эдисоном

Первые бетонные дома в стране были спроектированы и построены в Юнион, штат Нью-Джерси, никем иным, как Томасом Эдисоном.Эти дома существуют и сегодня.

* 1913 — Поставка первой готовой смеси — Балтимор

Первая партия «готовой смеси» доставлена ​​в Балтимор. Смешивание бетона в одном месте (на центральном заводе), а затем его доставка грузовиком для использования на стройплощадке, стало революцией в бетонной промышленности.

* 1915 — Цветной бетон — L.M. Scofield, первая компания по производству цветного бетона

Линн Мейсон Скофилд основала L.M. Scofield, первую компанию по производству красок для бетона.Их продукция включала отвердители цвета, цветной воск, интегральный краситель, герметики и химические пятна.

* 1930 — Воздухововлекающие агенты — устойчивость к повреждениям от замерзания и оттаивания

В 1930 году воздухововлекающие агенты были впервые использованы в бетоне, чтобы противостоять повреждениям от замерзания и оттаивания — явное благо для методов строительства в холодную погоду в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

1936 — Плотина Гувера — крупнейший бетонный проект, когда-либо завершенный на то время

Плотина Гувера расположена на границе Аризоны и Невады.Построенная в 1936 году для сдерживания могущественной реки Колорадо, плотина состоит из 3,25 миллиона кубических ярдов бетона, а еще 1,11 миллиона было использовано для строительства электростанции и окружающих сооружений.

1956-1992 — Американская система автомагистралей между штатами

Все дороги Америки в системе автомагистралей между штатами сделаны из железобетона.

1963 — Актовый зал Университета Иллинойса — первый бетонный спортивный купол

Первая спортивная арена с бетонным куполом была построена на территории кампуса Иллинойского университета в Урбана-Шампейн в 1963 году.Арена, известная как Актовый зал, выглядит как летающая тарелка и вмещает более 16 000 человек в идеальном бетонном круге.

* 1970-е — Армирование волокном — способ усиления бетона

Волоконное армирование, при котором стекло, углерод, сталь, нейлон или другие синтетические волокна смешиваются с влажным бетоном перед заливкой, было введено как способ упрочнения бетона. Волоконное армирование может использоваться для усиления зданий, а также внешних элементов, от проездов, плит и тротуаров до бассейнов, террас и террас.

1992 — Самое высокое железобетонное здание — Чикаго

65-этажный небоскреб по адресу 311 South Wacker Drive в Чикаго был самым высоким в мире железобетонным зданием на момент его постройки. Постмодернистская структура известна только по адресу.

Будущее бетона?

* Современная эпоха — при снижении производительности получается бетон более низкого качества

Когда-то бетон считался ответом на мировые строительные проблемы; он податлив во влажном состоянии, прочен и долговечен в сухом виде и достаточно дешев, чтобы сделать практически все, что вы захотите.

Проблема в том, что это не навсегда. По крайней мере, он не остается неповрежденным и не жизнеспособным постоянно (хотя и не легко ломается). Несмотря на всю свою впечатляющую прочность на разрыв, современный бетон может сохранять целостность без капитального ремонта или замены в лучшем случае около века. Сегодняшний железобетон не может сравниться с «римским бетоном».

Особенно, если железобетон изготавливается дешево — скажем, с несбалансированной смесью, некачественными ингредиентами или небрежной заливкой — он может начать распадаться изнутри.По мере выветривания вода постепенно просачивается сквозь крошечные трещинки и направляется к стали в середине. По мере того как бетон, окружающий его, застывает, арматурный стержень окисляется и может расшириться настолько, чтобы расколоть бетон, который он должен поддерживать.

Соленая вода особенно вредна для арматуры, поскольку соль разъедает сталь в течение пяти десятилетий. Повторяющиеся циклы замерзания и оттаивания также могут создавать и расширять трещины, особенно на бетонных дорогах. Распространение соли действительно препятствует образованию льда, но она действует в тандеме с влагой, нанося такой же вред арматурному стержню, как если бы морская вода постоянно омывала его.

* Будущее — Возможные улучшения в обслуживании и производстве бетона

Существует множество новых методов улучшения бетона, включая специальные методы обработки, предотвращающие проникновение воды в сталь. Другие достижения являются ответом на растущее глобальное внимание, уделяемое устойчивости: «Самовосстанавливающийся» бетон содержит бактерии, которые выделяют известняк, повторно закрывая любые возникающие трещины. Смесь для «самоочищающегося» бетона содержит двуокись титана, которая разрушает смог и сохраняет белый цвет бетона.Усовершенствованные версии этой технологии могут даже дать нам уличные поверхности, которые очищают выхлопные газы от автомобилей.

Кроме того, в недавнем отчете говорится, что мы можем повторить рецепт римского бетона (который, несмотря на более низкую прочность на разрыв, демонстрирует беспрецедентную долговечность). Римский бетон не только водонепроницаем; Было обнаружено, что он становится сильнее при контакте с морской водой. Ученые предполагают, что микроскопические кристаллы растут в древнем бетоне, когда он погружен в воду, что делает его еще менее уязвимым для выветривания.

Хотя до сих пор не удалось полностью собрать утраченный рецепт, исследователи знают, что вулканический пепел , пуццолана, имел фундаментальное значение для прочности древнеримского бетона. Недавно объявленный проект будет экспериментировать с подобным вулканическим пеплом у побережья Калифорнии, чтобы попытаться реконструировать процесс, который позволил создать самый прочный бетон в истории.

Если это произойдет, сочетание секретного рецепта Рима по изготовлению бетона и современных методов строительства арматурных стержней может снова произвести революцию в использовании бетона, а также в мировой инфраструктуре и архитектуре.

Источники:

https://www.nachi.org/history-of-concrete.htm

https://www.everreadymix.co.uk/news/a-history-of-concrete-infographic-by-ever-readymix/

https://www.concretenetwork.com/concrete-history/

https://www.chinahighlights.com/greatwall/fact/how-the-great-wall-was-built.htm

https://www.citylab.com/design/2017/08/undercover-economist-cement-shaped-the-modern-economy/537780/

https: //www.citylab.ru / design / 2014/11 / вступление в эпоху разрушения бетона / 382888/

https://www.concretenetwork.com/concrete/whatis/

https://www.ccagc.org/resources/whats-the-difference-between-cement-and-concrete/

https://www.cement.org/cement-concrete-applications/how-cement-is-made

https://www.popularmechanics.com/technology/infrastructure/a28502/rock-solid-history-of-concrete/

https://www.smithsonianmag.com/history/gobekli-tepe-the-worlds-first-temple-83613665/

https: // www.worldscientific.com/doi/pdf/10.1142/9789813145740_0001

https://www.revolvy.com/page/Ernest-L.-Ransome

https://explorecu.org/items/show/268

Похожие сообщения

Твердая история бетона

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 конструкции 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 на каждые строительных блока к пирамидам, 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 канализаций, согласно книге Роберта Курланда « Бетонная планета: странная и увлекательная история самого распространенного в мире искусственного материала ».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 сооружений.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 — это 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 около трети 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 строительству Пантеона примерно на 150 лет. Когда Западная Римская империя официально пала в 476 году нашей эры, рецепт изготовления бетона Пантеона был утерян для истории.

Повторное открытие бетона

Потребовалось около тысячи лет, чтобы бетон вернулся. 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 атмосферным воздействиям предполагает, что он должен быть гидравлическим, то есть 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 к мосту Нотр-Дам и Пон-о-Менаж», автор Николя-Жан-Батист Рагене, 1756 г.

В XVI веке трасс — вулканический пепел, похожий на пуццолану, — был обнаружен в качестве полезного материала 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. Его дважды оштрафовали, 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 порошкообразный (но не обожженный) известняк смешивали 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 инвестирования 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 фальшивых 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 на открытом полу своей фабрики различные химикаты, чтобы все могли их увидеть. Тем не менее, Уильям в конце концов перестал платить арендную плату 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 увеличить прочность бетона на растяжение или его способность 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 зданием из арматурного бетона 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 сохранившееся железобетонное сооружение 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 сооружений инфраструктуры. 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 низкую 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 в очередной раз произвести революцию в инфраструктуре и архитектуре.

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.Мелкозернистый 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.

Принятие 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 предпримет следующих серьезных шагов вперед, пока не пройдут 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, используемого 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.

История цемента — Всемирная цементная ассоциация

Цемент использовался людьми на протяжении всей истории; вариации материала использовались древними греками, римлянами и египтянами, причем самые ранние археологические находки датируются 12–10 000 г. до н.э. в современной Турции. Римляне использовали смесь извести (оксида кальция) и пуццолана — измельченного вулканического пепла — для создания гидравлического цемента, который мог схватываться под водой. Другие цементы использовали в качестве заполнителей щебень, плитку и керамическую посуду.Известные исторические здания из бетона, сохранившиеся до сих пор, — это Колизей и Пантеон в Риме и Собор Святой Софии в Стамбуле.

Средние века были тихим временем в истории цемента; любые открытия, сделанные в эту эпоху, остаются неизвестными, хотя известно, что каменщики использовали гидравлический цемент для строительства таких сооружений, как крепости и каналы.

Промышленная революция в Европе в конце 18, ^-го, века ознаменовалась появлением новых разработок в области цемента и бетона с важным вкладом Джона Смитона, который обнаружил, что гидравлическая способность извести напрямую связана с содержанием глины в известняке, Джеймс Паркер, Луи Вика и Егор Челиев.

Предшественник современного цемента был создан в 1824 году Джозефом Аспдином, британским каменщиком и строителем, который экспериментировал с нагреванием известняка и глины до тех пор, пока смесь не прокалилась, измельчая ее и затем смешивая с водой. Аспдин назвал этот портлендский цемент в честь знаменитого прочного строительного камня с острова Портленд в Дорсете, Великобритания. Его сын, Уильям Аспдин, сделал первый цемент, содержащий алит (нечистая форма трехкальциевого силиката).

В 1845 году Исаак Джонсон обжигал мел и глину при гораздо более высоких температурах, чем Аспдин, около 1400-1500 ^o ° C, что привело к клинкированию смеси и получению того, что по сути является современным цементом.

С 1900-х годов вращающиеся печи заменили оригинальные печи с вертикальным валом, так как они используют лучистую теплопередачу, более эффективную при высоких температурах. достижение однородной температуры клинкера и получение более прочного цемента. Теперь к полученной смеси добавляется гипс для контроля схватывания, а для измельчения клинкера используются шаровые мельницы.

Другие разработки последнего столетия включают цементы на основе алюмината кальция для лучшей сульфатостойкости, смешение Rosendale (природного гидравлического цемента, производимого в Нью-Йорке) и портландцементов для получения прочного и быстро схватывающегося цемента в США, а также более широкое использование вяжущих материалов для хранения ядерных отходов.

Постоянно появляются новые технологии и инновации для улучшения устойчивости, прочности и применения цемента и бетона. Некоторые передовые продукты включают волокна и специальные заполнители для изготовления черепицы и столешниц, например, в то время как производство вне помещений также приобретает все большее значение с развитием цифровых технологий и искусственного интеллекта, которые могут сократить отходы и улучшить эффективность и условия работы на стройплощадке. Также разрабатываются цементы, которые могут поглощать CO ₂ в течение своего срока службы, уменьшая углеродный след строительного материала.

Как бетон изменился за годы

Благодаря его использованию в прочных современных конструкциях, вы можете не думать о бетоне как о историческом строительном материале. Однако у этой субстанции богатое прошлое. То, что во времена Древнего Рима не ездили цементовозы, не означает, что культуры тогда не могли строить из бетона. У них были свои способы адаптации и использования материалов.

Изучая историю бетона, мы можем понять, как мы его используем сегодня.Мы собрали несколько ключевых лет на протяжении всей истории, а также известные и исторические бетонные сооружения, чтобы вы могли лучше понять суть.

Для этих целей мы будем рассматривать бетон как смесь крупных и мелких частиц, смешанных с пастой. Паста схватывается и скрепляет частицы, которые затем можно использовать в качестве строительного материала. Мы также рассмотрим несколько похожих материалов, которые имеют общие отличия. На протяжении всей истории культуры создавались с:

1. Цемент: Этот мелкий порошок создает другие материалы, такие как строительный раствор, бетон, штукатурку и раствор.В этих строительных изделиях цемент выступает в качестве связующего вещества. Его часто делают из известняка, но другие возможные ингредиенты включают глину, кварцевый песок и ракушки. Какие бы разные культуры ни использовали на протяжении истории, зависело от того, к чему они имели доступ, где жили. Независимо от ингредиента, люди измельчают и объединяют их с такими материалами, как железная руда, а затем нагревают их до высоких температур. Полученный продукт, называемый клинкером, перемалывается в цемент.
2. Раствор: Раствор связывает кирпичи, камни и другие строительные материалы.Он сделан из цемента, песка и извести. Когда строители добавляют воду в смесь, цемент активируется, а затем затвердевает по мере высыхания. Затирка — аналогичный продукт, но в нем больше воды, которая течет между трещинами и зазорами. Любое из этих веществ может действовать как клей для других строительных материалов, от плитки до камня.
3. Adobe: Высушенная на солнце грязь создает кирпичи из сырца. Песок, грязь и другие частицы почвы попадают в эти кирпичи, в которые люди также могут добавлять палки или солому вместе с водой.После высыхания кирпич дает усадку и растет вместе с погодой. Поскольку его не обжигают в печи для отверждения, а сушат на воздухе, он не подходит для влажного климата. Многие из первых строительных материалов, таких как бетон, были на самом деле саманом.

Вышеупомянутые материалы относятся к одному семейству, но бетон — более прочное вещество. Он всегда был с нами в бесчисленных строительных проектах самых разных форм. Читайте дальше, чтобы узнать больше об истории бетона и о том, как материал изменился с годами.

Самые ранние виды использования бетона

То, что мы считаем бетоном сегодня, несколько отличается от первого использования бетона. Тем не менее, подобные материалы имели важное значение на протяжении всей истории. Среди некоторых целей этих материалов было создание:

• Здания
• Этажей
• Мосты
• Дороги
• Скульптурные конструкции

Культуры по всему миру построили эти и другие здания из бетона и материалов, подобных бетону.Поскольку с годами материал менялся, трудно сказать, сколько времени существует бетон. По приблизительной шкале времени мы знаем, что он существовал за тысячи лет до нашей эры. Культуры использовали бетон на протяжении многих лет:

1. 6 500 до н.э .: В этом году были построены первые бетонные здания. Бедуины создали эти исторические бетонные сооружения в современной Сирии и Иордании. Первые начинания подготовили почву для улучшения техники с течением времени.
2. 3000 до н.э .: В это время египтяне использовали грязь, смешанную с соломой, для создания строительного материала, похожего на глинобитный кирпич. Они также разработали и использовали гипсовые и известковые растворы для скрепления сырцовых кирпичей. Примерно в то же время строители в Китае использовали форму цемента, созданную из липкого риса.
3. 700 до н.э .: Бедуины обнаружили цемент, который твердеет под водой, и примерно в это время создали печи для производства раствора. Они использовали этот раствор для строительства полов, домов и других построек.За это время они также начали утрамбовывать бетонный материал и поняли, что вещество не будет работать, если оно будет слишком насыщенным.
4. 600 до н.э .: Греки открыли природное вещество, которое может создавать бетон, когда они смешивают его с известью. Несмотря на то, что они использовали это вещество, они не были так продвинуты в конкретных методах, как другие культуры.
5. 200 г. до н. Э .: К этому времени римляне усовершенствовали здание из бетона, хотя и другим способом, чем мы используем его сегодня.Римляне создавали большую часть конструкции из рыхлых камней и материала, цементируя их вместе с раствором. Они даже использовали косметический кирпич в сочетании с их версией цемента. Использование неструктурных блоков зарекомендовало себя как цельный и эстетичный продукт.
6. 1414: Крах Римской империи оставил интерес к бетону бездействующим до тех пор, пока в этом году не появились рукописи, объясняющие это вещество. С этим пришло новое понимание строительного материала.Этот год стал одним из многих поворотных моментов в истории бетона. Это положило начало цепной реакции на открытие новых способов производства и использования бетона на века.
7. 1793: Джон Смитон создал более эффективный метод производства гидравлической извести в 1793 году. Этот продукт использовался для облегчения схватывания цемента, а модернизированное производство упростило изготовление бетона и его быстрое схватывание.
8. 1824: Этот год был очень важным в истории бетона, потому что именно в этот год каменщик Джозеф Аспдин создавал портландцемент.Названный так потому, что он был похож на строительный камень в Портленде, Англия, портландцемент был прочной формой строительного материала. Аспдин произвел цемент путем сжигания мела и глины в печи. Позже он решил добавить в глину известняк, чтобы создать клинкер.

Aspdin помог стимулировать использование цемента и бетона в современном строительстве. Стремясь создать лучшую альтернативу строительному материалу римлян, он вдохновил конкурентов на создание еще лучших версий своего портландцемента.

С началом использования цемента и бетона произошла эволюция продуктов. Мы разработали множество способов изменить вещества, чтобы они лучше работали для нас, со временем влияя на историю бетонного строительства.

Как бетон изменился с годами?

Со временем бетон превратился в более эффективный материал. Мы перешли от использования натуральных веществ, напоминающих цемент, к усовершенствованию природных материалов с помощью искусственных процессов. По мере развития технологий развивались и наши методы производства бетона и цемента.

В конце 1800-х годов люди в Германии, Франции и США одновременно разрабатывали железобетон. В то время он использовался для промышленных зданий, но в дальнейшем он будет играть роль в жилых домах и других сооружениях.

Портландцемент, созданный Джозефом Аспдином, отличается от того, что мы производим сегодня. Хотя Аспдин не указал конкретных соотношений или температур для изготовления портландцемента, мы знаем, что он не смог бы достичь высоких температур, которые мы делаем сегодня для нагрева веществ.

Сегодня у нас есть стандартная формула портландцемента. Он был создан еще в 1917 году Американским обществом испытаний и материалов совместно с Национальным бюро стандартов. Стандартная формула обеспечивает неизменное качество независимо от того, когда и где кто-то производил вещество.

Еще до того, как мы разработали рецептуру портландцемента, строители снова использовали бетон в проектах по всему миру. В начале 1900-х годов бетон вновь получил общественное признание в качестве строительного материала, и эти типы конструкций начали расти:

• Доходный дом в Париже 1902 года
• Первое высотное здание из бетона в Огайо в 1904 году
• 328-футовый мост в Риме в 1911 году

После этих и других построек был разработан товарный бетон.В 1913 году материал был доставлен в Балтимор, штат Мэриленд. Это помогло сделать рабочие площадки более эффективными, поскольку рабочим больше не нужно было смешивать бетон на месте. Вместо этого он прибыл предварительно смешанным с завода в ранних версиях того, что мы сегодня называем цементовозами.

Спустя несколько десятилетий мы обнаружили, что образование маленьких пузырьков воздуха, известных как воздухововлечение, улучшает бетон. После того, как в 1930 году в бетон были введены воздухововлекающие вещества, строительный материал стал легче обрабатывать и менее подвержен замерзанию.Теперь архитекторы в более холодном климате могут выбирать материал, не беспокоясь о трещинах или поломках.

Примерно в то же время строители разработали тонкослойный бетон. Крыши, купола, арки и другие подобные конструкции были сделаны из тонкой оболочки из бетона. Благодаря прочным округлым формам этих структур они не требовали толстых слоев материала. Легкий вес тонкослойного бетона делает остальную часть здания более безопасной от обрушения, поскольку ей не нужно поддерживать тяжелый материал.

Работая с бетоном, мы сделали его более прочным и устойчивым строительным материалом. Мы обнаружили более простые способы изготовления, транспортировки и использования. Наряду с этими открытиями строители и архитекторы возводили здания в разных стилях. Бруталистские, современные и другие бетонные конструкции включают в себя подвиги и художественные творения, такие как:

• Зал Пола Рудольфа Йельского университета
• Музей Science Hills в Японии
• Юбилейная церковь за пределами Рима
• Исследовательский центр Института Солка в Калифорнии
• Жилой комплекс Villa Saitan в Японии
• Национальный музей Бразилии

Эти здания демонстрируют универсальность бетона как строительного материала.По мере развития технологий строители и архитекторы могли создавать из бетона изгибы, вырезы и другие привлекательные элементы дизайна. Гибкость стиля материала позволила ему строить церкви, музеи, жилые дома и многое другое, а также некоторые исторические бетонные постройки.

Известные сооружения стали возможны благодаря бетону

Нам нужно благодарить бетон за многие исторические и узнаваемые здания. Были ли они построены тысячелетия назад или в этом веке, некоторые бетонные конструкции, о которых вы, вероятно, слышали, включают:

1. Пантеон: Пантеон в Риме — самый большой бетонный купол, который не армирован.Несмотря на то, что Пантеон был завершен в 125 году, он до сих пор стоит в Риме. Он имеет диаметр 142 фута с 27-футовым окулом или отверстием в центре.
2. Великая Китайская стена: Знаменитая достопримечательность из бетона строилась на протяжении многих веков. В зависимости от того, как вы определяете начало обширного проекта, творение началось в третьем веке до нашей эры. или несколько веков назад. Династии и королевства на протяжении всей истории Китая укрепляли структуру, добавляя ее спустя столетия после ее основания.
3. Маяк Эддистоун: Расположенный у побережья южной Англии, этот третий вариант маяка был построен в 1700-х годах с использованием гидравлической извести Джона Смитона. Единственная причина, по которой историческое бетонное сооружение разрушилось, заключалась в том, что скалы под ним со временем разрушились.
4. Бетонная улица: В 1891 году в Огайо была построена первая бетонная улица. Известный как Корт-стрит, он стоит до сих пор. Несмотря на то, что Джордж Варфоломей создал улицу более 100 лет назад, она вдвое прочнее, чем бетон, используемый в современных жилых проектах.Благодаря своей прочности он идеально подходит для работы в условиях дорожного движения.
5. Панамский канал: После неудачных попыток создать жизненно важные объекты в сфере путешествий и транспорта в 1904 году началось строительство Панамского канала. Через 10 лет проект был завершен. Бетон играл роль в замках, которые помогают поднимать корабли, движущиеся по каналу. По его завершении были окончательно подключены многие страны и порты.
6. Плотина Гувера: Сама плотина, построенная в 1935 году, потребовала более 3 миллионов ярдов бетона.На создание электростанции и других сооружений для плотины потребовалось еще 1 миллион ярдов. Строители не стали заливать бетон в одну массу, потому что он треснул и затвердевал слишком долго. Вместо этого они залили блоки бетоном, чтобы построить колонны. Испытания, проведенные двадцать лет спустя, показали, что бетон со временем становился прочнее.
7. Плотина Гранд-Кули: Менее чем через 10 лет после завершения строительства дамбы Гувера строители создали самую массивную бетонную конструкцию из когда-либо построенных.Для завершения строительства плотины Гранд-Кули в Вашингтоне в 1942 году потребовалось 12 миллионов ярдов бетона. Поскольку для ее завершения требовалось в четыре раза больше бетона, чем для плотины Гувера, строители использовали конвейерную ленту длиной 2 мили для транспортировки материала на строительную площадку. Строители использовали тот же метод, что и при строительстве плотины Гувера для плотины Гранд-Кули, только в гораздо большем масштабе.
8. Сиднейский оперный театр: Это бетонное здание в южном полушарии считается самым большим бетонным сооружением.Строительство началось в 1959 году и закончилось в 1973 году. Проект столкнулся с определенными трудностями, но его завершение позволило получить великолепную бетонную конструкцию. Сиднейский оперный театр в настоящее время служит местом встречи для культуры и туристов со всего мира.
9. Бурдж-Халифа: Расположенный в Дубае небоскреб Бурдж-Халифа был построен из железобетона. Он будет носить титул самого высокого здания в мире до завершения строительства Башни Джидды в 2020 году. В Бурдж-Халифе было использовано более 400 000 кубических ярдов бетона и более 60 000 тонн арматуры или арматуры.

Эти современные и исторические постройки были бы невозможны, если бы не бетон. Их рост, сила, размер и многое другое — это демонстрация способностей бетона. Полезность этого вещества не исчезла после того, как до нашей эры. лет тоже. Сегодня и в далеком будущем мы продолжим использовать бетон для строительства инновационных зданий, домов, квартир, отелей, скульптур и многого другого.

Получите бетонное оборудование и услуги с помощью динамической перекачки бетона

Примите участие в истории с бетонными услугами и оборудованием Dynamic Concrete Pumping.У нас есть 40-летний опыт оказания помощи подрядчикам в воплощении архитектурных замыслов в жизнь, дополняя наследие исторических бетонных сооружений. Если вам нужны бетонные услуги или оборудование, свяжитесь с нами в Dynamic Concrete Pumping.

Тайны древнеримского бетона

История содержит много упоминаний о древнем бетоне, в том числе в трудах известного римского ученого Плиния Старшего, который жил в I веке нашей эры и умер во время извержения горы.Везувий в 79 году нашей эры. Плиний писал, что лучший морской бетон был сделан из вулканического пепла, обнаруженного в регионах вокруг Неаполитанского залива, особенно недалеко от современного города Поццуоли. Его достоинства стали настолько известными, что пепел со схожими минеральными характеристиками — независимо от того, где он был найден в мире — получил название пуццолана.

Путем анализа минеральных компонентов цемента, взятого из волнолома залива Поццуоли в лаборатории Калифорнийского университета в Калифорнии. В Беркли, а также на предприятиях в Саудовской Аравии и Германии международная группа исследователей смогла раскрыть «секрет» прочности римского цемента.Они обнаружили, что римляне изготавливали бетон, смешивая известь и вулканическую породу, чтобы сформировать раствор. Для строительства подводных сооружений этот раствор и вулканический туф упаковывали в деревянные формы. Затем морская вода вызвала химическую реакцию, в результате которой молекулы воды гидратировали известь и вступили в реакцию с золой, скрепив все вместе. Получающаяся в результате связь кальция-алюминия-силиката-гидрата (C-A-S-H) исключительно прочная.

Для сравнения, в портландцементе (наиболее распространенной современной бетонной смеси) отсутствует комбинация извести и вулканического пепла, и он плохо связывается по сравнению с римским бетоном.Портландцемент, используемый почти два столетия, имеет тенденцию особенно быстро изнашиваться в морской воде, имея срок службы менее 50 лет. Кроме того, при производстве портландцемента образуется значительное количество углекислого газа, одного из самых разрушительных из так называемых парниковых газов. По словам Пауло Монтейро, профессора гражданской и экологической инженерии Калифорнийского университета в Беркли и ведущего исследователя группы, анализирующей римский бетон, производство 19 миллиардов тонн портландцемента, которое мы используем каждый год, «составляет 7 процентов углекислый газ, который промышленность выбрасывает в воздух.

Римский бетон не только более долговечен, чем портландцемент, но и кажется более устойчивым в производстве. При производстве портландцемента углерод выделяется горящим топливом, используемым для нагрева смеси известняка и глин до 1450 градусов по Цельсию (2642 градуса по Фаренгейту), а также самим нагретым известняком (карбонатом кальция). Для изготовления бетона римляне использовали гораздо меньше извести и делали его из известняка, обожженного при температуре 900 градусов по Цельсию (1652 градуса по Фаренгейту) или ниже, при этом потреблялось гораздо меньше топлива.

Проведенный исследователями анализ римского бетона проливает свет на существующие современные бетонные смеси, которые использовались в качестве более экологически чистых частичных заменителей портландцемента, такие как вулканический пепел или летучая зола от угольных электростанций. Монтейро и его коллеги также предполагают, что использование материалов и методов производства, используемых древними римлянами, могло бы производить бетон с более длительным сроком службы, который генерирует меньше углекислого газа. По оценке Монтейро, пуццолан, который можно найти во многих частях мира, потенциально может заменить «40 процентов мирового спроса на портландцемент.«Если это так, то древнеримские строители могут быть ответственны за то, чтобы оказать поистине революционное влияние на современную архитектуру — по одной массивной бетонной конструкции за раз.

История бетона — CEMEX USA

12000000 BC	Реакция между известняком и горючим сланцем во время самовозгорания произошла в Израиле с образованием естественного отложения цементных соединений. Месторождения были охарактеризованы израильскими геологами в 60-70-е годы.
3000 г. до н.э. Египтяне	Использованная грязь, смешанная с соломой, для связывания засохших кирпичей. Они также использовали гипсовые и известковые растворы в пирамидах.
китайский	Использовали вяжущие материалы, чтобы скрепить бамбук в своих лодках и в Великой стене.
800 до н.э. Греки, Крит и Кипр	Использованные известковые растворы, которые были намного тверже, чем более поздние римские растворы.
300 г. до н.э. вавилоняне и сирийцы	Использованный битум для связывания камней и кирпичей.
300 г. до н.э. — 476 г. н.э. Римляне	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. В качестве вяжущего материала использовали известь. Плиний сообщил о смеси раствора из 1 части извести и 4 частей песка.Витрувий сообщил о 2 части пуццолана на 1 часть извести. Животный жир, молоко и кровь использовались в качестве примесей (вещества, добавляемые в цемент для улучшения свойств). Эти структуры существуют и сегодня!
1200-1500 Среднее Возраст	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 применения известковых цементов 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 производства римского цемента.
1810	Эдгар Доббс получил патент на гидравлический раствор, 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 Стрит.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 «Вика», и назвал ее «Бритиш Цемент».
1824	Джозеф Аспдин из Англии изобрел портландцемент путем обжига 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 прошли в Германии.
1843	J. M. Mauder, Son & Co. получили лицензию на производство запатентованного портландцемента.
1845	Исаак Джонсон утверждает, что обжигал сырье портландцемента до температуры клинкера.
1849	Pettenkofer & Fuches выполнила первый точный химический анализ портландцемента.
1860	Начало эры портландцементов современного состава.
1862	Blake Stonebreaker из Англии представил дробилки для дробления 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	J. Grant из Англии 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 соотношение оксидов, чтобы подготовить необходимое количество 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 заложил 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	Базовые испытания цемента стандартизированы.
1903	Первое высотное здание из бетона 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	Были введены воздухововлекающие добавки 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	Введено армирование бетона фиброй.
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	Суперпластификаторы введены в виде добавок.
1985	Дым кремнезема был введен в качестве пуццолановой добавки.Бетон «высочайшей прочности» был использован при строительстве Union Plaza, построенного в Сиэтле, штат Вашингтон.
1992	Самое высокое железобетонное здание в мире было построено по адресу 311 S. Wacker Dr., Чикаго, Иллинойс.

.