""

Где впервые был изобретен бетон

Бетон (история изобретения)

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

Происхождение бетона.

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

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

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

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

Бетон по-римски.

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

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

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

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

Цементные фантазии.

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

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

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

Страсти по бетону.

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

В 1867г парижскому цветоводу Жозефу Монье пришла в голову мысль делать их из бетона. Однако бетонные вазоны также оказались непригодны для высаживания в них растений – растущие корни разрушали их. Тогда неутомимый садовник придумал усиленную конструкцию: стал покрывать цементом горшки из железной сетки. Так появился железобетон. Это ноу-хау оказалось настолько удачным, что предприимчивый Монье забросил садовые лопату и лейки и принялся разрабатывать новые способы применения железобетона.

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

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

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

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

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

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

Где впервые был изобретен бетон

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

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

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

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

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

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

Читать еще:  Гидроизоляция бассейна изнутри своими руками

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читать еще:  Армирование перегородок из газобетона

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

Литература

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

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

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

Строительство
финских домов
в Екатеринбурге

Бетон Древнего Рима и долговечность современных бетонных зданий.

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

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

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

Римская архитектура

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

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

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

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

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

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

Секрет римского бетона

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

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

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

Причина недолговечности зданий из современных бетонов

На фотографии видно, что современный бетон достаточно быстро разрушается.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Казалось бы, задача решена?

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

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

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

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

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

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

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

Похожие статьи

Шведские каркасные дома — от старинных до современных

Как правильно выбрать котёл для Вашего дома?

Где впервые был изобретен бетон

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

Происхождение бетона.

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

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

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

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

Бетон по-римски.

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

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

Читать еще:  Газобетон своими руками в домашних условиях

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

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

Цементные фантазии.

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

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

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

Страсти по бетону.

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

В 1867г парижскому цветоводу Жозефу Монье пришла в голову мысль делать их из бетона. Однако бетонные вазоны также оказались непригодны для высаживания в них растений – растущие корни разрушали их. Тогда неутомимый садовник придумал усиленную конструкцию: стал покрывать цементом горшки из железной сетки. Так появился железобетон. Это ноу-хау оказалось настолько удачным, что предприимчивый Монье забросил садовые лопату и лейки и принялся разрабатывать новые способы применения железобетона.

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

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

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

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

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

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

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

БЕТОН И ЕГО ИСТОРИЯ

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

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

Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры. Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона.

Искусство производства бетона постепенно распространялось в Восточном Средиземноморье и примерно к 500 г. до н. э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен, в том числе из необожженного кирпича, использовался мелкозернистый известковый бетон. Таким образом были отделаны дворцы царей Креза (560—546 гг. до н. э.) и Атталы.

Применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около 700 лет. За это время он стал основным строительным материалом для устройства дорог, акведуков, жилых и храмовых построек на всей территории Великой Римской Империи. Римляне значительно развили технологии бетонного строительства, улучшили его свойства. Предположительно во 2 веке н.э., в период наивысшего развития бетона, римлянами были разработаны новые виды вяжущих веществ, такие как романцемент. Это позволило в значительной степени улучшить физико-механические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Повышению долговечности бетона также способствовали географические условия Италии — теплый и влажный климат, в то время как в других странах, с более суровым климатом, постройки из такого же бетона сохранились плохо. Даже сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с растягивающими и изгибными напряжениями бетонных конструкций, римляне прекрасно «научили» их работать на сжатие. Но после падения Римской империи рецепт изготовления бетона был забыт на тысячу лет.

Современное применение бетона началось только 1844 году, когда английским химиком Джонсоном был изобретен бетон на цементном вяжущем. Массовое применение бетона в строительстве началось со второй половины XIX в. после организации промышленного выпуска портландцемента.

В 19 веке был изобретен и железобетон — композитный строительный материал, представляющий собой залитую бетоном стальную арматуру. Французский садовник Монье выращивал в теплицах пальмы, затем пересаживал саженцы в глиняные горшки и отправлял для продажи в Англию. Горшки в дороге бились, пальмы погибали. Садовник терпел большие убытки. Однажды раздосадованный Монье решил слепить кадку для пальмы из цемента. Он взял две деревянные бочки и поместил их одна в другую, а промежуток между стенками залил цементом, получив бетонную тонкостенную бочку. Для большей прочности он заключил её в каркас из железных стержней, а потом для красоты покрыл каркас тонким слоем жидкого цемента. После затвердения новая бочка оказалась на редкость прочной, и Монье был выдан патент на изобретение. Это случилось в 1867 году, который принято считать годом изобретения железобетона как универсального несгораемого строительного материала. Окрылённый успехом, он принялся за поиски других областей применения изобретенного материала: в 1877 году Монье запатентовал железобетонные железнодорожные шпалы, в 1880-83 годах — железобетонные перекрытия, здания, балки, своды, мосты.

В настоящее время бетон – основной строительный материал, широко применяемый для несущих и ограждающих конструкций жилых, гражданских и промышленных зданий, а также для возведения сооружений: плотин гидроэлектростанций, атомных реакторов, взлетно-посадочных полос, дорог, портовых сооружений, опор линий электропередач, мостов и многого другого.

Ссылка на основную публикацию
"
×
×
"
Adblock
detector