Кто, когда и где изобрел бетон (придумал) — история изобретения (происхождения)

История бетона насчитывает много лет, данный материал использовали для проведения ремонтно-строительных работ еще в древнем Египте, Индии, Риме. И построенные тысячелетия тому здания стоят до сих пор, пусть и некоторые из них частично разрушенные. Прочность и надежность, долговечность бетона делают его незаменимым материалом для разного вида работ и сегодня.

Бетон представляет собой вид строительного материала искусственного происхождения, который получают путем смешивания в определенных пропорциях разных компонентов.

Основу бетона составляют цемент в качестве вяжущего, песок и щебень/гравий, выступающие в роли наполнителей, а также вода, которая нужна для затворения смеси и запуска реакции гидратации. Также в состав бетона могут вводиться различные добавки, улучшающие или меняющие определенные свойства материала.

Цемент получают путем тонкого помола гипса и клинкера. Клинкер является продуктом равномерного обжига при высокой температуре до состояния спекания сырьевой однородной массы, которая состоит из глины (с преобладанием силикатов кальция), известняка. Сам цемент, как и произведенный на его основе бетон, может соответствовать разным маркам по прочности, способности выдерживать нагрузки, воздействие температур и т.д.

По сфере применения бетон бывает простым и специальным, который предполагает усиление определенных качеств (морозостойкость, жаростойкость, теплоизоляция). В некоторых случаях в качестве вяжущего используют не цемент, а другие составляющие (так бетоны делят на гипсовые, керамзитовые, силикатные и т.д.). Разными могут быть и наполнитель (на базе щебня, гравия и т.д.), структура материала, его плотность, особенности твердения и т.д.

Происхождение бетона

Дать однозначный ответ на вопрос о том, когда появился бетон, трудно. Как и другие строительные материалы, путь развития бетонная смесь прошла достаточно долгий. Так, во время раскопок на берегу Дуная участники археологической экспедиции нашли остатки жилья 5000-летней давности с полами толщиной 25 сантиметров из доисторического бетона: вяжущим в растворе выступала красная глина, а вот армировал конструкцию мелкий речной песок.

Отдельные примеры эффективного связывания мелких/крупных камней различными растворами известны еще со времен египтян, финикийцев, вавилонян, карфагенян. Самое раннее использование бетона датировано 1950 г. до н.э. – именно к этому времени относится материал, найденный в гробнице Тебесе (Теве) в Египте. Задолго до нашей эры бетон применялся в строительстве монолитного свода пирамиды Нима, галерей египетского лабиринта (3600 л. до н.э.).

Египтяне в качестве вяжущего применяли известь и гипс. А 25 лет тому мир был удивлен сообщением профессора-химика из Швейцарии Джозефа Давидовица про то, что пирамида Хеопса была сделана из блоков геополимерного бетона. В массе одного из известняковых блоков профессор нашел человеческий волос и попасть туда он мог только при замешивании раствора.

Ученый искал дальше и нашел на стене надпись периода III династии. Когда иероглифы расшифровали, отыскали рецепт приготовления древнего варианта бетона и именно к этому периоду можно отнести происхождение бетона. В процессе независимых исследований оказалось, что основание Великих пирамид сделано из природных известняков, а вот верхние ряды созданы из бетона, сделанного на базе крошки песчаника, пальмовой золы, соды из нильской воды.

Очень много написано о зданиях периода Римской империи, возведенных с применением «бетона» в качестве главного конструкционного материала. Исследователи считают, что впервые начали применять настоящие цементные связующие (не известь, как в случае с древними сооружениям) в южной Италии во II ст. до н.э.

Многие приписывают римлянам само изобретение цемента, так как даже некоторые названия заимствованы отсюда. Так, особый вид вулканического пепла под названием «пуццолан» использовали впервые недалеко от города Поццуоли в заливе Неаполя, его же широко применяли в цементе. От города пошло название самого вида вяжущего, которое сегодня называют пуццолановым цементом.

В строительстве порта Aemelia (крупного сооружения, датированного 193 г. до н.э.) использовали пуццолан с целью эффективного связывания камней вместе для получения бетона. Это пепел необычного типа, который запускает химическую реакцию с водой и известью, а потом укрепляется в твердую массу (по свойствам схожую со скалой), которая не боится даже погружения в воду. Этот цемент римляне применяли для строительства доков, мостов, водопроводов, ливневых стоков, зданий.

Содержание

• 1 История
• 2 Изготовление
• 3 Виды бетона
• 4 Подбор состава бетона
• 5 Укладка, уплотнение, затвердевание
• 6 Эксплуатационные свойства 6.1 Прочность на сжатие
• 6.2 Удобоукладываемость
• 6.3 Другие важные показатели

Римский бетон

Римский бетон укладывали слоями в формате смеси, с которой работали вручную. Обычно бетоном заливали камни разного размера, обкладывая его глиняными камнями по обеим сторонам (если это нижняя часть здания). Стены же создавали из бетона и камней, которые выступали в качестве формы для раствора. Эти кирпичи имели не столько конструктивное значение, сколько применялись с целью облегчения процесса строительства, а также в виде элементов декора.

Данный тип конструкции сделал возможным все тот же материал «пуццолан», который часто применяли в Риме, районе вокруг Неаполя, но никогда в северной части страны или других регионах Римской империи.

Множество общественных зданий, в том числе модные резиденции в Риме и всем известный Пантеон, были выполнены из бетонных кирпичей, используемых в возведении сводов и стен. Купол Пантеона, который был возведен во II ст. н.э., до сих пор считается одним из самых ярких строительных шедевров всех времен.

Невероятно сложная конструкция с большим числом уменьшающих массу пустот и ниш, а также небольшими сводчатыми потолками. У строителей Пантеона было достаточно знаний, чтобы применять тяжелые элементы на уровне земли, уменьшать плотность конструкции в стенах выше, а в самом куполе понизить нагрузку до значения, которое позволяет стоять Пантеону и сегодня без разрушений.

Большой пролет Пантеона величиной в 142 фута затмил своим великолепием небольшие предыдущие пролеты, создав яркий и необычный эффект, который можно считать настоящей архитектурной революцией тех времен, особенно с точки зрения восприятия всего внутреннего пространства.

Скорее всего, из-за недоступности и отсутствия пуццолана в мире данный вид бетона не применяли в других местах и основным строительным материалом была камне-кирпичная кладка. Большинство значительных зданий в мире в течение многих веков строили именно с применением данного метода.

В 18 ст. во Франции использовали еще один тип бетона: тут стены из покрытого штукатуркой щебня делали в виде каменной кладки, которая в те времена считалась модной. Так, каменщик из Лиона Франсуа Куантеро находился в поисках экономного метода создания несгораемых стен с применением цементного раствора, сочетаемого с давней глинобитной техникой либо «спрессованной землей».

Техника глинобитная предполагает применение древесной опалубки, которую заполняли смесью глины с землей либо соломой с последующей трамбовкой. Но потом процесс трамбовки стал неактуальным из-за применения сильных и новых цементов. В 1824 году британский каменщик Джозеф Аспдин запатентовал улучшенный цемент, которому дал название Портлендского ввиду схожести с природным камнем, добываемым на соседнем острове Портленд.

Принято считать, что именно Аспдин первым использовал высокие температуры с целью нагрева глинозема, а также кварцевых материалов до точки стеклования, что приводило к сплавлению материалов. Таким же способом цемент делают и сегодня. В 19 ст. бетон применяли в Европе для строительства зданий, чаще всего промышленных, так как этот материал был прочным, недорогим, позволяющим ускорить процесс возведения.

Изготовление

Цементобетон производится смешиванием цемента, песка, щебня и воды (соотношение их зависит от марки цемента, фракции и влажности песка и щебня), а также небольших количеств добавок (пластификаторы, гидрофобизаторы, и т. д.). Цемент и вода являются главными связующими компонентами при производстве бетона. Например, при применении цемента марки 400 для производства бетона марки 200 используется соотношение 1:3:5:0,5. Если же применяется цемент марки 500, то при этом условном соотношении получается бетон марки 350. Соотношение воды и цемента («водоцементное соотношение», «водоцементный модуль»; обозначается «В/Ц») — важная характеристика бетона. От этого соотношения напрямую зависит прочность бетона: чем меньше В/Ц, тем прочнее бетон. Теоретически для гидратации цемента достаточно В/Ц = 0,2, однако у такого бетона слишком низкая пластичность, поэтому на практике используются В/Ц = 0,3—0,5 и выше.

Распространенной ошибкой при кустарном производстве бетона является чрезмерное добавление воды, которое увеличивает подвижность бетона, но в несколько раз снижает его прочность, потому очень важно точно соблюсти водоцементное соотношение, которое рассчитывается по таблицам в зависимости от используемой марки цемента[4].

Использование армирования

Касательно ответа на вопрос о том, кто изобрел бетон и сам принцип армирования, существует множество разногласий. Большинство исследователей сходятся на том, что первым успешным примером упрочнения бетонного монолита была работа крупного землевладельца с юга Франции господина Ламбо.

В начале 1850-х лет во время строительства нескольких гребных лодок Жан-Луи Ламбо укрепил их проволочной сеткой и железными прутьями. Он увидел, что изобретение дало результат и захотел использовать материал в разных сферах строительства. С этой целью Жан-Луи подал заявку в 1856 году на получение патента в Бельгии и Франции, описав бетон.

Описание звучало так: это улучшенный строительный материал, который можно применять вместо древесины в архитектурных и военно-морских сооружениях, а также для реализации различных бытовых целей, где очень важно избегать сырости.

Уже в 1856 году штукатур Уильям Б. Уильямсон построил небольшой коттедж на два этажа, укрепив бетонный пол и кровлю железными прутьями и проволочным тросом. Он получил британский патент на армированный бетон и успел придумать, построить несколько подобных конструкций, выступив в роли прародителя первых зданий из железобетона.

В 1867 году французский садовник Джозеф Монье получил патент на упрочнение садовых ванн, потом он смог оформить патент на усиленные балки, сваи, которые применяются для выполнения ограждения для железных и автомобильных дорог.

Потом стало доказано, что Монье сумел сам изобрести способ упрочнения бетона, так как никогда не знал, каким образом Уилкинсон делал свое армирование для усиления.

См. также

• Бетон ячеистый
• Лёгкие бетоны
• Бетоны на органических заполнителях
• Газошлакобетон
• Гидротехнический бетон
• Железобетон
• Фибробетон
• Пенобетон
• Архитектурный бетон
• Микрокремнезём
• Стойкость бетона
• Климатическая камера
• Бетононасос
• Автобетоносмеситель
• Автобетоносмеситель с самозагрузкой
• Бетоносмесительный завод
• Композитная арматура
• Бетонные мосты
• Фотокаталитический бетон
• Конус Абрамса
• Минеральные добавки для цементов

Армирование пола

Впервые широко применять портландцемент в строительстве зданий начали под началом французского строителя по имени Франсуа Куанье. Он взялся за строительство нескольких больших бетонных домов во Франции и Великобритании на протяжении 1850-1880 годов. В этих домах впервые применяли железные стержни при заливке пола для исключения риска разъезжания стен. Позже Франсуа использовал арматуру в качестве изгибаемых элементов различных конструкций.

Первым этапом применения железобетона в строительстве стало возведение конструкции американским инженером-механиком по имени Уильям Э. Уорд. Было это в 1871-1875 годах. Построенный тогда дом стоит до сих пор, его можно найти в Порт-Честере (что в штате Нью-Йорк). Здание стало известным благодаря усердию и внимательности, с которыми господин Уорд вел все свои дела, аккуратно исследуя и тщательно документируя каждый шаг.

Уильям хотел возвести надежный и безопасный дом, так как его супруга сильно боялась огня. Выполнение проектирования и дизайна было поручено архитектору Роберту Муку, который взялся за работу в 1870 году. Это здание должно было по внешнему виду напоминать каменную кладку, стать социально приемлемым решением многих задач.

Все технические и строительные вопросы Уорд решал самостоятельно, тратя немало времени на проведение нагрузочных испытаний, различных экспериментов. Для обозначения строительной смеси использовалось слово французского происхождения beton. В 1883 году Уорд выступил перед Американским обществом инженеров-механиков с докладом, который рассказывал о комбинировании бетона с железными прутьями.

Аудитория, при этом, была не слишком внимательна, так как больше заинтересовалась уникальными системами отопления и водоснабжения, чем железобетоном, плохо понимая всю важность открытия и разработок.

В 1879 году немецкий строитель Г.А. Вайс купил права по патенту на систему Монье, начав применять железобетонные конструкции в Австрии и Германии, где они рекламировались под названием «система Вайс-Монье». Многие здания были впоследствии построены также и во Франции.

Ссылки

1. Кочетов В. А. Римский бетон. — М.: Стройиздат, 1991.
2. ↑ 12
   Бетонная статистика: сравнение стран Европы, России и США
3. European Ready Mixed Concrete Industry Statistics based on the Y2007 production data Архивировано 26 марта 2012 года.
4. Изготовление бетона своими руками, водоцементное соотношение, пропорции
5. ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования, ГОСТ от 27 декабря 2012 года №25192-2012. docs.cntd.ru. Проверено 5 июля 2021.
6. П. П. Бородавкин Зерновой состав песка для приготовления бетонной смеси (недоступная ссылка)
7. Туркина И.А.
   Бетоны на отходах производства // Технологии бетонов. — 2013. — № 8 (85). — С. 42-44.
8. ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия (с Изменением N 1) (с Поправкой), ГОСТ от 29 апреля 2010 года №24211-2008. docs.cntd.ru. Проверено 8 марта 2018.
9. ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия, ГОСТ от 13 мая 2011 года №7473-2010. docs.cntd.ru. Проверено 5 июля 2021.
10. А. Н. Клюев, В. Б. Семенов. Бесцементный бетон на основе щёлочесодержащих отходов нефтехимической промышленности Архивировано 3 апреля 2008 года.
11. Прогрев бетона зимой: основные способы Архивировано 3 сентября 2014 года.

Монолитная рамная конструкция

В конце 19 века технология создания каркасных железобетонных конструкций развивалась параллельно. В Германии и Австрии работал Г.А. Вайс, в США Эрнест Л. Рэнсом, во Франции Франсуа Эннибек. В конце 1870-х годов Л. Рэнсом стал управляющим успешной компании, занимающейся производством бетонных блоков из камня искусственного происхождения в Сан-Франциско.

Именно тут впервые использовали армирование в 1877 году и в 1884 году система была запатентована. Данная система предполагала наличие в конструкции витых квадратных прутов, которые призваны были увеличивать сцепление между арматурой и бетоном. Самая крупная работа тех времен – Леланд Стэнфорд (расположенный в Стенфордском университете музей) – это первое здание, в котором применяли технологию непокрытого снаружи бетонного наполнителя.

Также Рэнсом был ответственен за несколько производственных зданий в Нью-Джерси (штат Пенсильвания) – так, в 1903-1904 годах построили механический цех Келли и Джонса (США, город Гринсбург). Система Рэнсома была использована при строительстве здания Ингалс в Цинциннати в 1904 году. Это был первый бетонный небоскреб на 16 этажей (высота 210 футов), который разработала фирма Элзнер и Хендерсон.

Тем временем каменщик Франсуа Эннибек по другую сторону Атлантики проявил себя в качестве успешного подрядчика в Париже, где получил патенты в Бельгии и Франции на систему строительства Эннибека и начал создавать свои представительства в большинстве крупных городов. Франсуа развивал новый способ посредством проведения конференций, создания стандартов в пределах своей сети компаний. Большая часть его зданий относилась к числу промышленных.

Когда компания Эннибека переживала подъем, он создавал в год около полутра тысячи контрактов и таким образом способствовал быстрому росту количества железобетонных конструкций по всей Европе.

Виды стройматериала

Основная квалификация определения бетона по плотности представлена в таблице:

Название	Плотность, кг/м3
Особо легкий	до 500
Легкий бетон	500—1800
Тяжелый	1800—2500
Особо тяжелый	Выше 2500

При всей своей легкости и эргономичности повышенная пористость не является большим преимуществом материала, поскольку делает его менее теплопроводным.
Особо легкий (яичный) стройматериал имеет высокую пористость и из-за этого низкую теплопроводность. С применением щебня изготовляют тяжелый бетон, который позволяют создать необходимую радиационную и другую защиту. Зачастую применяются горные породы гранита, известняка и диабаза. Гидробетон СРГ-Ф1 — гидроизоляционная смесь, которая хорошо защищает конструкцию от внешнего воздействия и имеет высокие звукоизоляционные свойства. Гидробетон СРГ-Ф2, гидробетон СРГ-2 — более совершенный вид смеси, применяемой в ремонте сооружений.

Определяя его роль в строительстве, выделяют основные показания по структуре:

• крупнопористая;
• поризованная;
• яичная;
• плотная.

Материал различается как по структуре, так и по вяжущему наполнителю, что определяет некоторые его свойства.
Для вяжущего свойства бетона может использоваться гипсовый, силикатный, цементный, шлакощелочный заполнитель. Также встречается полимерцементный и полимербетон. Наполнитель влияет на свойства стройматериала. Исходя из того, в каких условиях и для какого строительства применяется строительный материал, бывает композитный (заменяет железобетонный), теплоизоляционный, дорожный, химически- и термостойкий, гидротехнический, а также жаростойкий и декоративный.

Бетонные купола и своды

Благодаря появлению железобетона стало возможным строить здания нового типа – с тонкими стенами. И в 1930 году блестящий испанский инженер Эдуардо Торроха создал невысокий купол толщиной в 3.5 и шириной в 150 футов для рынка в Альхесирасе. Для растяжки он применял стальные тросы. Кроме того, Торроха выступил автором элегантной консольной крыши стадиона, расположенного в Мадридском ипподроме, что была создана в 1935 году.

Настоящим мастером панельных конструкций стал математик, архитектор и инженер Феликс Кандела. По большей мере практиковал он в Мехико: создал лабораторию космических излучений для университета Мехико, с 5/8-дюймовой по толщине крышей. Параболоидная форма свода стала настоящим товарным знаком архитектора, в свое время он сумел воспользоваться дешевой рабочей силой, поэтому создал немало церквей и заводов вокруг Мехико с той же формой конструкции.

Самым ярким и известным строением Канделы стало здание ресторана в Хочимилко, который был построен в 1958 году и включил шесть параболоидных сводов одинаковой конструкции.

Интересные факты

В домашних сооружениях бетонная смесь начала появляться в Древнем Риме, материал очень похож с современным наполнителем. Предъявляемые требования к строительным смесям растут и с начала XIX века, учеными разрабатываются вибрационные технические элементы, которые позволяют уменьшить влияние воды и сохранить качество. Ежегодно производится порядка 6 миллиардов кубических метров материала и наиболее активным в этом вопросе является Китай. Некоторые виды бетонных смесей могут плавать, из них изготовляются плавающие конструкции. Изобретение бетона негативно повлияло на окружающую среду, так как это едкая смесь, которая уничтожает деревья и растения. В США его преимущественно применяют для стройки дорог. Всего их насчитывают около 55 тыс. миль.

Дальнейшее использование бетона в современной архитектуре

Одним из прославившихся архитекторов, работающих с бетоном, стал Ле Корбюзье. Он сильно расходился во мнениях с работодателями, отказываясь применять классическую дизайнерскую базу в проектировании. Позже, став почитаемым архитектором, Ле Корбюзье полностью перешел на железобетон.

Самые знаменитые работы архитектора: построенная из панелей плоской конструкции Вилла Савой (1931 год), многоквартирные дома на Пилотэс в Марселе и Нанте (конец 1940-х), возведенная со стенами из залитой бетоном каменной кладки Часовня Рончамп (1957 год), монастырь Ла-Туретта (1959 год), правительственный комплекс на Чандигарх (Индия, 1961 год).

Ле Корбюзье активно увлекался игрой естественного света, использовав его в качестве элемента дизайна, в чем ему помогал бетон со всем разнообразием его текстуры и оттенка.

В 1919 году Мис ван дер Роэ представил идею конструктивной основы в зданиях большой высоты, выполненной с консольной плитой перекрытия. Райт реализовал идею в жизнь в Башнях Джонсона (штат Висконсин). Комплекс был признан лучшим творением Райта, где были воплощены все его идеи.

Что собой представляет?

По находкам историков у реки Дунай был обнаружен дом из бетона, на основании этого было определено, что бетон был открыт около 6 тыс. лет назад. Из него изготовляли полы в помещениях, что позволило сохраниться им до сегодняшнего времени. Бетон — это камнеподобный искусственный стройматериал, который получается при затвердевании таких ингредиентов:

• наполнители;
• вяжущий компонент;
• жидкость.

Качество смеси определяют прочностью сжатия, за счет которой устанавливается марка и класс раствора.

Дороги, выполненные из такого материала, обладают свойством отражения света в большей степени, чем асфальтированные покрытия.
Бетон увеличивает пробег грузовых автомобилей на 20% в сравнении с дорогой из асфальта и отражает на 30—50% света. Применения этого материала в городах позволяет снизить общую ощутимую температуру на 7%. Такой раствор открытый давно, он является одним из самых используемых искусственных стройматериалов. Важно не путать слова бетон и цемент. Цемент является только частью смеси и склеивает ее компоненты.

Высокопрочный бетон и высотные здания

Развитие строительства высотных зданий из бетона происходило медленно, но верно, с момента возведения в 1904 году здания Ингаллс. Гигантские и средние высотки 1930-х годов все сплошь были созданы из железобетонных конструкций. Сначала была башня Johnson Wax Tower, потом построили башни-близнецы в Чикаго комплекса Marina City.

Чикагская высотка построена в 1962 году, именно она символизировала начало применения железобетона в возведении современных небоскребов, став конкурентом зданиям на стальной раме. Так, построенная в Монреале в 1964 году высотка достигла высоты в 624 фута.

Упрочненный бетон стал ключом к наращиванию высоты зданий наряду с сохранением разумной величины колонн на нижних этажах. Так, небоскреб Shell Plaza, что был возведен в 1970 году в Хьюстоне, по высоте достиг 714 футов. Наибольшую концентрацию высоток из упрочненного бетона породил Чикаго с его большими запасами высококачественной летучей золы (которая также способствует повышению прочности цементной смеси).

Построенная в Торонто в 1989 году высотка достигла высоты в 907 футов, а в 1990 году две чикагские башни достигли 900 футов, что стало неслыханным для архитектуры тех лет. С того времени железобетон активно используют в строительстве малых и больших зданий, материал актуален в Москве и затерянных поселках, в ремонте и массе других видов работ.

Укладка, уплотнение, затвердевание

Укладка и уплотнение бетона.
Бетонная смесь после приготовления и укладки должна быть как можно быстрее уплотнена. В процессе уплотнения избавляются от воздуха в воздушных карманах, а также перераспределяют цементное молоко для более плотного соприкосновения с твёрдыми фракциями бетона. Это приводит к повышению прочности готового бетона. Для уплотнения используется вибрация. При виброуплотнении в монолитном строительстве используют ручные вибраторы, в блочном — вибропрессы. Температура отвердевания — от +5 °C до +30 °C.

Краткая история создания бетона. Когда изобрели бетон

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

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

Изобретение цемента

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

По современным научным данным, найденные археологами первые образцы бетона были изготовлены чуть ли не 7500 лет до нашей эры. Однако, речь скорее идёт не о каких-то значимых сооружениях, а об отдельных бетонных элементах сохранившихся до наших дней. Более успешными в монолитном бетонировании оказались римляне. Около тысячи лет назад ими были возведены бетонные конструкции, сохранившиеся до сегодняшнего времени именно в виде конкретных сооружений, как например на

фотографии, а не «осколепков и черепков» найденных в кучке пыли и песка. А вот на

картинке Вы можете увидеть, как выглядит тот самый Римский бетон. Обратите внимание на его структуру. Казалось бы, что с того времени прошла целая эпоха, достаточная для того, чтобы производство цемента и ЖБИ вышло на совершенно иной качественный уровень. Но, кривая ухмылка судьбы распорядилась по-своему. Технология Римского бетона и пуццоланового вяжущего на котором он затворялся были утеряны! Несколько сотен лет человечество, да и научно-технический прогресс в целом, не могли постичь хитроумные рецепты пращуров.

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

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

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

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

Заполнители для бетона

В качестве заполнителей для бетона обычно используют следующие виды щебня: гравийный и гранитный. Заполнители также могут быть и искусственными: керамзитовый гравий и песок, шлаковая зола и пр. Заполнители улучшают качественные характеристики бетона: укрепляют усадку, ползучесть бетона, прочность, снижают деформацию бетонных изделий под нагрузкой. В бетонном растворе заполнитель, как правило, занимает до 80-85% объема, образую жесткую структуру. В зависимости от размера зерен заполнитель может быть мелким (песок – до 5мм) и крупным (щебень — от 5 мм до 70 мм).

Бетон — предвестник появления ЖБИ

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

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

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

Виды бетона

Существует много различных классификаций бетона. Назовем основные виды.

1. По виду вяжущего вещества — цементные, гипсовые, силикатные, шлакощелочные, пластобетон, асфальтобетон, и пр.
2. По назначению
   обычные (для промышленных и гражданских зданий)
3. специальные — гидротехнические, теплоизоляционные, дорожные, декоративные, бетоны специального назначения (жаростойкие, звукопоглощающие, химически стойкие, для защиты от ядерных излучений и пр.).
4. По объёмной массе
   особо тяжёлый (плотность св 2500 кг/м3) — магнетитовый, баритовый, лимонитовый
5. тяжёлый (плотность 1800-2500кг/м3) — гравийный, щебёночный (известняковый, гранитный)
6. легкий (плотность 500-1800 кг/м3) — пенобетон, газобетон, керамзитобетон, арболит, перлитовый
7. особо лёгкий (плотность менее 500кг/м3)
8. По удобоукладываемости
   сверхжесткие (жесткость более 50 секунд)
9. жесткие (жесткость от 5- 50 секунд)
10. подвижные (жесткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса)
11. По соотношению вяжущего вещества и заполнителей
    товарные (c соотношением по стандартной рецептуре)
12. тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя)
13. жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя)

Появление ЖБИ — создание железобетона

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

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

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

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

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

Интересно, что цемент изобрели задолго до нашей эры

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

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

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

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

Такой распространенный сейчас строительный материал – бетон – впервые появился более 7500 лет назад. Древний образец археологи обнаружили во время раскопок в Югославии. В одной из хижин на берегу Дуная толщина бетонного пола составила 25 см, а в качестве компонентов использована красная известь и гравий. Известь, жирный влажный грунт или глина в те времена выступали вяжущим веществом, чем в наше время является цемент. Все это соединялось с водой, а после высыхания обладало такой прочностью, что некоторые дома, храмы, сторожевые башни и прочие строения до сегодня выдерживают любые атмосферные явления.

Резиновая тротуарная плитка набирает популярность

Одним из новых направлений в деле благоустройства парковых территорий и загородных домовладений стала укладка резиновой тротуарной плитки. Благодаря своим уникальным эксплуатационным характеристикам она уже обрела завидную популярность, несмотря на достаточно высокую цену.

В целом такую плитку можно применять везде, поскольку она безвредна для окружающей среды. Сырьём для неё служит резиновая крошка, получаемая в результате переработки отслуживших своё шин автомобилей, от которых она и унаследовала великолепную прочность и долговечность ведь на изготовление шин идут качественные синтетические и натуральные каучуки.

Цемент в цифрах

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

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

Главное свойство бетона — прочность

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

Существует тротуарная плитка 3d

Новые технологии в строительстве появляются одна за другой, они позволяют придумать идеи для заработка. Сегодня в строительной сфере появился новый, не имеющий аналога материал, который позволяет построить бизнес с минимальными вложениями! Этим материалом является тротуарная плитка 3d. Плитку с трехмерным изображением считают абсолютной новинкой.

Она выдерживает большие эксплуатационные нагрузки, не скользит, не трескается при морозе и не выгорает на солнце. Само олицетворение природы, плитка 3d с изображением морского дна или сочного зеленого газона. И это является ее основным отличием от простой бетонной тропинки. Это оптимальное решение для загородного участка и не только.

Также 3d плитка привлекает внимание, следовательно, она прекрасно подойдет для торговых центров, клубов, ресторанов, кафе и других учреждений, которые заинтересованы в привлечении новых клиентов.

история бетона

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.

История возникновения бетона

Бесспорно то, что бетон является одним из древнейших строительных материалов. Однако сегодня историки и техники не могут прийти к единому мнению о том, когда и где впервые был использован этот строительный материал.

Утверждается, что древнейшее из найденных бетонных сооружений обнаружено на берегу Дуная, на территории современной Югославии. Во время раскопок поселения Каменного века была обнаружена хижина, пол в которой был выполнен из бетона, на основе гравия и местной красноватой извести. Находку датируют 5600 годом до Новой Эры.

История возникновения бетона тесно связана с изобретением и совершенствованием цемента. Строители древности в качестве вяжущего раствора использовали глину и жирную землю, которая после высыхания обретала некоторую твёрдость. Развивающиеся культуры требовали строительных материалов для возведения культовых построек, так что со временем в Египте, Индии, Греции, Китае были изобретены простейшие вяжущие вещества: гипс и известь, которые получали при помощи термической обработки различных природных ископаемых.

В конце XX века швейцарский профессор-химик Джозеф Давидовиц выдвинул версию о том, что из бетона были отлиты блоки, из которых изготовлена пирамида Хеопса в Египте (начала строиться ок. 2560 г до н.э.). Основанием для такого смелого заявления стало изучение одного из известняковых блоков, внутри которого был обнаружен человеческий волос. Вполне очевидно, что волос мог попасть в толщу монолита только при замешивании раствора.

С одной стороны, то, что известняковые растворы использовались в строительстве начиная примерно с 3000 года до Новой Эры факт общеизвестный, с другой — утверждение Давидовица не укладывалось в положения канонической египтологии. На учёного-новатора обрушился шквал критики. В доказательство своей версии Джозеф Давидовиц отыскал иероглифическую надпись на стеле периода III династии, предположительно содержащую рецепт древнеегипетского бетона. Швейцарский учёный расшифровал надпись, выявил 13 компонентов и дал этому составу название «гелеопилимерный бетон» (сегодня производится в промышленных масштабах).

Необычайное распространение бетон как строительный материал получил в древнем Риме. Раствор, используемый для выполнения стен, полов, бетонных плит для мощения дорог, а также фундамента римляне называли «opus caementitium» („opus“ — строительство „caementitium“ — дробленый и обожженный известняк). Римские инженеры внесли в технологию изготовления бетона ряд ценных инноваций. В частности они окрыли эффективность пуццолановых добавок, благодаря которым физические параметры бетона существенно повысились. Большое внимание уделялось уплотнению бетонной смеси. В конечном итоге, историки вывели понятие «ромацемент» — уникальную рецептуру вяжущего средства, идеально подходящую для климата и температурного режима Италии. Многие архитектурные и инженерные элементы из бетона отлично сохранились до наших дней, в частности многие римские дороги, выложенные бетонными плитами, функционируют и по сей день.

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. м 3 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

Бетон — история возникновения

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.

История развития бетона и его будущее Текст научной статьи по специальности «Строительство. Архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Коротченко И.А., Пахомова А.Ю.

В статье рассмотрены этапы становления бетона , дана историческая справка, показано изменение состава бетона со временем. Также автор постарался «заглянуть в будущее» и оценить возможность использования бетона в будущем.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Коротченко И.А., Пахомова А.Ю.,

HISTORY OF CONCRETE AND ITS FUTURE

The article describes the stages of concrete development, given the historical background, shows the changes in the composition of the concrete over time. Author also tried to «look into the future» and evaluate the possibility of using concrete in the future.

Текст научной работы на тему «История развития бетона и его будущее»

УДК 691.328.1, 691.328.2, 691.328.43

студент, кафедра «Гоажданское строительство и прикладная экология» ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

ассистент, кафедра «Гражданское строительство и прикладная экология» ФГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ БЕТОНА И ЕГО БУДУЩЕЕ

Аннотация. В статье рассмотрены этапы становления бетона, дана историческая справка, показано изменение состава бетона со временем. Также автор постарался «заглянуть в будущее» и оценить возможность использования бетона в будущем.

Ключевые слова: строительные материалы, бетон, железобетон, нанобетон.

I.A. Korotchenko, Saint-Petersburg Federal Polytechnical University

A.Yu. Pakhomova, Saint-Petersburg Federal Polytechnical University

HISTORY OF CONCRETE AND ITS FUTURE

Abstract. The article describes the stages of concrete development, given the historical background, shows the changes in the composition of the concrete over time. Author also tried to «look into the future» and evaluate the possibility of using concrete in the future.

Keywords: building materials, concrete, reinforce concrete, nanoconcrete.

Введение. Объект нашего исследования — процесс становления и этапы развития бетона. Сегодня бетон является одним из самых востребованных строительных материалов. Мировой объём его применения составляет более 2 миллиардов куб. м. в год [1]. Ни одно современное строительство не обходится без бетона, а всё потому, что, в зависимости от технологии производства и состава, его характеристики могут соответствовать любому требованию застройщика. Если посмотреть вокруг, то можно увидеть, что практически всё, что нас окружает, сделано из бетона — это жилые и промышленные здания, всевозможные технологические площадки, дороги, мосты. В экспериментальном порядке изготавливались детали для самолетов, железнодорожные вагоны, батискафы, подводные лодки [2] и даже музыкальные инструменты [3]. Трудно найти сооружения, где хотя бы при закладке фундамента не используется бетонный раствор или плиты. То тут, то там вырастают малопривлекательные громадины высотных домов. Серый цвет, привычные формы — эти ассоциации возникают у нас с бетонными зданиями, люди стали считать бетон чисто утилитарным материалом.

Освоение и развитие бетона на протяжении веков является наглядным примером реализации достижений человека в создании разнообразных архитектурных форм и композиций [4]. Перспективность развития материала также очень велика — разрабатываются различные добавки для увеличения подвижности смеси, а также для ускорения твердения, внедряются новые методы укладки смеси, её прогрева [5]. Перспективы бетона в будущем очень велики. Сейчас ученые всего мира ведут разработки в области новых видов бетонов — нанобетонов, которые по своим характеристикам в разы превосходят современные бетоны. Также идут исследования в области предварительно напряженного железобетона, самоуплотняющегося железобетона и высокопрочных бетонов. О перспективности материала также можно судить по большому количеству защищенных диссертаций в совершенно разных сферах бетонной отрасли.

Обзор литературы. При написании данной статьи были использованы научная и учебно-методическая литература, статьи в периодических изданиях Российской Федерации. Основными источниками, раскрывающими этапы развития и процесс становления бетона, являются работы Баженова Ю.М., Суздальцевой А.Я., Кочетова В.А. Как можно увидеть по годам издания, эти работы пришлись на этапы расцвета в применении бетона, его постепенного совершенствования и внедрения в массовое строительство. Авторы рассматривают историю бетона и его применение. В наше время работ по данной проблематике крайне мало, поэтому мы постарались систематизировать накопленный материал и упорядочить его хронологически. Что же касается источников по перспективам применения данного строительного материала, то это, в основном, статьи и профессиональная литература. Сейчас идут процессы развития данного материала, во многих проектных институтах мира ведутся разработки по совершенствованию бетонов, поэтому литературы по данной проблематике достаточно много.

Постановка проблемы. Бетон — очень полезный и широко используемый строительный материал, который прошел долгий путь в своем развитии, продолжая развиваться и по настоящее время. Мы хотим показать, как его состав менялся с течением времени, а также систематизировать этапы его развития и свести их к наглядной таблице, чего прежде не встречали. Также будет проанализирована применимость бетона в будущем с учетом перспектив его развития. Научная новизна работы состоит в освещении истории данного материала, анализе изменений в составе бетона и в отношении к нему людей. Также нами будут представлены шедевры бетонной архитектуры, которые не часто встречаются.

Описание исследования. Согласно раскопкам, древние строители применяли не только природные камни, но и искусственные — предки современного бетона. Как оказалось, их строение напоминает современный бетон. Однако такой материал нужно было искать для постройки жилищ далеко от места залегания этих «блоков», приходилось прилагать много усилий по его транспортировке, следовательно, в древности такой материал могли позволить себе далеко не многие, так как он был элитным [6].

Наиболее древнее бетонное сооружение относят к 5600 г. до н.э. Оно найдено в Югославии. Это пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой извести, доставлявшейся по течению реки за 400 км от места добычи.

Древнейшими вяжущими веществами для приготовления бетонных смесей являлись глина и жирная земля, которые после их смешивания с водой и высыхания приобретали прочность. На основе этих материалов приготавливались смеси типа бетонов, которые тогда широко применялись при строительстве различных построек — от глинобитных домов до громадных храмов — Зиккуратов.

Примеры использование раствора с крупным заполнителем были известны у египтян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице, датируется 1950 г. до н.э. По некоторым сведениям, бетон применяли при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамид задолго до нашей эры. Это как раз и говорит о том, что тогда бетон был элитным материалом, так как из него строили лишь значимые объекты.

Одними из первых начали применять бетон народы Индии и Китая. Народы, жившие на островах Эгейского моря, начиная с У!!-У! вв. до н.э. уже применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками. Искусство производства бетона распространялось в Восточном Средиземноморье и к 500 г. до н.э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен использовался мелкозернистый известковый бетон.

Применение бетона в древнеримском государстве началось с конца IV в. до н.э. За это время он стал материалом для строительства дорог, жилых и храмовых построек во всей Империи. Римский бетон был водоупорным и состоял из известкового раствора, вулканического пепла и щебня из обожженного туфа. Этот материал сохранялся века, о чём говорит римский

Пантеон, построенный во II века н.э. Покрытие римских бань-терм тоже сделано из известкового бетона [4]. Однако в первоначальном римском бетоне (1У-Ш вв. до н.э.) в качестве вяжущего материала использовалась воздушная известь, а заполнителями были песок и камни, а также большое количество грунта. Начиная со II в. до н.э., бетон уже использовали в строительстве фундаментов жилых домов и храмов.

Примерно с I в. до н.э. состав бетона меняется: уменьшается размер заполнителей и количество земли, но вместе с тем растет прочность бетона. Во времена Юлия Цезаря начинают использоваться пуццоланы вместо песка. Пример их использования — сохранившийся волнолом близ Неаполя. К концу I в. до н.э. бетон уже занял лидирующее положение среди конструкционных материалов. Из него строят крупные общественные постройки с монолитными бетонными фундаментами и стенами. Уже тогда строители стандартизировали состав смеси -величина заполнителей уменьшилась, песок тщательно просеивался и разделялся по происхождению для разных работ.

В I в. н.э. возводятся огромные здания, где бетон применяется при строительстве фундаментов, стен и сводов куполов (Колизей, Золотой дом Нерона и др.). Со II в. н.э. бетон применяется в инженерных сооружениях, жилых и общественных зданиях. Бетон широко использовали до IV в. н.э., но в дальнейшем строительство из бетона постепенно исчезает, а после падения Римской империи рецепт его изготовления был забыт [2]. Стоит заметить, что из древности до нашего времени дошли только храмы, общественные здания, но ни одного жилого дома. Значит, в те далекие времена бетон считали особо ценным материалом, которого достойны лишь люди высшего света.

С конца XVIII века для фундаментов и балок начинают использовать монолитный бетон и до середины XIX века есть примеры строительства зданий из бетона, однако его тогда использовали как дешевый материал, без выявления декоративный свойств. После получения портландцемента в XIX веке началось применение бетона в массовом строительстве, так как молодые капиталистические страны нуждались в дешевом и доступном строительном материале. Вначале бетон использовался для возведения монолитных конструкций и сооружений [1]. Строились крытые павильоны и выставочные центры. Интерес к данному материалу сохранялся, поскольку он мог дать особое свойство — огнестойкость. Попытки же сочетать конструкционные и декоративные характеристики бетона были единичными [4].

С появлением железобетона, начинают применять подвижные смеси, но их применение затрудняло получение бетона высокой прочности и требовало повышенного расхода цемента. Поэтому большим достижением стало появление особого способа уплотнения бетонной смеси вибрированием. В эти же годы был предложен способ предварительного напряжения арматуры в бетоне, способствовавший снижению расхода арматуры в конструкциях и повышению долговечности. Среди первых построек, выявлявших пластические характеристики бетона, была церковь Иоанна Евангелиста в Париже. Её большие железобетонные арки, поддерживающие купол, выражали своеобразие нового материала. Изящество нервюр из железобетона выявляло пластическую гибкость материала, при этом стоимость строительства была снижена вдвое, нежели с использованием традиционных материалов [4].

Дальнейшее появление сборного железобетона ускорило темпы строительства и сопровождалось созданием новых вяжущих веществ и бетонов, улучшением методов проектирования состава бетона. Начинается массовое жилищное строительство, а простота и экономичность использования бетона ставят его как строительный материал на первое место. Однако это уже был не тот материал, который необходимо «тащить» издалека, так как он буквально «лежит под ногами». Поэтому из него строят и общественно-деловые постройки, и музеи, и жилые дома. Из разряда элитного материала он переходит в разряд повсеместно используемого при строительстве различных сооружений.

Что касается шедевров бетонной архитектуры, то к ним можно отнести Виллу Савой, построенную архитектором Ле Корбюзье. В этом здании он сочетает конструкционные качества бетона и его декоративные характеристики. Также интересен проект архитектора Фрэнка Райта «Дом у водопада», который был одним из первых бетонных особняков. Уже упомянутый Пантеон со своим куполом, частично сделанным из бетона, можно отнести к шедеврам, ибо его пролёт уже в то время перекрывал целых 43 метра. Нельзя забывать «Дом с Химерами» в Киеве, построенный архитектором Владиславом Городецким. Этот дом — первый в Киеве, построенный с использованием бетона. И каков размах — от фасада глаз не отвести! Всё декорирование выполнено с помощью бетона. Все эти шедевры, кроме Пантеона, выстроены примерно в одно время — в конце 19, начале 20 веков. Они выходят за рамки «серых, монотонных громадин» и доставляют большое эстетическое удовольствие, показывая, в противоположность современности, какие творения можно сделать из бетона и как можно извлечь его выразительность.

Каковы же перспективы использования бетона и железобетона в будущем? Мы считаем, что в ближайшее время бетон будет продолжать лидировать и, прежде всего, потому, что он в достаточной степени обеспечен сырьевой базой, в то время как другие источники сырья могут иссякнуть. Поэтому география железобетона будет расширяться за счет тех стран, где сегодня еще строят преимущественно из металла и дерева (Канада, Норвегия, Финляндия). Важным аргументом в пользу бетона является и рост населения в развивающихся странах (и соответственно рост потребности в жилье) в сочетании с такими факторами, как индустриализация и урбанизация, концентрация населения в крупных городах, экономия земли и рост этажности зданий. Для развивающихся стран насущной необходимостью становится индустриализация строительства, что также потребует развития бетона.

Имеются и внутренние факторы, свидетельствующие о перспективности бетона в архитектуре. Происходит непрерывное совершенствование технических свойств и технологии производства материала, которое ведет к повышению его прочности, снижению массы, внедрению эффективных методов и конструкций. Сейчас разрабатываются различные добавки в бетонную смесь — противоморозные, пластифицирующие (супер и гиперпластификаторы), гидрофобизи-рующие [7]. Постоянно совершенствуется состав бетонной смеси. Ведутся также исследования в области совершенно новых видов бетонов — нанобетонов, которые по своим характеристикам превосходят современные бетоны.

Нанобетон обладает рядом уникальных свойств [8]: высокая прочность; морозостойкость; высокая огнестойкость; низкое водопоглощение; низкая плотность. Особенно эти свойства важны при использовании нанобетона в несущих элементах зданий. Если говорить об армированном нанобетоне, то его преимущества перед железобетоном неоспоримы — снижение собственного веса конструкции, благодаря низкой плотности бетона, уменьшение количества арматуры, повышение пожарной безопасности зданий, удешевление и ускорение работ по строительству монолитных зданий [9]. Также такой бетон — это очень перспективный материал в сейсмоопасных зонах.

Особый интерес представляют собой самоуплотняющиеся бетоны (СУБ). СУБ повышает производительность в бетонном строительстве, он вносит значительные преимущества в отношении экологического аспекта строительства. Главным отличием СУБ от обычного бетона является его исключительная способность к деформации без механического вмешательства. Высокая деформативность и устойчивость позволяет СУБ свободно проходить через густое армирование и заполнять формы под собственным весом без вибраций. Считают, что физико-механические свойства затвердевшего СУБ такие же, как и у обычного бетона, с тем же водо-вяжущим отношением, но при этом СУБ обладает более высокими характеристиками, такими как прочность и долговечность. Улучшение производственных условий, ускорение процесса строительства, снижение необходимости в ремонте бетонных конструкций, повышение заво-

дской готовности железобетонных изделий и увеличение общей производительности труда являются неотъемлемыми преимуществами технологии самоуплотняющегося бетона [10].

Также совершенствуются и технологии высокопрочных бетонов. Если раньше бетон марки 400 считался высокопрочным, то в скором времени, с повышением активности цемента и наращиванием объемов его производства, на смену ему придут более прочные бетоны марки 800 и выше. Значительная часть несущих конструкций промышленных и транспортных сооружений выполняется из сборного железобетона. Применение высокопрочных бетонов позволяет сократить расход материалов, снизить вес и стоимость конструкций, одновременно с этим и уменьшить трудоемкость их изготовления и монтажа. Использование высокопрочных бетонов даст возможность значительно увеличить производительность заводских стендов без существенных изменений технологии работ. Применение высокопрочных бетонов открывает пути к созданию новых, более экономичных конструктивных решений (особенно перекрытий больших пролетов), позволяющих снизить вес конструкции за счет более полного использования материала [11].

Не стоит забывать и о предварительно напряженном железобетоне. Области применения предварительного напряжения — резервуаростроение, центрифугированные конструкции (колонны, сваи), несущие конструкции каркасных зданий. Зарубежный опыт показывает значительную эффективность применения предварительного напряжения в монолитных плитных фундаментах большой протяженности, безбалочных монолитных перекрытиях, опорных устройствах под тяжелое оборудование. К чемпионату мира по футболу в 2018 г. по всей стране должно развернуться массовое строительство автомобильных дорог, что потребует возведения большого количества мостов. Международный опыт говорит, что автодорожные мосты целесообразно строить из преднапряженного железобетона. Увеличение этажности и размера сеток колонн многоэтажных производственных зданий потребует более широкого использования предварительного напряжения в конструкциях колонн, ригелей и большепролетных плитах перекрытий [12]. Большое количество защищенных диссертаций и научных работ по этой теме также говорит о том, что бетон является материалом с высоким потенциалом [13]. Интерес к данному материалу крайне высок, о чём говорит проводимая уже в третий раз международная конференция «Бетон и железобетон — взгляд в будущее» [14].

В настоящее время даже разрабатывается технология 3й печати из бетона, с помощью которой в будущем будет возможно создавать полноразмерные строительные компоненты, что даст архитекторам полную свободу, поскольку компоненты создаются непосредственно по цифровым моделям. Для такой печати был разработан специальный вид бетона, прочность которого составила 95% от прочности обыкновенного бетона, также была показана опытная модель скамьи [15].

Интересна разработка венгерского архитектора Аарона Лосконши — прозрачный бетон. Этот материал способен пропускать свет, при этом его несущая способность остаётся на уровне обычного бетона. Секрет кроется в сочетании компонентов обычного бетона и стекловолокна. С помощью него можно осуществлять различные замыслы дизайнеров. Однако пока стоимость такого материала слишком высока [16].

Специалисты института монолитного строительства при Дрезденском техническом университете разработали новый строительный материал — углебетон. По сути дела, это аналог железобетона, но он более легкий и прочный за счет использования углеволоконной арматуры, вместо стальной. Арматурой служит особый текстильный материал, именуемый углетканью, хотя на самом деле это нетканое полотно, производимое на вязально-прошивных машинах. Помимо легкости и прочности, к важным достоинствам углебетона относится его долговечность, значительно превышающая долговечность традиционного железобетона, в котором уже мельчайшие трещины чреваты коррозией арматуры. Огромное преимущество углебетона и в том, что он не ржавеет, и можно сэкономить много бетонной смеси. При стальной арматуре

требуется наружный защитный слой бетона толщиной не менее двух сантиметров, а углеволо-конная арматура позволяет обойтись гораздо более тонким слоем. Области применения такого бетона: укрепление имеющихся старых строений, которые иначе пришлось бы сносить, а также новое строительство. Так, удалось возвести необычный павильон высотой более четырех метров из изогнутых углебетонных элементов толщиной всего в четыре сантиметра. Построить подобное здание из железобетона было бы крайне сложно и дорого [17].

Таблица 1 — Периоды использования бетона и изменение его состава

Упоминание в истории Место Состав Применение Отношение к материалу

5600 г. до н.э. Югославия Гравий, красноватая известь Бетонный пол —

1950 г. до н.э. Египет Глина, жирная земля, крупный заполнитель Галлереи египетского лабиринта, Зиккураты Элитный, строятся значимые объекты

У!!-У! в. до н.э. Индия, Китай Жирная известь с гидравлическими добавками, крупный заполнитель Элементы зданий и сооружений То же

IV-. в. до н.э. Древний Рим Воздушная известь, песок, камни, большое количество грунта Фундаменты, стены

. в. до н.э. -! в. н.э. Известковый раствор, вулканический пепел, щебень из обоженного туфа, пуццоланы Фундаменты, стены, купол Пантеона, сооружения

! в. н.э. — XV!! в. н.э. Бетон не используется

XV!! в. — сер. Х!Х в. Крупные государства Известковый раствор, песок, щебень Фундаменты, балки, столбы Значимость уменьшается

Сер. Х!Х в. -по н.в. Повсюду Портландцемент, песок, крупный заполнитель, добавки Здания и сооружения Массовое строительство, это недорогой, доступный материал

Заключение. Более ста лет бетон и железобетон сопутствуют развитию архитектуры. За это время они прошли стадии повторения в традиционных формах использования в разных по значимости конструктивных элементах и в соединениях с другими строительными материалами. По мере их освоения менялось отношение к их конструкционным и декоративным свойствам. В ходе работы мы выяснили, что бетон был известен еще в глубокой древности, однако потом его рецепт был утерян.

Стало также ясно, что в древности люди использовали его исключительно как дорогой и особо ценный материал. Из него возводили только значимые постройки, но после своего «возрождения», он стал использоваться, в основном, как утилитарный, легкодоступный и недорогой материал, хотя всё-таки примеры его первоклассного применения можно также найти.

Что же касается его будущего, то этот материал очень перспективен и методы его совершенствования могут быть различными, что делает его только «могущественней». Уникальность достоинств бетона — практически повсеместная доступность компонентов, экономичность, долговечность, возможность повторного использования и легкая перерабатываемость — сделали его наиболее широко применяемым строительным материалом в мире. И в ближайшем будущем, по прогнозам, он будет превалировать среди материалов, идущих на создание новой и поддержание существующей мировой инфраструктуры [18].

1. Баженов Ю.М. Технология бетона. — М.: АСВ, 2002. — 500 с.

2. Кочетов В.А. Римский бетон — из истории строительства и строительных технологий Древнего Рима. — М.: Стройиздат, 1991. — 111 с.

3. Wearing J. Edison’s concrete piano and 12 other flops from great inventors-2009.

4. Суздальцева А.Я. Бетон в архитектуре ХХ века. — М.: Стройиздат, 1981. — 208 с.

5. Дорофеев В. Возможности бетона // Техника молодежи. — 2003. — № 4. — С. 9

6. Пирожников Л.Б. Занимательно о бетоне. — М.: Стройиздат, 1986. — 104 с.

7. Младова М.В. Катехизис по бетону. — М.: ФГУП «ПИК Винити», 2005. — 127 с.

8. Кишиневская Е.В. Перспективы применения нанобетона в монолитных большепролетных ребристых перекрытиях с постнапряжением / Е.В. Кишиневская, Н.И. Ватин, В.Д. Кузнецов // Инженерно-строительный журнал. — 2009. — № 2. — С. 54-58.

9. Пономарев А.Н. Высококачественные бетоны. Анализ возможностей и практика использования методов нанотехнологии // Инженерно-строительный журнал. — 2009. — № 6. -С. 5-33.

10. Весь бетон: материалы сайта http://www.allbeton.ru/article/279/13.html

11. Берг О.Я. Высокопрочный бетон. — М.: Стройиздат, 1971. — 209 с.

12. Звездов А.И. Предварительно напряженный железобетон: состояние и перспективы развития / А.И. Звездов, К.В. Михайлов, Ю.С. Волков // Бетон и железобетон. — 2000. — № 5. -С. 2-7.

13. Электронная библиотека диссертаций. — 2014 [Электронный ресурс]. -URL: http://www.dissercat.com/search/бетон (дата обращения: 10.05.2014).

14. Конференция «Бетон и железобетон-взгляд в будущее», 2014 [Электронный ресурс]. — URL: http://concrete2014.mgsu.ru/ (дата обращения: 21.04.2014).

15. Онлайн журнал «Progrinding» [Электронный ресурс]. 2014. -URL: http://progrinding.ru/2012/08/16/3d-pechat-budushhee-betona (дата обращения: 25.04.2014).

16. Каталог строительных организаций [Электронный ресурс]. — 2014. -URL: http://stroitelstvo.org/interesno/prozrachnyy_beton (дата обращения: 12.03.2014).

17. Сайт союза производителей бетона [Электронный ресурс]. — 2014. -URL: http://www.concrete-union.ru/articles/index.php?ELEMENT_ID=13039 (дата обращения: 15.04.2014).

18. Трамбовецкий В.П. Новые подходы к технологии бетона и перспективы её развития // Технологии бетонов. — 2013. — № 4. — С. 37.

Источник https://dzgo.ru/raznovidnosti/kogda-izobreli-beton.html

Источник https://strop-snab.ru/raznovidnosti/kto-izobrel-beton-2.html

Источник https://viprusstroy.ru/beton/istoriya-betona/