Что такое бетон история 5 класс: Объясните значение слое: колоны, «рабы с хижинами», бетон.

История бетона, его марки и виды, свойства бетонов.

Бетон — материал строительный , искусственный каменный материал, получаемый в результате формования и затвердевания оптимально подобранной и уплотненной смеси состоящей из вяжущего вещества (цемент или др.), крупных и мелких заполнителей,а также  воды. В некоторых  случаев может содержать спец.  добавки, а также отсутствовать вода (например в асфальтобетоне).

Содержание:

1 История

2 Виды бетона

3 Эксплуатационные свойства

   3.1 Прочность на сжатие

   3.2 Удобоукладываемость

   3.3 Другие показатели

   3.4 Обозначение бетонной смеси

4 Защита бетона

История

Еще римляне использовали  материал, подобный бетону и  называли его  по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим словом «эмплектон» (emplekton).

Встречается также слово «рудус» (rudus). Все же  чаще всего при обозначении таких слов, как раствор, используемый при возведении фундаментов, стен, сводов  и тому подобных конструкций, в римском лексиконе употреблялось словосочетание «опус цементум» (opus caementitium), которым и стали называть римский бетон.

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

Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н.э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапински Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.

История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлась глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность.

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

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 и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры. Несомненно, на широкое распространение римского бетона определенное влияние оказала политическая и экономическая структура античного общества.Однако не в меньшей степени, а может быть, даже в большей, этому способствовал и ряд крупных технических достижений.

                                                                                                                                                                                                                       наверх

Виды бетона

Согласно п.1 ГОСТ 25192-82, классификация бетонов производится по основному назначению, виду вяжущего, виду заполнителей, структуре и условиям твердения.

• По назначению различают бетоны
  • обычные (для промышленных и гражданских зданий)
  • специальные — гидротехнические, дорожные, теплоизоляционные, декоративные, а также бетоны специального назначения (химически стойкие, жаростойкие, звукопоглощающие, для защиты от ядерных излучений и др. ).
• По виду вяжущего вещества подразделяют на цементные, силикатные, гипсовые, шлакощелочные, асфальтобетон, пластобетон( полимербетон) и др.
• По виду заполнителей бетоны могут быть на плотных, пористых или специальных заполнителях.
• По структуре бетоны могут быть плотной, поризованной, ячеистой или крупнопористой структуры.
• По условиям твердения бетоны подразделяют на твердевшие:
  • в естественных условиях;
  • в условиях тепловлажностной обработки при атмосферном давлении;
  • в условиях тепловлажностной обработки при давлении выше атмосферного (автоклавного твердения).

Дополнительно к классификации ГОСТ 25192-82 используется классификация:

• По объёмной массе бетоны подразделяют на
  • особо тяжёлый (плотность свыше 2500 кг/м³) — баритовый, магнетитовый, лимонитовый
  • тяжёлый (плотность от 1800 до 2500 кг/м³) — гравийный, щебёночный (базальтовый, известняковый, гранитный)
  • легкий (плотность от 500 до 1800 кг/м³) — керамзитобетон, пенобетон, газобетон,арболит, вермикулитовый, перлитовый
  • особо лёгкий (плотность менее 500 кг/м³)

• По содержанию вяжущего вещества и заполнителей различают бетоны
  • тощие (с пониженным содержанием вяжущего вещества и повышенным содержанием крупного заполнителя),
  • жирные (с повышенным содержанием вяжущего вещества и пониженным содержанием крупного заполнителя),
  • товарные (c соотношением заполнителей и вяжущего вещества по стандартной рецептуре)

                                                                                                                                                                                                                       наверх

Прочность на сжатие 

Основной показатель по которому характеризуется бетон —прочность на сжатие, по нему  устанавливается класс бетона. Согласно СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», класс обозначается латинской буквой «B» и цифрами, показывающими выдерживаемое давление в мегапаскалях (МПа). Например, обозначение В25 означает, что бетон данного класса в 95 % случаев выдерживает давление 25 МПа (СНиП 2.03.01-84*). Но для расчёта показателя прочности необходимо учитывать коэффициенты, например для класса В25 нормативная прочность на сжатие, применяемая в расчетах — 18,5 МПа (табл. 12 СНиП 2.03.01-84*). Возраст бетона, отвечающий его классу по прочности на сжатие и осевое растяжение, назначается при проектировании исходя из возможных реальных сроков загрузки конструкции проектными нагрузками, способа возведения, условий твердения бетона. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток (СНиП 2.03.01-84*).

Наряду с классами прочность бетона также задается марками, обозначаемыми латинской буквой «М» и цифрами 50-1000, означающими предел прочности на сжатие в кгс/см². Приложение 1 ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжёлые и мелкозернистые. Технические условия» устанавливает следующее соответствие между марками и классами:

Для проверки прочности незатвердевшей смеси используются камеры нормального твердения, проверка прочности готовой продукции ведется с помощью Молотка Кашкарова или Молотка Шмидта.  

                                                                                                                                                                                                                      наверх

Удобоукладываемость 

По удобоукладываемости, согласно ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», различают бетоны

• сверхжесткие (жесткость более 50 секунд),
• жесткие (жесткость от 5 до 50 секунд),
• подвижные (жесткость менее 4 секунд, подразделяются по осадке конуса).

Таблица 1 в п. 4.5. ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия»  устанавливает следующие обозначения бетонных смесей по удобоукладываемости:

 Показатель удобоукладываемости имеет решающее значение при бетонировании с помощью бетонасоса. Для прокачки насосом используют смеси с показателем не ниже П4.

                                                                                                                                                                                                                      наверх

Другие важные показатели  

• прочность на изгиб
• морозостойкость— обозначается латинской букой «F» и цифрами 50-1000, означающими количество циклов замерзания-оттаивания, которые способен выдержать бетон (см. п. 1.3.3. ГОСТ 26633-91),
• водонепроницаемость — обозначается латинской буквой «W» и цифрами от 2 до 20, обозначающими давление воды, которое должен выдержать образец-цилиндр данной марки (см. п. 1.3.4. ГОСТ 26633-91),
• удобоукладываемость (подвижность, осадка конуса) — обозначается буквой «П»

Для испытаний бетона на морозостойкость и водонепроницаемость используются испытательные климатические камеры.

                                                                                                                                                                                                                          наверх

Обозначение бетонной смеси  

Согласно п. 3.3. ГОСТ 7473-94 «Смеси бетонные. Технические условия», обозначение бетонной смеси должно содержать:

• степень готовности,
• класс по прочности,
• марки по удобоукладываемости, морозостойкости, водонепроницаемости, средней плотности (для легкого бетона)
• обозначение стандарта.

Например, готовая к употреблению бетонная смесь тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В25, марок по удобоукладываемости П3, морозостойкости F200 и водонепроницаемости W6 должна обозначаться: БСГ В25 П3 F200 W6 ГОСТ 7473-94

                                                                                                                                                                                                                     наверх

Защита бетона

Гидроизоляционную защиту делят на первичную и вторичную. К первичной относят мероприятия, обеспечивающие непроницаемость конструкционного материала сооружения. К вторичной — дополнительное покрытие поверхностей конструкций гидроизоляционными материалами (мембранами) со стороны непосредственного воздействия агрессивной среды.

Меры первичной защиты включают в себя использование для изготовления бетона и железобетона материалов, имеющих повышенную коррозионную стойкость, выбор составов и технологических режимов, обеспечивающих повышенную коррозионную стойкость бетона в агрессивной среде, его низкую проницаемость и обеспечивающих дальнейшее развитие прочностных и деформативных его свойств Статья Булавицкого М.С. «Анизотропия свойств бетона». К мерам первичной защиты относятся также вопросы выбора рациональных геометрических очертаний и форм конструкций, назначение категорий трещиностойкости и предельно допустимой ширине раскрытия трещин, рассмотрение сочетания нагрузок и определение непродолжительного раскрытия трещин, назначение толщины защитного слоя бетона с учетом его непроницаемости. Так же можно отнести к первичной защите применение интегральных капиллярных материалов, которые, по сути, химически модифицируют существующий бетон — гидроизоляция строительными смесями проникающего действия. При этом уплотняется структура бетона и происходит увеличение водонепроницаемости, морозостойкости, прочности на сжатие и коррозионной стойкости на весь срок службы.

Задача вторичной защиты — не допустить или ограничить возможность контакта агрессивной среды и железобетона. В качестве вторичной защиты используют обеспыливающие пропитки, тонкослойные покрытия,наливные полы и высоконаполненные покрытия. Чаще всего, в качестве связующего материала, при производстве полимерных составов, применяются эпоксидные, полиуретановые и полиэфирные компоненты. Механизм защиты бетонного основания заключается в уплотнении поверхностного слоя и изоляции минеральной поверхности от негативных разрушающих факторов.

                                                                                                                                                                                                                  наверх

Бетон в Древнем Риме

В Древнем Риме не было слова «бетон». Оно появилось гораздо позже, в XVIII в. во Франции. Римляне же материал, подобный оетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим словом «эмплектон» lemple-kton). У Витрувия в кн. VII, гл. 4,5 при описании полов встречается слово «рудус» (nidus), которое в переводе Ф. А. Петровского и других известных ученых-историков означает бетон. Однако чаще «всего при обозначении таких слов, как раствор, возведении стен, сводов,- фундаментов, молов и тому подобных конструкций в римском лексиконе употреблялось словосочетание «опус цементуй» (opuscaementitium), которым и стали называть римский бетон.

Заметное применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около-700 лет. За это время в его развитии, как в живом организме, можно проследить четыре важных этапа: рождение, быстрый рост, зрелость и гибель этого материала. Так, зарождение бетона, т. е. медленное и постепенное внедрение его в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э.). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э. Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э.

Цены на бетон нашего производства

Римляне не были изобретателями бетона, так же, как не они первые обнаружили вяжущие свойства извести, не они придумали арку, свод, большинство строительных машин и оборудования. Они переняли все это у этрусков, греков и других народов. Однако массовое применение, или как говорят сегодня — внедрение, все это получило именно в Древнем Риме. Только там широкое применение получил и бетон. Только римляне сумели полностью использовать такие его свойства, как прочность, водонепроницаемость и экономичность, а с I в. н. э. бетон превратился в один из основных конструкционных строительных материалов. Первые бетонные постройки Древнего Рима датируются II в. до н. э. Однако, несомненно, этот материал применялся в римском государстве намного раньше. Подтверждением служат многие работы археологов, в частности американского археолога Е. Ван Деман.

Бетон того далекого времени т. е. IV—III вв. до н. э., мало походил в качественном отношении на последующий римский, хотя принципиальное сходство между ними сохранилось. Недаром до наших дней почти не дошло ни одного сооружения из «старого» раннеримского бетона. Е. Ван Деман, посвятившая большую часть жизни изучению древнеримской архитектуры и строительства, назвала такой материал псевдо- или квази (якобы) бетоном. В качестве вяжущего в псевдобетоне использовалась воздушная известь, а заполнителем служили песок и камень с большим количеством грунта. Камни крупного заполнителя часто были размером более 40—60 см.

Археологические раскопки стен Помпеи показали, что римский псевдобетон представлял собой материал, напоминающий современную бутовую кладку, где в качестве сердечника, т. е. ядра кладки, выступали крупные битые камни или валуны, скрепленные известковым раствором, а в качестве облицовки—две параллельные стены из крупных естественных камней, также связанных раствором из песка и извести. Подобную кладку в то время называли «опус инцертум» (оpusincertum) или просто «инцерт», т. е. кладка камней, образующая на фасаде сооружения неправильный, нерегулярный рисунок. Бетон в ней был очень непрочен, и устойчивость таких стен достигалась не столько за счет связующей силы раствора, сколько за счет внутреннего давления, создаваемого массой заполнителя, и трения между камнями. Определенную роль играла здесь и облицовочная стенка, которая одновременно выполняла роль опалубки, хотя уже в то время были известны случаи возведения бетонных сооружений с разборной деревянной опалубкой.

Начиная со II в. до н. э. бетон употребляется при строительстве фундаментов и стен жилых домов, храмов и сооружений утилитарного значения, в частности дорог. Известно, что строительству дорог римляне придавали очень большое значение, так как это связано с их военной политикой и освоением захваченных территорий.

Одним из первых наиболее крупных бетонных сооружений в Риме, по дошедшим до нас сведениям, явился огромный продовольственный склад рода Эмилиев. Он был построен во II в. до н. э. из массивных бетонных стен, вытянутых на 500 м вдоль Тибра.

Примерно с первой четверти I в. до н. э. состав бетона меняется. Улучшается качество заполнителей за счет более разнообраз-* ного зернового состава, уменьшается наибольшая крупность камней до величины с «кулак», резко сокращается количество грунта в заполнителях. В связи с этим растет и прочность бетона., Постепенно на смену «инцерту» приходит «ретикулат» (opusreticulatum): возведение опорной стенки из камней, имеющих правильный сетчатый рисунок

На юге Италии, особенно в районе Путеол, вместо обычно применявшегося песка для раствора и бетона местные жители использовали залегающие здесь пуццоланы, сначала даже не подозревая, какими превосходными качествами эти добавки обладают. Подобные свойства имели и вулканические породы в окрестностях Рима. Отличались они от неаполитанских (путеолан-ских) только цветом, но строители Рима не знали этого и ввозили такие добавки до середины I в. до н. э. с юга страны. После то№ как было обнаружено, что местные добавки обладают такими же свойствами, как и добавки из района Путеол, их стали повсеместно использовать в бетоне, на что указывает красноватый оттенок бетонных сооружений в Риме и его окрестностях. Впоследствии все добавки подобного типа стали называть пуццоланами.

В I в. до н. э. во времена Юлия Цезаря, пуццоланы в бетонах все чаще используются непосредственно по своему назначению. Примерами могут служить ранние гидротехнические сооружения; некоторые из них сохранились до наших дней, в частности большой волнолом близ Неаполя, построенный в конце I в. до н. э. При этом толченый бой отходов кирпича и черепицы, который добавлялся также в качестве гидравлической добавки и позднее получил название пуццолан, стал применяться несколько раньше, чем добавки вулканического происхождения. Есть сведения, что подобные добавки использовались на Крите за много веков до римской цивилизации.

«Опус инцертум» все больше уступает место «опусу ретикулату». Появляется тенденция в качестве крупного заполнителя использовать обломки старых разрушенных зданий. Размеры камня в бетонных основаниях теперь всегда начинают превышать размеры его в бетонных стенах. Становится очевидным, что древние мастера уже обратили внимание на то, что качество бетона зависит от качества заполнителя. В это же время все большее распространение получает технология возведения бетонных сводов и куполов. Бетонные своды к тому времени уже достигают пролета 20—22 м, хотя и строятся преимущественно из тесаного камня или кирпича. В правлении римского императора Августа начинается расцвет бетонного строительства — второй его период. В это время в Риме возводится ряд крупных общественных зданий. Грандиозное строительство было неотъемлемой частью политической программы новой монархии. Рим как столица, центр империи, должен был быть хорошо украшен. Кроме того, он должен был вместить огромные массы людей.

В I в. н. э. население Рима составляло более одного миллиона человек. Для такого огромного города необходим был целый ряд мер по благоустройству, проведению водопроводов, дорог, жилых и общественных зданий. Это требовало, с одной стороны, достаточно высокого уровня практических и теоретических строительных знаний, а с другой — прочного и долговечного материала. Всем этим требованиям лучше всего отвечал бетон. В конце I в. до н. э. возводятся первые крупные общественные постройки с монолитными бетонными стенами и фундаментами — театры в Помпеях и Риме (в частности, известный театр Марцелла — 17 г. до н. э.). Есть сведения, что основания отдельных мостов, которые довольно интенсивно строились в тот период, также были бетонными.

К этому времени в основном стандартизируется состав бетонной смеси и технологии его приготовления. Так, крупный заполнитель уже представлял собой камни размером до 100 мм, песок просеивался и для различных работ строго подразделялся по происхождению. Нередко в качестве крупного заполнителя использовали битую черепицу, называя в этом случае бетонную массу «структура цистациа» (structurecistacea). Впоследствии бетон почти полностью вытеснил дерево и каменную кладку из прямоугольного камня, используемую при возведении арок и сводов, и лишь при строительстве наиболее ответственных сооружений, например мостов, по-прежнему использовалась каменная кладка, так как полного доверия к бетону пока не было.

Примерно с середины 60-х годов I в. н. э. в правление Нерона архитекторами Севером и Целером в Риме сооружается громадный по размерам «золотой дом Нерона», где бетон с большим Успехом используется при возведении стен, сводов и куполов. 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 то же время архитектором Рабирием воздвигнут грандиозный дворец на Палатине, своды которого представляли собой кирпичный каркас, заполненный бетоном. К концу I в. н. э. бетон занял в строительстве лидирующее положение среди основных конструкционных строительных материалов.

Со II в. н. э., начиная с правления Траяна и позднее Адриана, расширяется строительство инженерных сооружений из бетона. Однако особое место бетону, как и прежде, отводится при возведении общественных и жилых зданий, особенно при постройке так называемых инсул — многоэтажных домов. Среди них особое место занимает показательное строительство жилого комплекса с типовыми трех-четырех этажными инсулами в Остии. Облицовка из плоского кирпича и черепицы в то время почти полностью вытесняет «ретикулат». Так выполнены термы Траяны, Торговые ряды Траяна в Риме и Вилла Адриана. Часть набережной Тибра в период правления этого императора также была изготовлена из бетона с облицовкой методом «ретикулат» и чередующимися рядами кирпича.

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. Основные строительные работы по Пантеону были выполнены при императоре Адриане. Именно при нем строительство из бетона достигает своего наивысшего расцвета, начинается третий период его развития.

В Британии, Северной Африке, Германии, Испании — во всех римских провинциях прокладываются дороги, строятся многочисленные оборонительные сооружения, жилые и общественные здания. Бетонные своды этих построек имели несколько другое конструктивное решение, чем прежде. Они выполнялись не в виде кирпичных арок, заполненных бетоном, а в виде сплошного каркаса из кирпича, уложенного плашмя по деревянным доскам, на который поверху набрасывался бетон. После смерти Адриана намечается постепенный спад бетонного строительства. Это было закономерно и связано с начавшимся политическим и экономическим кризисами, которые на протяжении последующих 2,5—3 столетий сотрясают древнеримское рабовладельческое государство.

На общем фоне упадка, несомненно, были отдельные периоды подъема строительного дела. В это время построены термы Каракаллы и Домициана, где бетон был применен в стенах, водах и бассейнах для купания. В 268 г. был закончен большой храм Минервы Врачевательницы (MinervaMedica). Ее сферический бетонный купол имеет весьма любопытную конструкцию. Каркас свода храма состоит, по мнению французского ученого Шуази, из меридиональных кирпичных арок, пространство между которыми заполнено бетоном.

Бетон, хотя и в более ограниченном количестве, продолжал применяться вплоть до IV в. н. э. Наиболее выдающиеся сооружения этого периода условно — четвертого периода — термы Диоклетиана, базилика Максенция и трехпролетная арка Константина (рис. 11). Последние примеры использования бетона в античный период можно встретить в Константинополе, куда в начале IV в. н. э. переместилась столица римского государства. Так, в частности, нижние части сводов и арок знаменитого Софийского собора в Константинополе, построенного в 540 г., были сделаны из бетона. В последующий период строительство из бетона практически

История бетона | BigRentz

Бетон — это такая данность в нашей повседневной жизни, что она вошла в наш лексикон: когда мы говорим что-то «бетон», мы имеем в виду, что это основательно, твердо, постоянно, на что можно рассчитывать. Кроме того, большинство из нас проводят свою жизнь на бетоне и вокруг него, на тротуарах и дорогах, внутри зданий и сооружений, построенных из чудесного материала. Без бетона развитый мир выглядел бы совершенно иначе.

Задумывались ли вы когда-нибудь, где появился бетон и как он стал вездесущим в современной жизни? За этим важным строительным материалом стоит долгая и впечатляющая история, начавшаяся тысячи лет назад, еще до египетских пирамид, охватывающая времена беспрецедентных построек римлян и достигающая современного строительства.

Мы посмотрим, чем является бетон (и чем он не является), как он возник, какую роль он сыграл в создании великих городов и монументальных зданий мира и как он формирует нашу жизнь каждый день. .

Важное различие: цемент против бетона

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

Цемент производится из различных комбинаций известняка, глины, ракушек, мела, сланца, сланца, кварцевого песка, а иногда даже из доменного шлака или железной руды. Эти ингредиенты измельчаются, а затем нагреваются при высоких температурах, в результате чего получается материал, называемый клинкером . В клинкер добавляется гипс, затем вся смесь тонко измельчается для получения цементного порошка.

Просто добавьте воды, и процесс станет интереснее. Гидратация — это процесс, происходящий, когда содержащиеся в цементном порошке минералы — кальций, кремний, алюминий, железо и другие — образуют химические связи с молекулами воды. Когда этот процесс завершается, вода испаряется, а паста высыхает, оставляя после себя эти связи, организованные в похожее на камень вещество.

Итак, бетон представляет собой смесь этой водно-цементной пасты и песчано-каменного заполнителя. Паста покрывает поверхность песка и камней, связывая их вместе в смесь, известную как бетон. В своей густой жидкой форме бетону можно придать практически любую форму, какую пожелает строитель — лист, колонна, блок, плита, арка, чаша и т. д. Как только вода в пасте высыхает, бетон становится твердым, как камень, и сохраняет эта форма.

Цемент обычно составляет около 10-15 процентов бетонной смеси. Почти во всех типах бетона используется портландцемент. Это не торговая марка, а общепризнанный тип цемента, который широко используется в промышленности (например, «нержавеющая сталь» или «чистое серебро»). Его создатель назвал свою смесь в честь высококачественных строительных камней, найденных в близлежащем карьере в Портленде, Англия.

Неопровержимые факты о бетоне

Бетон стал таким популярным (и остается таким) благодаря своим трем выдающимся качествам: пластичности, долговечности и экономичности. Когда он влажный, бетон может принимать практически любую форму, вписываться в любое пространство, заполнять практически любые пустоты, покрывать практически любую поверхность. Но как только он высохнет и затвердеет, он держит свою форму, становясь со временем прочнее, тверже и прочнее.

Бетон, изготовленный с правильной концентрацией и в правильных условиях, может быть водонепроницаемым, устойчивым к буре и огнеупорным. И благодаря этой долговечности он длится практически вечно. Через миллион лет, когда вся сталь, из которой мы построили наш мир, проржавеет насквозь, а дерево превратится в пыль, останется только бетон.

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

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

История бетона сквозь века

Так как же мы пришли к нынешнему состоянию бетона? Через процесс эволюции, как и многие другие средства строительства и развития. Во-первых, древние люди сделали открытия о встречающихся в природе материалах, которые они могли использовать для улучшения фундаментальных частей своей инфраструктуры — домов, заборов, колодцев и т. д. Поколения, которые последовали за ними, основывались на этих знаниях, внося усовершенствования то здесь, то там, пока не наступил индустриальный век. и ускорили развитие до нынешнего уровня.

Происхождение и предшественники

12 миллионов лет назад – встречающийся в природе цемент

На земле, которая сейчас является Израилем, самовозгорание вызвало реакции между известняком и горючим сланцем, что привело к естественным отложениям «естественного цемента», которые сделали возможным Будущее образование бетона.

10 000 г. до н.э. – самая ранняя структура известняка  

Известняк, который также часто называют «известью», играет самую раннюю роль в истории бетона как основного ингредиента цемента, и он использовался на протяжении тысячелетий. Гёбекли-Тепе в современной Турции был самым ранним известным известняковым сооружением, предшествующим другому массивному каменному храму, Стоунхенджу, на 6000 лет. Известняк составлял Т-образные колонны этого храма, которые были построены и вырезаны доисторическими людьми, у которых еще не было металлических инструментов или даже гончарного дела.

6500 г. до н.э. – Пустыня Цистерны

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

5600 г. до н.э. – сборные этажи

В бывшей Югославии, в районе Лепенски Вир вдоль реки Дунай, хижины были найдены в середине 1960-х годов с подобием бетонных полов. Используемый известковый цемент, вероятно, был получен из месторождения вверх по реке и был смешан с песком, гравием и водой, чтобы напоминать бетонные смеси нашего времени.

Памятники древности

3000 г. до н.э. – Египетские пирамиды

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

1400-1700 гг. до н.э. – минойские постройки на Крите

Минойское общество на острове Крит, предшественники греков и считающееся первой европейской цивилизацией, использовало строительный материал, который смешивал глину и вулканический пепел, называемый пуццолан для строительных полов, фундаментов и канализации.

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

Ближневосточные строители обжигали известняк и смешивали его с водой, а затем использовали эту смесь для покрытия внешней стороны своих глиняных стен. Когда смесь вступала в реакцию с воздухом, она образовывала твердую защитную поверхность — и, так сказать, закладывала основу для современных версий цемента.

1000 г. до н.э. – греческие гробницы

Микенцы использовали свой ранний цемент для строительства гробниц. Вы можете увидеть некоторые из них сегодня на Пелопоннесе в Греции.

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

Северные китайцы использовали форму цемента для строительства лодок и части Великой китайской стены. За столетия строительства стены материалы, использованные для всего ее пролета, включали тростник, ветви ивы, древесину, уплотненный песок, грязь и 100 миллионов тонн камня и кирпича. Там, где они не были скреплены известняковым раствором, они были скреплены раствором из клейкого липкого риса.

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

Те же самые бедуины, которые первыми построили подземные цистерны, позже построили печи для производства примитивного вида гидравлической извести – цемента, который затвердевает под водой – для водонепроницаемого раствора, который ускорил строительство домов , полы и новые водонепроницаемые цистерны под землей.

От Римской империи к эпохе Возрождения

300-500 гг. н.э. – римская архитектура

Римляне начинали с того же сырья, что и минойцы – вулканического пепла, найденного вблизи Помпей и Везувия, который они использовали для сгущения смеси для обжига известняк, перемолотые камни, песок и вода, что позволило им строить пандусы, террасы и дороги, которые в конечном итоге соединили всю империю. Заливка смеси в формы вскоре позволила строителям создавать своды и купола, а также арки знаковых акведуков и бань империи. Римский бетон выдержал землетрясения, удары молнии, морские волны и тысячи лет выветривания.

82 г. н.э. – Колизей

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

117-125 гг. н.э. — Пантеон — и потеря бетона

Римский Пантеон, которому скоро исполнится 1,9 года00-летие, как никогда прочный. Неармированный бетонный купол храма был в два раза шире и выше любого купола, когда-либо созданного в то время, его длина составляла 143 фута со знаменитым «окулусом» в центре. Его гигантский вес поддерживается невероятно толстыми бетонными стенами и восемью цилиндрическими сводами, все они укреплены кирпичом, но без внутренней поддержки.

Нынешние инженеры не посмеют строить неармированный купол такого размера, и они, возможно, никогда не узнают секрет прочной устойчивости Пантеона. Мы знаем, что инженеры императора Адриана скорректировали рецепты бетона, используя больше вулканического пепла, чем камня, чтобы сделать купол легче, и больше каменного наполнителя в стенах для более мощного армирования. Но когда Римская империя пала в 476 году нашей эры, беспрецедентный римский рецепт бетона был утерян.

1507 – Ренессанс – Мост Нотр-Дам

Сразу после Средневековья итальянский монах по имени Джованни Джокондо построил мост Нотр-Дам в Париже, используя остатки информации из древнеримского рецепта цемента. Примерно через 250 лет сооружение было снесено, потому что дома, построенные на вершине моста, добавили слишком много веса. Джокондо войдет в историю как единственный человек, который пытался строить из бетона в эпоху Возрождения.

Достижения в области бетона

Улучшения 16-го века

Каменщик из Андернаха, Германия, пытался смешать вулканический пепел под названием трасс с известковым раствором. Получившийся материал был водостойким и прочным — и цепная реакция, запущенная открытием, привела к созданию современного цемента.

Торговля бетоном 17-го века

В 17-м веке голландцы (которые уже умели строить на воде) продали трассы во Францию ​​и Великобританию для использования в зданиях, требующих водонепроницаемости. Две соперничающие страны сразу же начали соревноваться в создании собственных гидравлических строительных материалов.

* 1793 – Современное производство гидравлической извести для цемента

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

В процессе — и более чем через 1000 лет после того, как секреты бетона были утеряны — Смитон заново открыл, как делать цемент. Вскоре производители начали рекламировать его открытие как «римский цемент». А Эддистоунский маяк простоял почти 130 лет, пережив скалы, вышедшие из-под него.

* 1824 – Изобретение портландцемента

Англичанин Джозеф Аспдин усовершенствовал процесс путем тщательного смешивания известнякового мела с глиной и сжигания смеси в печи до удаления углекислого газа. Он также нагревал глинозем и кремнезем до тех пор, пока материалы не становились похожими на стекло, затем измельчал их в порошок и добавлял в известняковую смесь вместе с гипсом.

Полученная в результате химическая комбинация кальция, кремния, алюминия, железа, гипса и других минеральных компонентов составляет особую формулу портландцемента, основного ингредиента бетона. Аспдин назвал полученный цемент «портландским», потому что он напоминал высококачественный строительный камень, добываемый в близлежащем Портленде, Англия.

* 1836 – Испытание на прочность

Первые испытания прочности бетона на растяжение и сжатие были проведены в Германии. Прочность на растяжение — это способность сопротивляться растяжению или разрыву; прочность на сжатие — это способность сопротивляться сжатию или сжатию.

* 1850-е годы – запатентовано армирование стальной сеткой

Французский садовник Жозеф Монье провел успешный эксперимент по заливке бетоном стальной сетки. (Бетон и сталь расширяются с одинаковой скоростью при нагревании, что делает их идеальной парой). Моньер запатентовал несколько вариантов своего изобретения для использования в железнодорожных спальных вагонах, строительных плитах и ​​трубах. Железобетон намного прочнее и практичнее, чем неармированный материал. Он может перекрывать большие промежутки, позволяя бетону парить в виде мостов и небоскребов.

* 1880-е – Армирование железными стержнями 

Калифорнийский инженер Эрнест Рэнсом начал испытывать бетон и 2-дюймовые железные стержни, чтобы проверить, будут ли материалы склеиваться. Когда они это сделали, Рэнсом пошел еще дальше, скрутив железные стержни, чтобы создать арматуру, вокруг которой он мог «создать» бетон любой желаемой формы — эксперимент, который также сработал. Сегодня мы называем эту систему арматурным стержнем или арматурным стержнем, хотя современные инженеры обычно используют сталь вместо железа.

Система Рэнсома вскоре будет использоваться в коммерческих зданиях, дорогах, мостах и ​​даже первых небоскребах. Знаменитый архитектор Фрэнк Ллойд Райт начал внедрять технологию арматурного бетона в современную архитектуру. Некоторые из самых известных зданий Райта, в том числе Храм Единства в Оук-Парке, штат Иллинойс, считаются первым современным зданием в мире; и Fallingwater в Милл-Ран, штат Пенсильвания, его самая знаменитая работа, были сделаны из железобетона.

* 1880-е годы – запатентованная сталь для предварительного напряжения

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

Современные бетонные конструкции

С тех пор, как Рэнсом изобрел использование арматуры, из бетона строятся все типы монументальных зданий и объектов инфраструктуры. Панамский канал, бункеры времен Второй мировой войны и знаменитый Сиднейский оперный театр построены из того же строительного материала, что и одни из самых прочных и дальновидных зданий в мире.

1889 – Первый железобетонный мост – Мост через озеро Алворд, Сан-Франциско

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

1891 – Первая бетонная улица в Америке – Беллефонтейн, Огайо

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

1903 – Первое бетонное высотное здание – The Ingalls Building, Цинциннати

В Цинциннати в 1903 году система Рэнсома сделала возможным строительство первого бетонного высотного здания – 16-этажного Ingalls Building. Эта головокружительная высота сделала небоскреб одним из величайших инженерных достижений своего времени.

1899 – Мост через реку Вена

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

1908 – Бетонные дома – Юнион, Нью-Джерси – спроектированы и построены Томасом Эдисоном

Первые в стране бетонные дома были спроектированы и построены в Юнионе, Нью-Джерси, не кем иным, как Томасом Эдисоном. Эти дома существуют и сегодня.

* 1913 – Первая поставка готовой смеси – Балтимор

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

* 1915 – Цветной бетон – LM Scofield, первая компания, производящая краску для бетона

Линн Мейсон Скофилд основала LM Scofield, первую компанию, производящую краску для бетона. Их продукция включала отвердители цвета, цветной воск, интегральные краски, герметики и химические красители.

* 1930 – Воздухововлекающие добавки – устойчивость к повреждениям при замораживании и оттаивании

В 1930 г. воздухововлекающие добавки впервые были использованы в бетоне для защиты от повреждений при замерзании и оттаивании – несомненное благо для морозостойкости методы прогнозирования погоды в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.

1936 — Плотина Гувера — крупнейший бетонный проект, когда-либо реализованный в то время

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

1956–1992 гг. — Американская система автомагистралей между штатами 

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

1963 – Актовый зал Университета Иллинойса – первый бетонный спортивный купол

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

* 1970-е годы – Армирование волокном – метод укрепления бетона

Армирование волокном, при котором стекло, углерод, сталь, нейлон или другие синтетические волокна смешиваются с влажным бетоном перед заливкой, было введено как способ укрепления бетона. Армирование волокном можно использовать для укрепления зданий, а также наружных элементов, от подъездных путей, плит и тротуаров до бассейнов, патио и террас.

1992 – Самое высокое железобетонное здание – Чикаго

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

Будущее бетона?

* Современная эпоха – Низкопроизводительное производство дает некачественный бетон

Бетон когда-то считался решением мировых строительных проблем; он податлив во влажном состоянии, прочен и долговечен в сухом состоянии и достаточно дешев, чтобы строить почти все, что вы хотите.

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

Особенно, если железобетон сделан дешево — скажем, из несбалансированной смеси, некачественных ингредиентов или небрежной заливки — он может начать разрушаться изнутри. По мере выветривания вода постепенно просачивается сквозь крошечные трещины и пробивается к стали посередине. По мере затвердевания окружающего его бетона арматура окисляется и может расшириться настолько, что растрескается бетон, который она должна поддерживать.

Соленая вода особенно вредна для арматуры, так как соль разъедает сталь в течение пяти десятилетий. Повторяющиеся циклы замерзания и оттаивания также могут создавать и расширять трещины, особенно на бетонных дорогах. Рассыпание соли действительно сдерживает образование льда, но в сочетании с влагой оно наносит такой же вред арматуре, как если бы ее постоянно омывала морская вода.

* Будущее – Потенциальные усовершенствования для технического обслуживания и производства бетона

Существует множество новых методов улучшения качества бетона, включая специальную обработку для предотвращения проникновения воды в сталь. Другие достижения являются ответом на растущее внимание всего мира к вопросам устойчивого развития: «самовосстанавливающийся» бетон содержит бактерии, которые выделяют известняк, повторно заделывая любые возникающие трещины. Смесь для «самоочищающегося» бетона насыщена диоксидом титана, который разрушает смог, сохраняя бетон сверкающим белым. Улучшенные версии этой технологии могут даже дать нам уличные покрытия, очищающие выхлопы автомобилей.

Кроме того, недавний отчет предполагает, что мы можем воспроизвести рецепт римского бетона (который, несмотря на более низкую прочность на растяжение, демонстрирует непревзойденную долговечность). Римский бетон не только водонепроницаем; было обнаружено, что он на самом деле становится сильнее при контакте с морской водой. Ученые предполагают, что микроскопические кристаллы вырастают в древнем бетоне, когда он погружается в воду, что делает его еще менее уязвимым к атмосферным воздействиям.

Хотя утерянный рецепт еще не полностью собран, исследователи знают, что вулканический пепел пуццолана была основой прочности древнеримского бетона. Недавно объявленный проект будет экспериментировать с аналогичным вулканическим пеплом у побережья Калифорнии, чтобы попытаться реконструировать процесс, который создал самый прочный бетон в истории.

Если это произойдет, сочетание секретного римского рецепта бетона и современных технологий изготовления арматуры может снова произвести революцию в использовании бетона, а также в мировой инфраструктуре и архитектуре.

Источники:

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

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

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

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

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

https://www.citylab.com/design/2014 /11/открытие-эры-разрушения-бетона/382888/

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

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

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

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

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

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

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

Related Posts

2. History of Concrete Building Construction