Бетонна історія

Впродовж декількох століть бетон і залізобетон є найпоширенішими і доступнішими будівельними матеріалами. Способи виготовлення залізобетону весь час удосконалюється і допрацьовується. Ми не можемо сказати за допомогою яких добавок робитимуть бетон через 100 років, але ми можемо розповісти вам історію появи бетону .

_______________________________

РЕКЛАМА:

http://www.uportal-studio.org.ua/ - СТВОРЕННЯ САЙТІВ ВІД 10 У.О.

______________________________


Все почалося в Давньому Єгипті.
Перші будівельні розчини, що володіють зв'язуючими властивостями з'явилися ще до нашої ери.
Історики і дослідники говорять, що в епоху металів (3200-1500 рр. до н. э.) вапняний розчин вже використовувався в будівництві. А за 100 років до н.е. римляни застосовували цемент з вапно і кам'яних заповнювачів.
Чверть століття назад мир облетіло припущення швейцарського професора-хіміка Джозефа Давідовіца про штучне виготовлення блоків, з яких складена піраміда Хеопса. Обстежуючи вапнякові блоки, він в кам'яній масі одного з них знайшов людський волос. Усередині каменя волосся міг опинитися лише в одному випадку: якщо при замісі розчину він впав в суміш з голови робочого.
Гіпотеза Давідовіца знімає багато нерозв'язних іншим способом суперечностей. Зокрема, якщо виходило відливати блоки з бетону, на будмайданчику могло знаходитися всього півтори тисячі робочих, а не десятки тисяч.
Найрішучішим супротивником Давідовіца виявився італійський єгиптолог Серджіо Донадоні. Він нагадав про виявлені на багатьох вапнякових блоках піраміди спеціальні мітки - чи то фірмових клеймах їх виготівника, чи то значках, технологічно необхідних для того, щоб полегшити укладання блоків. Ця маркіровка виправдана тільки у випадку, якщо її залишають каменерізи. Будь блоки відлили з бетону, клейма втратили б всякий сенс. Але Давідовіц не здавався. Результатом його подальших пошуків став напис на стеле періоду III династії. Розшифровані ієрогліфи містили рецепт приготування стародавнього бетону. Швейцарський професор виявив 13 компонентів староєгипетського рецепту, запатентував “новий старий” бетон і почав його комерційне виробництво.
Російський мандрівник Віталій Сундаков вважає, що вапняковий пил і пісок, змочені водою, цілком могли утворити тверду масу. Завідувач лабораторією хімічних добавок і модифікованих бетонів НІІЖБ, заслужений діяч науки Росії, доктор технічних наук, професор Батраків прокоментував дану ситуацію таким чином: у спорудах стародавнього світу можна було зустріти грунт, глину, вапняк, а терпкою речовиною часто була так звана кипілка - неводостійке вапно. Зате в Італії знайшли кремнезем, що по вигляду нагадує пісок, але більш рихлий, ось він-то якраз і додає вапно водостійкість. По думці професора Батракова, не можна виключити, що у складі пісковика - каменя, з якого побудовані піраміди, - містилося вапно, а із заплави Нила привозили рихлий пісок. Ця суміш могла бути основою для аналога бетону.

У 1881 р. класик єгиптології сер Уїльям Пітрі Фліндерс досліджував облицювальні плити, що раніше покривали грані великих пірамід. Тоді біля підніжжя Великої піраміди було ще досить багато цих плит, скинутих з висоти землетрусом 1301 р. Учений виявив, що зазори між плитами шириною всього півміліметра заповнений цементом. Тобто матеріалом, якого, за даними існуючої історії техніки, в Давньому Єгипті просто не могло бути: цемент винайдений тільки в XIX столітті.
Припущення професора Батракова про гіпсовапняні суміші, нестійкі до води, також знайшло підтвердження в практичній єгиптології. Про принципову можливість застосування єгиптянами гіпсовапняних сумішей указував в своїх роботах відомий матеріаловед Владимир Юнг: у складі кам'яних блоків піраміди Хефрена, Сфінкса і гробниці Сахура він відзначав наявність вапно, сірчаного ангідриду і вуглекислоти.
Віталій Сундаков стверджує, що вище за п'ятдесят метрів на бічних поверхнях вапнякових блоків збереглися відбитки очеретяних рогож. При натягуванні рогожі на дерев'яний каркас виходив щит опалубки. По думці Сундакова, стародавні єгиптяни готували бетон таким чином: розтирали вапняк до стану пудри (недаремно при розкопках в лагере ремісників знайшли жорна, які, як видно, і застосовували для помелу каменя). Потім як пов'язує використовували річковий мул. У літературі про Давній Єгипет згадується, що висохлий нільський мул залишає цементообразную кірку. Пояснюється це високим вмістом в масі, мула окислу алюмінію.
Отже, склад староєгипетського бетону мандрівник Сундаков вважає наступним: вапняковий щебінь з додаванням 5% вапнякової ж пудри і 5% річкового мула.

Один з міжплиткових швів піраміди дугоподібний. Опуклість однієї плити в точності відповідає угнутості іншої. Будь це граніт, в такій дузі не було б ніякого сенсу: вона збільшила б трудовитрати при обробці і підгонці каменів. Але якщо припустити, що на стінах не гранітні, а бетонні вироби, цілком правдоподібною представляється версія прогину циновочной опалубки.
Про врізані рельєфи Карнака, Луксора і інших знаменитих храмів Сундаков говорить, що в пастоподібну масу бетону вдавлювали штамп, - і виходило чітке відтиснення. У всіх книгах по мистецтву Давнього Єгипту написано, що рельєфи вирізувалися.
Але за допомогою різця навряд чи можна було виконати лінії з малим радіусом кривизни, причому деколи вони так близько підступають одна до іншої, що неодмінно виникли б ськоли. А ськолов ніде не видно.

Ще переконливішим доводом представляється факт тиражування дефектів рельєфів - якщо це результат дефекту штампу, все стає на свої місця.
Втім, немало питань в даному зв'язку залишається і до цього дня. Зокрема, якщо будівельники пірамід володіли ремеслом бетонування, для чого їм були потрібні метрові блоки, які вони встановлювали по 200-250 глиб в ряд? Сундаков вважає: щоб уникнути розтріскування бетону при температурних перепадах. Але як так звані температурно-деформаційні шви вистачило б всього декількох зазорів на всю грань піраміди.
Можна сподіватися, що питання ці поступово зніматимуться у міру інтенсифікації спільної діяльності археологів і технологів, зокрема, фахівців з неруйнуючого контролю.

Квітковий горщик або народження залізобетону.
Батьківщиною залізобетону по праву вважається Франція. Історія появи залізобетону дуже цікава і незвично. У той час квіткові горщики робили з деревини, але вони були не довговічні і паризький садівник Жозеф Монье (1823-1906) вирішив застосовувати бетон. Але виявилось, що і бетонні горщики не відповідали необхідним вимогам: вони руйнувалися під впливом коріння крупних рослин. Монье став укріплювати бетонні кадовби залізними вкладишами, збільшуючи тим самим і міцність на розтягування. Таким чином, Монье став винахідником нового, незвичайно важливого в сучасному будівництві матеріалу - залізобетону.
Матеріал, як відомо, складається з бетону і залізних вкладишів - як правило, круглих стрижнів. Бетон - це, власне кажучи, не що інше, як штучний камінь. Як всякий камінь, він володіє значною міцністю на стиснення і невеликою міцністю на розтягування. Але в багатьох конструктивних елементах з'являються одночасно два види напруг. Тут-то і допомагає залізо, приймаючи на себе що розтягують зусилля, підвищуючи тим самим міцність елементу. Залізо і бетон володіють приблизно однаковим коефіцієнтом температурного розширення. Тому температури не роблять вплив на спільну роботу обох матеріалів.
У 1867 р. Монье одержав перший патент на "кадовби і резервуари із залізної сітки, покритої цементом". У подальші роки він одержав наступні патенти: у 1877 р. - на залізобетонні залізничні шпали, в 1880-83 рр. - на залізобетонні перекриття, будівлі, балки, зведення і мости, в 1885 р. - на залізобетонні водопровідні і газові труби, в 1886 р. - на "нову систему зведення залізобетонних стаціонарних і переносних будинків, гігієнічних і економічних". Першими крупними об'єктами, зведеними за системою Монье, були резервуари для зберігання води місткістю до 250 м3. Перший залізобетонний міст прольотом 16 м і шириною проїжджої частини 4 м був побудований в 1875 р.

Становлення залізобетону.
Співвітчизник Монье Эжен Леон Фрейсине (1879-1962) вважався фахівцем із залізобетонних конструкцій. Фрейсине побудував перші вкликопролітні залізобетонні мости, з яких найбільш відомий трьохпролітний арочний міст Элорн в Плугастель, побудований в 1928-1929 рр. Прольоти цього найбільшого по тому часу моста мали 180 м довжини. Знаменитий інженер працював над удосконаленням матеріалу, з якого він зводив свої оригінальні конструкції.
У 1917 р. він запропонував збільшити ту, що несе здатність бетону шляхом ущільнення його механічною вібрацією, а потім і вібропрессованієм. Але найбільшим досягненням Фрейсине слід вважати винахід заздалегідь напруженого бетону. У 1928 р. він запропонував і здійснив виготовлення збірних струно-бетонних переднапружених елементів. Задум і ідея цього матеріалу незвичайно прості. Натягнуті ще до укладання бетону сталеві струни в готовому елементі повертаються до своєї первинної довжини і викликають в бетоні значні стискуючі напруги. Знаходячись в конструкції під відповідним навантаженням, такий елемент працює в деяких місцях на стиснення, а в інших - на розтягування. У тих місцях, де під навантаженням з'являється стиснення, воно підсумовується із стисненням від попередньої напруги, і це не страшно. У тих же місцях, де з'являються розтягуючі зусилля, тобто напруга із зворотним знаком, розтягування значно зменшується в порівнянні з тим випадком, якби переднапруги не було. Величина напруги зменшується за рахунок величини стиснення, що виникло при попередній напрузі. Спосіб, запропонований Фрейсине, значно збільшив несучу здатність елементів.
Сучасні переднапружені бетони - це і так званий струнобетон, і бетон, заздалегідь напружений пучками (у яких замість багатьох тонких струн застосований сталевий канат).
При зведенні переднапружених конструкцій велике значення має анкеровка натягуваної арматури. Сьогодні повсюдно застосовується конусна анкеровка, винайдена Фрейсине.

Наш час.
Сьогоднішнє життя без бетону немислиме. Його можна зустріти всюди, але часто він служить нам навіть незримо. Мости, тунелі, вулиці, удома зобов'язані йому своїми достоїнствами. Особливо цінними є такі його специфічні якості як міцність, гнучкість, влаго і шумонепроніцаємость і пожаростойкость. Развітєє будівництва не коштує на місці, з'являються нові проекти, нові вимоги до матеріалів і методики їх обробки. Бетон - матеріал з тисячолітньою історій залишиться затребуваним у всі часи і продовжуватиме свій розвиток залежно від покладених на нього завдань.