Из истории появления бетона и бетономешалок

А.Ф. Ренкель
 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Литература

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

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

Когда изобрели цемент: кто придумал и в каком году, история появления

История цемента как строительного материала насчитывает много лет, в течение которых менялись его структура, состав и технические характеристики с целью улучшения качеств и определения самого удачного варианта. Сегодня цемент является одним из основных строительных материалов, ведь представить осуществление каких-либо работ без бетона очень сложно.

Цемент представляет собой неорганическое гидравлическое вяжущее искусственного происхождения, которое в процессе взаимодействия с водой и другими жидкостями создает пластичную массу, способную затвердевать и превращаться в каменный монолит с высокими прочностными характеристиками. Особенность цемента – способность набирать прочность в условиях влажности, что не могут делать другие минеральные вяжущие (воздушная известь, гипс и т. д.).

Основным показателем свойств цемента является его марка: буква М и цифры рядом обозначают уровень прочности на сжатие и другие сопутствующие характеристики (М200, М500). Производят цемент посредством тонкого помола гипса и клинкера (продукт равномерного обжига до состояния спекания однородного сырья из глины и известняка). В процессе измельчения в состав могут вводиться разные добавки для изменения свойств.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Виды цемента по основному минералу:

Романцемент – больше белита, сейчас его не производят.
Портландцемент – больше алита, самый распространенный.
Магнезиальный (цемент Сореля) – на базе магнезита, затворяется только водным раствором солей.
Глиноземистый – преобладает алюминатная фаза.
Биоцемент – появился благодаря использованию в производстве биотехнологий.
Кислотоупорный – на базе гидросиликата натрия: смесь кремнефтористого натрия и кварцевого песка затворяют водным раствором жидкого стекла.

Чаще всего используют портландцемент, который производят путем нагрева глины и известняка до +1450-1480 градусов. Смесь плавится, формируя гранулы клинкера, который потом смалывают с гипсом.

Основные фазы типичного клинкера для производства портландцемента:

Алит – самый важный компонент клинкера (его в составе 50-70%), быстро вступает в реакцию с водой, влияет на прочность, особенно важен для 28-суточной прочности.
Белит – 15-30% в составе, в реакцию вступает медленно, на прочность влияет мало в течение 28 суток, но потом повышает показатель.
Алюминат – 5-10%, реагирует с водой быстро, может стать причиной слишком быстрого схватывания (для препятствования этому часто добавляют гипс).
Феррит – 5-15% в составе, скорость реакции с водой может быть разной, но обычно высокая вначале, замедляется позже.

Немного предыстории о материале

Содержание статьи:

На вопрос о том, когда изобрели цемент, ответить трудно. Принято считать, что основные способы производства вяжущих нашли в 3-4 тысячелетии до н.э. Случилось это при обжиге горных пород и измельчении того, что получилось. Самые первые созданные искусственно вяжущие – это строительный гипс и известь.

Именно их использовали в строительстве бетонной галереи лабиринта (Египет, 3600 год до н.э.), Великой Китайской стены, Римского Пантеона, давних домов в Мексике.

Ввиду того, что глина и гипс могут затвердевать лишь на воздухе, их называют воздушными. Прочность материалы демонстрируют сравнительно невысокую. По мере изучения свойств материалов их водостойкость начали повышать добавлением мелкосмолотой обожженной глины, вулканических пород (это «пуццоланы» — название пошло от места залегания пород в городе Поццуолли, древний Рим).

С 1584 года в Москве начал действовать «Каменный приказ», направленный на производство кирпича, заготовку камня для строительных целей, а также производство извести. В течение многих лет гипс и известь оставались основными видами вяжущего. В 18 столетии в России начала интенсивно развиваться промышленность, были попытки систематизировать знания про вяжущие вещества, создавать новые виды.

Цемент был изобретен в 1822 году, когда русский строитель Егор Челиев смешал глину с известью и получил материал, обладающий вяжущими свойствами. Через несколько лет он издал книгу, где полностью описал процесс приготовления не только цементных материалов, но и бетон, а также рассмотрел достоинства их применения в кладке кирпичей, возведении зданий и набережных.

В 1824 году Джозеф Аспдин смог придумать современный портландцемент, который после смешивания с щебнем, песком и водой можно было применять в качестве бетона. Материал прекрасно выдерживал сжатие, но боялся растяжений. Тогда же начали изучать другие материалы и знали, что железные балки хорошо выдерживают растяжение, но боятся сжатия.

Практически одновременно несколько людей решили соединить свойства двух материалов для лучшего результата. На юге Франции в 1850 году Жан-Луи Ламбо построил несколько лодок из армированного железной сеткой бетона. В 1854 году британец Уильям Уилкинсон первым использовал бетонные панели, армированные железными балками, в возведении 2-этажного дома в Ньюкасле.

Тогда же примерно еще один строитель, Франсуа Куанье, во Франции решил поэкспериментировать – он первым связал стеновые панели со стальной арматурой перекрытий. Правда, в массы это не пошло. А вот ввел в практику железобетон человек, далекий от строительства. Создание железобетона стало одним из самых важных событий за всю историю строительства.

В 1846 году Джозеф Монье был назначен садовником оранжереи в известном саду Тюильри, что возле Лувра. Ему понадобились прочные садовые кадки для пересадки на зиму апельсиновых деревьев. Монье создал несколько кадок из смеси цемента, песка, молотого кирпича, золы (бетон), но конструкция постоянно покрывалась трещинами. И тогда Монье решил укрепить их железными стержнями.

Тогда принято было считать, что железо разрушает бетон при перепадах температур, но за 3 года все кадки остались целы. Тогда Монье сделал таким же образом емкости для воды, элементы украшения ландшафта, а в 1867 году представил железобетон миру в Париже, запатентовав его использование в искусственных водоемах. Дальше были оформлены и другие патенты – на бассейны и трубы, строительные панели, конструкции мостов, шпалы и балки.

Изобретенный Монье материал в 1875 году под его же руководством был использован в строительстве небольшого моста в замке Шазелье. А потом, в 1879 году, инженер-строитель из Германии по имени Густав Вайс выкупил все патенты у Монье и усовершенствовал конструкцию, передвинув арматуру в бок максимальной нагрузки на растяжение (ведь Монье инженером не был, такие нюансы не учитывал).

Таким образом, Густав Вайс завершил работы по созданию современного железобетона. Цемент с самого момента появления был очень высоко оценен. Сегодня без него не обходится практически никакое грандиозное строительство, материал используется во всех сферах, разных изделиях, конструкциях, зданиях.

Цемент – это не какой-то отдельный строительный материал, этот термин обозначает группу веществ с определенными физическими характеристиками: порошкообразность, вязкость, способность создавать пластичную массу с водой, а после высыхания становиться монолитом. Процесс всегда односторонний, обратно вернуть ничего нельзя.

Затвердевший цемент никогда не вернется в исходное состояние. Главные компоненты цемента – маргелистые, глинистые, известковые породы, разные добавки (бокситы, шлак и т.д.). После высокотехнологичной и высокотемпературной обработки сырье сплавляется (частично или полностью), создавая алюминаты/силикаты кальция, что делает его прочным. Видов цемента много.

Добавки в цементе обозначаются буквой Д и указывают процент (Д20 – 20% модифицирующих добавок). Если цемент чистый, стоит Д0. Благодаря добавкам удается повысить такие показатели, как стойкость к воде и коррозии, морозу и солнцу, упругость и пластичность, а также другие.

Характеристики и области применения наиболее востребованных марок

Рассматривая цемент и его характеристики, нужно понимать, какой функционал возложен на материал. Главная задача вяжущего – связывание всех компонентов конструкции/изделия в монолитное целое. Существует всего 2 типа вяжущих: воздушные (твердеющие на воздухе) и те, на свойства которых оказывает воздействие вода. Воздушные вяжущие – это гипс, глина, воздушная известь, гидравлические – цемент и гидравлическая известь.

Цемент – самый часто используемый вяжущий материал, который дает возможность создавать изделия/конструкции высокой прочности. В соответствии с типом исходного сырья и добавок есть два типа цемента – портландцемент и шлакопортландцемент. Портландцемент делится на быстротвердеющий материал и вяжущее с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в производстве которых используют цемент, могут обладать самыми разными техническими характеристиками. Добавки позволяют повышать свойства стойкости к морозу, влаге, агрессивным средам, погодным условиям, нагрузкам и т.д. Так, бетон используют для возведения домов и зданий, изделий и конструкций, даже ракетно-стартовых площадок и аэродромов.

Для обозначения максимальных показателей прочности используют понятие «марка» и цифры. Так, марка М400 указывает, что в лабораторных испытаниях затвердевший кубик из цемента с ребром 10 сантиметров при раздавливании под прессом выдерживает нагрузку 400 кг/см2. Самые распространенные марки – от М200 до М500. Есть цемент М600 и выше, но он актуален для возведения военных объектов, конструкций особого назначения.

Все цементы твердеют достаточно быстро – первоначальное схватывание начинается через 40-50 минут после затворения водой, конец твердения – через 12 часов. Полную прочность цемент набирает в течение 28 суток.

Самые востребованные марки цемента:

Портландцемент М400 – прочность 400 кгс/см2, применяют в производстве бетонных/железобетонных, монолитных конструкций, сборных ЖБИ, строительных растворов для штукатурки и кладки. Также цемент используют в бетоне для производства искусственной брусчатки, элементов мощения, садовых и дорожных бордюров.
Портландцемент М500 – прочность на сжатие равна 500 кгс/см2, марка отличается быстрым схватыванием и твердением. Из цемента выполняют строительство гидротехнических сооружений, создание высокопрочных сборных ЖБИ, монолитных сооружений, проведение аварийных ремонтных работ (при условии первоначально высокой прочности) и т.д.

Сульфатостойкий цемент – используют для создания конструкций, которые будут испытывать влияние сульфатных вод, при переменном горизонте, с постоянным замораживанием/оттаиванием, увлажнением/высыханием. Делают мосты, сваи, опоры для работы в минеральных водах.
Тампонажный – для цементирования газовых, нефтяных, иных скважин.
Напрягающий – актуален для ремонта/строительства подземных емкостных конструкций бассейнов, сооружений, гаражей под землей, тоннелей и т.д.
Высокоглиноземистый цемент – дает бетонам быстрое твердение, максимальную прочность в минимальные сроки, высокую огнеупорность и стойкость к агрессивным средам. Часто такой цемент используют для восстановления прорванных труб и плотин, разрушенных мостов и дорог, в срочном создании фундаментов.
Белый и цветной портландцемент – актуален для выполнения скульптурных, архитектурно-отделочных работ, покраски бетонных, кирпичных, шлакоблочных частей сооружений/зданий.

Разные виды цемента могут отличаться по физико-техническим свойствам. Основной критерий выбора марки цемента – сфера эксплуатации изделия, конструкции, здания, предполагаемые нагрузки, условия.

Дополнительные характеристики цемента, на которые нужно обращать внимание:

Активность – проверяется путем сжимания образца до разрушения, выражается в определенных показателях.
Плотность – считают по объему свежего цемента. Имеет значение крупность помола, которая должна быть равна 1.3 т/м3, но многое зависит от условий транспортировки, хранения. Цемент может слеживаться, уплотняться, поэтому при весе 1.3 т допускается уменьшение веса, но не очень значительное.
Срок годности – с момента производства до использования должно пройти не больше 6 месяцев (но производители гарантируют заявленные характеристики лишь в течение 2 месяцев). Цемент в мешках в условиях закрытого помещения и оптимальной влажности может храниться 3 месяца, в биг-бегах – до 6.

Время застывания – добавки регулируют этот параметр, но многое зависит от сезона (в летнее время кладочный раствор застывает за 2-3 часа до первичной крепости, зимой – до 8 часов).
Стойкость к коррозии – способность твердого монолита противостоять различным агрессивным воздействиям (щелочных/химических сред).
Водопотребность – потребность сухой смеси в определенном объеме воды для получения подвижности в применении.
Тонкость помола – главный показатель дисперсности, определяется числом сухого остатка на сите при контрольном просеивании. Параметр влияет на прочность застывшего монолита.
Морозостойкость – стойкость к отрицательным температурам, способность выдерживать определенное число циклов замораживания/оттаивания. Для повышения показателя используют минеральные добавки.

История цемента показывает, что создание данного вещества стало одним из самых важных событий в ремонтно-строительной сфере. Не менее важным этапом стало и объединение бетона с металлом, открыв эру железобетонных зданий, конструкций, изделий. При выборе цемента необходимо ориентироваться на основные марки и их характеристики, обращая внимание на соответствие требованиям по проекту, условиям эксплуатации, нагрузкам и т.д.

Источник

Интересная история изобретения бетона

ЖБИ, как и монолитный железобетон, применяются сегодня повсюду при строительстве сооружений. Для возведения фундамента становятся необходимыми ЖБИ-блоки или же сваи из железобетона. Также могут применяться монолитное бетонирование или буроинъекционные сваи, свайно-ростверковые, ленточные и буронабивные фундаменты. Строительство несущих конструкций невозможно без специальных перекрытий. А лестничные марши или оконные перемычки, трубы из железобетона или дорожные плиты, колодезные кольца или коллектора? Как видно, без бетона строительство надёжного сооружения невозможно!

Когда изобрели цемент?

Впервые цемент был получен англичанином Джеймсом Паркером в 1796 году при обжиге глины с использованием извести. Тогда, как же строили наши далёкие предки? На протяжении веков эти люди использовали известь, глину или гипс, но нужны были эти материалы больше для штукатурных или кладочных работ.

А, вот, первые образцы бетона были найдены археологами в разных уголках земли. Использовали бетон уже в 7500 г. до нашей эры! И пусть, тогда возводили не огромные сооружения, а отдельные элементы зданий, бетон был незаменим. Преуспели же в этом деле римляне. Поклонники современной науки, сравнивая образцы старинного бетона и сухую смесь сегодняшнего дня, по незнанию могли бы сказать, что жалеть не о чём. Увы, это не так: бетон древних римлян не очень похож на то, что мы видим сейчас, однако, он был необычайно крепок. Так сложилось, что секрет приготовления такого бетона был утерян безвозвратно.

По тому же незнанию многие полагают, что цемент изобрёл в 1824-1825 гг. Джозеф Аспдин. Оказывается же, что наш соотечественник Егор Челиев знал о цементе ещё в 1813 году, вовсю его используя. Однако, тогда нашим людям было не до патентов на свои изобретения. Конечно, портландцемент 200-летней давности имел слегка другой состав, чем сейчас. В наши дни производство бетона подразумевает использование цемента тонкого помола с нормированным составом и различными добавками. После бетона появился ЖБИ и, наконец, железобетон, который французы применяли сначала только в искусстве, пока в 1865 г. не вырос первый дом из ЖБИ.

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.

Саман — современный строительный материал

Одним из природных строительных материалов является саман, который состоит из глины, земли, песка, травы и воды. Саман был известен человеку очень давно, но несмотря на большой ассортимент строительных материалов, многие предпочитают использовать именно его в строительстве современных жилых домов. Многие считают, что саман является абсолютно бесплатным строительным материалом, который находиться вокруг человека, при этом он абсолютно безопасен для жизни. Современные строительные организации все чаще начинают использовать солому и саман для строительства домов, особенно загородных.

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.

История брусчатки

Строительный материал, применяющийся при укреплении и уплотнении дорожного или пешеходного полотна, носит название брусчатка. Способов ее изготовления сейчас имеется множество (смотрите статью «Методы производства тротуарной плитки»).

Историками установлено, что самой давней брусчаткой, которая известна человечеству, выложена дорога у подножья горы Височицы. Эта гора расположена в 22 километрах от Боснии недалеко от города Високого. Совсем недавно, археологи обнаружили высоко в горах террасы, выложенные из этого древнейшего строительного материала.

Можно использовать необычные строительные материалы

Технический прогресс диктует свои условия развития строительной отрасли. Все чаще и чаще на рынке появляются новые строительные материалы. Но, можно заняться строительством выбрав совсем необычные строительные материалы и построить вполне современный дом.

Именно так поступил один из запорожских дачников. Для стен своего дачного домика вместо строительных блоков он использовал обыкновенные пустые стеклянные бутылки из-под шампанского. Толстое бутылочное стекло позволило сделать стены устойчивыми и крепкими, а воздух находящийся внутри бутылок создает дополнительную воздушную прослойку, которая отлично помогает сохранить тепло внутри необычной постройки.

Полимербетон — новое слово в строительстве

Такое понятие как «полимербетон» сегодня охватывает несколько различных видов бетона, имеющих в своем составе особое органическое термореактическое связывающее вещество (эпоксидную смолу) и специальный дисперсный наполнитель (тальк, кварц или гранитную крошку). Однако, из-за весьма высокого содержания дисперсной фракции, изделия из полимербетона не смогут выдержать серьезную несущую нагрузку. Поэтому из него не делают, например, строительные блоки, применяемые в качестве опорных элементов, но широко используют в виде интерьерного или фасадного декора.

История бетона — кто изобрел бетон, каким он был раньше

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

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

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

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

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

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

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

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

Как делали цемент в древности?

Когда изобрели цемент

Древнерусский раствор оказался лучше современного цемента

Древнерусский строительный раствор оказался по нескольким параметрам лучше, чем современный цемент. Подробностями строительства крепостей на Руси в XVI-XVII веках руководитель исследования поделился с корреспондентом Infox.ru.

Российские историки уже давно занимаются изучением истории и техники древнерусского строительства. Как пояснил корреспонденту Infox.ru кандидат исторических наук Константин Носов из Российской академии государственной службы при президенте РФ в Москве, «все каменные или кирпичные сооружения на Руси строились с использованием специального строительного раствора». Изучение состава этого раствора помогает ученым не только понять методику строительства, но и точнее датировать архитектурный памятник, создать похожий раствор для проведения реставрационных работ, определить, где именно добывались составляющие раствора, и отнести архитектурный памятник к определенной строительной школе.

Впервые этим вопросом историки занялись еще в 1930 году, однако до сих пор про растворы известно немного. По словам Носова, дело в том, что до настоящего времени ученые использовали каждый свой метод анализа, да и обработали небольшое количество образцов. В основном исследователей интересовали домонгольские сооружения: ученые исследовали около 90 древнерусских памятников, из которых 70 датируются XI-XIII веками.

13 образцов на анализ

Команда российских ученых под руководством Носова решила провести комплексный анализ образцов раствора более позднего периода. Ученый лично взял 13 образцов строительных растворов русских крепостей XVI-XVII веков в Нижнем Новгороде, Коломне, Зарайске, Серпухове, Борисовом городке, Смоленске и Вязьме. Для сравнения он также изучил образцы современного раствора в Смоленске и средневековых укреплений в Англии и в Уэльсе (замок в Чепстоу, городские стены в Конуи и в Кембере). Сложность работы заключалась в том, чтобы найти тот участок крепости, где не проводились реставрации и не применялись более поздние растворы (например, в случае с Московским Кремлем найти кладку конца XV века практически невозможно, так как крепость слишком часто ремонтировалась).

Рентгенофлуоресцентный анализМетод спектроскопического исследования вещества с помощью рентгеновского излучения для определения содержания элементов и элементарного состава образца вещества. Петрографический анализ — метод исследования вещества с помощью микроскопа для определения фазового состава, структуры и текстуры горной породы или технического камня. Химический анализ рентгенофлуоресцентным методом провела Ирма Рощина из Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН. Петрографический анализ сделала сотрудник Государственного научно-исследовательского института реставрации Раиса Лобзова.

Что такое строительный раствор?

Строительный раствор состоит из двух компонентов: вяжущего вещества и заполнителя. Иногда к ним подмешивают и специальные добавки. На Руси в качестве вяжущего элемента использовалась известь: известняк, мел и другие карбонатные породы обжигались в специальных печах. К полученной смеси добавляли воду, в результате чего образовывалась гашеная известь, получалось этакое строительное «тесто». Однако такой материал быстро трескался. Поэтому к извести добавляли заполнитель, например песок, значительно улучшавший качество строительного раствора.

Ученые определили прочность разных строительных растворов, процентное соотношение вяжущего элемента и заполнителя, их состав и дополнительные примеси (например обломки кирпича или кирпичная мука, шлак, раковины и т. д.).

Как и из чего строили в XVI веке?

ЦемянкаЗаполнитель для строительного раствора из керамической или кирпичной крошки. Использовался, например, при строительстве архитектурных памятников Киева, Чернигова, Переяславля. В итоге ученые выяснили, что строительные смеси, связывающие камни крепостей XVI-XVII веков, значительно отличаются от более ранних образцов. В XI-XIII веках в основном использовали известково-цемяночные, а в XVI-XVII — известково-песчаные смеси. В некоторых образцах присутствует недожженная известь, которая повышает прочность раствора. Возможно, древние строители специально не очищали известь, выяснив экспериментальным путем, что так качество раствора только повышается. Исследователи также нашли следы повторного использования старой извести, которую смешивали с новой. Более того, они обнаружили, что некоторые качества древней извести (долговечность, воздухоустойчивость) превышают качества современных цементов.

В Смоленске Носов брал четыре образца раствора из разных мест. Оказалось, что их составы довольно сильно отличаются между собой. Как пояснил ученый корреспонденту Infox.ru, видимо, у древних мастеров не было устоявшейся рецептуры приготовления этого вещества, и каждый раз получалось по-разному.

Образец современного раствора, использованный реставраторами, оказался весьма похож на древнерусский, однако оказался плохо перемешан. Зато средневековые образцы из Уэльса и Англии очень похожи на русские растворы XVI-XVII веков.

Несмотря на все полученные данные, ученым еще предстоит выполнить большую работу, чтобы сделать выводы об общей эволюции строительных растворов на Руси и их использовании в культовых, военных и гражданских сооружениях. По словам Носова, также интересно было бы сравнить древнерусские растворы с итальянскими, так как в Россию приезжали и иностранные мастера, например Аристотель Фиораванти (примерно 1415—1486), который построил Успенский собор в Москве.

Статья об исследовании строительных растворов русских крепостей XVI-XVII веков опубликована в журнале «Российская археология» (№ 1, 2009).

Источник: https://www.infox.ru/news/10/24268-drevnerusskij-rastvor-okazalsa-lucse-sovremennogo-cementa

Поиск ответов на простые и не очень простые вопросы

Цемент – искусственное, порошкообразное, минеральное вяжущее вещество, приобретающее при взаимодействии с водой, водными растворами солей или другими жидкостями высокую вязкость и после затвердения — высокую прочность. Прочное каменное тело, образованное в результате затвердевания называется цементным камнем. Цемент в переводе с латинского означает «битый камень». Цемент относится к одному из основных строительных материалов и применяется при изготовлении бетона и производных материалов, например, железобетонных изделий.
Цементу часто приписывают два имени – гидравлический и минеральный. Гидравлическим его называют за то, что затвердевание происходит непосредственно в жидкости и после этого полученное твёрдое соединение в воде не растворимо. Минеральным – поскольку материалы, используемые для получения цемента – это горные породы или продукты их выветривания, т.е. минеральные породы.
История цемента
Под историей цемента будем рассматривать историю применения природных вяжущих веществ. Одним из первых применяемых таких веществ была глина. Обычно её смешивали с жирной землёй и полученную смесь сушили. Однако, такие изделия имели ограниченную прочность и их применение в строительстве было достаточно узким. Требовалось найти материал, обладающий большими вяжущими свойством, нежели чем глина.
Заменой глине стали два основных вяжущих вещества: известь и гипс. В древнем Египте при строительстве пирамид изготавливали растворы извести и гипса. Гипсовые растворы уступаю известковым по прочности, но требуют значительно меньших усилий для обжига. В связи с этим гипс долго не сдавал своих позиций в Египте, где всегда существовал большой дефицит на топливо для обжига, например, древесину.
В Китае и Индии впервые начали использовать такие вяжущие как гипс более чем за 3 тыс.лет до н.э. В то время существовал специальный строительный гипс. Температура обжига такого гипса могла быть в пределах 150-180 градусов Цельсия.
Бетон с применением извести впервые был обнаружен на берегу Дуная, сейчас это территория современной Югославии. В одной их хижин был оборудован бетонный пол, толщиной 25 см. Эта находка носила единичный характер, массовое использование бетонной смеси стало частым в гораздо более поздние годы. При изготовлении бетона был использован гравий и красноватая местная известь. Возраст находки — более 5000 лет до нашей эры.
Древние Римляне подмешивали определённые материалы к извести для придания её гидравлических свойств. В основном к таким материалам относились дроблёные или измельчённые кирпичи и отложения вулканического пепла. Общее между этими двумя материалами заключалось в содержание в их составе оксиды (диоксид кремния SiO2 и оксид алюминия Al2O3 – глинозём). Как дроблёные кирпичи, так и вулканический пепел вызывают взаимодействие с ними извести. В процессе этой реакции происходит присоединение воды с образованием соединений кремнезёма. Римляне очень много внимания уделяли строительному искусству, оставив после себя знаменитые памятники архитектуры древнего мира и первые рекомендации по изготовлению и применению известковых растворов.
В средние века производилось усиленное экспериментирование над известняковыми смесями. Совершенно случайно было обнаружено, что продукты обжига, изготовленные из загрязнённых глиной известняков по водостойкости превосходят Римские пуццолановые смеси. Много внимания уделялось соотношению концентраций известняка и глины в растворах и на разработку новых месторождений. В конце 18 века пришли к выводу, что для достаточной крепости сухой смеси кроме оптимальной концентрации необходима ещё и очень высокая температура обжига.
Если упоминать Киевскую Русь – материалом, на котором основывались все строительные смеси служила известь. Сначала известняк обжигали в специально изготовленных для этого печах, а затем гасили в ямах. Из известняка с примесями глины в Киевской Руси получали серую известь, из чистого известняка получали жирную белую известь. Белую известь применяли в штукатурных работах, серую известь использовали в условиях, где необходимым являлось свойство застывать во влажных условиях, в основном это было применимо к кладке. В Мокве, в 1584 году был создан так называемый «Каменный союз», который заведовал изготовлением извести. Кроме этого у «Каменного союза» были такие области ответственности, как заготовка строительного камня и выпуск кирпича. Первые сухие строительные смеси назывались «сементом». В качестве добавок в первые цементные смеси активно использовались такие составляющие как яичный белок, бычья кровь и кизяк.
Изготовление цемента
Как и в прошлом, сейчас для изготовления цемента используют такие строительные смеси как известняк и глина. Известняк составляет примерно 75% от общего количества, оставшиеся 25% занимает глина. Оба компонента мелко измельчают и перемешивают. Соотношение долей составляющих является достаточно трудным процессом и даже такие доли, как 0,1% могут значительно влиять на свойства бетона в последствии.
Изготовленную смесь помещают во вращающуюся печь длиной до 180-220 метров и диаметром до 7-9 метров и обжигают при температуре до 1450 о С. Эту температуру ещё называют температурой спекания. В результате обжига получаются крупные комья, так называемые клинкеры. Эти комья в последствии размельчают и добавляют немного гипса, максимально до 6% в общей доле смеси.
После этого цемент упаковывают во влаго и разрывостойкие мешки или ёмкости и доставляют к требуемому месту. Ещё одним способом транспортировки являются машины или поезда оборудованные специальными ёмкостями.

Источник: http://rekhmire.ru/topic204.html

>История появления цемента

3 Фев by admin

История появления цемента

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры. Это происходило в процессе обжига горных пород и последующего измельчения продуктов обжига. Первые искусственно созданные вяжущие вещества – известь и строительный гипс применялись во время строительства бетонной галереи лабиринта в Египте в 3600 году до нашей эры, римского Пантеона, Великой Китайской стены, фундаментов древних домов в Мексике. Вяжущие материалы известь, гипс и глина обладают способностью затвердевать только на воздухе потому они и называются воздушными. Прочность у всех воздушных вяжущих материалов довольно невысокая.

По прошествии времени водостойкость таких известковых растворов уже умели повышать путем ввода в раствор обожженной глины мелкого помола и вулканических пород, называющиеся «пуццоланы» (так назывались они потому, что залежи этих пород находились в древнем Риме возле города Поццуолли). В Москве с 1584 года действует так называемый «Каменный приказ», основной задачей которого было производство кирпича и заготовка камня для строительства, также он занимался и производством извести. На протяжении многих тысячелетий только воздушная известь и гипс были вяжущими материалами. Их большим недостатком была низкая водостойкость.

В связи с очень интенсивным развитием в 18-м веке промышленности в России возникла необходимость в систематизации знаний о вяжущих веществах, создания их усовершенствованных видов.

Нам же цемент известен с 1822 года. Егор Челиев, русcкий строитель, методом смешивания глины и извести получил материал с вяжущими свойствами. По происшествии нескольких лет он выпустил книгу, в которой описал процесс приготовления цементных материалов и бетона, а также все преимущества использования их при кладке кирпичей в строительстве набережных и зданий.

Англичанин Д. Аспинд в 1824 году получил на изготовление цемента патент. Он предложил изготавливать его следующим образом: нужно смешать глину и известковую пыль и эту смесь подвергнуть обработке при высокой температуре. Получился серый материал (клинкер). Его необходимо было измельчить до мелкого помола и смешать с водой. При высыхании получался материал высокой прочности. Этот материал назвали портландцемент. В городе Портланд добывали камень, похожий по своей прочности и цветом на цемент, который был получен Аспиндом.

После появления цемента он был оценен по достоинству. Сейчас без использования цемента даже нельзя представить себе ни одно строительство или ремонт. Цемент – не конкретный строительный материал. Это название обобщает группу веществ с такими физическими характеристиками как, вязкость, порошкообразность, способность образовывать вместе с водой пластичную массу, которая принимает, высыхая, камневидное состояние. Этот процесс полностью односторонний.

Если цемент затвердел, то в первоначальное состояние он не вернется никогда. Основные компоненты цемента – глинистые, маргелистые, известковые породы и добавки (шлак, бокситы и др.) В процессе высокотемпературной и высокотехнологичной обработки сырье попадает в стадию частичного либо полного плавления. При этом процессе образуются алюминаты или силикаты кальция, благодаря им цемент приобретает высокую прочность. Есть очень много видов цемента: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый и шлаковый цементы, специальные цементы, например кислотоупорный и др.

В 1971 году в Советском союзе выпуск цемента был больше 100 млн.тонн.

Источник: http://nerudr.ru/blog/cement/istoriya-poyavleniya-cementa/

ЖБИ, бетон, цемент, история создания железобетона и жби, история цемента, бетона

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

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.

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.

Отцы-основатели ЖБИ

Для начала вспомним официальную легенду рождения ЖБИ. Джозеф Монье изготовил из цементного раствора садовую кадку, в которой посадил апельсиновое дерево. Со временем, она потрескалась, после чего, Монье укрепил ее железными обручами, которые после нескольких поливов «липисинов», начали предательски ржаветь. Джозефу Монье «высокохудожественная» ржавчина не понравилась и тогда, поверх обручей, он обмазал кадку, еще одним слоем раствора. И о, чудо! Первое ЖБИ «от Монье» получилось красивым и прочным одновременно. Было это в 1861 году. Вам ничего не напоминает эта дата? Именно в 1861 Франсуа Куанье выпустил ту самую брошюру про использование бетона и металла в строительном искусстве, в которой собственно и прописал «рецепт» и суть изготовления ЖБИ…

Как там у Макаревича: «Но мы все часто прославляем первых, не ведая, что славим лишь вторых». Существует мнение, что Жозеф Монье, в своих первых ЖБИ опытах не действовал методом тыка, он очень хорошо был знаком с работами Куанье. Может тут и кроется разгадка «изобретения»? Как бы там не было, патент, взятый в 1867 году на переносные садовые кадки из железа и цементного раствора, принёс Жозефу Монье материальную выгоду и славу изобретателя железобетона и ЖБИ.

Монье начал производить садовые кадки, построил первый железобетонный бассейн и взял патенты на резервуары и ЖБИ трубы. В 1869 году он начал производить ЖБИ плиты перекрытия и перегородки, и, также запатентовал это изобретение. Но, по сути, это еще не был железобетон, в современном понимании этого термина, т.к. металлическая проволока (арматура) внутри ЖБИ укладывалась не так как это делают сейчас, а как подсказывала Джозефу его интуиция. Интуиция же подсказывала неправильно. Монье постоянно расширял сферы применения полученного им материала и в 1873 он получил патент на железобетонный мост, в 1878 году – запатентовал железобетонные шпалы и балки, а в 1880 году, он все свои разработки по ЖБИ объединил в единый патент, и подал заявки на патентование своих изобретений в России и Германии.

В масштабном строительстве, изобретения Монье нашли широкое применение несколько позже. Это произошло благодаря тому, что ряд инженеров провели фундаментальные исследования нового материала и усовершенствовали его. Огромное количество экспериментов и разработок ЖБИ того времени двигало прогресс в сторону выбора правильных решений и методик. Огромных результатов в модернизации и усовершенствовании ЖБИ добился немецкий инженер Гюстав Вайс (Gustav Adolf Wayss), купивший в 1886 году у Монье патентные права на использование железобетона в Германии. После ряда проведённых исследований и испытаний, Вайс перенес арматуру из середины сечения плиты в нижнюю её часть. Кстати сказать, в современных ЖБИ плитах перекрытий арматура строительная укладывается и в верхней и в нижней части плиты. Но это уже совсем другая история. Вернёмся к Монье и Вайсу.

Монье, увидев ЖБИ плиты, изготовленные таким образом (с нижним армированием) изрядно возмутился. На что Гюстав Вайс дал тактичный ответ, в котором подчеркнул, что идея соединения железа с бетоном, конечно принадлежит Монье, но правильная укладка арматуры остается за ним, как за человеком несущим ответственность за надёжность и долговечность создаваемых конструкций. Благодаря настойчивости и знаниям Вайса нижнее расположение рабочей арматуры позволило увеличить пролёт железобетонных плит перекрытий до пяти метров. Компания БЭСТО поставляет ЖБИ плиты перекрытия длиной до 12 метров! Что было бы, если бы Вайс оказался посговорчивей, а Монье понастойчивей :-))) Разработки и эксперименты Вайса открыли дорогу широчайшему применению конструкций из железобетона, ЖБИ и бетона во всех областях строительства. Можно сказать, что современный железобетон и ЖБИ очень многим обязаны Гюставу Вайсу. Впрочем, как и Уильяму Уилкинсону, Франсуа Куанье, Джозефу Монье и всем тем, кто был и конечно ещё будет после них…

C железобетонным приветом, Эдуард Минаев.

История бетона | Giatec Scientific Inc.

Историческая эволюция бетона

Нельзя отрицать, что бетон и окружающие его технологии прошли долгий путь с момента его открытия и разработки. От Великих пирамид в Гизе до интеллектуальных датчиков для измерения температуры, зрелости и т. Д. Бетона — мы составили список заметных событий и открытий в истории бетона.

6500 г. до н.э. — ОАЭ: Самые ранние записи бетонных конструкций датируются 6500 г. до н.э. торговцами Набатеи в регионах Сирии и Иордании.Они создавали бетонные полы, жилые конструкции и подземные цистерны.

3000 до н.э. — Египет и Китай: Египтяне использовали грязь, смешанную с соломой, для связывания высушенных кирпичей. Они также использовали гипсовые и известковые растворы в пирамидах. Великие пирамиды в Гизе использовали около 500 000 тонн строительного раствора. Примерно в это же время при строительстве Великой Китайской стены также использовался цемент.

600 до н.э. — Рим: Хотя древние римляне не были первыми, кто создал бетон, они были первыми, кто широко использовал этот материал.К 200 г. до н.э. римляне успешно использовали бетон в большинстве своих построек. Для создания смеси они использовали смесь вулканического пепла, извести и морской воды. Затем они упаковали смесь в деревянные формы и после затвердевания сложили блоки, как кирпич. По прошествии более чем 2000 лет римские бетонные конструкции стали устойчивыми благодаря тому, что их ингредиенты вступают в противоречие с естественным химическим составом Земли.

Технологические вехи: В средние века технология производства бетона поползла назад.После падения Римской империи в 476 году нашей эры техника изготовления пуццоланового цемента была утеряна до тех пор, пока в 1414 году не были обнаружены рукописи с его описанием. Это возродило интерес к строительству из бетона.

Только в 1793 году технология сделала большой шаг вперед, когда Джон Смитон открыл более современный метод производства гидравлической извести для цемента. Он использовал известняк, содержащий глину, которую обжигали до превращения в клинкер, который затем измельчали ​​в порошок. Он использовал этот материал при исторической перестройке маяка Эддистоун в Корнуолле, Англия.

В 1824 году Джозеф Аспдин изобрел портландцемент путем сжигания мелко измельченного мела и глины до удаления углекислого газа. Аспдин назвал цемент в честь высококачественного строительного камня, добытого в Портленде, Англия.

В 19 веке бетон использовался в основном для промышленных зданий. Первое широкое использование портландцемента в жилищном строительстве было в Англии и Франции между 1850 и 1880 годами Франсуа Куанье, который добавил стальные стержни, чтобы предотвратить распространение наружных стен.

История цемента — Всемирная цементная ассоциация

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

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

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

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

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

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

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

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

История бетона — InterNACHI®

Ник Громико, CMI® и Кентон Шепард

Период времени, в течение которого был впервые изобретен бетон, зависит от того, как интерпретировать термин «бетон». Древние материалы представляли собой неочищенный цемент, полученный путем дробления и обжига гипса или известняка. Известь также относится к измельченному обожженному известняку. Когда к этим цементам добавляли песок и воду, они превращались в строительный раствор, который представлял собой гипсовидный материал, используемый для приклеивания камней друг к другу. За тысячи лет эти материалы были усовершенствованы, объединены с другими материалами и, в конечном итоге, превратились в современный бетон.

Сегодняшний бетон изготавливается с использованием портландцемента, крупных и мелких заполнителей камня и песка, а также воды. Добавки — это химические вещества, добавляемые в бетонную смесь для контроля ее схватывания, и используются в основном при укладке бетона в экстремальных условиях окружающей среды, таких как высокие или низкие температуры, ветреные условия и т. Д.

Прекурсор бетона был изобретен примерно в 1300 году до нашей эры, когда средний Восточные строители обнаружили, что, когда они покрывали внешние поверхности своих крепостей из толченой глины и стены домов тонким влажным слоем обожженного известняка, он вступал в химическую реакцию с газами в воздухе, образуя твердую защитную поверхность.Это не был бетон, но это было началом развития цемента.

Ранние цементирующие композитные материалы, как правило, включали измельченный в строительный раствор, обожженный известняк, песок и воду, которые использовались для строительства из камня, в отличие от заливки материала в форму, которая, по сути, используется в современном бетоне. бетонные формы.

Как один из ключевых компонентов современного бетона, цемент существует уже давно. Около 12 миллионов лет назад на территории современного Израиля естественные отложения образовались в результате реакций между известняком и горючими сланцами, образовавшимися в результате самовозгорания.Однако цемент — это не бетон. Бетон — это композитный строительный материал, и ингредиенты, из которых цемент является лишь одним из них, менялись с течением времени и меняются даже сейчас. Рабочие характеристики могут изменяться в зависимости от различных сил, которым бетон должен будет противостоять. Эти силы могут быть постепенными или интенсивными, они могут исходить сверху (гравитация), снизу (пучение почвы), по бокам (боковые нагрузки) или могут принимать форму эрозии, истирания или химического воздействия. Компоненты бетона и их пропорции называются дизайнерской смесью.

Раннее использование бетона

Первые бетонные конструкции были построены набатейскими торговцами или бедуинами, которые оккупировали и контролировали ряд оазисов и создали небольшую империю в регионах южной Сирии и северной Иордании примерно в 6500 году до нашей эры. . Позже они обнаружили преимущества гидравлической извести, то есть цемента, который затвердевает под водой, и к 700 г. до н.э. они строили печи для производства раствора для строительства домов из щебня, бетонных полов и подземных водонепроницаемых цистерн.Цистерны держались в секрете и были одной из причин, по которым набатеи смогли процветать в пустыне.

При изготовлении бетона Набатеи понимали необходимость сохранять смесь как можно более сухой или с минимальной оседанием, поскольку избыток воды создает пустоты и слабые места в бетоне. Их строительные практики включали утрамбовку свежеуложенного бетона специальными инструментами. В процессе утрамбовки образуется больше геля, который представляет собой связующий материал, образующийся в результате химических реакций, происходящих во время гидратации, которые связывают частицы и агрегатируются вместе.

Древнее здание Набатеи

Как и у римлян, 500 лет спустя, у Набатеи был доступный на местном уровне материал, который можно было использовать для создания водонепроницаемого цемента. На их территории были крупные поверхностные залежи мелкодисперсного кварцевого песка. Просачивание грунтовых вод через кремнезем может превратить его в пуццолановый материал, представляющий собой песчаный вулканический пепел. Чтобы сделать цемент, набатеи обнаружили отложения, зачерпнули этот материал и соединили его с известью, а затем нагрели в тех же печах, которые они использовали для изготовления своей керамики, поскольку целевые температуры лежали в том же диапазоне.

Примерно к 5600 году до нашей эры вдоль реки Дунай на территории бывшей Югославии дома были построены с использованием бетона для полов.

Египет

Примерно за 3000 лет до нашей эры древние египтяне использовали грязь, смешанную с соломой, для изготовления кирпичей. Грязь с соломой больше похожа на саман, чем на бетон. Тем не менее, они также использовали гипс и известковые растворы при строительстве пирамид, хотя большинство из нас считает раствор и бетон двумя разными материалами. Для постройки Великой пирамиды в Гизе потребовалось около 500 000 тонн строительного раствора, который использовался в качестве подстилки для облицовочных камней, образующих видимую поверхность законченной пирамиды.Это позволило каменщикам вырезать и устанавливать облицовочные камни с открытыми швами не более 1/50 дюйма.

Облицовочный камень пирамиды

Китай

Примерно в то же время северные китайцы использовали форму цемента при строительстве лодок и при строительстве Великой китайской стены. Спектрометрические испытания подтвердили, что ключевым ингредиентом строительного раствора, использованного в Великой китайской стене и других древних китайских сооружениях, был клейкий клейкий рис. Некоторые из этих построек выдержали испытание временем и противостояли даже современным попыткам сноса.

Рим

К 600 г. до н.э. греки открыли природный пуццолан, который при смешивании с известью приобрел гидравлические свойства, но греки не были столь успешны в строительстве из бетона, как римляне. К 200 г. до н.э. римляне очень успешно строили из бетона, но это не было похоже на бетон, который мы используем сегодня. Это был не пластиковый текучий материал, отливаемый в формы, а больше похожий на цементированный щебень. Римляне строили большинство своих построек, складывая камни разных размеров и вручную заполняя промежутки между камнями раствором.Над землей стены как внутри, так и снаружи были облицованы глиняными кирпичами, которые также служили формой для бетона. Кирпич имел небольшую структурную ценность или не имел ее вообще, и их использовали в основном в косметических целях. До этого времени и в большинстве мест того времени (включая 95% Рима) обычно используемые растворы представляли собой простой известняковый цемент, который медленно затвердевает от реакции с переносимым по воздуху углекислым газом. Истинной химической гидратации не произошло. Эти минометы были слабыми.

Для более грандиозных и искусных структур римлян, а также для их наземной инфраструктуры, требующей большей прочности, они делали цемент из вулканического песка с естественной реакцией под названием harena fossicia .Для морских сооружений и сооружений, подверженных воздействию пресной воды, таких как мосты, доки, ливневые стоки и акведуки, они использовали вулканический песок под названием пуццуолана. Эти два материала, вероятно, представляют собой первое крупномасштабное использование действительно цементирующего вяжущего. Pozzuolana и harena fossicia химически реагируют с известью и водой, гидратируются и затвердевают в каменную массу, которую можно использовать под водой. Римляне также использовали эти материалы для строительства больших сооружений, таких как римские бани, Пантеон и Колизей, и эти сооружения сохранились до сих пор.В качестве добавок они использовали животный жир, молоко и кровь — материалы, которые отражают очень элементарные методы. С другой стороны, помимо использования природных пуццоланов, римляне научились производить два типа искусственных пуццоланов — кальцинированную каолинитовую глину и кальцинированные вулканические камни, — которые, наряду с впечатляющими строительными достижениями римлян, являются свидетельством высокого уровня технической сложности для того времени.

Пантеон

Построенный римским императором Адрианом и завершенный в 125 году нашей эры, Пантеон имеет самый большой из когда-либо построенных неармированных бетонных куполов.Купол имеет 142 фута в диаметре и имеет 27-футовое отверстие, называемое окулусом, на вершине, которая находится на высоте 142 фута над полом. Он был построен на месте, вероятно, начав над внешними стенами и создав все более тонкие слои по мере продвижения к центру.

Пантеон имеет внешние фундаментные стены шириной 26 футов и глубиной 15 футов, сделанные из пуццоланового цемента (извести, химически активного вулканического песка и воды), утрамбованного поверх слоя плотного каменного заполнителя.То, что купол все еще существует, — это случайность. Оседание и движение в течение почти 2000 лет, наряду со случайными землетрясениями, создали трещины, которые обычно ослабляли бы структуру настолько, что к настоящему времени она должна была бы рухнуть. Наружные стены, поддерживающие купол, содержат семь равномерно расположенных ниш с камерами между ними, которые выходят наружу. Эти ниши и камеры, изначально спроектированные только для минимизации веса конструкции, тоньше основных частей стен и действуют как контрольные соединения, контролирующие расположение трещин.Напряжения, вызванные движением, снимаются за счет трещин в нишах и камерах. Это означает, что купол по существу поддерживается 16 толстыми, конструктивно прочными бетонными столбами, образованными частями внешних стен между нишами и камерами. Другим методом снижения веса было использование очень тяжелых заполнителей с низкой структурой и использование более легких и менее плотных заполнителей, таких как пемза, высоко в стенах и в куполе. Стенки также сужаются по толщине, чтобы уменьшить вес наверху.

Римские гильдии

Еще одним секретом успеха римлян было использование ими торговых гильдий. У каждой профессии была гильдия, члены которой отвечали за передачу своих знаний о материалах, методах и инструментах ученикам и римским легионам. Помимо боевых действий, легионы обучались самодостаточности, поэтому они также обучались методам строительства и инженерии.

Технологические вехи

В средние века технология производства бетона поползла назад.После падения Римской империи в 476 году нашей эры методы изготовления пуццоланового цемента были утеряны, пока в 1414 году не было обнаружено рукописей, описывающих эти методы, и возродился интерес к строительству из бетона.

Только в 1793 году технология сделала большой шаг вперед, когда Джон Смитон открыл более современный метод производства гидравлической извести для цемента. Он использовал известняк, содержащий глину, которую обжигали до тех пор, пока она не превратилась в клинкер, который затем измельчал в порошок.Он использовал этот материал при исторической перестройке маяка Эддистоун в Корнуолле, Англия.

Версия Смитона (третья) маяка Эддистоун, завершенная в 1759 году.

Спустя 126 лет он разрушился из-за эрозии скалы, на которой он стоял.

Наконец, в 1824 году англичанин по имени Джозеф Аспдин изобрел портландцемент, сжигая мелкоизмельченный мел и глину в печи до удаления углекислого газа.Он был назван «портлендским» цементом, потому что он напоминал высококачественные строительные камни, найденные в Портленде, Англия. Широко распространено мнение, что Аспдин был первым, кто нагрел глинозем и кремнезем до точки стеклования, что привело к плавлению. В процессе стеклования материалы становятся стеклоподобными. Аспдин усовершенствовал свой метод, тщательно распределив известняк и глину, измельчив их, а затем обожгив полученную смесь в клинкер, который затем измельчили в готовый цемент.

Состав современного портландцемента

До открытия портландцемента и в течение нескольких лет после этого использовались большие количества природного цемента, который производился путем сжигания смеси извести и глины природного происхождения.Поскольку ингредиенты натурального цемента смешаны по своей природе, его свойства сильно различаются. Современный портландцемент производится по строгим стандартам. Некоторые из многих соединений, содержащихся в нем, важны для процесса гидратации и химических характеристик цемента. Его получают путем нагревания смеси известняка и глины в печи до температур от 1300 ° F до 1500 ° F. До 30% смеси становится расплавленным, но остальная часть остается в твердом состоянии, подвергаясь химическим реакциям, которые могут быть медленными.В конечном итоге смесь образует клинкер, который затем измельчают в порошок. Добавляется небольшая часть гипса, чтобы замедлить скорость гидратации и сохранить бетон более пригодным для обработки. Между 1835 и 1850 годами впервые были проведены систематические испытания цемента на сжатие и растяжение, а также первые точные химические анализы. Только в 1860 году были впервые произведены портлендские цементы современного состава.

Обжиговые печи

В первые дни производства портландцемента печи были вертикальными и стационарными.В 1885 году английский инженер разработал более эффективную печь, которая была горизонтальной, слегка наклонной и могла вращаться. Вращающаяся печь обеспечивала лучший контроль температуры и лучше справлялась с перемешиванием материалов. К 1890 году на рынке доминировали вращающиеся печи. В 1909 году Томас Эдисон получил патент на первую длинную печь. Эта печь, установленная на заводе Edison Portland Cement Works в Нью-Виллидж, штат Нью-Джерси, имела длину 150 футов. Это было примерно на 70 футов длиннее, чем используемые в то время печи. Промышленные печи сегодня могут достигать 500 футов в длину.

Вращающаяся печь

Вехи строительства

Хотя были исключения, в 19 веках бетон использовался в основном для промышленных зданий. Он считался социально неприемлемым в качестве строительного материала по эстетическим соображениям. Первое широкое использование портландцемента в жилищном строительстве было в Англии и Франции между 1850 и 1880 годами французом Франсуа Куанье, который добавил стальные стержни, чтобы предотвратить распространение наружных стен, а затем использовал их в качестве элементов изгиба.Первым домом, построенным из железобетона, был коттедж для прислуги, построенный в Англии Уильямом Б. Уилкинсоном в 1854 году. В 1875 году американский инженер-механик Уильям Уорд построил первый железобетонный дом в США. Он до сих пор стоит в Порт-Честере, штат Нью-Йорк. Уорд усердно вел записи о строительстве, поэтому об этом доме известно очень много. Он был построен из бетона из-за страха его жены перед огнем, и, чтобы быть более социально приемлемым, он был спроектирован так, чтобы напоминать каменную кладку.Это было началом того, что сегодня является отраслью с оборотом в 35 миллиардов долларов, в которой только в США работает более 2 миллионов человек.

Дом, построенный Уильямом Уордом, обычно называют Замком Уорда.

В 1891 году Джордж Варфоломей залил первую бетонную улицу в США, и она существует до сих пор. Бетон, используемый для этой улицы, испытан на давление около 8000 фунтов на квадратный дюйм, что примерно вдвое превышает прочность современного бетона, используемого в жилищном строительстве.

Корт-стрит в Беллефонтене, штат Огайо, которая является старейшей бетонной улицей в США.S.

К 1897 году Sears Roebuck продавала бочки импортного портландцемента емкостью 50 галлонов по цене 3,40 доллара за штуку. Хотя в 1898 году производители цемента использовали более 90 различных формул, к 1900 году базовые испытания — если не методы производства — стали стандартизованными.

В конце 19, ^— века, использование железобетона более или менее одновременно осваивалось немцем Г.А. Уэйсс, француз Франсуа Хеннебик и американец Эрнест Л.Выкуп. Рэнсом начал строительство из железобетона в 1877 году и запатентовал систему, в которой использовались скрученные квадратные стержни для улучшения связи между сталью и бетоном. Большинство построенных им построек были промышленными.

Компания Hennebique начала строить дома из стали во Франции в конце 1870-х годов. Он получил патенты во Франции и Бельгии на свою систему и добился большого успеха, в конечном итоге построив империю, продавая франшизы в крупных городах. Он продвигал свой метод, читая лекции на конференциях и разрабатывая стандарты своей компании.Как и Рэнсом, большинство построек, построенных Хеннебиком, были промышленными. В 1879 году Уэйсс купил права на систему, запатентованную французом по имени Монье, который начал использовать сталь для армирования бетонных цветочных горшков и контейнеров для растений. Wayss продвигал систему Wayss-Monier.

В 1902 году Август Перре спроектировал и построил многоквартирный дом в Париже, используя железобетон для колонн, балок и перекрытий. В здании не было несущих стен, но у него был элегантный фасад, который помог сделать бетон более социально приемлемым.Здание вызвало всеобщее восхищение, и бетон стал более широко использоваться как архитектурный материал, а также как строительный материал. Его дизайн повлиял на проектирование железобетонных зданий в последующие годы.

25 Rue Franklin в Париже, Франция

В 1904 году в Цинциннати, штат Огайо, было построено первое бетонное высотное здание. Его высота составляет 16 этажей или 210 футов.

Здание Ингаллса в Цинциннати, Огайо

В 1911 году в Риме был построен мост Рисорджименто.Его ширина составляет 328 футов.

Римский мост Рисорджименто

В 1913 году первая партия товарной смеси была доставлена ​​в Балтимор, штат Мэриленд. Четыре года спустя Национальное бюро стандартов (ныне Национальное бюро стандартов и технологий) и Американское общество испытаний и материалов (ныне ASTM International) разработали стандартную формулу портландцемента.

В 1915 году Matte Trucco построил пятиэтажный автозавод Fiat-Lingotti в Турине из железобетона.На крыше здания находился автомобильный испытательный полигон.

Автозавод Fiat-Lingotti в Турине, Италия

Эжен Фрейссине был французским инженером и пионером в использовании железобетонных конструкций. В 1921 году он построил два гигантских ангара для дирижаблей с параболической аркой в ​​аэропорту Орли в Париже. В 1928 году он получил патент на предварительно напряженный бетон.

Ангар для дирижаблей с параболической аркой в ​​аэропорту Орли в Париже, Франция

Строительство ангара для дирижаблей

Воздухововлечение

В 1930 году были разработаны воздухововлекающие агенты, количество которых значительно увеличилось. устойчивость бетона к замерзанию и улучшенная его удобоукладываемость.Воздухововлечение стало важным шагом в улучшении долговечности современного бетона. Воздухововлечение — это использование агентов, которые при добавлении в бетон во время перемешивания создают множество очень маленьких пузырьков воздуха, расположенных близко друг к другу, и большинство из них остаются в затвердевшем бетоне. Бетон затвердевает в результате химического процесса, называемого гидратацией. Для гидратации бетон должен иметь водоцементное соотношение 25 частей воды на 100 частей цемента. Вода, превышающая это соотношение, является избыточной водой и помогает сделать бетон более пригодным для укладки и отделочных работ.По мере высыхания и затвердевания бетона излишки воды испаряются, оставляя поверхность бетона пористой. В эти поры может попадать вода из окружающей среды, например, дождь или талый снег. Морозная погода может превратить эту воду в лед. Когда это происходит, вода расширяется, создавая небольшие трещины в бетоне, которые будут увеличиваться по мере повторения процесса, что в конечном итоге приведет к отслаиванию поверхности и ее разрушению, называемому отслаиванием. Когда бетон увлекается воздухом, эти крошечные пузырьки могут слегка сжиматься, поглощая часть напряжения, создаваемого расширением, когда вода превращается в лед.Вовлеченный воздух также улучшает удобоукладываемость, поскольку пузырьки действуют как смазка между заполнителем и частицами в бетоне. Захваченный воздух состоит из более крупных пузырьков, застрявших в бетоне, и не считается полезным.

Тонкая оболочка

Опыт в строительстве из железобетона в конечном итоге позволил разработать новый способ строительства из бетона; Метод тонкой оболочки включает в себя строительные конструкции, такие как крыши, с относительно тонкой оболочкой из бетона.Купола, арки и сложные кривые обычно строятся с помощью этого метода, поскольку они имеют естественные формы. В 1930 году испанский инженер Эдуардо Торроха спроектировал для рынка Альхесирас невысокий купол толщиной 3½ дюйма и шириной 150 футов. Стальные тросы использовались для образования натяжного кольца. Примерно в то же время итальянец Пьер Луиджи Нерви начал строительство ангаров для ВВС Италии, как показано на фото ниже.

Монтируемые на месте ангары для ВВС Италии

Ангары были отлиты на месте, но для большей части работ Nervi использовался сборный бетон.

Вероятно, наиболее опытным человеком, когда дело дошло до строительства с использованием методов бетонной оболочки, был Феликс Кандела, испанский математик-инженер-архитектор, который практиковал в основном в Мехико. Крыша лаборатории космических лучей в университете Мехико была построена толщиной 5/8 дюйма. Его фирменной формой был гиперболический параболоид. Хотя здание, показанное на фотографии ниже, не было спроектировано Канделой, это хороший пример гиперболической параболоидной крыши.

Гиперболическая параболоидная крыша церкви в Боулдере, штат Колорадо

Та же строящаяся церковь

Некоторые из самых ярких крыш в мире были построены с использованием тонкослойной технологии, как показано ниже.

Сиднейский оперный театр в Сиднее, Австралия

Плотина Гувера

В 1935 году плотина Гувера была завершена после заливки примерно 3250000 ярдов бетона, с дополнительными 1110000 ярдами, использованными на электростанции и другие сооружения, связанные с плотиной. Имейте в виду, что это произошло менее чем через 20 лет после того, как была установлена ​​стандартная рецептура цемента.

Колонны блоков, заполняемые бетоном на плотине Гувера в феврале 1934 г.

Инженеры Бюро мелиорации подсчитали, что если бетон был помещен в единую монолитную заливку, строительство дамбы потребовалось бы 125 лет. остыть, и напряжения от выделяемого тепла и сжатия, которое происходит при застывании бетона, могут привести к растрескиванию и разрушению конструкции.Решение заключалось в том, чтобы залить плотину серией блоков, образующих колонны, при этом некоторые блоки были размером до 50 квадратных футов и высотой 5 футов. Каждая секция высотой 5 футов имеет ряд установленных труб диаметром 1 дюйм, по которым перекачивается речная вода, а затем механически охлажденная вода для отвода тепла. Как только бетон перестал сжиматься, трубы были заполнены раствором. Образцы бетонного ядра, испытанные в 1995 году, показали, что бетон продолжает набирать прочность и имеет прочность на сжатие выше среднего.

Верхняя часть плотины Гувера показана, когда она заполняется впервые.

Плотина Гранд-Кули

Плотина Гранд-Кули в Вашингтоне, построенная в 1942 году, является крупнейшей бетонной конструкцией из когда-либо существовавших. построен. Он содержит 12 миллионов ярдов бетона. Раскопки потребовали удаления более 22 миллионов кубических ярдов земли и камня. Чтобы уменьшить количество грузовых перевозок, была построена конвейерная лента длиной 2 мили. В местах фундамента цементный раствор закачивали в отверстия, пробуренные глубиной от 660 до 880 футов (в граните), чтобы заполнить любые трещины, которые могли ослабить землю под плотиной.Чтобы избежать обрушения котлована под весом покрывающих пород, в землю были вставлены 3-дюймовые трубы, по которым закачивалась охлажденная жидкость из холодильной установки. Это заморозило землю, сделав ее достаточно стабилизированной, чтобы строительство могло продолжаться.

Плотина Гранд-Кули

Бетон для плотины Гранд-Кули укладывался теми же методами, что и плотина Гувера. После помещения в колонны холодная речная вода перекачивалась по трубам, встроенным в затвердевающий бетон, снижая температуру в формах с 105 ° F (41 ° C) до 45 ° F (7 ° C).Это привело к сокращению дамбы примерно на 8 дюймов в длину, и образовавшиеся щели были заполнены раствором.

Строящаяся плотина Гранд-Кули

Высотное строительство

За годы, прошедшие после постройки Ингаллз-билдинг в 1904 году, большинство высотных зданий были построены из стали. Строительство в 1962 году 60-этажных башен-близнецов Бертрана Голдберга в Чикаго вызвало новый интерес к использованию железобетона для строительства высотных зданий.

Самое высокое сооружение в мире (по состоянию на 2011 год) было построено из железобетона. Бурдж-Халифа в Дубае в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) имеет высоту 2717 футов.

Вот несколько фактов:

• Это многофункциональная структура с гостиницей, офисными и торговыми помещениями, ресторанами, ночными клубами, бассейнами и 900 резиденциями.
• В строительстве использовано 431 600 кубических метров бетона и 61 000 тонн арматуры.
• Вес пустого здания составляет около 500 000 тонн, примерно столько же, сколько миномет, использованный при строительстве Великой пирамиды в Гизе.
• Бурдж-Халифа может одновременно вместить 35 000 человек.
• Чтобы преодолеть 160 этажей, некоторые из 57 лифтов движутся со скоростью 40 миль в час.
• Жаркий влажный климат Дубая в сочетании с системой кондиционирования воздуха, необходимой для поддержания наружной температуры, превышающей 120 ° F, производит столько конденсата, что он собирается в сборном баке в подвале и используется для орошения ландшафтов.

Бурдж-Халифа в Дубае

Великая пирамида в Гизе удерживала рекорд как самое высокое сооружение, созданное руками человека, в течение примерно 4000 лет.Строительство здания на 568 футов выше Бурдж-Халифа планируется завершить в 2016 году в Кувейте.

************************

Эта статья является первой в серии, которая поможет инспекторам InterNACHI понять характеристики и визуально осмотреть бетон.

цемент | Определение, состав, производство, история и факты

Цемент , в общем, клейкие вещества всех видов, но в более узком смысле связующие материалы, используемые в строительстве и гражданском строительстве.Цементы этого типа представляют собой мелкоизмельченные порошки, которые при смешивании с водой затвердевают до твердой массы. Отверждение и затвердевание являются результатом гидратации, которая представляет собой химическую комбинацию цементных смесей с водой, которая дает субмикроскопические кристаллы или гелеобразный материал с большой площадью поверхности. Из-за их гидратирующих свойств строительные цементы, которые схватываются и затвердевают даже под водой, часто называют гидравлическими цементами. Самый важный из них — портландцемент.

процесс производства цемента

Процесс производства цемента, от дробления и измельчения сырья до обжига измельченных и смешанных ингредиентов, до окончательного охлаждения и хранения готового продукта.

Encyclopædia Britannica, Inc.

В этой статье рассматривается историческое развитие цемента, его производство из сырья, его состав и свойства, а также проверка этих свойств. Основное внимание уделяется портландцементу, но также уделяется внимание другим типам, таким как шлакосодержащий цемент и высокоглиноземистый цемент. Строительный цемент имеет общие химические составляющие и технологии обработки с керамическими изделиями, такими как кирпич и плитка, абразивные материалы и огнеупоры.Подробное описание одного из основных применений цемента см. В статье «Строительство зданий».

Применение цемента

Цемент может использоваться отдельно (т.е. «в чистом виде» в качестве затирочного материала), но обычно используется в растворе и бетоне, в которых цемент смешан с инертным материалом, известным как заполнитель. Строительный раствор представляет собой цемент, смешанный с песком или щебнем, размер которого должен быть менее примерно 5 мм (0,2 дюйма). Бетон представляет собой смесь цемента, песка или другого мелкого заполнителя и крупного заполнителя, который для большинства целей составляет от 19 до 25 мм (0.От 75 до 1 дюйма), но крупный заполнитель также может достигать 150 мм (6 дюймов), когда бетон помещается в большие массы, такие как дамбы. Растворы используются для связывания кирпичей, блоков и камня в стенах или для визуализации поверхностей. Бетон используется для самых разных строительных целей. Смеси грунта и портландцемента используются в качестве основы для дорог. Портландцемент также используется при производстве кирпича, черепицы, черепицы, труб, балок, шпал и различных экструдированных изделий.Продукция собирается на заводах и поставляется готовой к установке.

бетон

Заливка бетона в фундамент дома.

Karlien du Plessis / Shutterstock.com

Производство цемента чрезвычайно широко, так как бетон сегодня является наиболее широко используемым строительным материалом в мире.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

История цемента — CEMEX USA

Знаете ли вы?

• Египтяне использовали цементоподобный материал (содержащий гипс), чтобы построить Великую пирамиду в 2600 году до нашей эры.С.
• Пять штатов производят почти 50% всего цемента, производимого в Америке. Это (по порядку): Калифорния, Техас, Мичиган, Пенсильвания и Миссури.
• Цемент каустик. Он может обжечь кожу и глаза, как кислота.

Данные предоставлены Институтом минеральной информации, © 2002 www.mii.org

История портлендского цемента

Цемент в том виде, в каком мы его знаем, впервые был разработан Джозефом Аспдином, предприимчивым британским каменщиком XIX века, который нагрел смесь измельченного известняка и глины в своей кухонной плите, а затем превратил смесь в мелкий порошок.

Результатом стал первый в мире гидравлический цемент: затвердевающий при добавлении воды. Аспдин назвал свое творение портландцементом из-за его сходства с камнем, добываемым на острове Портленд у британского побережья. В 1824 году этот блестящий мастер получил патент на самый распространенный в мире строительный материал, положивший начало сегодняшней мировой индустрии портландцемента.

Производственный процесс

Портландцемент — комбинация кальция, кремнезема, алюминия и железа — является основным ингредиентом бетона.

Производство силикатно-кальциевого портландцемента, соответствующего определенным химическим и физическим характеристикам, требует тщательного контроля производственного процесса.

Во-первых, сырье — известняк, ракушки или мел, а также сланец, глина, песок или железная руда — добывается в карьере, который обычно находится рядом с заводом-изготовителем. Перед выходом из карьера эти материалы измельчаются двумя комплектами дробилок. Первичный комплект измельчает камень до диаметра около пяти дюймов (125 мм), а вторичный комплект измельчает его до размера всего 3/4 дюйма (19 мм).Затем сырье отправляется на завод-изготовитель, где оно распределяется для создания цементов с определенным химическим составом.

Портландцемент

производится двумя способами: мокрым и сухим.

При сухом методе сухое сырье перед измельчением в мелкий порошок, смешанным, затем подается в сушильную печь.

При мокром методе суспензия создается путем добавления воды к правильно дозированным сырьевым материалам перед их измельчением, смешиванием и подачей в верхний конец наклонной и вращающейся цилиндрической печи, где скорость их прохождения регулируется наклоном печи. и скорость вращения.

Горящее топливо — обычно порошкообразный уголь или природный газ — затем нагнетается в нижний конец печи, нагревая сырье до 2600–3000 градусов F (1430–1650 градусов C). При температуре 2700 градусов по Фаренгейту (1480 градусов по Цельсию) сырье плавится в результате нескольких химических реакций, в результате чего образуется так называемый цементный клинкер: серовато-черные гранулы размером с мрамор.

Раскаленный клинкер выгружается из нижнего конца печи и переносится в различные типы охладителей, чтобы снизить их температуру и обеспечить безопасное обращение с ними.После охлаждения клинкеры объединяют с гипсом и измельчают в серый порошок, настолько мелкий, что он может проходить через сито с размером ячеек 75 микрон или 200 меш.

Этот мелкий серый порошок — портландцемент.

Типы портландцемента

Гибкость портландцемента проявляется в различных типах, которые производятся с учетом различных физических и химических требований.

Спецификация C-150 Американского общества испытаний и материалов (ASTM) предусматривает восемь отдельных типов портландцемента.

• Тип I — для использования, когда особые свойства, указанные для любого другого типа, не требуются.
• Тип IA — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип I, где требуется воздухововлечение.
• Тип II — Для общего использования, особенно когда желательна умеренная сульфатостойкость.
• Тип IIA — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип II, где требуется воздухововлечение.
• Тип II (MH) — Для общего использования, особенно когда желательны умеренная теплота гидратации и умеренная сульфатостойкость.
• Тип II (MH) A — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип II (MH), где требуется воздухововлечение.
• Тип III — Для использования, когда требуется высокая ранняя прочность.
• Тип IIIA — Цемент с воздухововлекающими добавками для тех же целей, что и тип III, где требуется воздухововлечение.
• Тип IV — Для использования, когда требуется низкая теплота увлажнения.
• Тип V — Для использования, когда требуется высокая сульфатостойкость.

Белый портландцемент

Когда по архитектурным соображениям требуется белый или цветной бетон или строительный раствор, портландцемент можно адаптировать для производства белого портландцемента, который является лишь одним из множества доступных типов гидравлического цемента специального назначения.

Белый портландцемент идентичен по составу традиционному продукту серого цвета, за исключением цвета. Это стало возможным в процессе производства благодаря выбору сырья, содержащего лишь незначительные количества оксидов железа и магния, которые придают портландцементу его серый цвет.

Гидравлические цементы с добавками

Гидравлические цементы с добавками, разработанные в соответствии со специальными требованиями стандартов ASTM C595 или C1157, производятся путем смешивания портландцемента, измельченного и гранулированного доменного шлака, летучей золы, природных пуццоланов и микрокремнезема.Эти цементы также могут быть воздухововлекающими, умеренно сульфатостойкими или с умеренной или низкой теплотой гидратации, в зависимости от необходимости.

Цементы, соответствующие ASTM C1157, включают:

• Тип ГУ — смешанный гидравлический цемент общего назначения.
• Тип HE — цемент высокой ранней прочности.
• Тип МС — цемент средней сульфатостойкости.
• Тип HS — высокосульфатостойкий цемент.
• Тип МН — цемент средней теплоты гидратации.
• Тип LH — цемент с низкой теплотой гидратации.

Цементы, соответствующие стандарту ASTM C1157, также могут иметь низкую реакционную способность (вариант R) с заполнителями, реагирующими с щелочами. Ограничений по составу цементов С1157 нет. Производители могут оптимизировать ингредиенты, такие как пуццоланы и шлаки, для достижения определенного набора свойств бетона.

Из всех смешанных цементов, доступных во всем мире, наиболее распространены типы IP и IS.В то время как Европа и Азия в настоящее время используют больше цементов с добавками, чем США, экологические и энергетические соображения, в дополнение к потребительскому спросу на цементы с особыми свойствами, могут изменить эту ситуацию.

Краткая история изобретения цемента

На протяжении всей истории люди использовали цемент в качестве основного строительного материала. Египтяне использовали кальцинированный гипс для строительства, а римляне и греки добавляли в известь песок и крупные камни для приготовления раствора.Однако римлянам приписывают изобретение цемента. Римляне использовали вулканический пепел и пуццолановый бетон при строительстве гавани.

Не имея доступа к вулканическому пеплу, британцы использовали в качестве бетона плитку или кирпич. Следовательно, римляне, вероятно, были первой цивилизацией, которая использовала цементоподобный материал для строительства.

Так идет Рим

Использование цемента в качестве строительного материала сократилось после распада Римской империи. Многие люди начали использовать раствор, отвержденный карбонизацией извести, что было относительно медленным процессом.Средневековые соборы в Англии и Франции были построены каменщиками, которым не хватало технологий для обработки цементных материалов, как это делали римляне тысячу лет назад.

Изобретение цемента и промышленная революция

Эпоха Просвещения и Возрождения открыли новый образ мышления, который привел к промышленной революции. В Британии в 18 веке непрерывная потеря военных и торговых судов способствовала дальнейшему развитию цементных технологий благодаря строительству маяков, чтобы минимизировать потери кораблей в битвах.

В 1759 году Джон Смитон, инженер и каменщик, строил маяк у побережья Корнуолла, когда он обнаружил, что смесь глины, воды и дробленого шлама, полученного из железа и извести, может сделать строительный раствор.

бетонная комната

Позже Джозеф Аспдин получил патент на материал под названием «портландцемент», который он произвел путем обжига смеси тонко измельченной глины и известняка до тех пор, пока известняк не стал кальцинироваться. Хотя Аспдин считается первым изобрел портландцемент, его цемент был более низкого качества по сравнению с современным портландцементом, поскольку более ранняя форма производилась при гораздо более низкой температуре.Тем не менее, его новаторство считается большим достижением в бетонном строительстве.

Современный цемент, затвердевший в 1845 г.

Исаак Джонсон произвел первый современный портландцемент в 1845 году путем смешивания глины и мела и обжига смеси при чрезвычайно высоких температурах. Высокая температура производила цемент прекрасного качества, подобный тому, который используется сегодня.

Хотя материалы, которые Джонсон использовал для изготовления портландцемента, такие же, как те, которые мы используем сегодня, три важных изменения в процессе производства цемента привели к производству современного портландцемента:

• Разработка вращающихся печей
• Добавление гипса к контрольной настройке
• Измельчение клинкера и прочего сырья с использованием шаровых мельниц

В начале 20 века вертикальный вал был заменен вращающимися печами, которые первоначально использовались для производства извести.Это позволило обжигать материалы, используемые в производстве цемента, до гораздо более высоких температур за счет передачи излучаемого тепла. Кроме того, поскольку клинкер постоянно движется внутри печи, внутри печи достигается постоянная температура, создавая зону горения.

Мы в Del Zotto помогаем нашим клиентам экономить время и деньги уже не одно поколение. Мы известны своей вежливостью, профессионализмом, оперативностью, компетентностью и конкурентоспособными ценами. Так что, если есть работа или покупка оборудования, требующая нашего опыта, , свяжитесь с нами сегодня.

Что вы думаете о нашем путешествии по истории? Комментарий ниже.

История бетона | BigRentz

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

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

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

Важное различие: цемент и бетон

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

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

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

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

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

Неопровержимые факты о бетоне

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

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

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

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

Бетонная история сквозь века

Итак, как мы пришли к текущему состоянию бетона? В процессе эволюции, как и многие другие средства строительства и развития. Во-первых, древние люди сделали открытия о природных материалах, которые они могли использовать для улучшения основных частей своей инфраструктуры — домов, заборов, колодцев и т. Д. Поколения, которые следовали за ними, основывались на этих знаниях, внося улучшения то здесь, то там, пока не наступила индустриальная эра. и ускорили застройку до нынешнего уровня.

Происхождение и предшественники

12 миллионов лет назад — Природный цемент

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

10000 до н.э. — самое раннее известняковое строение

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

6500 до н.э. — Пустыня цистерн

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

5600 до н.э. — Сборное железобетон этажей

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

Памятники старины

3000 до н.э. — Египетские пирамиды

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

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

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

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

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

1000 до н.э. — греческие гробницы

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

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

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

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

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

От Римской империи к эпохе Возрождения

300-500 н.э. — римская архитектура

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

82 нашей эры — Колизей

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

117-125 нашей эры — Пантеон — и потеря бетона

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

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

1507 — Возрождение — Мост Пон-Нотр-Дам

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

Достижения в бетоне

Улучшения 16 века

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

Торговля бетоном 17 века

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

* 1793 — Современное производство гидравлической извести для цемента

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

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

* 1824 — Изобретение портландцемента

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

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

* 1836 — Испытания на прочность

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

* 1850-е — Армирование стальной сеткой запатентовано

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

* 1880-е годы — Армирование железными прутьями

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

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

* 1880-е годы — Запатентованная сталь для предварительного напряжения

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

Современные бетонные конструкции

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

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

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

1891 — Первая бетонная улица в Америке — Беллефонтен, Огайо

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

1903 — Первое бетонное высотное здание — Ингаллс Билдинг, Цинциннати

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

1899 — Мост через реку Вьен

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

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

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

* 1913 — Поставка первой готовой смеси — Балтимор

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

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

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

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

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

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

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

1956-1992 — Американская система автомагистралей между штатами

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

1963 — Актовый зал Университета Иллинойса — первый бетонный спортивный купол

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

* 1970-е годы — Армирование волокном — способ усиления бетона

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

1992 — Самое высокое железобетонное здание — Чикаго

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

Будущее бетона?

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

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

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

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

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

* Будущее — Возможные улучшения для обслуживания и производства бетона

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

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

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

Если это произойдет, сочетание секретного рецепта Рима по изготовлению бетона и современных методов проектирования 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-shaped-the-modern-economy/537780/

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

https://www.