История появления бетона

Наверняка любому человеку, связанному со сферой строительства, было бы интересно узнать, откуда произошел бетон, и кто первым додумался применять этот материал для разных целей. Ведь, согласитесь, сложно представить возведение какой-либо постройки или здания без использования бетонных и железобетонных конструкций, о существовании которых знает чуть ли не каждый школьник.

В первую очередь, следует отметить, что история возникновения этого строительного материала берет свое начало с древних времен. Впервые цемент был обнаружен во время археологических раскопок в небольшом поселке Югославии, который располагался на берегу реки Дунай. Жилье поселенцев имело бетонный пол толщиной в примерно двадцать пять сантиметров. На сегодняшний день известно, что данная смесь бетона состояла из красной извести, которой были богаты те края, и гравия. Точная дата изготовления материала неизвестна, однако предполагается, что это было примерно в 5600 году до нашей эры.

Какой же материал использовали до того, как был изобретен цемент? В роли вяжущего вещества выступала известь, глина и жирная земля. Кстати, глину и жирную землю часто смешивали с водой и высушивали. В результате получался довольно прочный материал, из которого строились различные здания – сначала небольшие глинобитные домики, а позже – и большие храмы. Примечательно то, что многие из этих построек сохранились и до нашего времени. Каким образом? Дело в том, что в те времена стены сооружений делались с помощью трамбования (другое название метода – формование). Щиты деревянной опалубки перемазывались смесью из глины и камня или же влажного грунта с добавлением камня. Благодаря этому стены зданий были настолько прочными, что выдерживали множество неблагоприятных погодных явлений и даже стихийные бедствия. Ярким примером таких построек являются вышки Ганнибала на вершине гор в Испании, которые стоят уже не один век.

Однако сфера строительства не стояла на месте, стремительно прогрессирую и развиваясь. И вот, согласно научным данным, примерно три тысячи лет до нашей эры в таких странах, как Индия, Египет и Китай появились первые синтетические материалы, которые были изготовлены искусственным путем с помощью тепловой обработки сырья. Первыми таким образом появились известь и гипс – материалы, которые были более экономными и широко использовались в строительстве тех времен.

Бетонные смеси стали применять в изготовлении фундаментов построек. Предварительно вырытые траншеи засыпались мелкими камнями и заливались смесью глины или битума и песка. Такая смесь была прочной и надежной, хотя ее использовали и для постройки стен и полов в домах. Далее это вещество использовалось во время строительства как основа.

Развитие бетона в Древнем Риме

Согласно научным исследованиями, первое упоминание о бетоне появилось именно в Древнем Риме, где он использовался для изготовления арок и куполов и состоял из такого сырья, как глина, известь и гипс.

В Древнем Риме новый материал позволил решить сразу несколько проблем, связанных с ограничениями в результате использования камня и кирпича. Арочное строительство претерпело множество изменений в хорошую сторону, ведь с помощью бетона, который являл собой смесь извести, пуццолана и воды, изготавливались самые разные архитектурные заготовки и детали. Кстати, в данной смеси ключевую роль играл именно пуццолан, который смешивался с водой в соотношении 2:1 и затем вступал в реакцию с гидроксидом кальция. В результате получалась прочная и водостойкая основа, которая на сегодняшний день называется гидробетоном.

Впрочем, к сожалению, далеко не многие сооружения тех времен из бетона сохранились до наших дней. Одними из наиболее сохранившихся построек (а именно 3 пирса в воде) являются те, что были построены в Косса – порту Древнего Рима. Их возраст составляет более двух тысяч лет.

Интересный факт: в Древнем Риме в состав бетона часто подмешивали материалы животного происхождения – например, конский волос, кровь некоторых животных и т.д. Считалось, что конский волос повышает качество бетона и предотвращает трескание стен здания в будущем. Кровь же повышала защитные свойства бетона в случае морозной погоды.

После прекращения существования Римской империи бетон стал забываться и практически ушел в небытие. Впрочем, около двухсот лет назад этот материал стал вновь актуальным и стал широко использоваться в частности в странах Европы.

Итак, во второй половине девятнадцатого века бетон обретает вторую жизнь благодаря производству цемента в России в восемнадцатом веке. Это подтверждает тот факт, что цемент был использован при строительстве Ладожского канала. В Европе стал производиться портландцемент, в состав которого входили силикаты кальция. Именно эти события на то время стали большим толчком развития строительства с использованием бетонных и железобетонных конструкций.

В двадцатые годы 19 века в Англии начали производить гидравлический цемент – совершенно инновационный на то время материал. Через 22 года во Франции был открыт первый завод, который специализировался на изготовлении цемента, а в 1870 году такой же завод начал работать и в Америке. Примерно в это же время был изобретен железобетон, который активно используется в строительстве и по сей день.

Отдельное внимание следует уделить развитию бетона в России. История бетона в нашей стране берет начало еще с царских времен. Доподлинно известно, что в конце девятнадцатого века русские ученые проводили массу исследований с целью определения прочности материала и оптимальных соотношений сырья в готовых растворах. Кроме того, была выявлена прямая связь между прочностью бетона и количеством воды в его составе. В первой воловине двадцатого века на эту же тему провел исследование американский ученый Д. Абрамс, в результате чего была даже опубликована соответствующая работа.

Большой вклад в развитие бетона внес ученый времен СССР Н. Беляев, который провел глубокое исследование, касавшееся вопроса учета прочности и подвижности бетонной смеси при проектировке ее состава. В результате был сделан вывод о том, что эта связь имеет гиперболический характер и является достаточно сложной. Однако в то же время ученые из Швейцарии установили более простую линейную зависимость. Ее было довольно комфортно применять на практике, хотя во второй половине прошлого века было доказано, что это упрощение действует не во всех случаях, а лишь при определенных соотношениях воды и цемента.