Бетон: золотой век
Конкрит Мэгэзин (Перевод с английского: Эдуард Бычков, ENG., MBA, Россия)
"Бетон - наилучший из материалов, изобретенных человечеством", - сказал знаменитый итальянский архитектор П.Л. Нерви.
Какой материал можно по праву назвать королем строи-тельных материалов нашего времени? Оглянитесь вокруг, и вы увидите, что большинство домов в современном городе сделано из бетона. И не только дома: мосты и тоннели, порты и плотины, дороги и подземные переходы, атомные электростанции и стартовые площадки для ракет - все они изготовлены из этого удивительного материала.
"Бетон - наилучший из материалов, изобретенных человечеством", - сказал знаменитый итальянский архитектор П.Л. Нерви.
Бетон уже "пробовал" себя в таких, казалось бы, далеких от капитального строительства отраслях, как авиация, судостроение и железнодорожный транспорт. В первой половине нашего столетия из железобетона было построено много речных, морских судов и дебаркадеров. В экспериментальном порядке изготавливались крылья и фюзеляжи самолетов, железнодорожные вагоны и рамы цистерн, батискафы и моторные лодки. До сих пор не утихают споры вокруг проекта железобетонного моста длиной 85 км через Берингов пролив, который соединил бы Чукотский полуостров с Аляской. В 1984 году в США выдвинут оригинальный проект сооружения на Луне поселений из бетона. С этой целью на лунной орбите предполагалось создать космический комплекс - бетонный завод с системой специализированных складов. Доставку необходимых материалов для изготовления бетона должны были осуществлять специализированные транспортные корабли, стартующие с Земли и Луны. Дозирование и перемешивание производится на орбитальном бетонном заводе. При этом для создания силы тяжести на орбитальной станции весь комплекс планируется вращать при помощи двух небольших ракет, а внутри станции поддерживать необходимое атмосферное давление. Разработки американских инженеров показали, что сегодня есть все реальные условия для сооружения железобетонного небоскреба высотой в 1,6 км.
Как видно, строительство из бетона и железобетона приобрело такой огромный размах, что 20 век по праву называют "золотым веком" бетона. Трудно предугадать судьбу бетона и железобетона через пятьдесят лет. Возможно, их потеснят новые виды металлов, стеклокристаллические или керамические материалы. А пока можно с уверенностью сказать, что в ближайшие десятилетия бетон и железобетон останутся в капитальном строительстве на одном из первых мест среди конструкционных строительных материалов.
Что же заставляет сегодня обратиться к далекой истории бетона?
Прежде всего - это стремление понять причины его поразительной долговечности и, кроме того, рассказать о появлении этого удивительного материала. Первый бетон (вернее, псевдобетон) появился очень давно, в каменном веке, когда люди только учились строить жилища. Применение материала, подобного бетону, всегда диктовалось потребностью иметь для строительства прочный и дешевый местный материал, поэтому бетон стал использоваться намного раньше, чем металлы. Однако наибольшее развитие бетон получил в эпоху древнеримского государства, где он употреблялся как строительный материал около 700 лет начиная с 4 века до н. э. Прошло более 2 000 лет с тех пор, как появился римский бетон, а построенные из него отдельные здания и сооружения стоят и поныне. При этом некоторые из них постоянно находятся в соленой морской воде, другие, как, например, Пантеон в Риме, пережили несколько крупных землетрясений. Не менее интересными в этом отношении являются гидротехнические сооружения, римские бетонные дороги, многослойные полы, своды и купола.
Само слово 'бетон' появилось в 18 веке во Франции. Римляне же материал, подобный бетону, называли по-разному. Так, литую кладку с каменным заполнителем они именовали греческим словом "эмплектон" (emplekton). Встречается также слово "рудус" (rudus). Однако чаще всего при обозначении таких слов, как раствор, используемый при возведении стен, сводов, фундаментов и тому подобных конструкций, в римском лексиконе употреблялось словосочетание "опус цементум" (opus caementitium), которым и стали называть римский бетон. Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития. Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапински Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести.
История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлась глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее - известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве) датируется 1950 г. до н. э. Бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до н. э.
Несомненно, на широкое распространение римского бетона определенное влияние оказала политическая и экономическая структура античного общества. Однако не в меньшей степени, а может быть, даже в большей, этому способствовал и ряд крупных технических достижений. В частности, открытие римлянами свойств пуццолановых добавок, значительное улучшение состава бетона за счет использования чистых и даже в отдельных случаях фракционированных заполнителей взамен ранее применявшегося грунта и тщательное уплотнение бетонной смеси, которому римляне уделяли большое внимание и которое в значительной степени способствовало улучшению качества бетона. Предположительно, в период наивысшего развития бетона (2 век н. э.) римлянами были разработаны и новые виды вяжущих веществ типа романцемента, позволившие в значительной степени улучшить физико-механические и деформативные характеристики возводимых ими бетонных сооружений. Повышению долговечности бетона способствовали и географические условия Италии с ее теплым и влажным климатом, в то время как в других странах с более суровым климатом постройки из такого же бетона сохранились плохо.
Даже сегодня не потеряли своей значимости и конструктивные особенности римских бетонных дорог, полов, сводов и куполов, особенно в связи с тем, что, не умея бороться с растягивающими и изгибными напряжениями бетонных конструкций, римляне прекрасно 'научили' их работать на сжатие. Большой интерес представляет и химико-минералогический состав римского цемента. Сочетание этих нововведений и явилось, видимо, основной причиной поразительной долговечности римского бетона, которую до сих пор нередко связывают с якобы утраченными секретами античных строителей.
