Технология
производства самого распространенного на земле строительного материала
– бетона, изделий и конструкций на его основе развивается, переживая
эволюционные и революционные периоды. Официально все началось 21
октября 1824 года, когда английский каменщик Джозеф Аспдин получил
патент на вещество серого цвета и дал ему (веществу) имя
«портландцемент», поскольку его цвет напоминал серый цвет скал,
находившихся вокруг города Портланд. В России подобное цементному
клинкеру вещество было получено и применено Е. Г. Челиевым
приблизительно в это же время. Первое упоминание о цементе Аспдина в
России относится к 1847 году.
Вяжущие вещества на основе минеральных компонентов использовались с
глубокой древности. Применение их на заре цивилизации (хижина с
бетонным полом из Лепенски Вира) носило, видимо, случайный характер.
Сознательно использовать бетон стали древние египтяне (пирамида в
Гизе), за ними античные греки и римляне. Свидетельством тому римские
Колизей и Пантеон, сооружения в Помпеях, следы присутствия римлян в
Кельне (армированный бетонный колодец) и Норфхептоне (бетонные
площадки). Пантеон в Риме уже вторую тысячу лет поражает современников
своей грандиозностью. Сферический купол его сооружен из бетонных
элементов (кругов), в которых применены различные по весу заполнители.
Толщина кругов уменьшается с 6 м у основания до 1,2 м у светового
отверстия. Витрувий в своих «Аналах по архитектуре» описывает
применение смеси извести и льняного масла для заделки трещин и швов в
кирпичной кладке. Плиний Второй в «Натуральной Истории» сообщает об
использовании известковых растворов затворенных вином, свиным салом и
фигами.
С повсеместным развитием каменного (кирпичного) строительства смеси на
основе минеральных вяжущих веществ начинают широко применяться в
строительной практики. Через двенадцать лет после патента Аспдина
появился первый, официально зарегистрированный артефакт из железобетона
– лодка Жана Луи Ламбо, адвоката по профессии, с огромным успехом
продемонстрированная на Парижской выставке 1855 года. Так начался век
железобетона.
В этом материале соединены в единое целое стальная арматура и бетон,
который частично защищает металл арматуры от коррозии и воспринимает в
этом композите сжимающие напряжения, а арматура – растягивающие усилия.
Идеи Ламбо, и не только его, были развиты и реализованы в патенты
Жозефом Монье.
В России им был получен патент на железобетон в 1880 году, а сам способ
строительства из железобетона долгие годы назывался «Системой Монье».
В 1929 году публикуется работа Эжена Фрейсине, в которой излагаются
основы теории и практики преднапряженного железобетона, а в 1933 году
выходит монография профессора Закавказского института сооружений В. В.
Михайлова «Напряженно-армированный бетон». Среди апологетов
железобетона, проникнувшихся духом его эстетических и функциональных
свойств, можно назвать архитекторов Огюста Пере, Ле Корбюзье, Оскара
Нимейера, Пьетро Луиджи Нерви. Пиком популярности железобетона и
монолитного бетона можно считать 30–90 годы прошлого века.
Прогресс
и возрастающие требования к функциональным свойствам строительных
материалов сказались и на требованиях к самому бетону. В начале
шестидесятых годов технологически получаемая наибольшая прочность
бетона составляет 40 МПа, в семидесятых – 50 МПа, в восьмидесятых – 70
МПа, в девяностых – 100–150 МПа. Все больший интерес проявляется к
«высокофункциональным бетонам» HPC (High Performance Concrete), к
бетонам, ориентированным на предельно высокие собственные
характеристики: прочность на сжатие при срезе и изгибе; устойчивость
при воздействии химически агрессивных веществ и газов;
водонепроницаемость. Венцом стало получение бетона RPC (Reactive Powder
Concrete), изготавливаемого из специально подобранных по составу и
дисперсности компонентов, прочность которого достигает 800 МПа.
Имеющийся опыт и требования строительства позволяют выделить группу
перспективных направлений модификации бетонных смесей и бетонов.
Направление регулирования свойств бетонных смесей и бетонов введением в
их состав модификаторов в виде совмещенных водорастворимых или
водоразбавляемых продуктов полифункционального многоцелевого назначения
на основе поверхностно-активных веществ и электролитов различной
природы и механизма действия. Разработка регуляторов процессов
схватывания и твердения на основе солей органических кислот и
соединений олигомерно-полимерного состава, в том числе ускорителей
твердения, не вызывающих коррозии арматуры. Расширения сырьевой базы
создания и производства эффективных пластификаторов и
суперпластификаторов, в том числе и многофункциональных добавок.
Использование добавок-модификаторов позволяет получать высокопрочные и
высококачественные бетоны. Под "высокопрочными" Международная
организация по строительству подразумевает бетоны, имеющие прочность на
сжатие в циллиндрах 60–130 МПа, а под "высококачественными" – бетоны с
высокими эксплуатационными свойствами при водовяжущем отношении менее
0,4. Подобные бетоны находят все более широкое применение в
строительстве Японии, Норвегии, США, Франции. К непременным
достоинствам таких бетонов относят улучшенную удобоукладываемость,
перекачиваемость и прочность. Основные области их применения: высотное
строительство, электростанции, морские гидротехнические сооружения,
большепролетные мосты и инженерные сооружения, дорожные покрытия.
|