Бетон и железобетон

Причем у бетона древняя и довольно интересная история. Первые упоминания о нем относятся к 550 году до нашей эры. Именно тогда из бетона был построен знаменитый канализационный канал в Риме, известный под названием «клоака максима». Другие источники сообщают, что во II или III веке до нашей эры греки, а затем и римляне начали изготавливать бетон из известняка, пуццолана (вулканической породы, добывавшейся близ Неаполя), песка и воды. Широко использовался в строительстве так называемый римский бетон. Он представлял собой смесь извести, особого пуццоланского песка и заполнителя. Причем римляне использовали эту смесь не в качестве связующего раствора, а как самостоятельный строительный материал. Они заливали ею пространство между двумя стенками из кирпича или тесаного камня. Вскоре раствор застывал и стена превращалась в монолит несокрушимой прочности. Однако с падением Римской империи о бетоне забыли надолго — до 1756 года.

Откуда такая точная дата? Оказывается, именно в этом году английский инженер Джон Смитон получил очень трудный заказ. Он должен был построить маяк в море, причем в очень бурном месте. Смитон был широко образованным человеком и в свободные часы охотно читал античных авторов. Особенно запомнилось ему описание архитектором Витрувием строительства гавани близ Неаполя, при котором использовали местные материалы. Смитон стал тщательно изучать вулканические пеплы и выяснил, что если смешать некоторые из них с водой, то получается похожий на камень, очень прочный строительный материал.

Спустя сорок лет другой англичанин, Джемс Паркер, обнаружил, что совсем необязательно разыскивать вулканический пепел. Если смешать обычную глину с известью, а затем обжечь, то получится вполне пригодное связующее вещество — цемент, то есть фактически он изобрел то, что до него «придумал» вулкан.

Однако чем же объясняются связующие свойства цемента? На заводах в медленно вращающихся печах при температуре около 1400 градусов обжигают сырье, в котором происходят при этом различные химические превращения. Полученный материал размалывают, фасуют и везут на строительные площадки.

Здесь цемент в определенных пропорциях смешивают с гравием и водой для получения бетона. Если бы мы понаблюдали под микроскопом, что при этом происходит, то заметили бы, что поверхность зерен песка и камня вначале покрывается тонкой цементной кашицей. Затем увидели бы неожиданное движение. Буквально на наших глазах цементная кашица начинает расти, пухнуть. Промежутки между зернами заполняются с неимоверной быстротой игольчатыми кристаллами. Образовавшийся материал напоминает камень — бетон затвердел. Кстати, нечто аналогичное происходит и при получении кирпичей.

Но подлинный триумф на долю бетона выпал лишь с изобретением железобетона. Дело в том, что бетон очень хорошо сопротивляется сжатию, но совершенно не выносит растяжения. И вот когда нагрузку на разрыв взяла на себя стальная (железная) арматура — проволока, стержни, сетки,— это сочетание двух столь разных материалов и родило внеконкурентный железобетон.

Интересно, что этот строительный материал изобретали фактически трижды. Официальная биография железобетона начинается с парижского садовника Жозефа Монье. Он разводил розы и тюльпаны в длинных бетонных ящиках. Концы их обычно опирались на подставки, и нередко эти ящики в середине ломались. Однажды Монье попались под руку несколько железных прутьев. Недолго думая, он сунул их в сырую бетонную массу. Какова же была его радость, когда новые цветочные ящики оказались намного прочнее старых! Садовник оказался весьма сообразительным человеком и поспешил взять патент на свое изобретение. Это случилось в 1867 году.

Окрыленный удачей Монье забросил порядком надоевшие ему цветочные горшки и принялся лихорадочно изобретать. Через год он получил патент на изготовление железобетонных труб и резервуаров, спустя еще год — на изготовление плоских плит, а в 1877 году — на получение железнодорожных шпал. В 1885 году Монье продал право на свои изобретения, и с тех пор железобетон стал широко применяться в строительстве.

Однако за семнадцать лет до Монье идея соединить металлическую сетку с цементным раствором пришла в голову французу Ламбо. Он даже сделал из этого материала лодку, которая как чудо техники экспонировалась на Всемирной выставке в Париже в 1854 году. Любопытные посетители подолгу простаивали у этого экспоната, но специалисты интереса не проявили, и о лодке вскоре забыли.

В 1861 году была напечатана книга опять же французского ученого Коанье, в которой он описал несколько конструкций из бетона с металлической сеткой. Однако и на этот раз на железобетон не обратили внимания. Справедливость была восстановлена лишь спустя сто лет: в 1950 году во Франции было отмечено столетие существования бетона, и тем самым был утвержден приоритет Ламбо.

Сегодня ни одна стройка не обходится без бетона или железобетона, будь то строительство жилого дома, плотины, моста, или аэропорта. Этот материал имеет много преимуществ по сравнению с кирпичом. Достаточно сказать, что если в кирпичном доме квартира весит сто тонн, то в доме из железобетонных плит — двадцать пять тонн. А еще возрастает скорость строительства, облегчается труд строителей (привозятся готовые панели и блоки). Так что будущее, вероятно, за этим самым строительным материалом.

В Москве первые железобетонные здания были построены в начале нашего века. Это Деловой двор (на площади Ногина), дом Северного страхового общества (угол улицы Куйбышева и Новой площади), дом Московского купеческого общества (Малый Черкасский переулок) и другие.

Первое высотное железобетонное здание в СССР было воздвигнуто в 1929 году в Харькове. Это четырнадцатиэтажный Дом госпромышленности (Госпром). Длина фасада здания триста метров! Неслучайно побывавший на стройке А. М. Горький назвал здание «организованной горой».

Американский ученый Джордж Вафтис провел химический анализ осколков каменных глыб, из которых сооружены всемирно известные древнеегипетские пирамиды в Гизе. Внутри одного из них специалист обнаружил... человеческий волос. Эта находка позволила Вафтису выдвинуть сенсационную версию: пирамиды для погребения фараонов сооружались не из блоков вырезанных из скал, а каждая изготавливалась искусственным путем. Как? По мнению ученого, древние строители замешивали специальный раствор, секрет которого пока не разгадан, и заливали его в формы, заранее поднятые на требуемую высоту.

Одно из самых высоких зданий в мире (не считая телевизионных башен) — небоскреб «Эмпайр стейт билдинг», построенный в 1931 году в Нью-Йорке. Высота здания от уровня улицы до верха — 378 метров. Небоскреб имеет восемьдесят пять надземных и два подземных этажа. Объем здания огромен: 1 миллион 22 тысячи кубических метров. Фундамент выполнен из бетона, причем частично он опирается на вбитые в грунт железобетонные сваи, а частично — прямо на гранитную скалу Манхэттена. Колонны стального каркаса здания стоят на стальных плитах толщиной 23 сантиметра, лежащих на бетонных фундаментах. Внешние колонны по всей высоте здания покрыты известковыми плитами, стены сложены из кирпича, а их наружные поверхности облицованы хромо-никелевой сталью и алюминием.

На небоскребе была смонтирована стальная мачта, которая первоначально должна была служить для швартовки дирижаблей. Позднее она была переделана в радиотелевизионную антенну, которая увеличивала высоту небоскреба до 449 метров.

В здании насчитывается 6500 окон, 15 лифтов, 5600 километров телефонных и электропроводов, 96 километров водопроводных труб. Работает в «Эмпайр стейт билдинг» 25 тысяч служащих, но жить в нем могли бы 80 тысяч человек. Радиус видимости с крыши достигает 65 километров.