Давно ли известен людям бетон?
До нашего времени сохранились великолепные древние сооружения, прочные и долговечные. Раскопки показали, что кроме природных камней — известняка, базальта и мрамора в древних сооружениях применяли и бетон, причем античные строители использовали два его вида: “природный” и искусственный.
“Природный “ бетон — это камни, образовавшиеся из частиц обломочных горных пород различного происхождения, связанных между собой каким-либо минеральным склеивающим веществом, например кремнеземом, кальцитом, гипсом, известью. Такие природные камни называют цементированными породами. К ним можно отнести конгломерат, песчаник и брекчию. Их строение оказалось очень сходным со строением современного цементного бетона.
Но человек стремился получить материал, не уступающий по прочности природным материалам, и поэтому за образец брал именно их. И искусственные древние камни — это уже настоящий бетон с глиной, гипсом и известью в качестве вяжущего.
Простейший вид бетона — это твердый камневидный материал из смеси глины с соломой и песком. После просушки на солнце он становится достаточно прочным и пригодным для постройки жилищ. Такой бетон был назван глинобетоном. Если вместо глины применяются гипсовые вяжущие материалы — воздушные вяжущие материалы, получаемые на основе полуводного сульфата кальция либо безводного сульфата кальция (ангидритовые вяжущие), то бетон называется гипсовым бетоном или сокращенно — гипсобетоном. Если вместо гипсовых вяжущих материалов применяется известь, то бетон называется известковым бетоном.
Хотя эти бетоны и применялись в древних сооружениях, но все же не получили широкого распространения, так как глина, известь и особенно гипсовые вяжущие материалы боятся воды. Глина быстро разбухает под дождем, и глинобитные камни разрушаются. А гипсобетон и известковые бетоны твердеют и упрочняются только в воздухе. Под дождем они также постепенно разрушаются. Поэтому не случайно, что древние строители чаще применяли не “искусственные” камни — прототип нынешнего бетона, а блоки из “природного” бетона и естественных камней, высокопрочных и долговечных. Так, например, римский храм Пантеон, воздвигнутый в начале нашей эры, был покрыт бетонным куполом диаметром в 40 метров. А при императоре Калигуле близ Неаполя был построен из бетона мост, который сохранился до настоящего времени.
За последние годы в гипсобетон вводят добавки, замедляющие схватывание, а также повышающие его водо- и атмосферостойкость.
Однако строители не прекращали попыток создания прочного искусственного строительного материала. Нужно было новое вяжущее, которое не боялось бы воды. Уже в Древнем Риме при строительстве морских сооружений было замечено, что если известь смешать с тонкомолотой обожженной глиной (бой кирпича и черепицы) или пуцциоланой, то она не будет разрушаться от действия воды и, более того, твердеть в воде. Такая известь называется “гидравлической”.
Русские строители в XYIII веке называли такое водостойкое вяжущее “цементом” и широко использовали его в строительстве. Известно, что Петр I для постройки верфей в Лодейном Поле требовал присылки не извести, а именно “цемента”. Правда, этот “цемент” мало чем был похож на современный цемент. Он был крайне неоднороден и имел низкую прочность.
В разных странах велись многочисленные научные исследования, чтобы изыскать полноценное гидравлическое вяжущее.
И успех пришел. Такое вяжущее было, наконец, найдено. Им оказался цемент, или каменный клей. Его получил русский строитель Е. Челиев в начале XIX века, обжигая смесь глины и Извести до спекания, а затем ее размалывая. Одновременно цемент был изобретен англичанином Аспдином и назван “портландцементом” (по сходству в затвердевшем виде с известняками из каменоломен близ города Портлавда). Позднее, уже во второй половине XIX века, способ производства цемента был усовершенствован профессором Петербургской военно-инженерной академии А.Р. Шуляченко. Его по справедливости считают отцом русского цементного производства. Под руководством А.Р. Шуляченко качество‘цемента было настолько улучшено, что отечественный цемент в России почти вытеснил иностранный портландцемент. В России были построены цементные заводы и цемент стал изготавливаться промышленным путем. Сейчас производство цемента в нашей стране достигло огромного размаха: в год его производится более 110 млн. т, больше, чем в любой другой стране мира!
В чем же секрет клеящей способности цемента? В высокой прочности и исключительном свойстве превращаться в камень не только на воздухе, но и в воде.
Как же образуется цементный камень? При смешивании цемента с водой начинается химическая реакция, в процессе которой одни минералы, входящие в состав цемента, распадаются на более простые химические соединения, присоединяя к себе воду. Другие цементные минералы соединяются с водой без химического разложения. На границе соприкосновения воды и зерен цемента образуются растворимые продукты реакции. Вода, воздействуя на цемент, все более и более проникает в глубь цементных зерен и обнажает следующий слой цементного зерна. Этот слой в свою очередь вступает во взаимодействие с ней. В результате образуются соединения, также растворимые в жидкости, окружающей цементное зерно. Процесс продолжается до тех пор, пока эта жидкость не превратится в насыщенный раствор. Получается густое и вязкое, как сметана, цементное тесто. Наконец, растворение продуктов реакции прекращается и вокруг каждого цементного зерна образуется студнеобразная клейковидная масса — гель. Он обладает склеивающей способностью, которая тем больше, чем он меньше разбавлен, т.е. разжижен водой. Гель склеивает между собой зерна цемента, а в смеси с заполнителями – и зерна песка, гравия, щебня.
Однако на этом процесс не останавливается. Ведь зерна цемента продолжают химически взаимодействовать с водой образованием геля, окружающего зерна. А это приводит к тому, что цементный “клей” густеет и теряет подвижность, как говорят строители, начинает “схватываться”. Затем начинается кристаллизация их раствора. Это значит, что гидроокись кальция — трехкальцйевый гидроалюминат и другие новообразования создают структуру цементного раствора. Образующиеся в результате этого мельчайшие кристаллики все больше и больше пронизывают гель и срастаются. По мере сгущения цементного клея количество выпадающих в нем кристалликов увеличивается. Так, цементный клей превращается в прочный камень!
Пытаясь получить “искусственный камень”, строители смешивали разнообразные по форме камни и мелкий песок, а затем скрепляли их цементом, растворенным в воде, после чего всей смеси давали затвердеть. Новый материал по прочности не уступал природным конгломератам. Он был назван бетоном. Применение цемента для изготовления бетона сделало его незаменимым материалом в современном строительстве.
Бетон - Давно ли известен людям бетон?
Остались вопросы по теме - "Давно ли известен людям бетон?", задайте их на