Бетон

Прочность кладки древних сооружений обеспечивалась идеальной подгонкой камней. (Вяжущие материалы тогда не применяли вовсе. Их научились приготавливать много позже.) Бетон был изобретён ещё в Древнем Риме. Они изобрели бетон, который, застывая, приобретал прочность и долговечность камня. Все это позволило римлянам создать величественное Лишь несколько лет назад люди начали сооружать стены из многотонных блоков и панелей.

Некоторые из них делаются ростом не в один, а в два этажа.

Появились железобетонные плиты, способные сразу перекрыть комнату в 25 квадратных метров. Весят эти конструкции по 10-15 тонн. Если доведется укладывать их на место - соседа на помощь не позовешь. Но не будем забегать вперед.

Разговор об этом еще впереди.

Приходилось ли вам наблюдать, как разбирают старинные здания? Это очень нелегкое дело.

Рабочие с превеликим трудом отламывают от стен кирпичи. Может быть, наши пращуры знали какой-нибудь секрет кладки? Нет.

Оказывается, податливый, мягкий, как тесто, известковый раствор, которым скрепляли кирпичи, впитывает в себя углекислый газ из воздуха.

Постепенно он становится тем же крепышом, каким был первоначально, - известняком. В современном строительстве известь почти не применяется. Во-первых, масса слишком долго твердеет; во-вторых, сохнет она недостаточно быстро; и в-третьих, прочность шва невелика. Но известковый раствор не единственный 'вяжущий материал, который использовался в строительстве. В настоящее время основной вяжущий материал в строительстве - цемент.

Производство цемента - процесс весьма трудоемкий.

Сначала в огромные печи загружают измельченную шихтуизвестняк и глину, а затем снизу подают топливо: природный газ, угольную пыль или распыленный мазут. При сгорании топлива печь разогревается до 1500 градусов.

Известняк разлагается, а образующаяся окись кальция реагирует с составными частями глины, образуя силикаты и алюминаты кальция. Смесь выходит из печи в виде мелких зерен - цементного клинкера. Его перемалывают в серовато-зеленый порошок и отправляют потребителям. В настоящее время вместо искусственно приготовленной смеси известняка и глины применяют мергели - породы, которые по составу соответствуют цементной смеси.

Химический состав цементов выражают обычно в процентах содержащихся в них оксидов.

Весовое отношение оксида кальция к остальным оксидам называется гидромодулем цемента и характеризует его технические свойства, например, способность к затвердеванию. Для силикатных цементов гидромодуль близок к двум.

Строители предъявляют к цементу высокие требования. Он должен хорошо схватываться после смешивания с водой и песком, но через определенный промежуток времени (45- 60 минут), чтобы успеть доставить его к рабочему месту и уложить. По теории академика А. А. Байкова , схватывание цемента проходит в три стадии.

Сначала происходит гидратация частичек смеси с образованием гидрооксида кальция, который, выделяясь в аморфном состоянии, склеивает цементные крупинки.

Вторая стадия - собственно схватывание цемента. Затем начинается третья - кристаллизация, или отвердевание.

Частички гидрооксида кальция укрупняются, превращаясь в игольчатые кристаллы, которые как бы прошивают аморфную массу силиката кальция, уплотняя ее.

Следует отметить, что для затвердевания цемента необходима не слишком низкая температура.

Поэтому зимой строители принимают меры для обогрева строящихся сооружений. Более высокими качествами, чем силикатный, обладает глиноземистый цемент, который получают при употреблении глин с малым содержанием кремнезема.

Главной составной частью такого цемента являются алюминаты кальция. Он дороже силикатного, но имеет ряд преимуществ. Так, глиноземистый цемент лучше противостоит действию морской воды, быстрее схватывается, а кроме того, присоединение воды к алюминатам кальция - реакция экзотермическая. Это очень важно, так как можно вести работы в зимнее время, не тратя средства на обогрев конструкций. Уже через сутки затвердевший глиноземистый цемент имеет такую прочность, какую силикатный приобретает лишь через месяц. Не случайно этот цемент называют каменным клеем. С его помощью удается приготовить бетон, который не боится воды, не горит в огне, служит долго и надежно. Но при высокой температуре он плавится. И потом, если бы мы начали строить дома из стали, то стены зданий пришлось бы сделать в 40 раз толще бетонных: металлы легко отдают тепло. Когда люди взвесили все 'за' и 'против', то оказалось, что лучше бетона нет строительного материала.

Получают его, смешивая цемент, щебень, песок и воду. При этом наполнитель обволакивается цементным раствором, укладывается в соответствующие формы, тщательно трамбуется.

Затвердевшая масса образует прочнейший монолит.

Бетоны классифицируются по прочности, объемному весу и применению.

Наиболее важная характеристика получаемого материала - объемный вес. Так, тяжелые бетоны - те, что применяются чаще всего, - имеют объемный вес порядка двух тонн на кубический метр.

Легкие и сверхлегкие - от полутора тонн до трехсот килограммов на кубометр.

Облегчают бетонные конструкции, вводя в качестве наполнителя шлаки, пемзу, туфовый щебень, керамзит (вспученную глину). Особо легкие марки бетонов получают, вспенивая массу различными способами. Так рождается пенобетон (воздушные пузырьки образуют замкнутые 'полости') и поробетон , где пустоты сообщаются между собой. Всем хорош бетон, но и у него есть недостаок : камень был слаб на разрыв.

Излечить бетон от этого недуга удалось безвестному французскому садовнику Ж. Монье . Он первым показал миру вещь, изготовленную из нового материала.

Произошло это при таких обстоятельствах. Корни пальм, выращенных садовником, быстро разрывали деревянные бочки. Тогда Монье решил сделать их из бетона. Эти кадки служили дольше, но при перевозке на дальние расстояния они разваливались... Монье все же нашел выход из затруднительного положения. Он взял две деревянные бочки, одну побольше, другую поменьше, и поставил их одну в другую, опустил вдоль стенок железные стержни, залил промежуток цементным раствором. Когда он затвердел, садовник сбил обручи, разбросал доски.

Цветочная кадка получилась на редкость прочной. Она отлично выдержала напор корней пальм. Так впервые, сам того не сознавая, Монье сделал открытие, которому вскоре суждено было найти широкое распространение во всех странах мира.

Несокрушимый союз бетона и железа открыл новую эпоху в строительной технике. На первых порах сооружения делались монолитными.

Каждая постройка воздвигалась как бы дважды: один раз в дереве (в виде опалубки, точно воспроизводившей колонну или балку), а второй раз в бетоне, заполнявшем форму, внутри которой находилась железная арматура - стальные мышцы камня.

Вскоре строители поняли, что этот способ нерационален. Ведь окружающая нас природа творит, затрачивая меньше средств и усилий. Она не создает сначала , русло реки, а потом реку. Разве так уж необходимо человеку воспроизводить свой замысел дважды? И выход был найден.

Появился сборный железобетон.

Используя его, строители втрое сократили трудовые затраты, резко ускорили темпы возведения зданий.

Разумеется, железобетон не отменил ни кирпич, ни известковый камень, ни дерево. Им человек всегда найдет разумное применение. Но железобетону, конечно, принадлежит будущее. Его можно производить и применять всюду. Кроме него получают и некоторые другие бетоны специального назначения. Так, если вместо обычного песка взять кварцевый или мелкораздробленный гранит, получится бетон не боящийся разрушающего действия кислот.

Добавка хлористого кальция делает материал морозостойким, небольших количеств сульфата бария - рентгенонепроницаемым . Не очень давно специалисты изобрели бетон , который прекрасно сопротивляется истиранию.

Получают его, смешивая бетон со стальными опилками.

Трудно даже перечислить все 'специальности' этого материала. Из него делают станины для станков, панели, трубы, плиты для тротуаров и автомобильных дорог, шпалы, причалы и многое другое.

Применение сборных железобетонных конструкций имеет неоспоримые достоинства. Это ясно каждому. Но при колоссальном размахе современного промышленного и гражданского строительства в наших городах появляется множество с виду совершенно неотличимых друг от друга зданий. В новых районах трудно ориентироваться, и это создает известные неудобства.

Отделка фасадов домов мозаикой слишком дорога, а окраска весьма недолговечна и под действием промышленных выбросов, сильных дождей быстро теряет свою привлекательность.

Остроумно решил проблему ленинградский ученый Н. Г. Корсак. Он предложил окрашивать железобетонные панели... пламенем.