Що таке бетон
Бетон - штучний матеріал, що представляє собою затверділу суміш в'яжучого речовини (найчастіше портландцементу), води і різних наповнювачів. Пісок, дрібний гравій, подрібнений шлак, цегельний і кам'яний щебінь - вага це може бути заповнювачем. Введення подібних речовин в бетон дозволяє регулювати його властивості: усадку, об'ємна вага, теплопровідність.
Перша письмова згадка про бетон зустрічається в працях римського ученого Катона за 200 років до нашої ери. Правда, тоді бетон називали цементом, а в'язким матеріалом була вапно. З рукопису стає зрозумілою різниця в цих термінах (а заодно і звичаї стародавнього Риму): "Найголовніша причина руїн нашого міста є та, що вапно (при будові) крадуть і складають цемент без сполучного речовини".
Бетонний купол Пантеону
Будували з бетону вже в далекій давнині. За свідченням Плінія Старшого, ще за 3600 років до нової ери з бетону були побудовані галереї єгипетського лабіринту і піраміди Німуса. З дрібних каменів, пов'язаних цементуючим розчином, зведені стіни древнього Вавилона. В державі Урарту в VIII столітті до нової ери будували фортеці, храми і іригаційні споруди з бетону. Цей же матеріал використовували при будівництві більшої частини Великої Китайської стіни. А римляни застосовували бетон навіть для підводних споруд. До нашого часу зберігся мовляв з бетонних масивів в Поццуолі поблизу Неаполя (так званий міст Калігули). На початку нашої ери римляни звели знаменитий Пантеон і перекрили його бетонним куполом діаметром 42,7 метра.
Будинки на крові
До винаходу гідравлічних в'яжучих, що володіють стійкістю до дії води, майстри намагалися за допомогою різних добавок зробити вапно водостійкою. Вони використовували для цього бичачу кров (утворить з СаО нерозчинний у воді альбуминат кальцію), свіжий сир, коров'яче молоко, кістяну золу і яєчні білки. Кожен зодчий зберігав свій рецепт в найсуворішому секреті. Пам'ятники минулого - свідки їхньої майстерності: Софійський собор у Новгороді, Дмитрієвський собор у Володимирі, Києво-Печерська лавра і безліч церков і церков, що сховалися і серед міських будівель, і в далеких лісових куточках Росії.
залізобетонна човен
Залізобетон першими побачили відвідувачі Всесвітньої виставки в Парижі в 1855 році. Тут була показана виготовлена французом Ламбо човен з металевої сітки, обмазаної цементним розчином. Люди помітили незвичайну човен, але незабаром цей винахід було забуто. Набагато більш вдалим виявився інший француз - садівник Моньє. Він вставив дротяний каркас в форму для виготовлення бетонних квіткових діжок. Ідея армування бетону незабаром принесла йому велику вигоду. Запатентувавши в 1867 році свій винахід, Моньє став потім володарем цілої серії патентів на залізобетонні чани, балки, плити, сходи, труби, склепіння і шпали.
У нещільно покладену бетонну масу просочується вода. І якщо в воді багато іонів S042- то в товщі бетону утворюється твердий гіпс. Обсяг його грам-молекули в 2,24 рази більше, ніж обсяг грам-молекули вапна, з якої він утворився. Процес утворення гіпсу йде в уже затверділому камені, тому в бетоні виникають напруги, які можуть його зруйнувати. Найчастіше ж кількість іонів S042 в воді невелика, тому гіпс залишається в розчині. Гіпсовий розчин вступає в реакцію з одним зі складових бетонної маси - гидроалюмінатом кальцію. Обсяг грам-молекули отриманого гідросульфоалюміната кальцію в 3 рази більше обсягу грам-молекул вихідних речовин. Поява таких великих молекул розширює бетон, і він руйнується.
Приручення цементної бацили
Обсяг цементної маси при затвердінні зменшується - відбувається так звана усадка бетону. Причин кілька: при затвердінні бетону випаровується надлишкова вода, обсяг нових з'єднань менше обсягу вихідних речовин, і, нарешті, бетон, розігрітий при гідратації остигає і зменшується, як і будь-яке інше тіло. За перший рік усадка бетонного моноліту - близько 0,2 - 0,4 мм. Це небагато, але цілком достатньо, щоб з'явилися тріщини. Ось тут-то і згадали про "цементну бацилу". Вона руйнує бетон, проростаючи в уже затверділому камені. А що якщо її ввести в ще незатверділий матеріал?
У 1943 році вперше був застосований цемент В. А. Михайлова, в якому розмноженню "бацили" не тільки не перешкоджали, але, більш того, її ростили штучно. У в'яжучий вводили спеціальну приманку з гіпсу і гідроалюмінати кальцію. Запал розширювала тісто, а потім глиноземний цемент - інший компонент в'яжучого - скріплював бетонну масу. Залитий в тріщини, такий бетон намертво скріплював стінки тріщин. Зараз розширюються цементи застосовують в самих різних областях техніки.
Кандидат технічних наук Л. М. Сулименко