ЗБВ і монолітний залізобетон. на сьогоднішній день, застосовуються практично всюди. Майже жодне будується споруда не обходиться без застосування елементів ЗБВ, збірного залізобетону, або товарного бетону. Можна сміливо сказати, що в 99% випадків, при зведенні фундаментів будівель використовуються або готові ЗБВ фундаментні блоки та залізобетонні палі. або застосовується технологія монолітного бетонування. Стрічкові і свайно-ростверкових фундаментні, буронабивні і буроін'єкційні палі і т.д.
У створенні несучих конструкцій повсюдно використовуються монолітні і готові ЗБВ плити перекриття. Сьогоднішня довжина готових перекриттів доросла вже до 12 метрів. Впевнено зростає попит на віконні та дверні перемички, сходові марші, колодязні кільця, залізобетонні труби, колектора, плити дорожні та багато багато виробів із залізобетону. Висновок тут один: без бетону і ЗБВ нині нікуди. А щоб ми могли сьогодні будувати будинки, мости, дороги, естакади, греблі і т.д. з бетону і ЗБВ, наші предки кілька тисяч років болісно йшли дорогою проб і помилок. Втім, давайте по порядку.
винахід цементу
Почнемо з сировинної бази майбутніх ЗБВ. Як то кажуть, - на початку було слово. Ну а по нашому, по залізобетонному, - на початку був цемент. А вірніше - його не було :-))) До винаходу сучасного цементу, люди багато століть користувалися різними в'яжучими, як правило складаються з глини, гіпсу, вапна. В основному, вони благополучно застосовувалися при кладок і штукатурних роботах. Сучасні будівельники до цього часу для цих цілей використовують або вапняний, або цементний розчин. Альтернативи цементним і вапняним розчинів, порівнянної за ціною якості поки не знайшлося. Гіпсові сухі суміші дорожчі, менш вологостійкі, і через це їх застосування в зовнішній обробці обмежена.
За сучасними науковими даними, знайдені археологами перші зразки бетону були виготовлені мало не 7500 років до нашої ери. Однак, мова скоріше йде не про якісь значущих спорудах, а про окремих бетонних елементах збереглися до наших днів. Більш успішними в монолітному бетонуванні виявилися римляни. Близько тисячі років тому ними були зведені бетонні конструкції, що збереглися до сьогоднішнього часу саме в вигляді конкретних споруд, як наприклад на цій фотографії, а не "осколепков і черепків" знайдених в купці пилу і піску. А ось на цій картинці Ви можете побачити, як виглядає той самий Римський бетон. Зверніть увагу на його структуру. Здавалося б, що з того часу пройшла ціла епоха, достатня для того, щоб виробництво цементу і ЗБВ вийшло на зовсім інший якісний рівень. Але, крива посмішка долі розпорядилася по-своєму. Технологія Римського бетону і пуццоланового в'яжучого на якому він зачинявся були загублені! Кілька сотень років людство, та й науково-технічний прогрес в цілому, не могли збагнути хитромудрі рецепти пращурів.
Так чи інакше, але в самому кінці 18 століття, а саме в 1796 році англієць Джеймс Паркер шляхом випалення глини з вапном отримує цемент. Тоді він отримав назву "романцемент". Головна його відмінність від сучасного портландцементу в тому, що випал сировини проводився при темепартуре приблизно 800-900 градусів. Сучасний портландцемент отримують з клінкеру минулого термообробку температурою його спікання. А саме - 1400-1500 градусів Цельсія. Властивості романцемент не задовольнили потреб будівельників і пошук продовжився. Правильний напрямок було обрано, справа залишалася за малим.
Наступні роки принесли нові рецепти і методику виготовлення цементу. Як це часто трапляється у винахідників, в різних куточках світу майже одночасно робляться абсолютно схожі відкриття. Саме так вийшло і з цементом. У 1824 році англієць Джозеф Аспдін і в 1825 наш співвітчизник Єгор Челиев заявляють про винахід нового в'яжучого - цементу. Надалі він був названий як портландцемент. Причому, досліди і розробки Аспдін і Челиев велися автономно, і незалежно один від одного.
Цікавий факт: в 1825 році Челиев вже узагальнив технологію виробництва і застосування цементу, випустивши свою книгу "Повне повчання, як готувати дешевий і кращий мертель, або цемент, вельми міцний для підводних будов, як то: каналів, мостів, басейнів і гребель, підвалів , погребів і штукатурки кам'яних і дерев'яних будівель ". А сам цемент, створений Челиев, вже з 1813 року активно використовувався в будівництві різних споруд і при реконструкції та відновленні Москви, зруйнованої пожежею. Одним з головних об'єктів, де використовувався цемент Челиев, був Московський Кремль. Але, як то кажуть: "Хто перший встав, того і тапки." Ці "тапки" винахідника дісталися Аспдін.
Отриманий тоді портландцемент, його рецептура та основні стадії виробництва застосуються до цього дня (з доробками і поліпшеннями, природно). Сучасний цемент в мішках. куплений Вами по дорозі на дачу дуже близький за властивостями того самого портландцементу, отриманого Аспдін і Челиев майже 200 років тому. Звичайно, сучасне обладнання дозволяє більш точно нормувати складу; поліпшена тонкість помелу; використовуються різні добавки і т.д. але суть і основа - ті ж.
Бетон - провісник появи ЗБВ
Винахід цементу і подальше його змішування зі щебенем (гравієм), піском і водою, дозволило отримати інноваційний будівельний матеріал, іменований - бетон. У сучасному розумінні до бетонів відносяться всі види сумішей на цементному в'язкому з додаванням дрібних і великих заповнювачів. При монолітних роботах використовуються товарні бетони, а у виробництві ЗБВ - конструкційні. При бажанні, почитайте нашу інформаційну статтю про склад бетону і його основні властивості. Без сумніву, винахід цементу і бетону - прорив в будівельній індустрії XIX століття.
Це був вже не Римський бетон. Це був абсолютно новий матеріал, з набагато кращими властивостями і характеристиками. Отриманий з цементу, бетону не боявся вологи, був стійкий до морозу, вогню і т.д. Сучасний товарний бетон. поставляється Групою BESTO, звичайно далеко пішов за властивостями і характеристиками від свого недосконалого "прапраправнука", але яку засновано суть і методу були винайдені вже тоді і в малоізменённом вигляді вони використовуються у виробництві бетону і зараз. На сьогоднішній день, виробництво бетону модернізують лише в області розробок більш точного контрольно-вагового обладнання. Допрацьовуються бетонозмішувачі і винаходяться нові добавки в бетон, що поліпшують його характеристики в ту чи іншу сторону. А в основному - без глобальних змін. Як втім і у виробництві ЗБВ та цементу.
Знадобилося зовсім небагато часу, і бетон став широко вживатися в будівельній галузі, а все завдяки його властивостям, таким як: довговічність, жорсткість, вогнестійкість, міцність на стиск і водостійкість. Але одна негативна властивість, а саме - слабка стійкість виробів з бетону до навантажень на розтяг, обмежувало його використання. Як правило, бетон застосовували для будівництва перегородок і невеликих за розміром прольотів. У той час основним матеріалом в несучих конструкціях було залізо, і, незважаючи на його відмінні характеристики на вигин, стиск і розтяг, на відкритому повітрі ці конструкції піддавалися корозії. При цьому, при температурі вище 500 градусів, залізо втрачало свої основні якості, і при пожежах несучі конструкції гнулися і руйнувалися. До того, щоб з'єднати воєдино бетон і сталеву арматуру тоді ще не додумалися. Однак, народження залізобетону і ЗБВ було вже не за горами.
Поява ЗБВ - створення залізобетону
Безумовно, без своєчасної появи цементу і бетону ніякі ЗБВ б не "народилися", і ми б ніколи не дізналися ні про Уілкінсон, ні про Куанье, ні про Моньє. Вам нічого не говорять ці прізвища? Не дивно. ЗБВ - досить специфічна тема. Винахід залізобетону і Джозеф Моньє - це звичайно не перший політ в космос і Юрій Гагарін, щоб про нього знали всі. Але не будемо принижувати значимість винаходу залізобетону. Мені здається, що залізобетон - одне із сотні найважливіших винаходів людства за весь період свого існування. Ну да вистачить пафосу, давайте повернемося до насущних проблем півторастолітньої давнини.
У другій половині 19 століття особливо сильно виникла потреба в кардинально новому будівельному матеріалі. Намагаючись з'єднати залізо і бетон досвідченим шляхом, будівельники не замислювалися про нові властивості такого з'єднання, хоча металевий дріт дуже добре укладалася в масив бетону і утворювала з ним єдину конструкцію. Сила зчеплення заліза з бетоном була настільки високою, що отримується композитний матеріал (ЗБВ) працював як єдине ціле.
Перший патент на тандемне використання металу і бетону отримав англійський штукатур Вільям Уілкінсон в 1854 році. Звичайно, залізобетонні матеріали того часу були дуже далекі від сучасних ЗБВ виробів. але вже тоді було вибрано правильний напрям, і це головне. Залізобетон і перші ЗБВ з нього стали широко використовувати при будівництві перекриттів. До речі сказати, монолітні і збірні плити перекриття із залізобетону донині активно використовуються в капітальному будівництві та гідної альтернативи їм поки не придумали.
У Франції паралельно з Уїлкинсоном питаннями використання залізобетону займався будівельний підрядник Франсуа Куанье (Francois Coignet). Він побудував із залізобетону і ЗБВ відразу кілька будівель. У 1861 році він видає брошуру, в якій детально описує методи застосування бетону та залізобетону в будівельному мистецтві. Вже в 1865 році був зведений цілий будинок в Нью-Кастле, який практично цілком складався з ЗБВ. Із залізобетону і бетону, було виконано все: стіни, перекриття, сходи і навіть димова труба.
Волею долі, зусилля англійської та французької будівельників не викликали належного резонансу і не справили успіху в області виробництва бетону і ЗБВ. Куди більш успішним виявився досвід, француза Жозефа Моньє - садівника за професією. Адже ось як часом примхлива доля-лиходійка. Професійні будівельники не змогли донести "залізобетонну думка" до тодішнього споживача, і їх ЗБВ досягнення майже канули в лету, а звичайний садівник, абсолютно далекий від знання і розуміння фізичних і хімічних процесів, не до кінця усвідомлює - "а як і чому?", зміг залишити свій слід в історії як творець перших ЗБВ і батько залізобетону. Як же це сталося.
Батьки-засновники ЗБВ
Для початку згадаємо офіційну легенду народження ЗБВ. Джозеф Моньє виготовив з цементного розчину садову діжку, в якій посадив апельсинове дерево. Згодом, вона потріскалася, після чого, Моньє зміцнив її залізними обручами, які після кількох поливів "ліпісінов", почали зрадницьки іржавіти. Джозефу Моньє "високохудожня" іржа не сподобалася і тоді, поверх обручів, він обмазав діжку, ще одним шаром розчину. І о, диво! Перше ЗБВ "від Моньє" вийшло красивим і міцним одночасно. Було це в 1861 році. Вам нічого не нагадує ця дата? Саме в 1861 Франсуа Куанье випустив ту саму брошуру про використання бетону і металу в будівельному мистецтві, в якій власне і прописав "рецепт" і суть виготовлення ЗБВ.
Як там у Макаревича: "Але ми все часто прославляємо перше, не відаючи, що славимо лише друге". Існує думка, що Жозеф Моньє, в своїх перших ЗБВ досвід не діяв методом тику, він дуже добре був знайомий з роботами Куанье. Може тут і криється розгадка "винаходи"? Як би там не було, патент, взятий в 1867 році на переносні садові діжки із заліза і цементного розчину, приніс Жозефу Моньє матеріальну вигоду і славу винахідника залізобетону і ЗБВ.
Моньє почав виробляти садові діжки, побудував перший залізобетонний басейн і взяв патенти на резервуари і ЗБВ труби. У 1869 році він почав виробляти ЗБВ плити перекриття і перегородки, і, також запатентував цей винахід. Але, по суті, це ще не був залізобетон, в сучасному розумінні цього терміна, тому що металевий дріт (арматура) всередині ЗБВ укладалася не так як це роблять зараз, а як підказувала Джозефу його інтуїція. Інтуїція ж підказувала неправильно. Моньє постійно розширював сфери застосування отриманого ним матеріалу і в 1873 він отримав патент на залізобетонний міст, в 1878 році - запатентував залізобетонні шпали і балки, а в 1880 році, він всі свої розробки по ЗБВ об'єднав в єдиний патент, і подав заявки на патентування своїх винаходів в Росії і Німеччині.
У масштабному будівництві, винаходи Моньє знайшли широке застосування дещо пізніше. Це сталося завдяки тому, що ряд інженерів провели фундаментальні дослідження нового матеріалу і вдосконалили його. Величезна кількість експериментів і розробок ЗБВ того часу рухало прогрес в сторону вибору правильних рішень і методик. Величезних результатів в модернізації та вдосконаленні ЗБВ домігся німецький інженер Гюстав Вайс (Gustav Adolf Wayss), який купив в 1886 році у Моньє патентні права на використання залізобетону в Німеччині. Після ряду проведених досліджень і випробувань, Вайс переніс арматуру з середини перетину плити в нижню її частину. До речі сказати, в сучасних ЗБВ плитах перекриттів арматура будівельна укладається і у верхній і в нижній частині плити. Але це вже зовсім інша історія. Повернемося до Моньє і Вайсу.
Моньє, побачивши ЗБВ плити, виготовлені таким чином (з нижнім армуванням) неабияк обурився. На що Гюстав Вайс дав тактичний відповідь, в якому підкреслив, що ідея з'єднання заліза з бетоном, звичайно належить Моньє, але правильне укладання арматури залишається за ним, як за людиною несе відповідальність за надійність і довговічність створюваних конструкцій. Завдяки наполегливості та знанням Вайса нижнє розташування робочої арматури дозволило збільшити проліт залізобетонних плит перекриттів до п'яти метрів. Компанія Бест поставляє ЗБВ плити перекриття довжиною до 12 метрів! Що було б, якби Вайс виявився більш поступливого, а Моньє наполегливішим :-))) Розробки і експерименти Вайса відкрили дорогу найширшому застосуванню конструкцій із залізобетону, ЗБВ і бетону у всіх областях будівництва. Можна сказати, що сучасний залізобетон і ЗБВ дуже багато чим завдячуємо Гюставові Вайсу. Втім, як і Вільяму Уілкінсон, Франсуа Куанье, Джозефу Моньє і всім тим, хто був і звичайно ще буде після них.
C залізобетонним привітом, Едуард Мінаєв.