в каком году появился бетон
История появления бетона.
Как появился бетон.
Трудно точно сказать, где и когда появился бетон, так как начало его зарождения уходит далеко в глубь веков. Очевидно лишь то, что он не возник таким, каким мы его знаем сегодня, а, как большинство строительных материалов, прошел длинный путь развития.
Наиболее ранний бетон, обнаруженный археологами, можно отнести к 5600 г. до н. э. Он был найден на берегу Дуная в поселке Лапенски Вир (Югославия) в одной из хижин древнего поселения каменного века, где из него был сделан пол толщиной 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести, доставлявшейся вверх по течению реки более чем за 400 км от места добычи.
История бетона неразрывно связана с историей цемента. Древнейшими вяжущими веществами, используемыми человеком, являлись глина и жирная земля, которые после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность.
Рис. 4. Зиккурат.
Плиний недаром называл такие стены «формованными» так как они, действительно, изготавливались путем трамбования (формования) влажного грунта или глины с камнем, уложенных между деревянными щитами опалубки, и в этом смысле являлись прообразом современных монолитных бетонных стен.
По мере развития и усложнения строительства возрастали требования, предъявляемые к вяжущим веществам. Считается, что более чем за 3 тыс. лет до н. э. в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие, такие, как гипс, а позднее — известь, которые получали посредством умеренной термической обработки исходного сырья.
Вместе с производством вяжущих расширялось применение растворов и бетонов. Вероятно, первыми шагами в освоении бетона было помимо полов сооружение траншей для фундаментов зданий, которые заполнялись галькой или обломками битого камня, затем заливались раствором глины, битума или извести с песком и превращались со временем в плотную и относительно прочную массу.
Отдельные примеры связывания мелких камней растворами или использование раствора с крупным заполнителем были известны в глубокой древности у египтян, вавилонян, финикийцев и карфагенян. Наиболее раннее применение бетона в Египте, обнаруженное в гробнице Тебесе (Теве), датируется 1950 г. до н. э. По сведениям Плиния Старшего, бетон был применен при строительстве галерей египетского лабиринта и монолитного свода пирамиды Нима задолго до нашей эры.
Одним из первых начали применять бетон народы, населяющие Индию и Китай. Великая китайская страна, строительство которой было начато в 214 г. до н. э., сооружена в основном из бетона. Приготовление бетона и формование из него стен состояло в следующем. Вначале одна часть известкового теста тщательно перемешивалась с двумя частями песка и гравия или песка, строительного мусора и земли. Полученная сухая (очень жесткая) бетонная сместь с небольшим содержанием воды укладывалась слоями толщиной около 12 см между деревянными щитами опалубки и усиленно уплотнялась деревянными трамбовками. После такого уплотнения поверхность каждого слоя слегка увлажнялась водой и на него укладывался следующий бетонный слой. Процесс повторялся до полного возведения стены. Такой метод строительства довольно широко применялся в Китае еще в 20-х годах нашего века при строительстве домов, школ, бань и пагод.
Народы, жившие на островах Эгейского моря и в Малой Азии, начиная с VII—VI вв. до н. э. применяли растворы на жирной извести с гидравлическими добавками при строительстве отдельных зданий и гидротехнических сооружений. В Индии уже в наше время в храмах и дворцах знати были обнаружены хорошо сохранившиеся бетонные «набивные» полы (IV—V вв. до н. э.).
Искусство производства бетона постепенно распространялось в Восточном Средиземноморье и примерно к 500 г. до н. э. достигло Древней Греции, где для покрытия стен, в том числе из необожженного кирпича, использовался мелкозернистый известковый бетон. Таким образом были отделаны дворцы царей Креза (560—546 гг. до н. э.) и Атталы. Впоследствии бетон стал применяться в виде бутовой кладки. Пространство между двумя рядами каменной стены заполнялось крупными камнями, а затем заливалось известковым раствором. Витрувий в своем трактате довольно подробно описал несколько видов такой кладки.
Можно предположить, что римские бетонные стены и другие подобные конструкции развились как раз из греческой бутовой кладки путем постепенного расширения бутобетонного ядра за счет уменьшения толщины каменных стен, которые из главного элемента кладки постепенно превратились в тонкую оболочку, играющую уже подсобную, второстепенную роль.
Заметное применение бетона на территории древнеримского государства началось примерно с конца IV в. до н. э. и продолжалось около-700 лет. За это время в его развитии, как в живом организме, можно проследить четыре важных этапа: рождение, быстрый рост, зрелость и гибель этого материала.
Так, зарождение бетона, т. е. медленное и постепенное внедрение его в римскую строительную практику, длилось более двух столетий (до I в. до н. э.). Второй этап, продолжавшийся до II в. н. э., сопровождался ускоренным ростом и широким распространением объемов бетонного строительства по всей Римской империи и прилегающим к ней странам. На третьем этапе (в период так называемой зрелости) бетон развивался не так стремительно, но с заметным улучшением свойств, технологии изготовления и принятия новых конструктивных решений. Это был этап качественного роста и развития больших потенциальных возможностей, который продолжался с начала II в. и примерно до середины III в. н. э. Наконец, заключительный, четвертый этап, продолжался менее ста лет и закончился в начале IV века н. э.
Указанное деление эволюционного развития римского бетона на отдельные этапы довольно условно, но позволяет схематично показать весь путь, который прошел этот материал за семь веков своего существования.
Источник книга «Римский бетон». Автор В.А.Кочетов
Все о бетоне
К сожалению, ученые не знают, когда и кто начал смешивать размоченную землю или глину с камнями. Есть только данные археологов — возраст построек, в которых обнаружили бетон, приблизительно 6000 лет. Первые образцы обнаружили в Древней Месопотамии, а в Древнем Риме бетон применяли во многих строениях.
Согласно археологическим исследованиям, история бетона началась со смеси гравия и красной природной извести: в древней хижине на берегу Дуная нашли пол толщиной 25 см. Причем такой извести в этой местности не было, ее доставляли по реке на расстояние до 400 км. Это свидетельствует о том, что древние строители хорошо знали о бетоне, его преимуществах, свойствах и способе изготовления, и специально изготавливали его, несмотря на сложности.
Интересна история бетона в странах Азии — Великую Китайскую стену и многие древние храмы Индии возводили с применением бетона. Потом в качестве связующего начали применять известь, что существенно улучшило его физические показатели. Наиболее «оригинальные» и богатые строители добавляли в бетон яичные желтки. В африканских странах для изготовления бетона использовали глину.
Многие ученые утверждают, что применять материал начали задолго до даты, определенной археологами. Но эти строения не сохранились до наших дней.
Настоящий расцвет бетон получил с появлением портландцемента — поистине уникального строительного материала. Одно из наиболее привлекательных свойств портландцемента — прочность бетона из него со временем увеличивается. Около 50% максимальной прочности он набирает за первые 10–14 дней, дальше набор прочности может продолжаться десятилетиями.
Портландцемент начали массово использовать с середины 19 века. Изобретение вибраторов позволило существенно увеличить прочность бетона и расширить сферы применения.
В дальнейшем история бетона тесно связана с использованием арматуры — появилась возможность создавать очень прочные и относительно легкие строительные и инженерные конструкции. Первым начал применять железные прутья для усиления бетона британец Уилкинсон (1854 год), в дальнейшем многие строители совершенствовали технологию изготовления железобетона.
В 20-м веке разработали технологию производства предварительно нагруженных железобетонных конструкций, после чего бетон стали применять во всех наиболее ответственных строительных конструкциях. Железобетон и сейчас занимает одну из лидирующих позиций среди всех существующих строительных материалов.
Процесс уменьшения линейных размеров (объема) бетона с течением времени в результате химических, физических, физико-химических процессов называется усадкой.
Деформации усадки при постоянных условиях внешней среды развиваются длительное время. В процессе химической реакции гидроксида кальция с углекислым газом образуется карбонит кальция, а образующиеся гидросиликаты кальция впоследствии разлагаются. Это и служит причиной усадки, поскольку первоначальный объем реагирующих веществ больше объема получившихся новообразований. Эти процессы идут до установления гигрометрического равновесия промежуточных значений.
Явление, в результате которого объем результирующих новообразований становится меньше суммарного объема веществ, вступающих в реакцию, называется контракцией. Обычно она составляет около 3-5 мл на 100 г цемента.
На нормативную прочность бетона при растяжении (R н р) влияют те же факторы, что и на прочность при сжатии, причем особенно существенное значение здесь имеет неоднородность структуры бетона. Хотя разные факторы сказываются на величинах R и R н р по-разному. Увеличение расхода цемента увеличивает прочность R н р значительно меньше, чем R. Повышение расхода цемента на 33% увеличивает R на 28,5%, а R н р всего на 12,5%. С ростом В/Ц (водоцеметное соотношение) сопротивление разрыву уменьшается меньше, чем сопротивление сжатию.
Кроме того, величина R н р зависит от зернового состава заполнителя и видов зерен. Песок и гравий с округленными зернами обуславливают меньшую величину прочности нежели песок и щебень с шероховатыми угловатыми зернами. А на величину R эти факторы влияния не оказывают.
При сравнении показателей прочности у бетонов разных марок выясняется, что отношение R н р/R уменьшается с повышением марки, то есть получается, что бетоны высоких марок обладают относительно меньшей прочностью на растяжение.
Стандарты не требуют специальных испытаний бетона на растяжение и не дают никаких указаний о размерах и форме образцов. Однако, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки по сечению образца, он должен иметь длину, превышающую поперечный размер не менее чем в 3 раза. Разрывное усилие, как правило, передается через специальные заплечики на концах образца. Важно перед испытанием предохранить образцы от резких перепадов влажности и температуры, так как это оказывает большое влияние на результат. Также окончательный результат испытаний зависит от точности установки в машине и правильной геометрической формы образца. Эксцентрицитет и самый незначительный перекос могут сильно отразиться на показателе R н р.
При данной методике испытания на растяжение, показатель прочности, вычисленный по формуле Np/Fполучается весьма условным. Нередко образцы разрушаются возле заплечиков, где возникают значительные концентрации напряжения. Но даже при разрыве между заплечиками найденная плотность не менее условна, поскольку разрыв происходит чаще всего по поверхности соприкасания цементного камня с камневидными составляющими. А так как эта поверхность совершенно случайная, то разброс показателей выходит довольно большой.
Как и при сжатии, огромное значение имеет размер поперечного сечения образца: большие значения R н р имеют образцы с меньшим поперечным сечением.
Прочность бетона при растяжении довольно невелика и составляет от 1/8 до 1/17 от его прочности при сжатии.
Есть несколько способов повысить прочность бетона при растяжении. Лучшие увеличивают плотность бетона. Самый простой — правильный подбор состава бетона и применение цементов высокой прочности. Помогает также примесь разных добавок – тонко измельченных каменных материалов, трасов и пуццоланов. Лучшее средство повышения прочности при растяжении — хорошее уплотнение бетона путем вибрирования, вакуумирования, виброштампования или центрифугирования.
История бетона
Сегодня бетон и изделия из него повсеместно применяются не только в строительстве, но и во всех секторах народного хозяйства. Почти ни один объект не обходится без применения товарного бетона. Изделия из бетона, такие, как железобетонные сваи или блоки, являются основой для качественного и долговечного фундамента. Широко применяются и другие изделия из бетона: оконные и дверные перемычки, железобетонные трубы, коллекторы, колодезные кольца, лестничные марши.
История изобретения цемента
А ведь несколько тысяч лет назад нашим предкам было куда сложнее. В попытках строить надежные дома, мосты и дороги шли они нелегким путем проб и ошибок, неудач и экспериментов. Ни для кого не будет секретом, что состав компонентов первых бетонов кардинально отличается от того, что предписывает использовать современная технология производства. Оттого и главный вяжущий компонент бетона – цемент – стал таковым не сразу. Первые капитальные сооружения строились на базе глины, извести и даже гипса. При этом нельзя сказать, что такие строения отличались недостаточной прочностью: современные строители и сегодня применяют известковый раствор при кладочных и штукатурных работах. А вот гипс свою популярность с течением времени утерял: высокая стоимость и низкая влагостойкость привели к тому, что применение гипса даже во внешней отделке свелось к минимуму.
Однако вернемся к истокам. Согласно находкам археологов, появилось первое подобие современного бетона около 10 000 лет назад. В то же время утверждать о повсеместном применении бетона будет слишком наивно: подавляющее большинство находок являются лишь элементами каких-то незначительных конструкций, что указывает на то, что бетон в капитальном строительстве сооружений изначально не применялся.
Первыми использовать монолитное бетонирование начали римляне. Первые бетонные постройки на территории современной Италии историки относят к 850-900 годам нашей эры. Причем многие из строений сохранились до нашего времени в первозданном виде. Однако постоянные войны снижали эффективность преемственности поколений. Так и рецепт уникальной структуры римского бетона с использованием пуццоланового вяжущего был утерян и забыт. Причем ученые умы строительства сотни лет пытались повторить ту самую формулу приготовления бетона, да только ничего у них не получалось. Все это приводило в итоге к тому, что люди по старинке использовали песок и известь в строениях. И лишь самые обеспеченные люди могли позволить себе внутреннюю и внешнюю отделку гипсом.
Однако в 1796 году англичанину Джеймсу Паркеру наконец-то удается получить цемент путем обжига мелкозернистой глины с известью. И название дали в духе времени – «романцемент». Отличие от современного порталандцемента только в температуре обжига – «романцемент» производился в раскаленной до 800-900 градусов печи, в то время как сегодня за предел принимается температура спекания (1500 С).
Несложно догадаться, что свойства «романцемента» не могли удовлетворить возрастающим строительным требованиям. А значит, эксперименты в векторе поиска идеального бетона продолжились. При этом в XIX веке сразу в нескольких точках планеты были сделаны приблизительно одинаковые открытия. Новый рецепт в 1824 году предложил британец Джозефф Аспдин, а уже в 1825 похожую методику изготовления цемента вывел Егор Челиев в царской России. Причем опытные исследования ученых велись абсолютно независимо друг от друга, а прототипы цемента использовались Челиевым ещё в 1813 году, во время отстройки сожженной Москвы. Так, применялся компонент в процессе сооружения Московского Кремля. Полученный связующий компонент смеси нарекли «портландцемент».
Название прижилось, а открытую смесь используют с добавлением присадок вплоть до наших дней. Таким образом, используемый сегодня в повсеместном строительстве цемент можно считать изобретенным в начале XIX века. Конечно, за эти годы цемент стал подвергаться более тонкому помолу, состав подвергся оптимальному нормированию. Но сама методика осталась незыблемой. Это был уже не тот загадочный римский бетон, а совершенно новый, уникальный материал с более высокими эксплуатационными характеристиками. Бетон теперь не боялся ни влаги, ни огня, ни мороза.
Оценить одно из лучших изобретений XIX века в Европе смогли по достоинству. Огромное количество его достоинств привели к тому, что в середине века он уже повсеместно применялся во всем мире. Единственным недостатком бетона можно было считать лишь слабую устойчивость к нагрузкам на растяжение. Оттого и применение его ограничивалось строительными перегородками, фундаментами да небольшими пролетами. Предпочтение же отдавалось железу, несмотря на его подверженность коррозии и деформациям при высоких температурах. Пытаясь нивелировать эти недостатки, ученые шаг за шагом шли к изобретению единого материала – железобетонных изделий (ЖБИ).
Именно историю появления цемента можно приравнивать к истории бетона, поскольку именно дальнейшее смешивание цемента, гравия (щебня), песка и воды позволило людям получать бетон с высокими эксплуатационными свойствами. Сегодня абсолютно все виды цементных смесей с крупными или мелкими заполнителями на водной основе принято считать бетоном. Используемые в монолитном строительстве бетоны носят название товарных бетонов, а применяемые при производстве ЖБ изделий – конструкционных бетонов.
История появления ЖБИ
Рассказывая историю появления современного бетона, нельзя обойти вниманием важное дочернее изобретение – ЖБИ. Поскольку не будь ЖБИ, не было бы от современного бетона столько пользы в строительстве. Недаром именно ЖБИ, а не бетон, многие называют переворотным изобретением в мировом строительстве. Удивительно, но факт: до наших дней достойной альтернативы ЖБИ не придумано.
Стараясь повысить качество и долговечность сооружаемых конструкций, строители постоянно экспериментировали с бетоном и железом. Первый толковый композитный материал удалось представить на суд общественности британскому штукатуру Уильяму Уилкинсону. После получения патента в 1854 году, творение англичанина с успехом начало применятся при монолитном и сборном производстве плит перекрытий. Параллельно во Франции Франсуа Куанье не просто применяет в строительстве ЖБИ, а и полностью возводит дом на базе железобетонных конструкций. Однако «отцом ЖБИ» принято считать французского садовника Жозефа Монье, который, не имея должного образования, методом «тыка», проб и ошибок сумел поставить производство ЖБИ на конвейер, запатентовав сначала железобетонный мост, а в 1878 году – железобетонные шпалы и балки. Затем недостатки его изобретений были исключены при помощи фундаментальных исследований инженеров и материаловедов того времени. Так, например, немец Гюстав Вайс предложил перекладывать арматуру из середины конструкции в ее нижнюю, «принимающую», часть, что позволило увеличить величину пролетов до 5 метров. Именно подобная универсальность позволила бетону утвердиться в качестве главного строительного материала, а ЖБИ – как самому надежному и востребованному строительному продукту современности.
Когда изобрели бетон?
Искусственные алмазы, искусственные рубины и изумруды. Их за время существования человечества было сделано и продано очень много. Миллионы штук и миллиарды карат. Но в истории изобретений человеческой цивилизации намного большее влияние имеет искусственный камень — бетон.
Люди научились делать его очень давно. Некоторые египтологи предполагают, что большая часть огромных пирамид — не что иное, как искусственный камень, древнейший бетон в истории человечества. Пирамиды Древнего Египта, огромные величественные сооружения Древнего Рима и колоссальные небоскребы из стекла и бетона создавались из одного материала. Сколько его произвели за все времена? Миллиарды тонн? Триллионы тонн?
Скажу сразу, что, хотя современные небоскребы и зовут «колоссами из стекла и бетона», их силовой каркас создают из стали. А уж потом заливают полы и стены бетоном и украшают все это стеклом. Все равно бетон, в том или ином виде, абсолютно необходимая часть современного строительства. И это верно уже много десятилетий, чтобы не сказать — веков.
Рецепт первого бетона был открыт 5−6 тысяч лет назад, когда люди обнаружили, что если сильно обжечь некоторые горные породы, смолоть их в пыль, а потом перемешать с гравием и добавить нужное количество воды, то получается вязкая масса, которая высыхает на воздухе за несколько дней, после чего получается искусственный камень. Если его залить в форму, пока он не застыл, сразу же после добавления воды и хорошего перемешивания, то получается камень нужной формы или хороший кусок стены.
Легендарный Лабиринт Древнего Египта имел бетонные стены, отлитые за 3600 лет до н.э. Из бетона сделаны древнейшие сооружения Мексики, некоторые части Великой Китайской стены, древнеримский Пантеон… 
Пантеон в Риме, Италия
Фото: Depositphotos
В Древнем Риме использовался т.н. цемент-пуццолана. Залежи вяжущего вещества в Древнем Риме добывали на холмах рядом с Везувием, возле местечка Путеола. У нас слово перевели как пуццолана, хотя сами итальянцы называют его поццолана.
Лирическое отступление в тему.
Полагаете, разница между puzzo и pozzo — всего одна буква? Итальянский язык очень многолик. Слова pazzo, pezzo, puzzo и pozzo (паццо-пеццо-пуццо и поццо) отличаются всего одной буквой, но имеют совершенно различный смысл, ибо переводятся (последовательно) как — сумасшедший, кусочек, вонь и колодец. Велик и могуч итальянский язык!
Но вернемся к бетонам.
Из этого бетона-пуццолана были построены многие акведуки в Римской империи, в городах многоэтажные дома для плебса делали из бетона. Не надо вырубать в каменоломне камень и везти его за десятки или сотни километров к месту стройки. Привезти цемента-поццоланы и мелких камней, залить водой из реки, размешать как следует — и залить в форму. Через несколько дней очередная часть стены уже готова. За несколько веков на территории Империи было построено множество объектов с применением бетона-пуццоланы.
Когда Империя погибла, многие открытия оказались забыты на века. О бетоне вспомнили в XVII веке. В Англии тогда активно расширяли разнообразные портовые сооружения. И водостойкий цемент оказался очень полезен. В Англии обжигали известняк с примесями глины и получали водоустойчивую вяжущую составляющую. Такой бетон твердел, даже будучи погруженным в воду. 
Известковый каменный карьер на острове Портленд, Англия
Фото: Wilson44691, ru.wikipedia.org
Век XIX был началом эпохи цемента. По всему миру строились заводы, во многих городах строились дома. Изобретались разнообразные виды цементов, был придуман железобетон — и началось…
Строительство стало намного технологичнее. Не надо выламывать в каменоломнях камни, которые потом надо обтесать, придав правильную форму, привезти их, возможно, за многие десятки километров от каменоломни на место строительства. Вместо этого можно использовать искусственный камень, затвердевающий прямо на своем месте в стене.
Или просто стена этажа, залитая за один раз, затвердевшая за сутки-двое, позволяющая через несколько дней разместить на только что созданном этаже оборудование, которое позволит залить следующий этаж. И так — этаж за этажом, неделя за неделей, растут железобетонные здания. Знай только, подвози машинами цемент, гравий, а воду можно взять в водопроводе. 
М. С. Сарьян, «Рабочий поселок и цементный завод в Давалу»
Фото: artchive.ru
С начала 60-х годов СССР занимал по производству цемента первое место в мире. Сейчас Россия находится на 5 месте. А на первом месте по производству цемента находится Китай.
В наше время созданы десятки различных видов цементов.
Есть цементы, которые очень быстро схватываются и твердеют.
Есть цементы, которые водонепронецаемы и даже обладают свойствами водооталкивания.
Если цементы, устойчивые к сильно минерализованным водам.
Алсфальтоцемент покрывает улицы, дома на которых сделаны из бетона.
Пломба на зубе — цемент!
При повреждении подводной части корабля в море аварийная команда ставит на пробоину цементный пластырь, который останавливает течь, и бетонная заплатка позволяет кораблю пройти по морю большое расстояние, дойти до порта, где пробоину необходимо будет заварить.
Даже у писателей-фантастов, в далеком будущем, роботы-ремонтники ремонтируют поврежденные паропроводы или пробитую метеоритами обшивку корабля ничем иным, как «пластоцементом».
Серый порошок, вездесущий и все пачкающий при ремонте или при строительстве — незаметный, не знаменитый и незаменимый.
Может быть, нашу эпоху стоит назвать эпохой цемента. Как бы мы обходились, если бы его не было?