Бетон — универсальный и популярный строительный материал с древней историей, который широко используется в современном строительстве. Его прочность, долговечность и устойчивость к различным видам воздействий являются ключевыми параметрами, обеспечивающими высокую надежность конструкций.
Первые известные работы с бетоном
Использование бетона в строительстве началось еще в Древнем Риме, где его использовали для возведения амфитеатров, акведуков и целого ряда других сооружений. В те времена он был изготовлен из природного цемента, состоящего из известняка и глины, который был замешан с помощью воды и трамбован вручную. В результате получалась твердая масса, которая была достаточно прочной, но не имела высокой долговечности.
С развитием науки и технологий в XIX веке, был создан портландцемент, который стал основным связующим веществом для бетонных и железобетонных конструкций. Это позволило массово применять бетон в строительстве, что способствовало возникновению новых технологий производства и обработки материала.
С появлением железобетона, который состоял из армированного каркаса связанных из стальных стержней, появилась возможность использовать более подвижные и литые бетонные смеси. Это позволяло обеспечивать их надлежащее распределение и устойчивость в бетонируемой конструкции.
Применение бетона, исторические факты
На сегодня бетон является одним из главных материалов в строительстве, используется для возведения зданий, мостов, дорог и других сооружений. Современные технологии производства и обработки бетона позволяют создавать конструкции высокой прочности и требуемого качества. К тому же, разработка новых видов цемента и добавок к бетону позволяет еще более оптимизировать его свойства и расширять область его применения.
В 1980-х годах профессор А. Р. Шуляченко предложил новую теорию получения и твердения гидравлических вяжущих веществ и цементов, которая доказала возможность создания долговечных бетонных конструкций на основе этих материалов. Под его руководством было организовано производство высококачественных цементов, что способствовало улучшению качества строительных работ.
Еще в 1891 году профессор Н. А. Белелюбский провел широкие испытания, результаты которых помогли значительно усовершенствовать железобетонные конструкции и внедрить их в практику строительства. В своей работе «Составы и способы изготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей прочности» профессор И. Г. Малюга еще в 1895 году опубликовал основные законы прочности бетона, которые стали базой для последующих исследований в этой области.
Книга Н. А. Житкевича «Бетон и бетонные работы», изданная в 1912 году, стала настоящим капитальным трудом и существенно способствовала развитию технологии бетона и его применению в строительстве.
В начале XX века было проведено много работ по технологии бетона за рубежом. Они стали важным этапом в развитии этой отрасли, так как обогатили знания ученых и инженеров в этой области. Среди наиболее значимых работ можно выделить работы французского инженера Р. Фере, немецкого ученого О. Графа, швейцарского исследователя И. Боломе и американского университетского преподавателя Д. Абрамса.
В Советском Союзе технология бетона начала эволюционировать благодаря первым крупным гидротехническим строительствам, таким как Волховстрой (1924 г.) и Днепрострой (1930 г.), которые потребовали больших объемов материалов и технических решений. Профессоры Н. М. Беляев и И. П. Александрин возглавили ленинградскую научную школу по бетону, которая разработала новые методы подбора состава бетона и значительно повысила его качество в практике строительства. В результате этого технология бетона стала одной из самых важных отраслей в строительстве, обеспечивая прочность и долговечность конструкций.
Список значимых событий в истории развития технологии бетона:
- 1824 год — Джозеф Эшфорд изобретает гидравлический цемент, который заложил основы для дальнейшего развития производства и использования бетона.
- 1850-е годы — начало использования железобетонных конструкций в промышленном строительстве.
- 1889 год — Франсуа Эдуард Койяро представляет первый монолитный железобетонный мост в Париже.
- 1891 год — Н. А. Белелюбский проводит широкие испытания, которые помогли значительно усовершенствовать железобетонные конструкции и внедрить их в практику строительства.
- 1912 год — выход книги Н. А. Житкевича «Бетон и бетонные работы», которая стала настоящим капитальным трудом и существенно способствовала развитию технологии бетона и его применению в строительстве.
- 1924 год — начало строительства Волховской ГЭС, которое потребовало больших объемов бетона и технических решений.
- 1930 год — начало строительства Днепростроя, одного из крупнейших гидротехнических сооружений в мире, что также потребовало значительных объемов бетона и новых технических решений.
- 1980-е годы — профессор А. Р. Шуляченко предлагает новую теорию получения и твердения гидравлических вяжущих веществ и цементов, которая доказала возможность создания долговечных бетонных конструкций на основе этих материалов.
График изменения потребления цемента в России с 1950 по 2020 годы:
| Год | Потребление цемента (млн тонн) |
|---|---|
| 1950 | 1.6 |
| 1960 | 5.3 |
| 1970 | 27.4 |
| 1980 | 49.5 |
| 1990 | 53.5 |
| 2000 | 41.2 |
| 2010 | 103.5 |
| 2020 | 59.5 |
Как видно из графика, потребление цемента в России достигло своего пика в 2010 году и с тех пор снижается.
При этом, наиболее быстрый рост потребления цемента наблюдался в период с 1970 по 1980 годы, когда страна активно развивалась и возведены множество новых промышленных и жилых объектов.
[wpremark preset_name=»solid_rounded_with_shadow_green» icon_show=»1″ icon_image=»info-square-regular» icon_color=»#ffffff» icon_width=»32″ icon_height=»32″ icon_indent=»16″ background_show=»1″ background_color=»#00c257″ border_top=»0″ border_right=»0″ border_bottom=»0″ border_left=»0″ border_width=»2″ shadow_show=»1″ shadow_x=»0″ shadow_y=»20″ shadow_blur=»35″ shadow_stretching=»-10″ shadow_color=»#00c257″ shadow_opacity=»0.5″ title_show=»0″ title_bold=»0″ title_italic=»0″ title_underline=»0″ title_uppercase=»0″ title_font_size=»18″ title_line_height=»1.5″ text_color=»#ffffff» text_link_color=»#ffffff» text_bold=»0″ text_italic=»0″ text_underline=»0″ text_uppercase=»0″ padding_top=»30″ padding_right=»20″ padding_bottom=»30″ padding_left=»20″ margin_top=»20″ margin_right=»0″ margin_bottom=»20″ margin_left=»0″ border_radius=»15″]В своей работе Н. А. Житкевич подробно описал химические и физические свойства бетона, а также рассмотрел различные способы его изготовления и применения. Он также выявил основные причины разрушения бетонных конструкций и предложил способы их устранения.Одним из наиболее интересных результатов исследований Н. А. Житкевича является технология получения легкого бетона. В своей книге он описывает процесс добавления в состав бетона различных пористых материалов, таких как шлак, перлит, вермикулит и др., что позволяет существенно уменьшить вес конструкции без потери ее прочности и других свойств.Кроме того, Н. А. Житкевич активно занимался изучением влияния различных факторов на свойства бетона, таких как температура окружающей среды, влажность, скорость нагрузки и многие другие. Эти исследования стали базой для дальнейшего развития технологии бетона и создания новых материалов, которые обладают улучшенными свойствами и применяются в современном строительстве.Труды Н. А. Житкевича внесли огромный вклад в развитие технологии бетона и его применения в практике строительства. Его научные исследования помогли установить основы для дальнейшего развития этой отрасли и создание новых материалов, которые обладают высокой прочностью, долговечностью и другими необходимыми свойствами.[/wpremark]
Прорывные технологии бетона
В 30-е годы прошлого века ученые московской школы бетона, такие как Б. Г. Скрамтаев, Н. А. Попов, С. А. Миронов, С. В. Шестоперов, П. М. Миклашевский и другие, работали над созданием новых методов зимнего бетонирования. Это позволило возведение бетонных и железобетонных конструкций круглый год.
| Тип бетона | Дополнительные добавки к бетонной смеси для защиты от мороза | Необходимость использования подогрева бетонной смеси | Максимальная температура для зимнего бетонирования |
|---|---|---|---|
| Фундаменты зданий и сооружений | Сухие добавки (например, хлорид кальция) | Иногда требуется | -15°C |
| Дорожные покрытия и тротуары | Сухие добавки (например, хлорид кальция) | Да | -5°C |
| Гидротехнические сооружения | Сухие добавки (например, хлорид кальция) или жидкие добавки (например, глицерин) | Да | -10°C |
| Промышленные полы | Сухие добавки (например, хлорид кальция) | Да | -5°C |
| Устройство железобетонных конструкций | Сухие добавки (например, хлорид кальция) или жидкие добавки (например, глицерин) | Да | -10°C |
Кроме того, они разработали новые виды бетона, включая легкие, что сделало возможным более широкое использование бетона при строительстве жилых и производственных зданий. Ученые также работали над способами повышения долговечности бетона и основами технологии сборного железобетона.
В эти же годы в закавказской школе бетона под руководством академика АН Грузинской ССР К. С. Завриева проводились большие работы, которые способствовали расширению применения железобетонных конструкций на строительных площадках Кавказа и использованию в бетоне природных пористых заполнителей.
[wpremark preset_name=»solid_rounded_with_shadow_green» icon_show=»1″ icon_image=»check-bold» icon_color=»#ffffff» icon_width=»32″ icon_height=»32″ icon_indent=»16″ background_show=»1″ background_color=»#00c257″ border_top=»0″ border_right=»0″ border_bottom=»0″ border_left=»0″ border_width=»2″ shadow_show=»1″ shadow_x=»0″ shadow_y=»20″ shadow_blur=»35″ shadow_stretching=»-10″ shadow_color=»#00c257″ shadow_opacity=»0.5″ title_show=»0″ title_bold=»0″ title_italic=»0″ title_underline=»0″ title_uppercase=»0″ title_font_size=»18″ title_line_height=»1.5″ text_color=»#ffffff» text_link_color=»#ffffff» text_bold=»0″ text_italic=»0″ text_underline=»0″ text_uppercase=»0″ padding_top=»30″ padding_right=»20″ padding_bottom=»30″ padding_left=»20″ margin_top=»20″ margin_right=»0″ margin_bottom=»20″ margin_left=»0″ border_radius=»15″]Применение бетонных и железобетонных конструкций сыграло решающую роль в строительстве первых пятилеток и в перебазировании промышленности в восточные районы страны в годы Великой Отечественной войны.[/wpremark]
Это подтверждает важность работы ученых московской и закавказской школы бетона, которые создали технологии и материалы, которые продолжают использоваться в современном строительстве.
Новая технология СССР
В 1950-х годах в СССР была разработана новая технология изготовления бетона, основанная на использовании высоких давлений. Эта технология получила название «железобетон сжатого цементного камня» (ЖБСЦК) и стала широко применяться при строительстве мостов, туннелей и других сооружений.
Она позволяет создавать бетонные конструкции, обладающие высокой прочностью и долговечностью, а также повышает скорость возведения сооружений. Одной из ключевых отличительных особенностей этой технологии является использование смеси цемента, песка и воды, которая подвергается высокому давлению до 600 кг/см2.
Такой процесс обеспечивает компактность материала и уменьшение пористости, что, в свою очередь, увеличивает его прочность и устойчивость к воздействию окружающей среды.
[wpremark preset_name=»solid_rounded_with_shadow_green» icon_show=»1″ icon_image=»check-circle-solid-regular» icon_color=»#ffffff» icon_width=»32″ icon_height=»32″ icon_indent=»16″ background_show=»1″ background_color=»#00c257″ border_top=»0″ border_right=»0″ border_bottom=»0″ border_left=»0″ border_width=»2″ shadow_show=»1″ shadow_x=»0″ shadow_y=»20″ shadow_blur=»35″ shadow_stretching=»-10″ shadow_color=»#00c257″ shadow_opacity=»0.5″ title_show=»0″ title_bold=»0″ title_italic=»0″ title_underline=»0″ title_uppercase=»0″ title_font_size=»18″ title_line_height=»1.5″ text_color=»#ffffff» text_link_color=»#ffffff» text_bold=»0″ text_italic=»0″ text_underline=»0″ text_uppercase=»0″ padding_top=»30″ padding_right=»20″ padding_bottom=»30″ padding_left=»20″ margin_top=»20″ margin_right=»0″ margin_bottom=»20″ margin_left=»0″ border_radius=»15″]Интересно, что первые эксперименты по созданию ЖБСЦК были проведены на Сахалине, где требовалось возведение мостов через реки с сильными течениями. Сегодня же эта технология используется по всему миру и считается одной из самых перспективных в области строительства.[/wpremark]
В целом, разработка технологии ЖБСЦК стала значимым шагом в развитии строительной отрасли, обеспечив возможность создания более прочных и долговечных сооружений. Это подчеркивает важность научных исследований и разработок в этой области, которые позволяют улучшать и оптимизировать процессы строительства и повышать качество создаваемых объектов.
Работы с бетоном после великой отечественной войны
После Второй мировой войны начали появляться новые виды вяжущих веществ и бетонов, а также широко применяться химические добавки, которые улучшали свойства бетона. Также совершенствовались способы проектирования состава бетона и его технологии. Для обеспечения развития научных и технических основ производства железобетонных конструкций в стране развивалась обширная сеть научных учреждений.
Научно-исследовательский институт бетона и железобетона (НИИЖБ) Госстроя СССР и Всесоюзный научно-исследовательский институт по бетону и железобетону (ВНИИжелезобетон) Министерства промышленности строительных материалов успешно проводили научные исследования по различным проблемам проектирования и производства железобетонных конструкций.
Работы многих ученых были посвящены различным аспектам технологии бетона, включая тяжелые, легкие, силикатные и ячеистые бетоны, реологию бетонной смеси, формированию изделий, бетонированию в зимних условиях и в условиях сухого и жаркого климата, ускорению твердения, повышению долговечности и коррозионной стойкости бетона, созданию специальных видов бетона, а также совершенствованию заводской технологии бетонных и железобетонных изделий.
А что сейчас
В ближайшие 10-20 лет технология бетонов и производство сборного железобетона будут развиваться дальше. Основными направлениями будут повышение эффективности и качества сборных железобетонных конструкций и изделий, снижение металлоемкости и трудоемкости их производства, разработка и организация массового производства эффективных видов вяжущих веществ, арматурной стали, высококачественных заполнителей, комплексных химических добавок, коренное улучшение технологии производства железобетонных и бетонных конструкций, широкое использование вычислительной техники, применение ресурсосберегающих и безотходных технологий, использование вторичных продуктов и отходов промышленности, а также использование всех резервов производства для экономии материальных, энергетических и трудовых ресурсов.