Бетон в наше время
Падение Западной Римской империи привело к тому, что рецепты строительных смесей были утеряны. Современные растворы, в которые в качестве вяжущего добавляют цемент, открыли в 1844 году.
Изобретение железобетона позволило совершить в строительной отрасли значительный прорыв. Сегодня существуют разные версии о том, кто его изобрел. Согласно одной версии, железобетон придумал садовник по фамилии Монье. Он решил укрепить садовые кадки металлическими вкладышами. В соответствии с другой, этот вид бетона был открыт французом Ламбо. Он соединил цемент с армирующей сеткой. Кому бы ни принадлежало это открытие, современное строительство невозможно представить без использования бетонных смесей. Строительный материал остается популярным и востребованным, а новые технологии позволяют совершенствовать состав, открытый много лет назад, в соответствии с запросами общества и современных реалий.
Про бетон люди знают уже 6000 лет. Доподлинно известно, что прообраз материала широко использовался еще в Древнем Риме, но когда Римская империя пала, об этом материале забыли на тысячу лет. Бетон на основе вяжущего вещества, в качестве которого выступает цемент, известен примерно с середины 19 столетия.
Под бетоном понимают неприродный стройматериал, состоящий из связывающего компонента – , мелких и крупных заполнителей и воды. Все ингредиенты смешивают в строго определенных пропорциях для получения материала с необходимыми характеристиками. Очень часто для изменения качеств материала в его состав замешивают разные добавки.
Изготовление бетона
Основу смеси изготавливают из воды и цемента – основных связующих компонентов бетона. Соотношение этих двух компонентов, которое обозначают «В/Ц» – самая важная характеристика этого материала. Чем меньше значение соотношения В/Ц, тем прочнее будет бетон.
Интересные факты про ремонт
Первые обои были тканевыми и появились задолго до н.э. Бумажные обои более двух тысяч лет назад придумали в Китае и делали их из рисовой бумаги. А в 16 веке некий оригинал придумал шерстяные обои — бумагу, покрытую клеем, на которую раскидывалась шерсть.
Пузырчатая пленка
Практически ни один ремонт не обходится без обоев. В 1957 г. Альфред Филдинг и Марк Чванн решили изобрести моющиеся обои, но в итоге их изделие стало популярным, хотя и в другой сфере. Речь идет о пленке с пузырьками, по сей день являющейся незаменимым упаковочным материалом.
Софье Ковалевской, всемирно известному математику, полюбить этот школьный предмет помогли нехватка денег в семье и обои, а точнее их отсутствие. Когда Софья была ребенком, в доме делали ремонт и на ее комнату не хватило обоев. Тогда родители оклеили стены комнаты лекциями математика Острогожского. Взрослея, девочка с удовольствием читала их и полюбила математику.
Еще в средние века люди стали задумываться, каким можно сделать покрытие пола, кроме каменного и деревянного. В 17 веке в Европе вошло в моду напольное покрытие, считающееся первым линолеумом. Его изобрел в 1763 году Натан Смит — оно делалось из живицы (смолы хвойных деревьев), пчелиного воска, красителя и масла из семян льна. Этой горячей смесью пропитывали ткань, после чего она не пропускала воду.
Гипокауст
Оказывается, что столь популярный ныне теплый пол изобретен не нашими современниками, а в Древнем мире, правда, для достижения нужного эффекта использовалась другая технология. Греки и римляне обогревали полы и стены в богатых домах при помощи гипокауста — печи, от которой по системе труб нагретый воздух подавался под пол и стены.
Натяжные потолки также не современное изобретение. В Древнем Риме ткань пропитывали раствором извести и натягивали чуть ниже потолка.
И, конечно же, непременным атрибутом наших домов является унитаз. По словам археологов, предположительно, сие необходимое изделие изобрели в Китае. По крайней мере, самый старинный унитаз (возраст его превышает две тысячи лет) найден именно там.
Ремонт практически каждого дома или квартиры включает облицовку поверхностей напольной или настенной керамической плиткой. Основа ее выполняется из обожженной глины и имеет интересное название — «бисквит». Потом на титульную сторону бисквита наносится глазурь.
Первый паркет появился в Европе в 13 веке. Его изготавливают не только из твердых пород деревьев, но и из пробкового дерева. А в Австрии выпускаются паркетные доски, изготовленные из бочек, в которых долго хранилось виски. Вкуса и запаха паркет не имеет, но специфический винный оттенок ему гарантирован.
Самый дорогой паркет в мире
Стоимость самого дорогого паркета за квадратный метр — миллион долларов. Это паркет ручной работы, сплошь украшенный ониксом, бриллиантами и перламутром. Весьма недешевый ремонт!
Жалюзи прошлых веков
Жалюзи — устройство, защищающее окна от лишнего света и посторонних взглядов. Кстати, «жалюзи» в переводе с французского означает «ревность». Прообразом жалюзи явилось что-то, чем завешивали окна: в теплых странах — ткань, защищавшая жилье от палящих лучей солнца, а в холодных — дерево или кожа, сохранявшие в помещении тепло.
Великая пирамида в Египте
Есть много аспектов, касающихся методов строительства Великой пирамиды, которая все еще стоит на плато Гиза к западу от современного Каира. Самым интересным является формирование и размещение облицовочных камней из белого известняка.
Сегодня мы можем видеть только основную кладку, но до 820 года нашей эры, когда мусульманский принц Аль Мамун пришел с инженерами и рабочими взломать пирамиду, камни оставались нетронутыми. Они были так хорошо уложены и состыкованы, что казались цельным каменным листом с четырех сторон.
Принц знал из древней легенды, что на северной стороне, примерно в 25 метрах над основанием, есть вход, но облицовочные камни были уложены настолько идеально, что инженеры не смогли его найти. Легенда также повествует о секретной двери на петлях, которая чудесным образом открылась, когда кто-то произнес имя того, кто ее создал. Правда это или нет, но принц и все его люди не смогли найти проход после нескольких дней поисков, несмотря на массивные камни, уложенные над входом как большая двускатная крыша.
Wikipedia
Так нынче выглядит предполагаемый вход, до 820 г. н. э. покрытый аккуратно нарезанным белым известняком. Перебравшись через северную сторону, инженеры и геодезисты принца не смогли определить его местонахождение. Они предположили, что древний архитектор, должно быть, установил дверь на центральной линии пирамиды, поэтому надеялись именно там найти проход в сокровищницу.
quora.com
Было очень странно, что дверь была смещена на восток на 286,1 пирамидальных дюйма (очень близко к имперским дюймам того времени, примерно на 7,3 м). Это необъяснимо точное измерение по какой-то пока неизвестной причине повторяется много раз во внутренних камерах. Не подозревая об этом секрете, принц и его люди копались на центральной линии, когда услышали звук падающего с потолка камня левее. Они изменили курс и нашли восточный проход. По сей день это единственный способ попасть в пирамиду.
До сих пор остается много вопросов:
- почему вход был смещен на 286,1 дюйма (726,694 см)?
- почему это странное измерение повторяется во всей внутренней структуре?
- к чему 13 акров особой отделки, если известняковая облицовка почти идеально вписывалась в основную кладку?
- зачем соблюдалась чрезвычайная точность конструкции?
Найти бы того, кто ответит… — D. L. Sandusky
Минус вода и песок
Основными компонентами бетона являются цемент, щебень, песок и вода. Казалось бы, всего этого на Земле в избытке. Но количество производимого бетона означает, что многие ресурсы оказываются под угрозой.
Дело в том, что для бетона не подойдет любой песок — необходим именно морской его вариант. Он обкатан водой, а не ветром, и такие песчинки лучше крепятся друг к другу. Тогда как пустынный песок более округлый и не подходит для производства бетона. Человечество использует морской песок гораздо быстрее, чем волны океанов успевают пополнить запасы — со временем это неизбежно приводит к его нехватке. Правда, в России в основном используется не морской, а карьерный песок, но эта оговорка не умаляет глобальную проблему.
Работы в песчаном карьере. Фото: С. Лидов / РИА Новости
С водой дела обстоят не лучше. В 2012 году 9% всей использованной человечеством воды ушло исключительно на производство бетона. Согласно прогнозам журнала Nature Sustainability к 2050 году 75% всей воды, необходимой для производства бетона, будет использоваться в развивающихся странах. Например, в Индии, где жителям мегаполисов воды уже сейчас не всегда хватает даже для питья.
Следом за Талль-эль-Хаммамом был уничтожен Иерихон
Спустя одну минуту после уничтожения “Содома”, ударная волна обрушилась на город Иерихон, распложенный от него в 22 км к западу. В результате стены второго древнего города были разрушены, а сам он сгорел дотла. Чтобы выяснить это, ученым понадобилось 15 лет кропотливого труда, в котором принимали участия сотен людей. Все находки были тщательно изучены десятками ученых из разных стран. Среди них археологи, геологи, геохимики и пр.
Также археологи обнаружили, что в результате взрыва в воздух было поднято огромное количество соли из района Мертвого моря. Ветер разнес ее на большие расстояния. Высокая концентрация соли в почве, возможно, стала причиной того, что некогда процветающие города долины реки Иордан в конце бронзового века были покинуты людьми. Напоследок напомню, что также совсем недавно ученые обнаружили древний город Гераклион на дне египетского залива Абу-Кир, о чем недавно рассказывал мой коллега.
Римский бетон
Римский бетон укладывался слоями в виде раствора вручную между камнями различных размеров. Этот раствор обкладывали глиняными камнями с обеих сторон, если это была нижняя часть строения, а для создания стен камни служили формой для «бетона». Известно, что эти кирпичи имели не конструктивное значение а использовались для облегчения строительства и, как элементы декора. Нет сомнений, что материал «пуццолан» сделал этот тип конструкций возможным, так как он был использован во всем Риме и районе Неаполя, но не встречался в северной Италии, и в других местах в Римской империи.
Большинство общественных зданий, в том числе Пантеон, и модные резиденции в Риме использовали бетонные кирпичи для возведения стен и сводов. Купол Пантеона, построенный во втором веке нашей эры, несомненно, является одним из строительных шедевров всех времен. Это очень сложная конструкция с большим количеством уменьшающих вес пустотами, нишами, и небольшими сводчатыми потолками. Строители Пантеона знали достаточно, чтобы использовать очень тяжелые элементы на уровне земли и уменьшали плотность конструкции выше в стенах и в самом куполе, чтобы уменьшить вес конструкции. Большой пролет Пантеона в 142 фута затмил маленькие предыдущие пролеты и создал эффект не меньше, чем архитектурная революции с точки зрения восприятия внутреннего пространства.
Вероятно, из-за отсутствия и недоступности пуццолана во всем мире, этот вид бетона не использовался в других местах и камне-кирпичная кладка по прежнему была доминирующим строительным материалом для большинства значительных строений в мире на протяжении многих веков. Еще один вид бетона был использован в восемнадцатом веке во Франции, где стены из оштукатуренного щебня эмитирующего каменную кладку стали модными. Франсуа Куантеро, каменщик в Лионе, искал экономичный способ создания несгораемых стен с помощью цементного раствора в сочетании с очень древней глинобитной техникой или «спрессованной землей». Глинобитная техника подразумевает использование древесной опалубки заполняемой глиной с землей или соломой с последующей утрамбовкой, но использование новых и сильных цементов сделало процесс утрамбовки ненужным. В 1824г. Джозеф Аспдин, английский каменщик, запатентовал улучшенный цемент, который он назвал Портлендским цементом, поскольку он напоминает природный камень который добывали на соседнем острове Портленд.
Считается, что Аспдин был первым, кто использовал высокие температуры для нагрева глинозема и кварцевых материалов до точки стеклования, в результате чего происходило сплавление. Цемент все еще таким же методом делается и сегодня. В девятнадцатом веке бетон был использован в Европе для зданий, в основном промышленного характера, так как этот «новый» материал не имел социальной преемственности как камень или кирпич.
Бетон в Древнем Риме
Наиболее ранее из известных упоминаний бетона в литературе – это описание этого материала знаменитого архитектора из Рима Маркуса Витрувия Поллио в трактате об архитектуре. Среди современных исследователей распространена версия, что римские стены из бетона развились именно из бутовой кладки Древней Греции.
Бетон как стройматериал мог стать таким популярным только в таком мощном и большом государстве, как Древний Рим. Потому что здесь проводились масштабные строительные работы. Это были крупные стадионы, амфитеатры, рассчитанные на тысячи зрителей, многокилометровые дороги, которые протянулись не только по территории огромного Рима, но и за пределами государства.
Древние римляне не сами придумали бетон, но именно они использовали его по максимуму. Это было связано как с растущими потребностями народа, так и с техническим прогрессом. Этот строительный материал стал одним из главных еще в античности, поскольку он обладает надежностью, не пропускает воду и при этом весьма экономичен.
В Древнем Риме бетон применяли с конца IV века до нашей эры на протяжении почти семи веков. Называли этот материал по-разному. Например, литую кладку, заполненную камнями, римляне называли «эмплектоном». Это слово они, как и сам бетон, они позаимствовали у греков. Использовался и другой термин – «рудус». Но обычно раствор, с помощью которого возводили стены, своды и делали фундамент, называли словосочетанием «опус цементум». Так и стали именовать бетон из Древнего Рима.
Уже тогда люди использовали разные виды бетона. К примеру, элементы Колизея включают 3 разновидности этого материала. Например, для сводов сооружения применили самый легкий бетон, включающий в свой состав пемзу. Колизей был открыт в 90-хх годах первого столетия. Были выстроены термы, триумфальная арка, посвященная Титу. Фундамент арки был весьма мощным и крупным – 5 метров – и был сделан из строительного материала, похожего на современный бетон.
В 123 в Риме окончилось сооружение Пантеона. Внушительный купол этого здания был рекордсменом по размеру аж до ХIХ века – его диаметр равнялся 43 метрам. Такая величина для бетонной конструкции была непревзойденной для своего времени. Многоэтажные дома Древнего Рима – инсулы – возводились также при помощи бетона. И не только многоэтажные.
После того, как Римская Империя пала, о бетоне забыли на целых десять веков! Патент на так называемый римский цемент в конце ХVIII века получил Джеймс Паркер. Тот материал, который известен сейчас, появился ближе к середине ХIХ века. Связующим веществом этого бетона был цемент. Был изобретен также портландцемент – обладателем патента стал Джозеф Аспдин. Этот виде бетона отличается тем, что прочность его со временем только увеличивается.
Поселение Скара-Брей
В 1850 году благодаря сильному шторму, смывшему часть земли со скального берега на побережье одного из Оркнейских островов (Шотландия), взорам археологов предстали следы построек, напоминавшие древние поселения. Раскопки привели к открытию целой неолитической деревни, хорошо сохранившейся под слоем земли.
Домики, очевидно, были раньше перекрыты деревянными крышами, которые не пережили многие тысячи лет, а вот каменная кладка, внутренность домов, планировка, очаг, даже предметы каменной «мебели» сохранились. Дальнейшее изучение неолитической деревни сильно удивило учёных: в поселении была сделана система канализации, в домах находились примитивные туалеты, а одно из строений оказалось подобием мастерской с многочисленными заготовками из рога и костей.
Неолитическое жилище Скара-Брей, найденное на Оркнейских островах
Деревня Скара-Брей на Оркнейских островах была построена из камня по той причине, что там не было местных деревьев для строительства. Даже мебель внутри была сделана из камня. Примерно в 2000 г. до н. э. вся деревня была погребена песчаной бурей, сохранившей место стоянки до тех времен, пока в 1850 году его не обнажил сильный ураган.
Эволюция белковых структур дает подсказку о зарождении жизни
Метаболизмом называется способность клетки получать энергию, необходимую для работы биологических процессов. На уровне молекул эта способность сводится к транспортировке электронов. Как известно, электроны лучше всего переносят металлы. Ярким тому примером служат электрические провода.
Главное свойство всех живых организмов, которое отличает их от неживых — это метаболизм
В то же время наиболее биологически активными являются молекулы белков. Отсюда можно предположить, что металлы и белки могли взаимодействовать, что и привело к зарождению первых древних форм жизни. Чтобы подтвердить или опровергнуть это предположение, ученые в своем исследовании, которое вышло в издании Science Advances, сравнивали различные белковые структуры, связывающие металлы.
Идея ученых состояла в том, что все существующие на сегодняшний день белки произошли из одной группы, называемой оксидоредуктаз. Это ферменты, обеспечивающие перенос электронов. Согласно этой идее, у всех современных белков должны быть общие черты, которые передаются из поколения в поколение и подтверждают их родство.
Белки, связывающие металлы, могли стоять у истоков зарождения жизни
По мнению авторов работы, эволюция белковых структур дает понимание того, как новые белковые структуры возникают из существовавших ранее. Для сравнения белков исследователи использовали так называемый метод биоинформатики. Он заключается в сравнении белковых последовательностей с учетом структур молекул.
Как продлить эксплуатационный срок?
Придать бетону крепости и подлить длительность его эксплуатации можно разными методами. Каждый из них подбирается в зависимости от степени влияния факторов, перечисленных выше.
Правильная технология заливки
Правильная заливка бетона – гарантирует его крепость и длительность эксплуатации.
Важным этапом в данном способе является подбор состава и приготовление бетонной смеси. Ингредиенты и их количества подбираются согласно планируемым нагрузкам
Идеальным вариантом является выбор марки бетона и арматуры с запасом прочности. Не менее важно правильно подготовить основание. Грунт должен быть достаточно плотным и малоподвижным
Это позволит в дальнейшем избежать деформаций фундамента и трещин на стенах.
Уплотнение материала при заливке должно быть достаточным, чтобы удалить все пустоты и пузыри воздуха. От величины пористости, следовательно, плотности бетона напрямую зависит его влагонепроницаемость и долговечность. Хотя есть исключения. Например, газобетон отличается длительным сроком службы, несмотря на большое количество пустот. Это объясняется тем, что в порах скапливается и циркулирует достаточный объем воздуха, который компенсирует температурные деформации. Следовательно, даже замерзшая вода в газобетонной кладке не способна разрушить стены.
Срок сушки должен быть достаточным, чтобы цемент успел прореагировать, а структура не потеряла монолитности. Рекомендуется естественная сушка под полиэтиленовой пленкой с периодическим орошением бетонной поверхности.
Модификаторы
Для продления срока службы рекомендуется использовать специфические добавки, повышающие устойчивость бетона к различным воздействиям. Популярной добавкой является фибра в виде тонких стальных волокон. Такие фиброволокна выполняют функцию арматуры с разницей в том, что работают они не в месте установки, а по всему объему смеси за счет равномерного распределения молекул.
Железнение поверхности
Железнение бетона – это улучшение технологических характеристик бетонного основания.
Обработка бетонного покрытия осуществляется специальным текучим или сухим цементным составом, гранулы которого укрепляют слабый приповерхностный слой свежего бетона. Железнением обеспечивается защита от высоких нагрузок, механических и климатических воздействий. Метод бывает сухим, когда цементная смесь наносится через сито на поверхность и разравнивается в слой 2 мм после впитывания влаги из бетона, и мокрым, когда готовые составы разводятся в воде на месте проведения железнения.
Изолирующие пропитки
Наиболее эффективны для обработки кладки и монолита силинги. Для их изготовления применяют быстротвердеющие полимеры, способные глубоко проникать в пустоты приповерхностного слоя и изолировать их. Пропитки повышают гидроизоляцию бетона, что существенно продлевает срок службы.
Но у пропитки есть отрицательные стороны. Она блокирует естественную циркуляцию воздуха. Поэтому такие составы рекомендованы для обработки полов, но не годятся для использования с целью укрепления бетонных стен жилых домов.
Своевременная заделка трещин
В период эксплуатации важно вовремя заделывать образовавшиеся трещины на поверхности бетона. Они неизбежно будут возникать по причине естественного расширения структуры. Если не заделать дефект, в скором времени образуется широкая щель, отремонтировать которую обойдется дороже
Термошов
Этапы ремонтных работ шва.
Нарезание швов осуществляется глубиной на треть бетонного слоя или толщиной 5 мм. Для этого используются мастерок, шпатель или гвоздь. Делать прорезку удобнее в свежесхватившемся растворе. Если бетонный слой застыл, тогда нарезать швы лучше болгаркой с насадкой для работы по камню.
Нельзя оставлять шов открытым, если бетонная поверхность находится на улице. Чтобы он не заполнился водой, а затем не замерз, шов заполняется герметиком, смолой или битумом. В помещении можно использовать для этих целей монтажную пену.
Вентилируемые фасады
Известно, что бетонной кладке нужна надежная защита от влияния внешних воздействий. С этой задачей справляются вентилируемые фасадные системы. Например, газобетон с невентилируемой системой прослужит только 50 лет, а с вентилируемой — более 100. Такой эффект достигается за счет обеспечения естественной циркуляции воздуха, выводящего избыток влаги из стеновых пор.
Составы-водопонизители
Специфическая химическая добавка способна решить проблему коррозии стали в арматурном каркасе и бетонного камня путем регулирования содержания хлорид-ионов.
Большая цепь гавани Константинополя
Wikipedia
Изобретение не совсем древнее, скорее старинное. На протяжении семи веков большая прочная цепь была одним из ключевых элементов тщательно продуманной системы обороны Царя городов, взятом венецианцами лишь однажды — в 1203 году.
У Константинополя имелась отличная естественная защита — он был построен на треугольном мысе из семи холмов и окружен высокой стеной. Южное направление перекрывалось быстрым течением, несущимся по Босфору. Оно делало практически невозможной высадку «десанта» на берег — корабль нереально было удержать на месте, пока сходят войска, тем более в окружении бесчисленных скал и отмелей. С другой стороны бухту заграждала массивная металлическая цепь, предотвращавшая проход любого нежелательного корабля. Она была впервые использована во время арабской осады в 717 году нашей эры.
Wikipedia
Это настоящее чудо средневековой инженерии. Колоссальная цепь длиной 750 м, протянутая между башнями Кентенарион и Кастеллион, состояла из нескольких частей, как зафиксированных, так и подвижных. Подвешенная меж двух мощных башен, она опиралась на 8 массивных пирамидальных плавучих понтонов, прикрепленных к морскому дну для стабилизации. Каждое из эллиптических железных звеньев было 1,20 м в длину и весило полтонны, а каждый понтон выдерживал нагрузку в 920 тонн.
Барьер приводился в действие механически — требовалось всего несколько минут, чтобы открыть или закрыть безопасный проход по глубоководному Золотому Рогу. После установки в нужное положение только ближайшие к башням секции цепи открывались или закрывались в зависимости от необходимости, с использованием огромного колеса, шкивов и гигантского полого противовеса массой 35 тонн, работающего за счет падающей сверху воды (транспортируемой с водонапорной башни и поднимаемой с помощью насоса). Для бесперебойной работы каждого из механизмов требовалось всего три человека. Горстки боевых кораблей, стоящих неподалеку на якоре, было достаточно, чтобы защитить цепь на случай, если противник попытается подобраться поближе и сломать ее.
Статья Георгиоса Анапниотиса 2019 года — это увлекательное чтение при условии абстрагирования от вопиющего националистического подтекста (https://www.academia.edu/39589520/THE_GREAT_CHAIN_OF_THE_GOLDEN_HORN). Автор обоснованно утверждает, что части железных цепей, выставленные в различных музеях Стамбула, не принадлежат оригинальной Великой византийской цепи. Они слишком малы и, скорее всего, происходят из элементов, используемых для закрепления понтонов.
Getty
После двух неудачных попыток преодолеть могучую цепь (хотя только 10 византийских и союзных кораблей защищали ее) Мехмет II совершил тот же подвиг, что и Игорь из Киевской Руси пятью веками ранее — его воины перетащили часть флота по суше.
Ottoman Imperial Archives
22 апреля защитники Константинополя с ужасом увидели, как 70 легких галер Амзы-бея вошли в гавань. Когда 29 мая 1453 г. Константинополь пал, некоторые из его защитников и местные богачи попытались бежать морем из Золотого Рога, но оказались в ловушке, поскольку управляющие цепью операторы в башнях либо сбежали, либо были убиты. — Silvia Serra
