В публикации рассказывается о том, что такое железобетон, когда был изобретен, кем и зачем, а также рассматриваются основные качества этого чудо-материала, который позволяет двигать не только всю человеческую цивилизацию, но и наше отечественное частное домостроение. Публикация основана на древнем раритетном советском очерке «Железобетон», появившемся только один раз в журнале «Наука и жизнь» в далеком 1938 году.
КРАТКОЕ ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА КАНАЛА
Бетон – это кровь любой стройки на Земле, а железобетон – это ее плоть. Так выразился когда-то какой-то строитель, вошедший в историю, правда, фамилию его я не запомнил. Но то, что он сказал – это и на самом деле так. Бетон – это составная часть железобетона, так же, как и масло – это составная часть бутерброда. Бутерброд без масла – это не бутерброд, а железобетон без бетона – это не железобетон.
Ну, как-то так.
А теперь перейдем к главному. Я не собираюсь пересказывать своим читателям прописные истины о железобетоне. Об этом можно прочитать в любом строительном справочнике, а если кто в справочниках ничего не понимает, то может прочесть научно-популярную статью о железобетоне в Википедии.
Но у меня есть первоисточник всех этих справочников и Википедий – это ударный раритетный очерк из старого советского журнала «Наука и жизнь» за 1938 год. Можно даже сказать, что это первоисточник, потому что основан он на весьма обширной практике создания гигантских бетонированных сооружений. Так, в 1932 году в СССР вступила в строй самая крупная гидроэлектростанция в мире – Днепровская ГЭС, в которую было вбухано более 160 тысяч кубометров армированного бетона. Просто кошмар! Ни одно строение в мире до того момента столько бетона не потребило.
А ведь работает этот железобетонный гигант и до сих пор, и ни единой трещинки. Ну, за исключением некоторых моментов в его далекой и новейшей истории, которые, впрочем, на работоспособность бетонной плотины практически не повлияли.
Мало того, в том же СССР еще в 30-х годах (то есть при Сталине) были построены еще более масштабные железобетонные сооружения – каналы Москва-Волга (3 миллиона кубов) и Московское метро (почти 2 миллиона кубов). И это не считая сотен других железобетонных строек по всей стране. Так что опыт у наших железобетонщиков уже в те времена был огромный, можно даже сказать – лучший в мире, поэтому все печатные материалы об этом строительном материале, появившиеся в советской прессе довоенных лет, основаны не на выписках из зарубежных журналов, а взяты из собственного отечественного опыта.
Таким образом очерк предложенный мной – знаковый, и если кто хочет начинать изучать железобетонную тему, должен начинать именно с него. Всё остальное – или просто проба пера всяких научно-популярных колумнистов, или переписывания научных материалов предыдущих эпох ничего не понимающих в железобетоне писак.
А тот очерк, который я представляю ниже – основополагающий, то есть центральный во всей теме. Мало того – он раритетный, потому что кроме как в этом журнале, он больше не появился вообще нигде, так что можете даже не искать.
Короче, материал под скромным названием «Железобетон» авторства известного советского довоенного и послевоенного инженера и популяризатора науки Александра Федоровича Буянова (боевого офицера, между прочим, инженер-майора и кавалера многих боевых наград, в том числе и медали полка «Нормандия-Неман») рекомендуется не только тем, кто любит читать, но и тем, кто любит строить из бетона всякие загородные частные дома. Дело в том, что если не будешь иметь представление о бетоне, то и построишь что-то совсем не то, что хотелось бы.
А если будешь подкованным в теме – то любой железобетонный процесс будет не в тягость, а в самую настоящую радость.
Орфография, пунктуация и стилистка текста сохранены в практически неизменном виде, исправлены только некоторые ошибки печати.
Журнал «Наука и жизнь», №9-10 за 1938 год
ЖЕЛЕЗОБЕТОН
Автор: А. Буянов
Страничка прошлого
Несколько тысяч лет назад в знойной долине Северной Африки на берегу Нила было возведено сооружение, которое до 1889 г. - года постройки Эйфелевой башни, считалось самым высоким в мире. Это египетская пирамида фараона Хуфу (его же греческий историк Геродот называет Хеопсом) высотой около 150 м. На ее постройке ежедневно работало сто тысяч человек в течение 20 лет.
Другой фараон, Асихис, стремясь превзойти всех, построил пирамиду не из камней, как прочие, а из кирпичей. Эта пирамида не выделялась величиною, но на ней красовалась следующая надпись:
«Не суди обо мне низко по сравнению с каменными пирамидами, я настолько превосхожу их, сколько Зевс превосходит других богов, потому что меня строили так:
Глубоко в болото погружали жердь, затем ее вынимали и собирали прилипший к ней ил, из этого ила и сделаны мои кирпичи».
Можно представить, сколько труда и человеческих жизней стоили эти постройки, если в распоряжении тогдашних зодчих были только канаты, рычаги, катки и, может быть, вороты.
Пирамида Асихиса не сохранилась до нашего времени, от нее остались только груды развалин, но раскопками удалось установить, что египтяне уже в то время пользовались для скрепления кирпичей известковым вяжущим раствором.
Способность обожженного известняка давать с водой известковое тесто была известна египтянам, а известковое тесто, смешанное с песком, служило им так же, как и в настоящее время, вяжущим строительным материалом. В тонком слое известковый раствор, теряя воду вследствие испарения, твердеет на воздухе, превращаясь благодаря переходу гидрата извести в твердую углекальциевую соль, прочно связывающую отдельные камни.
Во многих случаях, когда воздвигаются каменные сооружения, можно применять известковый раствор, но в некоторых случаях он непригоден. B воде известковый раствор не твердеет и размывается, поэтому известь и называют воздушным вяжущим веществом. Сохранившиеся до нашего времени римские сооружения портов и плотин показывают, что римляне умели придавать извести гидравлические свойства, т. е. способность схватывать и отвердевать под водой. Для этого они добавляли к извести тонко измельченный вулканический туф, который добывался вблизи местечка Поццуоли (недалеко от Неаполя).
Пуццоланы и в настоящее время являются одним из видов естественных добавок, сообщающих извести гидравлические свойства.
Открытия каменщика Аспдина и садовника Монье
Тысячелетия человечество применяло для связывания камней в своих сооружениях известковый раствор, но в 1824 году английский каменщик Иосиф Аспдин получил патент на способ приготовления нового, более сильного связывающего вещества. Свой способ Аспдин описывает в полученном им патенте так:
«Ил или пыль с вымощенных известняком дорог (или если этих материалов недостаточно, то известняк обожженный и погашенный), смешанная ручным способом с определенным количеством глины и воды в густую кашицу, затем высушенная и разбитая на куски, обжигается в особой печи до полного удаления углекислоты. Обожженный продукт превращается затем размолом, толчением или истиранием в порошок и готов к употреблению в дело».
Новый продукт был назван портландским цементом по внешнему сходству его с известным в Англии строительным камнем с полуострова Портланд,
Жозеф Монье имел садоводство в предместьях Парижа. Ему нужны были большие новые кадки для пересадки апельсиновых деревьев и пальм, но денег на их приобретение не хватало. Случай натолкнул его на открытие, сделавшее переворот в строительной технике.
В сарае, где хранился в мешках цемент, Монье обнаружил, что в одном мешке цемент превратился в камень. Оказалось, что как раз над этим мешком протекала крыша. Монье попытался разбить цементный камень ломом, чтобы кусками выбросить его из сарая, но камень оказался очень крепким. Этот случай натолкнул садовника на мысль об изготовлении из цемента кадок.
Через несколько дней Монье изготовил первые цементные кадки. Но большие кадки были хрупки и ломались, скрепленные же обручами имели некрасивый вид, так как железные обручи ржавели. Тогда Монье решил залить обручи в цемент; он скрепил их проволокой и залил цементным раствором. Цементная кадка с железной арматурой получилась такой крепкой, что не ломалась, даже если ее бросали на твердый пол.
Так 70 лет назад была выполнена первая железобетонная конструкция.
В 1867 г. садовник Монье получил следующий патент на свое изобретение:
Патент
«Сроком на 15 лет с 16 июля 1867 г. за № 7165. Выдан Жозефу Монье, изобретателю переносных кадок из железа и цемента... Кадки и бочки по моему способу можно делать всех размеров и форм: четырехугольные, круглые, овальные и т. д... Их можно делать разборными и цельными, можно украшать их лепными украшениями... Делаются они во всех случаях одинаково: из железных об ручей я устраиваю каркас нужной формы и обтягиваю его железной сеткой, эту сетку я оштукатуриваю с обеих сторон цементным раствором. Толщина оштукатурки - от одного до четырех сантиметров, в зависимости от величины кадки...».
В этом же году железобетонные кадки Монье демонстрировались на Парижской выставке как интересная новость, как техническое достижение.
Через год Монье демонстрировал группе инженеров и ученых свое новое изобретение - громадный железобетонный резервуар, в который вода поступала также по железобетонным трубам.
В 1869 г. Монье удивил инженеров-строителей новой диковинкой: он построил себе новую мастерскую из железобетона. В том же году он получил еще один патент на изготовление перекрытий из плоских плит с заложенными внутри железными стержнями. Построенные Монье железобетонные резервуары, трубы, стены, перекрытия и пр. обладали очень большой прочностью, были красивы, не гнили и не ржавели. Но неизученность железобетона и недоверие строителей к новому материалу были причиной того, что он не находил применения в строительстве.
В 1873 г. изобретатель изготовил модель железобетонного моста. Модель выдерживала большую нагрузку, но по виду не внушала доверия, так как была слишком ажурна по сравнению с существовавшими тогда массивными каменными мостами, имевшими толстые железные балки. Садовник не мог защитить инженерными расчетами свою конструкцию и с большим трудом сумел лишь добиться в 1875 г. постройки опытного моста длиною 16 ми шириною 4 мв одном из парков.
В 1890 г. на выставке в Бремене был построен второй железобетонный мост длиною 40 м.
Двадцать лет жизни посвятил Жозеф Монье работе над железобетоном, но результатом были только опытные постройки. Отчаявшись и уставши, он продал свой патент немецкой строительной конторе, а сам вновь вернулся к садоводству. Он умер в 1906 г., в начале ХХ в., века железобетона.
Экзамен железобетона
В течение нескольких лет ученые и инженеры изучали и испытывали железобетон. Испытания показали высокое сопротивление нового материала по отношению к сжимающим и растягивающим усилиям и легкую приспособляемость его к любым формам. А это означало, что из железобетона можно возводить сооружения небывалой еще величины и вида.
Было установлено также, что железобетон, как строительный материал, не боится огня. Железобетонные конструкции выдерживают при пожаре и высокие температуры и холодную воду без разрушения, тогда как железные конструкции перекрытий при температуре выше 600 градусов размягчаются, коробятся и, обрушившись, разрушают здание.
Найден был даже способ удешевления бетона. Вместо употреблявшейся Монье смеси песка и цемента стали добавлять к цементному раствору гравий, щебень, шлак. Но, несмотря на все это, железобетону еще боялись доверять. Строители опасались ржавления железа от мокрого бетона, считая, что это приведет через некоторое время к разрушению. Были поставлены длительные и тщательные испытания, которые железобетон с честью выдержал.
Железобетонные конструкции, стоявшие много лет, после очистки железной арматуры от бетона показали, что железо не имеет даже следов ржавчины. Примером может служить арматура гамбургского железобетонного газометра, снесенного через 50 лет после постройки, которая не только не имела ржавчины, но некоторые ее стержни отливали такой синевой, как будто они только что вышли из прокатного стана. Это был выпускной экзамен железобетона.
Век железобетона
В наши дни железобетон является незаменимым строительным материалом. Он ускорил сроки строительства зданий, уничтожил сезонность в работе, позволил строить неразрушающиеся здания в зоне, подверженной землетрясениям. Железобетонные здания безопасны по отношению к ударам молнии, так как железобетонная конструкция является хорошим громоотводом, уводящим разряд в землю.
В СССР железобетонные сооружения знакомы всем. Кто не видел высоких лесов, вырастающих на пустых местах в течение нескольких дней. Эти леса только временные сооружения. Сегодня высокие стойки круглого леса поддерживают короба и формы (опалубку) с протянутым в них железным каркасом, а завтра по этим коробам и формам, заливая каркас, потечет бетон.
Через несколько дней бетон с железным каркасом образует уже прочные фундаменты, колонны, перекрытия, своды; опалубку можно снять, и каркас здания готов. Этот каркас несет на себе всю тяжесть здания, на долю стен остается только защита от потерь тепла; для этого стены каркаса заполняются легкими и хорошо изолирующими материалами. Железобетонными стены не делают, так как железобетон хорошо проводит тепло.
Благодаря свойству бетона легко приспособляться к различным формам, из него можно делать железобетонные конструкции любой Формы и вида, лишь бы нагрузки не превышали расчетной величины.
Оттесняя старые испытанные веками строительные материалы - камень, дерево, металл, - железобетон широко вошел в строительную практику. Без него невозможны были бы многие существующие сейчас постройки. Это он позволил перекрывать без подпор огромные пространства в построенных эллингах и мостах.
Тысячи фабрик, заводов и других сооружений построены и строятся в СССР из железобетона. Вот несколько примеров, иллюстрирующих мощь нашего строительства.
В одну только плотину Днепрогэса уложено цемента в 6 раз больше, чем его производилось в дореволюционной России в год.
В железобетонные конструкции Московского метро первой очереди уложено в 11/2 раза больше цемента, чем в Днепровскую плотину. Из железобетона строятся у нас просторные светлые жилища и изумительные памятники нашей эпохи.
Канал Волга-Москва по масштабу работ равен трем Днепрогэсам или семи Беломорским каналам. Строился он около четырех лет. А Беломорский канал, построенный менее чем в 2 года, имеет длину 227 км, т. е. почти столько же, сколько имеют вместе Панамский и Суэцкий каналы. На строительстве канала Волга-Москва уложено около 3 млн. м3 бетона.
Железобетон как материал занимает главное место в нашем строительстве.
Потолок» железобетона
Железобетон позволяет строить здания такой высоты, какая немыслима была бы при употреблении другого строительного материала. Пирамида Хеопса, удерживавшая в течение тысячелетий мировое первенство по высоте, является пределом для высоких зданий из камня. Большая высота сооружения грозила бы разрушением от собственного веса.
Железобетон же позволил строить здания высотою 380 м (Эмпайр Стет Билдинг в Нью-Йорке).
Дворец Советов будет иметь высоту 417 метров, но при этих высотах железобетон не достигает еще своего «потолка».
Французский инженер Фрейс разработал проект башни маяка высотою 700 м, свет этого маяка будет виден за 200 км. Башню предлагалось построить на Всемирной Парижской выставке, но проект не был реализован в силу экономических соображений.
Два других французских инженера - Анри Лосье и Дюжаррик, пошли еще дальше. Они разработали проект башни высотой в 2000 м. Эта грандиозная башня имеет диаметр основания 210 м, а диаметр верхней площадки - 40 м, и предложена для противовоздушной обороны Парижа. Она оборудована тремя стартовыми площадками для самолетов, орудийными платформами, наблюдательными постами, звукоулавливателями, прожекторами и другими установками.
Смелая инженерная мысль не останавливается на этом. Теоретические подсчеты показывают, что применением железобетона специальной конструкции «потолок» сооружений можно довести до 6500 м. Выше этого может позволить итти уже только высококачественная сталь, из которой мыслимы сооружения, достигающие стратосферных высот - до 10 000 м!
КОНЕЦ ОЧЕРКА.
ДРУГИЕ МОИ ПУБЛИКАЦИИ ПО ЧАСТНОЙ АРХИТЕКТУРЕ:
Дома с монолитными железобетонными стенами стоят уже почти 100 лет, и разваливаться не собираются
Пескобетонный блок - прекрасная альтернатива в частном домостроении кирпичу и газоблоку
Что такое теплобетон? Это что-то новенькое, или мы этим давно уже занимаемся?
