Людмила Данилова - Камень, глина и фантазия
Мелкий заполнитель — песок также влияет на прочность бетона. В песке могут быть вредные для камня примеси: уголь, глина, пыль, слюда. Если такой песок не промыть, примеси могут не только снизить качество, но и привести к разрушению бетона. Особенно вредной примесью являются сульфаты и частицы гипса. Они под действием воды превращаются в жидкую белую слизь, вытекающую из бетона. Такой «больной» бетон не пригоден для строительства зданий и сооружений.
В давние времена качество песка определялось очень просто: песок не должен замутнять воды, пачкать рук, оставлять пыли на белом полотне. Хороший песок должен скрипеть между ладонями. Промывка песка не допускалась. В Москве это требование соблюдали, а в Петербурге песок промывали и, как показала практика, вполне успешно.
И наконец, вода. Для качества бетона вовсе не безразлично, какая вода применяется, поскольку кислоты, жиры и другие примеси, содержащиеся в воде, оказывают вредное влияние на процесс твердения бетона.
Итак, все компоненты искусственного камня нам известны. Их в определенной пропорции засыпают в бетономешалку, добавляют воду и тщательно перемешивают до получения однородной смеси, которую называют бетонной смесью, или тестом. В 1908 году впервые в России были утверждены «Технические условия для железобетонных сооружений», в которых определялось соотношение компонентов бетона. Он должен был состоять из 1 части цемента, 2 с половиной частей песку и 4 частей гравия или щебня. В настоящее время состав бетонной смеси тщательно рассчитывается, но в общем соотношение частей почти не изменилось.
Бетонную смесь, или бетонное тесто, назовут бетоном только после того, как оно затвердеет в камень, который со временем наберет прочность. Для этого тесто укладывают в формы и уплотняют, чтобы нигде не было пустот. Твердение смеси происходит как в естественных, так и в искусственно созданных темпера-турно-влажностных условиях. От метода приготовления, укладки, уплотнения смеси и условий, в которых происходит ее твердение, также зависит качество бетона.
В зависимости от того, где будет применяться бетон, при его создании используется определенная рецептура. Таким образом, можно получить бетоны обычные, применяемые для колонн, плит и других изделий. Увеличивая гидравлические добавки, можно получить бетон гидротехнический для строительства плотин, шлюзов, облицовки каналов. Бетон, изготовленный без крупного заполнителя, на одном лишь песке применяется для получения относительно нового вида железобетона — ар-моцемента. Он особенно хорош в тонкостенных конструкциях.
Для снижения веса бетонных конструкций широко используются промышленные отходы. В 1910 году в г. Каменске при строительстве театра в качестве легкого заполнителя был применен металлургический шлак. Шлакобетонные блоки и камни широко использовались в первые десятилетия советской власти при строительстве рабочих поселков. Из них также возводили промышленные и общественные здания.
В послевоенные годы в качестве легких заполнителей стали использовать также керамзит, аглопорит, перлит и другие пористые материалы. В зависимости от легких заполнителей новые виды бетона называют керамзитобетоном, шлакозолобетоном, перлитбетоном и т. д. Введение в состав бетона угольной золы, хлористого кальция, извести и пудры из алюминия позволяет получить вспененный, необычно легкий и вместе с тем прочный ячеистый газозолобетон. Особый состав бетонов для дорожных покрытий и у специальных жаростойких, морозостойких и кислотоупорных бетонов. Например, для повышения стойкости в агрессивных кислотных средах на бетонные изделия наносят полимерные покрытия. Тонкая полимерная пленка не только защищает бетон от разрушения, но и придает ему определенные декоративные качества, так как может иметь различную окраску. Открытые террасы, ступени, полы из полимербетонов вполне могут соперничать с полами, облицованными керамической кислотоупорной плиткой.
Некоторые марки бетона могут выдерживать длительное время температуры свыше 1000 °C!
В наши дни бетон самый распространенный строительный материал. Именно он помог строителям быстро ликвидировать послевоенный жилищный кризис, когда тысячи семей переселились из подвалов и даже землянок в благоустроенные дома.
Свойства бетона позволяют возводить из него на большой глубине под водой фундаменты для маяков, доки, плотины, молы, бассейны. Первым крупным сооружением из бетона и железобетона в нашей стране была Волховская ГЭС, строившаяся с 1921 по 1926 год, а затем и другие гидротехнические сооружения. В любой гидроузел входят здание гидростанции, бетонная и земляная плотины, судоходные шлюзы с каналами и защитными дамбами и другие строения. Чтобы возвести все эти сооружения требуются огромные количества бетона и железобетона. Например, за год на одну только плотину Волжской ГЭС ушло столько бетона, сколько его потребовалось на строительство всего Панамского канала в течение 20 лет. Уникальное сооружение современности — одна из крупнейших в мире Чиркейская плотина, высотой 231 метр и длиной по гребню 338 метров, возведена целиком из бетона. Из какого другого материала можно было бы возводить такие грандиозные сооружения? Из природного камня? — сложно, из него не образуешь монолита без единой щели в условиях напора воды.
Что же позволило бетону стать строительным материалом номер один? Его поразительные свойства. Он обладает способностью принимать любую форму, может выдерживать любые нагрузки, не боится воды, мороза, огня. От времени бетон не старится, а только становится прочнее. Из него можно изготовлять в заводских условиях различные конструкции, детали, части зданий и собирать их на строительной площадке.
Этот замечательный камень вызвал настоящий переворот в строительстве. Не случайно итальянский инженер и архитектор Пьетро Луиджи Нерви назвал бетон наилучшим из материалов, изобретенных человечеством.
ЦАРЬ КАМЕНЬ
По аналогии с веком каменным, бронзовым, железным — нынешний век можно назвать веком железобетонным. Без него не мыслится ни одно сооружение. Вонзающаяся в небо игла Останкинской телебашни, исполинский мост через Енисей, спортивный зал «Олимпийский» на 35 тысяч зрителей, велотрек в Крылатском, жилой дом в 24 этажа — все это железобетон. Он стал основой современного строительства.
Железобетон — это бетон, в-который введены стальные стержни, или арматура. Слово «арматура» — латинское и в переводе означает «вооружение». Бетон вооружают, или армируют, для улучшения его качеств. У бетона есть одно уязвимое место — он слаб на разрыв. А у металла, напротив, хуже сопротивляемость на сжатие, но прочность на растяжение в 100–200 раз выше, чем у бетона.
На строительные конструкции в зданиях и сооружениях действуют как силы сжатия, так и силы растяжения. Вот, к примеру, самый простой пешеходный мостик: две опоры держат бетонную плиту. В верхней части плита испытывает нагрузку на сжатие, а в нижней части — на изгиб или растяжение. Если бетонную смесь для будущей плиты усилить металлом да уложить арматуру не как-нибудь, а строго по расчету именно там, где она работает в конструкции наиболее эффективно, то при затвердении получается новый материал, в котором оба составляющих — и металл и бетон — начинают работать вместе, как одно целое. Прочность конструкции на изгиб или растяжение при этом значительно повышается, так как железобетон соединяет в себе положительные качества и бетона и металла. При твердении бетон уменьшается в объеме и плотно обжимает арматуру. Для лучшего сцепления арматуру делают в виде квадратных, ребристых, плетеных, крученых прутков, стальных штырей с зазубринками, предварительно натянутых металлических струн. Плотно обжимая арматуру, бетон защищает ее от коррозии и резких перепадов температуры.
Изобретение нового строительного материала — бетона, «вооруженного» металлом, можно назвать вторым рождением бетона. Именно железобетон начал свое победное шествие по земному шару и произвел подлинную революцию в строительстве.
Сегодня нас не удивишь сооружениями огромных размеров, стали привычными помещения, вмещающие десятки тысяч человек, здания почти прозрачные — из стекла и бетона, перекрытые легкими оболочками причудливой формы. Еще сто лет назад о таких здания не имели представления. Их возведение оказалось возможным с изобретением железобетона.
Первое время еще не знали всех замечательных свойств материала и использовали его не в полную меру. Постройки из железобетона повторяли привычные, традиционные, выполненные из природного камня или кирпича. Но когда свойства железобетона были исследованы, люди убедились, что из этого материала строения могут быть принципиально иной конструкции. Под влиянием нового материала неузнаваемо преобразились стены, колонны, своды, купола. Теперь легко было отказаться от массивных глухих стен. Прежде каменные стены в нижней части испытывали большие нагрузки от массы вышележащего материала, поэтому внизу их выкладывали более толстыми. Теперь железобетонный каркас принял на себя всю нагрузку, а стены превратились в легкие ограждения, экраны. Их можно изготовить из тонких железобетонных панелей, более тонкими из кирпича или прозрачными из стекла. Новый материал позволил приподнять строения над землей. Если бы москвичи XVIII столетия увидели двадцатипятиэтажный жилой дом, что на проспекте Мира в Москве, стоящий на тонких столбах, они пришли бы в ужас — не может такая махина держаться на «курьих ножках», дом непременно развалится. У нас же и более смелые проекты не вызывают тревоги.
