Глава 8. Бетоны и строительные растворы

8.1 Общие сведения

Сегодня бетоны самые востребованные в строительном мире материалы и им, безусловно, принадлежит лидерство среди других известных человечеству строительных материалов. Именно бетон и изделия на его основе во многом определяют развитие технического прогресса и экономическое благополучие во всех странах мира. Он оказывает также огромное влияние на формирование современной цивилизации и инфраструктуры.

Кроме того, бетон признается материалом архитектурно-привлекательным и экологически благоприятным (биопозитивным), отвечающим всем требованиям устойчивого строительства. Его даже называют «аккумулятором энергии», так как здания из него более энергоэффективны и позволяют в течение всего срока эксплуатации экономить энергию на отопление, вентиляцию, кондиционирование и т.д.

Сегодня бетона и железобетона во всем мире выпускается более четырех миллиардов кубических метров в год или более 1 тонны на каждого жителя планеты, причем каждые 5…7 лет выпуск бетона удваивается. Для образного восприятия объемов выпускаемого в мире бетона можно сказать, что его хватило бы накрыть гипотетическим саркофагом толщиной в один миллиметр всю площадь нашей планеты. По прогнозам специалистов в текущем столетии бетон и железобетон тоже останется самым массовым строительным материалом, формирующим зрительный образ среды нашего обитания.

Трудно сказать, когда впервые в строительной практике появился бетон, так как начало его использования человеком уходит вглубь веков. Наиболее раннее применение бетона, обнаруженное археологами, относится к 5600 годам до н. э. Из него был выполнен пол толщиной 25 см в одной из хижин древнего поселения каменного века на берегу Дуная. В состав бетона входили известь красноватого цвета и гравий. К этому же периоду относится бетон на известковом вяжущем, из которого были выполнены конструкции «египетского лабиринта» (3600 лет до н. э.), часть Великой Китайской стены (111 век до н. э.), ряд других сооружений на территории Индии и Древнего Рима. Кроме того, он использовался при строительстве одного из величайших сооружений (1 в. до н.э) - Колизея в Риме.

Однако бетон тех времен мало походил на современный. Поэтому в древности материал, подобный бетону, именовали по разному. В литературе можно встретить названия – «эмплектон», «радус», «опус цементум», «псевдо или квази (якобы) бетон» и др.

Бетон же в современном понимании этого термина, имеющего латинское происхождение «beton» – горная смола, стал применяться древними римлянами. Однако с падением Римской империи применение бетона тоже прекратилось и возобновилось лишь с начала Х1Х века, когда был изобретен цемент. Создателем бетона считается Джон Смит (1755г). Внедрение бетона, а затем и железобетона в строительство внесло коренные изменения не только в традиционные методы проектирования, но и в само содержание архитектурного творчества.

И все же наибольших масштабов применения, преобразивших мир, этот материал получил лишь в ХХ столетии. За этот период были выполнены и основные научные исследования, позволившие получить новые высококачественные бетоны. Сегодня уже становится обычным получение бетонов прочностью 100…150 МПа, а научные разработки подтверждают возможность получения бетонов прочностью 250…300 и даже 650…800 МПа с прогнозируемой долговечностью более 200 лет. По данным японских ученых в настоящее время возможно получение супердолговечных бетонов – со сроком эксплуатации до 500 лет.

Уникальные свойства бетонов позволили реализовать такие строительные суперпроекты как тоннель под Ла-Маншем, 125-этажный небоскреб в Чикаго высотой 610 метров, мост через пролив Акаси в Японии с центральным пролетом 1990 м, мост в Канаде длиной 12,9 км на опорах погруженных в воду на 35 м. Причем ежегодно бетон в конструкциях подвержен 100 циклам замораживания и оттаивания, а конструкции этого моста рассчитаны на срок службы 100 лет. Примером использования уникальных свойств бетона является также построенная в 1995 году в Северном море (Норвегия) платформа для добычи нефти высотой 472 м. Из них 300 м конструкций из бетона находятся под водой и рассчитаны на воздействие ураганного шторма с максимальной высотой волны 31,5 м. Расчетный срок эксплуатации платформы – 70 лет.

Качественно изменились за последнее время и архитектурные возможности бетона. Без бетона и железобетона, пожалуй, трудно было бы представить себе архитектуру ХХ в. Бетон в настоящее время является едва ли не самым многообразным и пластичным материалом по своей структуре, фактуре и цвету.