Человечество строило давно. И из кирпича и из камня и из дерева.
При этом в случае с каменной и кирпичной кладкой, ее нужно было чем-то скреплять и раствор был придуман очень давно.
Однако, в Древнем Риме идею раствора развили, когда камни с кирпичами и не нужны — достаточно раствора с наполнителем.
Однако и раствор нужен не обычный, и наполнитель, и хотя оно и называется «бетоном», на современный бетон он похож крайне мало…
Надо сказать, что совсем неудивительно, что бетон начали массово применять в Древнем Риме:
1. Большой объем строительства. Любая империя начинает много строить. Тут много причин — от простой нужды в жилье или в мостах во время урбанизации, до вопросов престижа. Император Август говорил, что «он получил Рим кирпичным, а оставляет мраморным». Строительство в Риме ограничивалось не отсутствием финансирования или рабочей силы, а техническими возможностями строительной техники.
2. Строить требовалось быстро. Дело в том, что срок полномочий консулов, цензоров или переторов составлял от двух до пяти лет — и после этого времени они должны были отчитываться перед сенатом и народным собранием за сдачу объекта. Поэтому строительство старались укладывать в полтора-два года.
3. Римская бюрократия. Каждая империя очень быстро обрастает бюрократией. И строительство не могло не обрасти различными строительными нормами. Такие события, как завалившийся в 57 г в Фиденах амфитеатр для гладиаторов (во время представления), очень способствует изучению прочности материалов, как бы нам не казалось, что в те времена все стролось на глазок.
4. Любая империя строится не на века — а навсегда. И вопросы долговечности были перевоочередными — по Витрувию, долговечность каменной кладки определена в 80 лет. Поэтому старались строить сразу качественно, чтобы потом каждый год не ремонтировать.
Понятно, что требования взаимоисключающие. Строить много и качественно — это задача во все времена.
И строители обратились к «опус цементум», так чаще всего называли бетон.
Прообраз бетона существовал и до Рима.
Зиккураты города Ур строились трамбовкой смеси глины, влажного грунта и камней между деревянными щитами опалубки. Такие простые методы позволяли стоять стенам годами и тысячелетиями. Бетон, где для связующего использовались известь или битум, замечен в Древнем Египте.
В Древней Греции во дворцах Креза бетоном отделаны стены и изобретена бутовая кладка — когда бетон заливается между двумя рядами каменной стены.
Великая Китайская стена построена, в основном из бетона — на одну часть известкового теста брали две части песка с гравием или строительным мусором, укладывали слоями в районе 12 см и трамбовали.
В древней Индии обнаружены бетонные «набивные полы».
Что же сделали Римляне?
Они довели технологию.
Они сделали бетон качественным и недорогим и научились выпускать его в больших количествах.
Римляне строили бутовую кладку очень давно, но первые образцы (построенные до 3 века до н.э.) до нас не дошли, а последующие стоят как ни в чем не бывало.
На картинке — фрагмент Пантеона, который до сих пор является самым большим бетонным неармированным зданием.
Бетон, собствено, состоит из двух частей — это связующее и наполнитель.
Каждый из них выверен сотнями лет. Количество опытов и экспериментов просто не поддается подсчету.
В римском бетоне связующее — это известь. Для того, чтобы ее получить, нужно взять известняк и обжечь его в печи. Тут первая засада — обжечь нужно максимально эффективно, чтобы сберечь топливо и максимально качественно. Мы получим негашеную известь (оксид кальция), которую нужно погасить водой. Тут тоже хватает секретов и методов, потому что если останутся крупинки негашеной извести, то прочность бетона резко упадет.
Далее — вопросы сушки и подготовки «пушонки», то есть порошка гашеной извести (гидроксида кальция).
Если развести пушонку водой еще раз и получить известковое тесто — оно на воздухе покрывается корочкой известняка и постепенно каменеет. Это — процесс карбонизации. Во время его свободная вода испаряется из известкового теста и параллельно образовывается кристаллический каркас из гидроксида кальция.
И ему мешает эта самая корочка углекислого кальция, которая затрудняет попадание углекислого газа во внутренние слои гидроксида кальция. Процесс идет очень медленно — годами, десятилетиями и столетиями.
Этому мешает та самая корочка. Она не пускает углекислый газ внутрь и отвердение идет за счет чистой кристаллизации. Процесс должен идти при положительной температуре и в сухости.
Тут необходим песок — растущие кристаллы гидроксида кальция срастаются между собой, образуя каркас вокруг частиц песка. Соответственно, нужно правильно рассчитать процент содержания песка, чтобы процесс шел максимально быстро и результат получился максимально прочным.
Естественно, начинаются вопросы подбора песка. Римляне перепробовали все типы песка, доступные им и тот же Витрувий пишет конкретные рекомендации.
И тут есть секрет — если гидроксид кальция перевести в гидросиликат кальция, то он станет куда более стойким, потому что гидросиликат кальция не растворяется в воде. Для этого нужно добавить активный кремнезем, сейчас он называется гидравлической добавкой. Такое название говорит о том, что раствор будет застывать и в воде. И застывать будет очень и очень быстро!
Самая простая добавка — кирпичный или черепичный песок. Но у римлян были естественные добавки вулканического происхождения, естественно, их нужно было подбирать годами и десятилетиями, но и обойдутся они заметно дешевле.
Витрувий описывает эти добавки так «существует определенный порошок естественного происхождения, используя который можно добиться великолепного результата. Его находят в Байях и в землях вокруг Везувия. Это вещество при смешивании с известью и камнем не только придает прочность сооружению, но даже при устройстве дамб в открытом море прочно схватывается под водой».
Такие добавки получили название «пуццолана», но их месторождение не только возле древних Путеол (сейчас Поццуоли), это также санторинская земля с острова Тир, рейнский трасс из Германии и туфф, который можно найти почти по всей Италии.
Хитростей при использовании добавок у римлян накопилось немало — например, использование морской воды при разведении раствора. Чаще всего на 1 часть извести давали 2 части пуццоланы.
Сейчас исследуют тот римский бетон, пролежавший в море тысячи лет и он по некоторым параметрам даже лучше современного.
Если попаданец хочет ввести бетон в древности, то ему следует задуматься над двумя вопросами:
1. Количество знаний, которые должен иметь попаданец, экстремально велико. Кроме вопросов, связанных с перечисленным, возникают вопросы с постройкой оборудования и инструментов. Ведь и печи нужно построить и инструменты для размельчения-перемешивания тоже нужны. Да и знания техники безопасности — ведь придется связываться с негашеной известью. И это — ни одного слова о строительстве или инструментах для строительства!
Вы понимаете, почему много позже масоны образовались именно из строителей? Это была элита рабочих профессий, с ними могли соревноваться только ювелиры, но последний было очень мало, по сравнению с каменщиками. В средние века строитель-гастарбайтер был просто невозможен!
2. Введение бетона — занятие социальное. Цена бетона упадет только с массовым его производством. То есть должны быть задействована большая масса народа десятков разных специальностей и главное — развито управление этим всем. То есть — нужно кормить большой бюрократический аппарат. Естественно, такая надстройка окупается только когда начинаются крупные проекты. И это — не игрушечные средневековые соборы, а тысячекилометровые дороги, бетонные гавани с волноломами или акведуки. Получается как с запуском ракеты-носителя в космос — при увеличении массы груза немного растет размер третьей ступени, заметно размер второй и очень сильно — размер первой ступени.
Соответственно — после развала Империи такие задачи потеряли актуальность. И бетон — вместе с ними.
Очень интересная статья, автор лови «+» 🙂
Вообразите себе цельнолитой замок в средневековье…
Правда масоны втихушку замочат скорее, чем дадут попаданцу монополию.
Замки — строения высокие, тут из бетона не получится, нужен железобетон. А это в средневековье — никак.
Еще и цена железа запредельная. Если у вас есть столько железа — проще нанять армию и завоевать всю страну, оно окупится.
Стены и своды — вполне, проблемы только с плоскими перекрытиями.
Со стенами как раз вопрос.
Очень часто стены замка делались из земли, только внешняя оболочка была каменной.
Тут бетон для чего? Делать оболочку? Это как бы бутовая кладка наоборот выходит.
Заменять бетоном землю? Слишком накладно.
Тут нужно менять всю архитектуру, а если строить высокие стены сравнительно тонкими, то низ «поплывет» (римский бетон — все же не портланд-цемент, так быстро не застывает). В общем — задача для железобетона.
В сводах применение железобетона по моему оправдано.
Не надо так изгаляться, как создателям Пантеона: ближе к куполу наполнителем была пенза, как более лёгкая, красивые восьмиугольные углубления служили в основном для облегчения купола.
Есть попаданец сможет провернуть промышленную революцию, хотя бы в производстве бетона, то умножение объемов производства железа вполне по силам 🙂
А почему из бетона не получится строить высокие строения?
Почему именно железобетон нужен?
Насколько я помню — железо в бетоне принимает на себя растягивающие нагрузки к которым бетон слаб. Если конструкция не предполагает растяжения (резервуары, мостовые фермы, плиты перекрытий) а только сжатие (стены, колонны, колодезные кольца) то железо не нужно.
Во-во. Без железобетона высокие стены склонны к «оползням».
Контрфорсы 😉
На наружной стене замка? Наверное, которые сразу спускаются на другую сторону крепостного рва… 😀
Колизей и Великая китайская стина вопиет о нашей излишней скептичности.
Вместе с Пантеоном (42 м, диаметр 43 м.) и готическими соборами (высота стен 35-61, колоколен — 69-157 м. )
Ну готические соборы то с бетоном не дружили. Кроме того контрфорсы там О-ГО-ГО…
Вот именно. Против двенадцати метров замковой стены, приземистой даже на фоне средневековых же соборов.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Falaise_chateau_guillaume_conquerant_2.jpg
http://img0.liveinternet.ru/images/attach/c/4/83/628/83628060_14_Kontrforsuy_chudosooruzheniya.jpg
http://www.svali.ru/pic/story_pics/839/st_3bfeb723f0087536cb49f616a74f3391.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:%D0%9C%D0%BE%D0%BD-%D1%81%D0%B5%D0%BD-%D0%9C%D0%B8%D1%88%D0%B5%D0%BB%D1%8C.%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%80%D1%84%D0%BE%D1%80%D1%81%D1%8B_%D0%A7%D1%83%D0%B4%D0%B0.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8a/%D0%9C%D0%BE%D0%BD-%D1%81%D0%B5%D0%BD-%D0%9C%D0%B8%D1%88%D0%B5%D0%BB%D1%8C.%D0%9F%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%83%D1%81.jpg
Почему на наружней? На внутренней. Контрфорсы и аркбутаны — вполне стандартный элемент конструкции крепостных стен. А уж башни так и вовсе обязательный.
Жалкие 12 метров — это вообще приземистость. А по-настоящему высокие плотины метров по 242 даже сейчас возможны только из бетона.
Можно поэкспериментировать на предмет целлюлозного наполнителя и комбинации бетона с каменной кладкой опорных столбов
А что даст целлюлоза в бетоне? Зачем огород городить?
Прочность. Если никогда с таким материалом не сталкивался, можешь сравнить с шифером — прочность целлюлозного композита даже выше
>>Вообразите себе цельнолитой замок в средневековье…
Фигушки! И не пытайтесь!… Потому что:
…»у римлян были естественные добавки вулканического происхождения, естественно, их нужно было подбирать годами и десятилетиями»…
Даже если рецепты римского бетона сохранялись в эллинистической и постэллинистической литературе, сочетание МЕСТНОЙ воды и наполнителей требует либо химического анализа либо множества проб (и ошибок)….
В статье указано — есть рейнский трасс, добывается в Германии. Так что тевтонские рыцари как раз и могли бы из бетона строить.
А кто заставляет сразу строить замок? На небольшие купеческие дома, Сторожевые башни, и более мелкое строительство подойдёт более плохой цемент. А улучшение состова цемента/бетон идёт не в отрыве от практики:
1. Получил хоть какой-то цемент — сделал дом купцу/аристократу — получил деньги.
2. На деньги улучшил производство/добыл лучшее сырьё — сделал дом больше — больше денег, больше производства.
На каком-то этапе выходит на крупное военное/церковное строительство и потекли деньги 🙂
В Римской республике консулы и преторы избирались на один год, цензоры — на полтора года. Бюрократия в Древнем Риме была относительной — её было меньше, чем, например, в Древнем Египте. Большую часть аппарата составляли личные слуги консула и претора — рабы и вольноотпущенники, которых содержал он сам.
Во времена Римской республики большинство общественных сооружений строилось римскими богачами за свой счёт — чести ради, а также ради избрания на более высокую должность в будущем (впрочем, это стало своего рода повинностью богачей перед государством). Потому они и не были заинтересованы в долгострое и некачественном строительстве. При империи стало похуже.
Падение амфитеатра в Фиденах относится к 27 году н.э., амфитеатр был деревянный, построен на ненадёжном грунте и набит до отказа (Тацит осуждает застройщика, как «человека, затеявшего это дело не от избытка средств и не для того, чтобы снискать благосклонность сограждан, а ради грязной наживы»). Погибло и было ранено 50 тысяч человек. Застройщика отправили в изгнание.
Масоны образовались из средневековых строителей, а не из римских. В Риме, увы, аналог гастарбайтеров:
«Марк Красс… стал приобретать рабов-архитекторов и строителей, а затем, когда их набралось у него более 500, начал скупать горевшие и смежные с ними постройки» (частично сжигал он сам, во время взятия Рима войсками Суллы) «которые задешево продавались хозяевами, побуждаемыми к тому страхом и неуверенностью» (Красс был ближайшим помощником Суллы). «Таким-то образом большая часть Рима стала его собственностью. Располагая столь значительным числом мастеров, сам он, однако, кроме собственного дома, не выстроил ничего, а о любителях строиться говорил, что они помимо всяких врагов сами себя разоряют» (Плутарх. Жизнеописание Красса).
Я указал сроки выборов «от двух до пяти» не потому что одна должность избиралась на два года, а вторая на пять, а потому что эти сроки менялись во время существования самой Империи. И если кто-то выбирался на год — это значит что строить требовалось еще быстрее.
Про масонов я писал совсем не про Рим, а про средневековье. Я поправил в статье, чтобы было понятней. А в древнем Риме — да, разложение нравов, снижение рождаемости, гастарбайтеры и наемная армия. И все помним к чему привело.
Позднее, в Римской империи I-II веков, кроме ежегодных двух консулов (по именам которых назывался год), почти каждый год назначали ещё добавочных консулов (т. н. консулы-суффекты) — чтобы консулами становилось как можно больше лиц, поскольку бывшие консулы назначались наместниками в богатые провинции. Реально каждый из консулов был в должности 2-6 месяцев. Потом, как правило, снова стали назначать на год. Несколько лет подряд консулами становились только некоторые императоры. Списки консулов Римской империи по годам см. — http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BF%D0%B8%D1%81%D0%BE%D0%BA_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%81%D1%83%D0%BB%D0%BE%D0%B2_%D0%A0%D0%B8%D0%BC%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B9_%D0%B8%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D0%B8
Есть мнение, что строители были именно гастарбайтерами, только УВАЖАЕМЫМИ (сейчас это слово носит негативный оттенок). Потому, что серьезная стройка была не в каждом Мухосранске, мотались с объекта на объект. И между странами в том числе. Чернорабочие, конечно, из местных.
Слово «гастарбайтер» означает, что работы производятся по ценам, ниже рыночных. А вот те «уважаемые рабочие» требовали зарплату как бы не выше..
Слово означает ни больше, ни меньше, чем иностранца (гаст = гость), приехавшего к нам поработать (арбайтер = работник). Оттенок негативный (причем не факт, что везде и всегда был таковым) в силу объективных причин — отнимают рабочие места. Не думаю, что среди местных много тех, у кого желание проектировать стометровый собор совпадает с возможностями.
Бетон очень хрупок, не держит ударную нагрузку. Гигроскопичен -т.е. пропускает воду. То есть в условиях Европы, особенно той же Германии, сам по себе бетон -не айс.
К статье +1, строительство из бетона требует изрядного развития «сопутствующих» отраслей и высокого уровня строительства. Тут скорее социальный прогресс подгонит строительную технологию, чем наоборот. Хотя да, при массовом строительстве -железобетон это очень дёшево и очень качественно.
А почему вместо извести гипс не использовали до появления парижской штукатурки? Стоимость изготовления примерно как у извести, месторождений гипса хватало, прочность уж точно не хуже извести, застывает почти мгновенно.
Потому что гипс не влагостойкий.
Не влагонепроницаемый ты хотел сказать? Так и известь тоже этим не отличается.
Не пробовал кусочек гипса водой смочить?
Или может видел, как лепнина с сырого потолка осыпается?
Он быстро размягчается и крошится от воды.
Пробовал. Много воды в себя набирает, но механических прочность остается сносной, сопоставимо с поведением красного кирпича, тот тоже прочность при намокали частично теряет.
Что касается лепнины, то, во-первых нет, не видел, во-вторых лепнина это чистый гипс, а речь про бетон
А без разницы — хоть чистый, хоть в бетоне гипс себя одинаково ведет.
Не мгновенно конечно он трескается, со временем. Кирпич просто воду в поры сосет, а гипс постепенно разрушается.
Если воды много, то часть гипса в ней растворяется, а часть начинает связывать воду химически, и перекристаллизуется. Из-за этого гипс начинает трескаться. У извести и цемента этот эффекта выражен гораздо меньше, поэтому их добавляют в чистый гипс для влагостойкости.
Но все равно все сроительные смеси с гипсом только для внутренней отделки и только для нормальной влажности.
Действительно, на развитие строительных технологий в какой-либо местности сильно влияет климат.
Те же хваленые немецкие автобаны в последние годы, когда климат Германии «слегка приблизился» к российскому (в количестве «переходов через ноль») посыпались со страшной силой! Это хорошо заметно на разных муниципальных сайтах — объявления о ремонте дорог и их участков публикуются, как сводки с фронта…
А в России до массового строительства доходных домов большинство населения проживало в деревянных постройках, причем, даже имея достаточно средств на каменное строительство, хозяева возводили из кирпича или камня подвалы и первые этажи, где размещались хозяйственные или торговые нежилые помещения, жилые этажи возводились все равно из дерева, т.к. жилье из камня считалось вредным для здоровья! Что при нашем сыром и нежарком, мягко говоря, климате представляется вполне разумным.
Это при том, что отечественные строительные смеси содержали органику и массу «секретных» добавок, призванных препятствовать лишней гигроскопичности.
Уже упоминал на форуме «землебит» и замок из землебита в Гатчине. очень прочный и недорогой материал. по прочности может соперничать с железобетоном по стоимости
>>>>Российский архитектор Н А. Львов, что побывал в XIX веке в Гатчине на берегу Черного озера ,в землебитном двухэтажном дворце-замке , сумел подобрать такой состав землебита, что он может соперничать с железобетоном.
Землебит и землебитная стена.
Землебитные стены исключительно прочны и долговечны: дают меньшую усадку, почти не образуют трещин, мало набухают от сырости, имеют небольшой коэффициент теплопроводности, их можно свести в жилых домах, складских и служебно-технических зданиях высотой не более двух этажей. Состав грунта массы , которую использовал архитектор Н.А. Львов, был таким по объему: гравий крупностью от 3-7 мм — 4%, песок — 58%, пыль (мелкая земля) -20%, глина -18%. Органические примеси не добавлялись. Грунтомасса должна иметь естественную влажность.
Приготовив массу, необходимо закладывать ее в прочную опалубку по 12-15 см, трамбовать и заливать 6-милиметровым слоем известкового раствора нормальной жирности, далее заключать очередной слой грунта.>>>
Если ориентироваться на современную калькуляцию — то>>> Трудоёмкость постройки дома из землебита фактически получается на 10-15% выше, чем трудоёмкость постройки дома из кирпича или бруса, — но преимущество землебитной постройки в том, что она обойдётся в 10 раз дешевле постройки из кирпича или бруса.>>>
Очень интересный способ, из материалов необходима только известь, остально легко доступно.
А как землебитки в оборонительных сооружениях?
>>>>А как землебитки в оборонительных сооружениях?>>>
Отлично подходит. Землебит изначально и применялся для строительства оборонительных сооружений(старые крепости из землебита стоят до сих пор).Есть еще особенность землебита-со временем прочность материала только увеличивается и по своей сути землебит представляет из себя грубый аналог примитивной дисперсно-керамической брони, правда без четкого разделения,дробящего и задерживающих слоев(но принцип работы очень схож). Если покопаться в истории,то даже во время Великой Отечественной войны выходили в свет работы о технологии возведения фортификационных сооружений, используя местные грунты.
Это уж в последствии землебит стали применять для гражданского строительства.
В XVIII веке на территории завода ЗИЛ находился филиал школы землебитного строения.За 6 лет существования училище подготовило 815 человек: 377 мастеров, 87 подмастерьев, 351 ученика.
Чего чего? Один материал по свой прочности соперничает со стоимостью другого материала? А булки Вы с гвоздями считаете?
Все это так уважаемые коллеги. И это устройство было популярно для откачки воды из шахт и проч.
Но есть одно «но». В этом устройстве возникает ударная волна и кавитация. И ничего хорошего из этого не следует. Что касается кавитации можете посмотреть на берега водоемов около плотин. Они зачастую безжизненны.
Европа сама по себе консервативна. Но и там эти устройства были повсеместно демонтированы как только нашлась замена — электронасосы и проч.
Поэтому использовать такие установки для полива, водоснабжения не безопасно для здоровья.
Какое устройство? Вы вообще о чём?