Как делали бетон в древнем риме


Секрет древнеримского бетона - Мастерок.жж.рф — LiveJournal

Современный бетон, который широко используется при строительстве дорог, мостов и зданий, может разрушиться в течение как минимум 50 лет. Но этого нельзя сказать о бетонных сооружениях (например, причалов и волноломов), оставшихся после Римской империи. Им насчитывается не одна тысяча лет, а они до сих пор выдерживают удары морских волн.

А еще мы как то спорили бетонные ли Египетские пирамиды, которым уже не одна тысяча лет

Теперь же международная команда исследователей наконец-то решила загадку столь длительного сохранения:

...оказывается, во время химической реакции между бетоном и морской водой формируется редкий минерал, который и укрепляет материал. Именно это и заставляет бетон со временем становиться лишь крепче.

Специалисты начали своё исследование с изучения описания древнего рецепта для создания цементного строительного раствора, который был придуман древнеримским инженером Марком Витрувием ещё в 30 годы до нашей эры.

Римляне делали бетон, смешивая вулканический пепел с известью и морской водой, а затем добавляли в него куски вулканического камня. Они "размазывали" полученную смесь на деревянные формы, которые затем погружались в морскую воду. Примечательно, что этот тип бетона использовался для строительства многих известных сооружений, включая Пантеон и рынок Траяна в Риме, а также для огромных морских сооружений для защиты гаваней.

В истории осталось много упоминаний о прочности древнеримского бетона, включая загадочную запись от 79 года до нашей эры. В ней описывается, что бетон, погружённый в морскую воду становится "единым массивом камня, неприступным для волн и укреплявшимся день ото дня".

Современным специалистам не терпелось понять, что же это значит на деле. И чтобы это выяснить, учёные изучили керны, полученные со дна древнеримской гавани в заливе города-порта Поццуоли близ Неаполя (Италия). Большинство итальянцев знают его как родину кинозвезды Софи Лорен, однако во времена Римской империи он был одним из крупнейших торговых портов Средиземного моря и звался Путеолы.

При анализе выяснилось, что морская вода растворила компоненты вулканического пепла, что позволило вырастать новым связующим материалам.

В течение десятилетия очень редкий гидротермальный минерал под названием алюминий-тоберморит (aluminum tobermorite; Al-tobermorite) образовался в бетоне. Кстати, исследователям уже было давно известно, что Al-tobermorite придавал древнеримскому бетону большую прочность, но как именно он там появлялся оставалось загадкой.

К слову, этот минерал можно получить и в лабораторных условиях, но его очень трудно внедрить в сам бетон.

"Никто никогда не производил тоберморит при 20 градусов по Цельсию. Кроме римлян", — говорит ведущий автор исследования, геолог из Университета Юты Мари Джексон (Marie Jackson).


В более ранних работах авторы исследования сообщали о редком минерале, Al-тоберморите, который они находили в древнеримском бетоне.
Фото Marie Jackson.

Теперь специалисты обнаружили следующее: когда морская вода просачивается сквозь цементный раствор, она реагирует с вулканическим пеплом и кристаллами, образовывая Al-tobermorite и пористый минерал филлипсит.

По мнению Джексон, современные инженеры могли бы использовать эти знания для создания прочного бетона. Правда, говорят исследователи, обоим минералам необходимы столетия, чтобы по-настоящему укрепить бетон. Так что специалисты в настоящий момент работают над тем, что пытаются воссоздать современную версию древнеримского бетона.

"Рецепт точного изготовления этого бетона был потерян, и никому никогда не удавалось его восстановить. Римлянам повезло, что у них был подходящий минеральный пример того, как работает этот бетон. Они наблюдали за тем, как вулканический пепел попадал в море и превращался в пемзу. Нам придётся подобрать их аналоги, так как и морская вода, и пепел есть далеко не везде", — заключает Джексон.

Результаты исследования древнеримского бетона опубликованы в научном издании American Mineralogist.

А еще помните, была такая конспирологическая версия - Колизей, которого нет

История бетона - InterNACHI®

Ник Громико, CMI® и Кентон Шепард

Период времени, в течение которого был впервые изобретен бетон, зависит от того, как интерпретировать термин «бетон». Древние материалы представляли собой необработанный цемент, сделанный путем дробления и обжига гипса или известняка. Известь также относится к измельченному обожженному известняку. Когда к этим цементам были добавлены песок и вода, они превратились в строительный раствор, который представлял собой гипсовидный материал, используемый для склеивания камней друг с другом. За тысячи лет эти материалы были усовершенствованы, объединены с другими материалами и, в конечном итоге, превратились в современный бетон.

Сегодняшний бетон изготавливается с использованием портландцемента, крупных и мелких заполнителей камня и песка, а также воды. Добавки - это химические вещества, добавляемые к бетонной смеси для контроля ее схватывания и используемые в основном при укладке бетона в экстремальных условиях окружающей среды, таких как высокие или низкие температуры, ветреные условия и т. Д.

Прекурсор бетона был изобретен примерно в 1300 г. до н.э., когда Срединный Восточные строители обнаружили, что, когда они покрывали внешние поверхности своих крепостей из толченой глины и стены домов тонким влажным слоем обожженного известняка, он вступал в химическую реакцию с газами в воздухе, образуя твердую защитную поверхность.Это не был бетон, но это было началом развития цемента.

Ранние цементирующие композитные материалы, как правило, включали измельченный в строительный раствор, обожженный известняк, песок и воду, которые использовались для строительства из камня, в отличие от заливки материала в форму, что по сути является тем, как используется современный бетон, с формой бетонные формы.

Цемент, как один из ключевых компонентов современного бетона, существует уже давно. Около 12 миллионов лет назад на территории современного Израиля естественные отложения образовались в результате реакций между известняком и горючими сланцами, образовавшимися в результате самовозгорания.Однако цемент - это не бетон. Бетон - это композитный строительный материал, и ингредиенты, из которых цемент является лишь одним из них, со временем менялись и меняются даже сейчас. Рабочие характеристики могут изменяться в зависимости от различных сил, которым бетон должен будет противостоять. Эти силы могут быть постепенными или интенсивными, они могут исходить сверху (гравитация), снизу (пучение почвы), по бокам (боковые нагрузки) или могут принимать форму эрозии, истирания или химического воздействия. Состав бетона и его пропорции называются дизайнерской смесью.

Раннее использование бетона

Первые бетонные сооружения были построены набатейскими торговцами или бедуинами, которые оккупировали и контролировали ряд оазисов и создали небольшую империю в регионах южной Сирии и северной Иордании примерно в 6500 году до нашей эры. . Позже они обнаружили преимущества гидравлической извести, то есть цемента, который затвердевает под водой, и к 700 г. до н.э. они строили печи для производства раствора для строительства домов из щебня, бетонных полов и подземных водонепроницаемых цистерн.Цистерны держались в секрете и были одной из причин, по которым набатеи смогли процветать в пустыне.

При изготовлении бетона Набатеи понимали необходимость сохранять смесь как можно более сухой или с низкой оседанием, поскольку избыток воды создает пустоты и слабые места в бетоне. Их строительные методы включали утрамбовку свежеуложенного бетона специальными инструментами. В процессе утрамбовки образуется больше геля, который представляет собой связующий материал, образующийся в результате химических реакций, происходящих во время гидратации, которые связывают частицы и агрегаты.


Древнее здание Набатеи

Как и у римлян, 500 лет спустя, у Набатеи был доступный на местном уровне материал, который можно было использовать для создания водонепроницаемого цемента. На их территории были крупные поверхностные залежи мелкодисперсного кварцевого песка. Подземные воды, просачивающиеся сквозь кремнезем, могут превратить их в пуццолановый материал, представляющий собой песчаный вулканический пепел. Чтобы сделать цемент, набатеи обнаружили отложения, зачерпнули этот материал и соединили его с известью, а затем нагрели в тех же печах, которые они использовали для изготовления своей керамики, поскольку целевые температуры лежали в том же диапазоне.

Примерно к 5600 году до нашей эры вдоль реки Дунай в районе бывшей Югославии дома были построены с использованием бетона для полов.

Египет

Около 3000 г. до н.э. древние египтяне использовали грязь, смешанную с соломой, для изготовления кирпичей. Грязь с соломой больше похожа на саман, чем на бетон. Тем не менее, они также использовали гипс и известковые растворы при строительстве пирамид, хотя большинство из нас думает, что раствор и бетон - это два разных материала. Для постройки Великой пирамиды в Гизе потребовалось около 500 000 тонн строительного раствора, который использовался в качестве подстилки для облицовочных камней, образующих видимую поверхность законченной пирамиды.Это позволило каменщикам вырезать и устанавливать облицовочные камни с открытыми швами не более 1/50 дюйма.


Камень для облицовки пирамиды


Китай

Примерно в то же время северные китайцы использовали форму цемента при строительстве лодок и при строительстве Великой стены. Спектрометрические испытания подтвердили, что ключевым ингредиентом строительного раствора, использованного в Великой китайской стене и других древних китайских сооружениях, был клейкий клейкий рис.Некоторые из этих построек выдержали испытание временем и противостояли даже современным попыткам сноса.


Рим

К 600 г. до н.э. греки открыли природный пуццолан, который при смешивании с известью приобрел гидравлические свойства, но греки были далеко не так успешны в строительстве из бетона, как римляне. К 200 г. до н.э. римляне очень успешно строили из бетона, но он не был похож на бетон, который мы используем сегодня. Это был не пластиковый текучий материал, налитый в формы, а больше похожий на цементированный щебень.Римляне строили большинство своих построек, складывая камни разного размера и вручную заполняя промежутки между камнями раствором. Над землей стены как внутри, так и снаружи были облицованы глиняными кирпичами, которые также служили формой для бетона. Кирпич имел небольшую структурную ценность или не имел ее вообще, и их использовали в основном в косметических целях. До этого времени и в большинстве мест того времени (включая 95% Рима) обычно используемые растворы представляли собой простой известняковый цемент, который медленно затвердевает от реакции с переносимым по воздуху углекислым газом.Истинной химической гидратации не произошло. Эти минометы были слабыми.

Для более грандиозных и искусных построек римлян, а также для их наземной инфраструктуры, требующей большей прочности, они делали цемент из вулканического песка с естественной реакцией под названием harena fossicia . Для морских сооружений и сооружений, подверженных воздействию пресной воды, таких как мосты, доки, ливневые стоки и акведуки, они использовали вулканический песок под названием пуццуолана. Эти два материала, вероятно, представляют собой первое крупномасштабное использование действительно цементирующего вяжущего.Pozzuolana и harena fossicia химически реагируют с известью и водой, гидратируются и затвердевают в скалистую массу, которую можно использовать под водой. Римляне также использовали эти материалы для строительства больших сооружений, таких как римские бани, Пантеон и Колизей, и эти сооружения все еще стоят сегодня. В качестве добавок они использовали животный жир, молоко и кровь - материалы, которые отражают очень примитивные методы. С другой стороны, помимо использования природных пуццоланов, римляне научились производить два типа искусственных пуццоланов - кальцинированную каолинитовую глину и кальцинированные вулканические камни, которые, наряду с впечатляющими строительными достижениями римлян, являются свидетельством высокого уровня технической сложности для того времени.

Пантеон


Построенный римским императором Адрианом и завершенный в 125 году нашей эры, Пантеон имеет самый большой из когда-либо построенных неармированных бетонных куполов. Купол 142 фута в диаметре и имеет 27-футовое отверстие, называемое окулусом, на вершине, которая находится на высоте 142 фута над полом. Он был построен на месте, вероятно, начавшись над внешними стенами и создав все более тонкие слои по мере продвижения к центру.


Пантеон имеет внешние фундаментные стены шириной 26 футов и глубиной 15 футов, сделанные из пуццоланового цемента (извести, химически активного вулканического песка и воды), утрамбованного поверх слоя плотного каменного заполнителя.То, что купол все еще существует, - это случайность. Оседание и движение в течение почти 2000 лет, наряду со случайными землетрясениями, создали трещины, которые обычно ослабляли бы структуру настолько, что к настоящему времени она должна была бы разрушиться. Наружные стены, поддерживающие купол, содержат семь равномерно расположенных ниш с камерами между ними, которые выходят наружу. Эти ниши и камеры, изначально спроектированные только для минимизации веса конструкции, тоньше основных частей стен и действуют как контрольные соединения, контролирующие расположение трещин.Напряжения, вызванные движением, снимаются за счет трещин в нишах и камерах. Это означает, что купол, по существу, поддерживается 16 толстыми, конструктивно прочными бетонными столбами, образованными частями внешних стен между нишами и камерами. Другим методом снижения веса было использование очень тяжелых заполнителей с низкой структурой и использование более легких и менее плотных заполнителей, таких как пемза, высоко в стенах и в куполе. Стенки также сужаются по толщине, чтобы уменьшить вес наверху.

Римские гильдии

Еще одним секретом успеха римлян было использование ими торговых гильдий. У каждой профессии была гильдия, члены которой отвечали за передачу своих знаний о материалах, методах и инструментах ученикам и римским легионам. В дополнение к боевым действиям, легионы обучались самодостаточности, поэтому они также обучались методам строительства и технике.

Технологические вехи

В средние века технология производства бетона поползла назад.После падения Римской империи в 476 году нашей эры методы изготовления пуццоланового цемента были утеряны, пока в 1414 году не было обнаружено рукописей, описывающих эти методы, и возродился интерес к строительству из бетона.

Только в 1793 году технология сделала большой шаг вперед, когда Джон Смитон открыл более современный метод производства гидравлической извести для цемента. Он использовал известняк, содержащий глину, которую обжигали до тех пор, пока она не превратилась в клинкер, который затем измельчал в порошок.Он использовал этот материал при исторической перестройке маяка Эддистоун в Корнуолле, Англия.

Версия Смитона (третья) маяка Эддистоун, построенная в 1759 году.

Через 126 лет он разрушился из-за эрозии скалы, на которой он стоял.

Наконец, в 1824 году англичанин по имени Джозеф Аспдин изобрел портландцемент, сжигая мелко измельченный мел и глину в печи до тех пор, пока не будет удален углекислый газ.Он был назван «портлендским» цементом, потому что он напоминал высококачественные строительные камни, найденные в Портленде, Англия. Широко распространено мнение, что Аспдин был первым, кто нагревал глинозем и кремнезем до точки стеклования, что привело к плавлению. В процессе стеклования материалы становятся стеклоподобными. Аспдин усовершенствовал свой метод, тщательно распределив известняк и глину, измельчив их, а затем обожгнув смесь в клинкер, который затем измельчили в готовый цемент.

Состав современного портландцемента

До открытия портландцемента и в течение нескольких лет после этого использовались большие количества натурального цемента, который производился путем сжигания смеси извести и глины природного происхождения.Поскольку ингредиенты натурального цемента смешаны по своей природе, его свойства сильно различаются. Современный портландцемент производится по строгим стандартам. Некоторые из многих соединений, содержащихся в нем, важны для процесса гидратации и химических характеристик цемента. Его получают путем нагревания смеси известняка и глины в печи до температур от 1300 ° F до 1500 ° F. До 30% смеси становится расплавленным, но остальная часть остается в твердом состоянии, претерпевая химические реакции, которые могут быть медленными.В конечном итоге смесь образует клинкер, который затем измельчают в порошок. Небольшая часть гипса добавляется, чтобы замедлить скорость гидратации и сохранить бетон более пригодным для обработки. Между 1835 и 1850 годами были впервые проведены систематические испытания цемента на сжатие и растяжение, а также первые точные химические анализы. Только в 1860 году были впервые произведены портлендские цементы современного состава.

Обжиговые печи

В первые дни производства портландцемента печи были вертикальными и стационарными.В 1885 году английский инженер разработал более эффективную печь, которая была горизонтальной, слегка наклонной и могла вращаться. Вращающаяся печь обеспечивала лучший контроль температуры и лучше справлялась с перемешиванием материалов. К 1890 году на рынке доминировали вращающиеся печи. В 1909 году Томас Эдисон получил патент на первую длинную печь. Эта печь, установленная на цементном заводе Эдисона Портленд в Нью-Виллидж, штат Нью-Джерси, имела длину 150 футов. Это было примерно на 70 футов длиннее, чем используемые в то время печи. Промышленные печи сегодня могут достигать 500 футов в длину.


Вращающаяся печь

Вехи строительства

Хотя были и исключения, в 19, -м, -м веке, бетон использовался в основном для промышленных зданий. В качестве строительного материала он считался социально неприемлемым по эстетическим соображениям. Первое широкое использование портландцемента в жилищном строительстве было в Англии и Франции между 1850 и 1880 годами французом Франсуа Куанье, который добавил стальные стержни, чтобы предотвратить распространение наружных стен, а позже использовал их в качестве элементов изгиба.Первым домом, построенным из железобетона, был коттедж для прислуги, построенный в Англии Уильямом Б. Уилкинсоном в 1854 году. В 1875 году американский инженер-механик Уильям Уорд завершил строительство первого дома из железобетона в США. Он до сих пор стоит в Порт-Честере, штат Нью-Йорк. Уорд усердно вел записи о строительстве, поэтому об этом доме известно очень много. Он был построен из бетона из-за страха его жены перед огнем, и, чтобы быть более социально приемлемым, он был спроектирован так, чтобы напоминать каменную кладку.Это было началом того, что сегодня является отраслью с оборотом в 35 миллиардов долларов, в которой работают более 2 миллионов человек только в США.


Дом, построенный Уильямом Уордом, обычно называют Замком Уорда.

В 1891 году Джордж Бартоломью залил первую бетонную улицу в США, и она существует до сих пор. Бетон, используемый для этой улицы, испытан на давление около 8000 фунтов на квадратный дюйм, что примерно вдвое превышает прочность современного бетона, используемого в жилищном строительстве.


Корт-стрит в Беллефонтене, штат Огайо, которая является самой старой бетонной улицей в США

К 1897 году Sears Roebuck продавала бочки импортного портландцемента емкостью 50 галлонов по цене 3,40 доллара за штуку. Хотя в 1898 году производители цемента использовали более 90 различных формул, к 1900 году базовые испытания - если не методы производства - стали стандартизованными.

В конце 19-го, 90-го, 14-го, 90-го, 14-го века, использование железобетона более или менее одновременно осваивалось немцем Г.А. Уэйсс, француз Франсуа Хеннебик и американец Эрнест Л. Рэнсом. Рэнсом начал строительство из железобетона в 1877 году и запатентовал систему, в которой использовались скрученные квадратные стержни для улучшения связи между сталью и бетоном. Большинство построенных им построек были промышленными.

Компания Hennebique начала строительство домов из армированной стали во Франции в конце 1870-х годов. Он получил патенты во Франции и Бельгии на свою систему и добился большого успеха, в конечном итоге построив империю, продавая франшизы в крупных городах.Он продвигал свой метод, читая лекции на конференциях и разрабатывая стандарты своей компании. Как и Рэнсом, большинство построек, построенных Хеннебиком, были промышленными. В 1879 году Уэйсс купил права на систему, запатентованную французом по имени Монье, который начал использовать сталь для армирования бетонных цветочных горшков и контейнеров для растений. Wayss продвигал систему Wayss-Monier.

В 1902 году Август Перре спроектировал и построил многоквартирный дом в Париже, используя железобетон для колонн, балок и перекрытий.В здании не было несущих стен, но у него был элегантный фасад, который помог сделать бетон более социально приемлемым. Здание вызывало всеобщее восхищение, и бетон стал более широко использоваться как архитектурный материал, а также как строительный материал. Его дизайн оказал влияние на проектирование железобетонных зданий в последующие годы.


25 Rue Franklin в Париже, Франция

В 1904 году в Цинциннати, штат Огайо, было построено первое бетонное высотное здание.Его высота составляет 16 этажей или 210 футов.


Здание Ингаллса в Цинциннати, Огайо

В 1911 году в Риме был построен мост Рисорджименто. Его ширина составляет 328 футов.


Римский мост Рисорджименто

В 1913 году первая партия товарной смеси была доставлена ​​в Балтимор, штат Мэриленд. Четыре года спустя Национальное бюро стандартов (ныне Национальное бюро стандартов и технологий) и Американское общество испытаний и материалов (ныне ASTM International) установили стандартную формулу портландцемента.

В 1915 году Matte Trucco построил пятиэтажный автозавод Fiat-Lingotti в Турине из железобетона. На крыше здания находился автомобильный испытательный полигон.


Автозавод Fiat-Lingotti в Турине, Италия

Эжен Фрейсине был французским инженером и пионером в использовании железобетонных конструкций. В 1921 году он построил два гигантских ангара для дирижаблей с параболической аркой в ​​аэропорту Орли в Париже. В 1928 году он получил патент на предварительно напряженный бетон.


Ангар для дирижаблей с параболической аркой в ​​аэропорту Орли в Париже, Франция


Строительство ангара для дирижаблей

Воздухововлечение

В 1930 году были разработаны воздухововлекающие вещества, значительно повысила устойчивость бетона к замерзанию и улучшила его удобоукладываемость. Воздухововлечение стало важным шагом в улучшении долговечности современного бетона. Воздухововлечение - это использование агентов, которые при добавлении в бетон во время перемешивания создают множество очень маленьких пузырьков воздуха, расположенных близко друг к другу, и большинство из них остаются в затвердевшем бетоне.Бетон затвердевает в результате химического процесса, называемого гидратацией. Для гидратации бетон должен иметь минимальное водоцементное соотношение 25 частей воды на 100 частей цемента. Вода, превышающая это соотношение, является избыточной водой и помогает сделать бетон более пригодным для укладки и отделочных работ. По мере высыхания и затвердевания бетона излишки воды испаряются, оставляя поверхность бетона пористой. В эти поры может попадать вода из окружающей среды, например, дождь или талый снег.Морозная погода может превратить эту воду в лед. Когда это происходит, вода расширяется, создавая небольшие трещины в бетоне, которые будут увеличиваться по мере повторения процесса, что в конечном итоге приведет к отслаиванию поверхности и ее разрушению, называемому отслаиванием. Когда бетон увлекается воздухом, эти крошечные пузырьки могут слегка сжиматься, поглощая часть напряжения, создаваемого расширением, когда вода превращается в лед. Вовлеченный воздух также улучшает обрабатываемость, поскольку пузырьки действуют как смазка между заполнителем и частицами в бетоне.Захваченный воздух состоит из более крупных пузырьков, застрявших в бетоне, и не считается полезным.

Thin Shell

Опыт в строительстве из железобетона в конечном итоге позволил разработать новый способ строительства из бетона; технология тонкой оболочки включает в себя строительные конструкции, такие как крыши, с относительно тонкой оболочкой из бетона. Купола, арки и сложные кривые обычно строятся этим методом, так как они имеют естественные формы. В 1930 году испанский инженер Эдуардо Торроха спроектировал для рынка Альхесирас невысокий купол толщиной 3½ дюйма и шириной 150 футов.Стальные тросы использовались для образования натяжного кольца. Примерно в то же время итальянец Пьер Луиджи Нерви начал строительство ангаров для ВВС Италии, как показано на фото ниже.


Монтируемые на месте ангары для ВВС Италии

Ангары были отлиты на месте, но большая часть работ Nervi использовала сборный бетон.

Вероятно, наиболее опытным человеком, когда дело дошло до строительства с использованием методов бетонной оболочки, был Феликс Кандела, испанский математик-инженер-архитектор, который практиковал в основном в Мехико.Крыша лаборатории космических лучей в Университете Мехико была построена толщиной 5/8 дюйма. Его фирменной формой был гиперболический параболоид. Хотя здание, показанное на фотографии ниже, не было спроектировано Канделой, это хороший пример гиперболической параболоидной крыши.


Гиперболическая параболоидная крыша церкви в Боулдере, штат Колорадо


Та же строящаяся церковь

Некоторые из самых ярких крыш в мире были построены с использованием тонкослойной технологии, как изображенный ниже.


Сиднейский оперный театр в Сиднее, Австралия

Плотина Гувера

В 1935 году плотина Гувера была завершена после заливки примерно 3250000 ярдов бетона, с дополнительными 1110000 ярдами, использованными на электростанции и другие сооружения, связанные с плотиной. Имейте в виду, что это произошло менее чем через 20 лет после того, как была установлена ​​стандартная рецептура цемента.


Колонны блоков, заполненные бетоном на плотине Гувера в феврале 1934 г.

Инженеры Бюро мелиорации подсчитали, что если бетон был помещен в единую монолитную заливку, плотина займет 125 лет Чтобы остыть, и напряжения от выделяемого тепла и сжатия, которое происходит при застывании бетона, могут вызвать трещину и осыпание конструкции.Решение состояло в том, чтобы залить плотину серией блоков, образующих колонны, при этом некоторые блоки были размером до 50 квадратных футов и высотой 5 футов. Каждая секция высотой 5 футов имеет ряд установленных труб диаметром 1 дюйм, по которым перекачивается речная вода, а затем механически охлажденная вода для отвода тепла. Как только бетон перестал сжиматься, трубы залили раствором. Образцы бетонных кернов, испытанные в 1995 году, показали, что бетон продолжает набирать прочность и имеет прочность на сжатие выше среднего.


Верхняя часть плотины Гувера показана в момент ее первого заполнения

Плотина Гранд-Кули

Плотина Гранд-Кули в Вашингтоне, построенная в 1942 году, является крупнейшим бетонным сооружением когда-либо построенный. Он содержит 12 миллионов ярдов бетона. Раскопки потребовали удаления более 22 миллионов кубических ярдов земли и камня. Чтобы уменьшить количество грузовых перевозок, была построена конвейерная лента длиной 2 мили. В местах фундамента цементный раствор закачивали в отверстия, пробуренные глубиной от 660 до 880 футов (в граните), чтобы заполнить любые трещины, которые могут ослабить грунт под плотиной.Чтобы избежать обрушения котлована под весом покрывающих пород, в землю были вставлены 3-дюймовые трубы, по которым закачивалась охлажденная жидкость из холодильной установки. Это заморозило землю, сделав ее достаточно стабилизированной, чтобы строительство могло продолжаться.


Плотина Гранд-Кули

Бетон для плотины Гранд-Кули был уложен с использованием тех же методов, что и для плотины Гувера. После помещения в колонны, холодная речная вода перекачивалась по трубам, встроенным в застывающий бетон, снижая температуру в формах с 105 ° F (41 ° C) до 45 ° F (7 ° C).Это привело к сокращению дамбы примерно на 8 дюймов в длину, и образовавшиеся щели были заполнены раствором.


Строящаяся плотина Гранд-Кули

Высотное строительство

За годы, прошедшие после постройки Ингаллс-билдинг в 1904 году, большинство высотных зданий были построены из стали. Строительство в 1962 году 60-этажных башен-близнецов Бертрана Голдберга в Чикаго вызвало новый интерес к использованию железобетона для высотных зданий.

Самое высокое сооружение в мире (по состоянию на 2011 год) было построено из железобетона. Бурдж-Халифа в Дубае в Объединенных Арабских Эмиратах (ОАЭ) имеет высоту 2717 футов.

Вот несколько фактов:

  • Это многофункциональная структура с гостиницей, офисными и торговыми помещениями, ресторанами, ночными клубами, бассейнами и 900 резиденциями.
  • В строительстве использовано 431 600 кубических метров бетона и 61 000 тонн арматуры.
  • Вес пустого здания составляет около 500 000 тонн, примерно столько же, сколько миномет, использовавшийся при строительстве Великой пирамиды в Гизе.
  • Бурдж-Халифа может одновременно вместить 35 000 человек.
  • Чтобы преодолеть 160 этажей, некоторые из 57 лифтов перемещаются со скоростью 40 миль в час.
  • Жаркий влажный климат Дубая в сочетании с кондиционированием воздуха, необходимым для поддержания температуры наружного воздуха выше 120 ° F, производит столько конденсата, что он собирается в сборном баке в подвале и используется для орошения ландшафтов.


Бурдж-Халифа в Дубае

Великая пирамида в Гизе удерживала рекорд как самое высокое сооружение, созданное руками человека, в течение примерно 4000 лет.Строительство здания на 568 футов выше Бурдж-Халифа планируется завершить в 2016 году в Кувейте.

************************

Эта статья является первой из серии, которая поможет инспекторам InterNACHI понять характеристики и визуально осмотреть бетон.

.

Мы наконец-то знаем, почему древнеримский бетон переживает наш собственный

Почему тысячелетней давности древнеримские опоры до сих пор остаются прочными, как настоящие бетонные острова, в то время как современные бетонные конструкции, построенные всего несколько десятилетий назад, рушатся под натиском ветра и волн? Ответ заключается в недокументированном до сих пор римском рецепте.

Исследователи из Университета штата Юта обнаружили, что по мере того, как морская вода фильтруется через пирсы и волноломы, сделанные из древнего римского бетона, структуры на самом деле становятся все более прочными из-за роста взаимосвязанных минералов, в том числе некоторых минералов, которые редко или дорого выращивать. лабораторные настройки.

Объявление

Новое исследование, опубликованное в журнале American Mineralogist, показало, что, когда морская вода просачивается через бетон в опорах и волнорезах, она растворяет части вулканического пепла, который использовался при строительстве. Это позволяет новым минералам, таким как альтоберморит и филлипсит, вырастать из выщелоченных флюидов. Эти минералы, похожие по форме на кристаллы в вулканических породах, затем образовали переплетенные пластины в промежутках в древнем бетоне, что со временем сделало бетон более прочным.

Это в значительной степени противоположно тому, что происходит с современными бетонными конструкциями, которые изнашиваются элементами и становятся все более растрескавшимися и хрупкими, поскольку поры и зазоры скомпрометированы проникновением морской воды.

Так почему же мы не используем бетон в римском стиле? Во-первых, мы не знаем рецепта. Мы можем думать, что находимся на пике человеческих знаний, но древние действительно обладали драгоценными знаниями, которые были потеряны со временем.

Хотя геолог из Университета Юты и ведущий автор исследования Мари Джексон изучила древнеримские тексты, она еще не нашла точного метода смешивания морского раствора.«Рецепт был полностью утерян», - сказал Джексон, который работает с инженерами-геологами, чтобы воссоздать правильную смесь, в пресс-релизе.

Также существует проблема с нагрузкой. «Древний» - ключевое слово в этих римских сооружениях, которым потребовалось много времени, чтобы развить свою силу из морской воды. Молодой цемент, построенный по римскому рецепту, вероятно, не будет иметь прочности на сжатие для современного использования - по крайней мере, на начальном этапе.

Но это не значит, что создание бетонной смеси с использованием инженерной смекалки римлян бесполезно.Бетон потенциально может быть использован для замены других коррозионных строительных материалов, таких как сталь и современный бетон, например, в недавно построенных приливных лагунах и других морских или прилегающих к морю сооружениях.

.

Тайны построек Древнего Рима | История

Римляне начали производить бетон более 2000 лет назад, но он был не совсем похож на бетон сегодня. У них была другая формула, в результате чего получилось вещество, не такое сильное, как современный продукт. Тем не менее, такие сооружения, как Пантеон и Колизей, существовали веками, зачастую практически без обслуживания. Геологи, археологи и инженеры изучают свойства древнеримского бетона, чтобы разгадать тайну его долговечности.

«Римский бетон. . . значительно слабее современных бетонов. Он примерно в десять раз слабее, - говорит Ренато Перуккио, инженер-механик из Университета Рочестера в Нью-Йорке. «Предполагается, что этот материал обладает феноменальной стойкостью со временем».

Это сопротивление или долговечность по отношению к элементам может быть связано с одним из ключевых ингредиентов бетона: вулканическим пеплом. Современный бетон - это смесь цемента на основе извести, воды, песка и так называемых заполнителей, таких как мелкий гравий.Формула римского бетона также начинается с известняка: строители сжигали его, чтобы получить негашеную известь, а затем добавляли воду, чтобы получить пасту. Затем они смешали с вулканическим пеплом - обычно три части вулканического пепла на одну часть извести, согласно писаниям Витрувия в первом веке до нашей эры. архитектор и инженер. Вулканический пепел прореагировал с известковой пастой, чтобы создать прочный раствор, который был объединен с кусками кирпичей или вулканических пород размером с кулак, называемыми туфом, а затем упакован на место, чтобы сформировать структуры, такие как стены или своды.

К началу II века до нашей эры римляне уже использовали этот бетон в крупномасштабных строительных проектах, предполагая, что их эксперименты со строительным материалом начались еще раньше. Другие древние общества, такие как греки, вероятно, также использовали растворы на основе извести (в древнем Китае добавляли липкий рис для увеличения прочности). Но соединение раствора с таким заполнителем, как кирпич, для изготовления бетона, вероятно, было изобретением римлян, говорит Перуккио.

В самых ранних бетонах римляне добывали пепел из множества древних вулканических отложений.Но строители стали придирчивыми примерно в то время, когда Август стал первым римским императором, в 27 г. до н. Э. В то время Август инициировал обширную общегородскую программу по ремонту старых памятников и возведению новых, и строители использовали исключительно вулканический пепел из месторождения под названием Pozzolane Rosse, поток пепла, извергнувшийся 456000 лет назад из вулкана Alban Hills, в 12 милях к юго-востоку от Рим.

Пантеон, храм богов, был построен в А.D. 128. Купол храма до сих пор остается самым большим неармированным бетонным куполом в мире. (Гвидо Бергманн / Bundesregierung-Pool через Getty Images) Колизей, открытый в здании А.Д. 80, вместимостью 50 000 человек, здесь проводились гладиаторские игры, ритуальные охоты на животных, парады и казни. (Тициана Фаби / AFP / Getty Images) Могила Цецилии Метеллы, дочери римского консула.Этот дагерротип 1841 года - одна из самых ранних известных фотографий Италии. (SSPL / Getty Images) Купол Tempio di Venere e Roma, храм, посвященный двум богиням и торжественно открытый императором Адрианом в A.Д. 135. (Тициана Фаби / AFP / Getty Images)

«Император Август был движущей силой систематизации, стандартизации строительных смесей с помощью Pozzolane Rosse», - говорит Мари Джексон, геолог и инженер-исследователь Калифорнийского университета в Беркли.По ее словам, римские строители, вероятно, предпочитали золу из-за прочности сделанного из нее бетона. «Это был секрет бетонов, которые были очень прочными, связными и прочными материалами».

Джексон и ее коллеги изучали химический состав бетонов, изготовленных из пуццолана россе. Уникальная смесь минералов в золе, похоже, помогает бетону противостоять химическому разложению и повреждению.

Римляне отдавали предпочтение другому вулканическому пеплу при строительстве бетонных гаваней, которые были погружены в соленые воды Средиземного моря.Pulvis Puteolanus добывали на месторождениях недалеко от Неаполитанского залива. «Римляне отправили тысячи и тысячи тонн этого вулканического пепла по Средиземному морю, чтобы построить гавани от побережья Италии до Израиля, от Александрии в Египте до Помпейополиса в Турции», - говорит Джексон.

Морская вода очень опасна для современного бетона. Но в римском бетоне Pulvis Puteolanus «на самом деле играет роль в смягчении разрушения, когда вода просачивается через него», - говорит Джексон. Хотя точный механизм неизвестен, похоже, что химические реакции между известковой пастой, вулканическим пеплом и морской водой создали микроскопические структуры в бетоне, которые захватили молекулы, такие как хлориды и сульфаты, которые сегодня вредят бетону.

Несмотря на успех римского бетона, его использование исчезло вместе с Римской империей. По словам Перуккио, в средние века бетонные конструкции строили редко, а это говорит о том, что вулканический пепел не был единственным секретом прочности римского бетона. «Эти действительно большие проекты могли быть выполнены только при наличии соответствующей бюрократии и надлежащей организации, которую могла бы обеспечить Римская империя».

Эрин Уэйман - помощник редактора Смитсоновского института и ведет блог Hominid Hunting.

.

древнего Рима | История, правительство, религия, карты и факты

Древний Рим , государство с центром в городе Рим. В этой статье обсуждается период от основания города и царственный период, начавшийся в 753 г. до н. Э., Через события, приведшие к основанию республики в 509 г. до н. Э., Установлению империи в 27 г. до н. Э. И окончательному затмению Империя Запада в V веке нашей эры. Для более поздних событий Империи Востока см Византийская Империя.

Древний Рим

Руины Форума в Риме.

© zardo / stock.adobe.com

Британская викторина

Исторический шведский стол: факт или вымысел?

У «Дневник Анны Франк» изначально было другое название? Были ли впервые выпущены бумажные деньги из-за нехватки монет? От вечеринок за миллион долларов до железных мостов в Великобритании, отсортируйте факты от вымысла в этом историческом шведском столе.

Рим следует считать одной из самых успешных имперских держав в истории. В течение столетий Рим из маленького городка на реке Тибр в центральной Италии превратился в огромную империю, которая в конечном итоге охватила Англию, всю континентальную Европу к западу от Рейна и к югу от Дуная, большую часть Азии к западу от Евфрата, северную часть. Африка и острова Средиземного моря. В отличие от греков, которые преуспели в интеллектуальных и художественных начинаниях, римляне достигли величия в своих военных, политических и социальных институтах.Римское общество во время республики руководствовалось сильным военным духом. Хотя это помогает объяснить непрекращающуюся войну, это не объясняет успеха Рима как имперской державы. В отличие от греческих городов-государств, которые исключали иностранцев и подчиняли народы из политического участия, Рим с самого начала включал покоренные народы в свою социальную и политическую систему. Союзники и подданные, принявшие римские обычаи, в конечном итоге получили римское гражданство. Во время принципата (см. Ниже) места в Сенате и даже на императорском троне занимали выходцы из Средиземноморья за пределами Италии.Длительные последствия римского правления в Европе можно увидеть в географическом распределении романских языков (итальянского, французского, испанского, португальского и румынского), которые произошли от латыни, языка римлян. Западный алфавит из 26 букв и календарь из 12 месяцев и 365,25 дней - это только два простых примера культурного наследия, которое Рим оставил в наследство западной цивилизации.

Сатурн, Храм

Храм Сатурна, среди руин Римского форума, Рим.

© stefano.pellicciari / Fotolia

Рим от его истоков до 264 г. до н. Э.

г. Ранний Рим до 509 г. до н. Э.

Когда Италия появилась в свете истории около 700 г. до н. Э., Она уже была населена различными народами, принадлежащими к разным культурам и языкам . Большинство уроженцев страны жили в деревнях или небольших городах, поддерживали себя сельским хозяйством или животноводством (Италия означает «Земля теленка») и говорили на италийском диалекте, принадлежащем к индоевропейской языковой семье.Осканский и умбрийский языки были тесно связаны между собой италийскими диалектами, на которых говорили жители Апеннин. Два других итальянских диалекта, латинский и венетский, также были тесно связаны друг с другом и на них говорили, соответственно, латиняне Лациума (равнина западно-центральной Италии) и жителей северо-востока Италии (близ современной Венеции). Япигес и Мессапии населяли юго-восточное побережье. Их язык напоминал речь иллирийцев по другую сторону Адриатики. В V веке до нашей эры долина реки По в северной Италии (Цизальпийская Галлия) была занята галльскими племенами, которые говорили на кельтском языке и мигрировали через Альпы из континентальной Европы.Этруски были первым высокоцивилизованным народом Италии и единственными жителями, которые не говорили на индоевропейском языке. К 700 г. до н. Э. На южном побережье было основано несколько греческих колоний. И греки, и финикийцы активно вели торговлю с итальянскими коренными жителями.

Современный исторический анализ быстро прогрессирует в том, чтобы показать, как раннее развитие Рима происходило в мультикультурной среде и находилось под особым влиянием высших цивилизаций этрусков на севере и греков на юге.Римская религия была обязана верованиям и обычаям этрусков. Римляне позаимствовали и адаптировали алфавит у этрусков, которые, в свою очередь, позаимствовали и адаптировали его у греческих колоний Италии. Высшие должностные лица Римской республики получили свои знаки отличия от этрусков: кресло курула, тога с пурпурной каймой ( toga praetexta ) и связка жезлов ( fasces ). Гладиаторские бои и военный триумф (см. Ниже) были другими обычаями, заимствованными у этрусков.Рим находился в 12 милях от моря на реке Тибр, на границе между Лацием и Этрурией. Поскольку это место располагалось на удобной переправе через реку и лежало на сухопутном пути от Апеннин к морю, оно являлось местом встречи трех разных народов: латинян, этрусков и сабинян. Несмотря на латынь по языку и культуре, римское население должно было быть несколько разнообразным с самых ранних времен, и это обстоятельство может помочь объяснить открытость римского общества в исторические времена.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.Подпишитесь сегодня

Исторические источники по раннему Риму

Царственный период (753–509 до н. Э.) И ранняя республика (509–280 до н. Э.) Являются наиболее плохо задокументированными периодами римской истории, поскольку исторические отчеты о Риме были написаны гораздо позже. Греческие историки не обращали серьезного внимания на Рим до Пирровой войны (280–275 до н. Э.), Когда Рим завершал завоевание Италии и сражался против греческого города Тарент на юге Италии. Первый римский историк, сенатор по имени Квинт Фабий Пиктор, жил и писал еще позже, во время Второй Пунической войны (218–201 гг. До н. Э.).Таким образом, историческое письмо в Риме началось лишь после того, как Рим завершил завоевание Италии, превратился в крупную державу античного мира и вступил в титаническую борьбу с Карфагеном за контроль над западным Средиземноморьем. История Фабия Пиктора, которая началась с мифических троянских предков города и повествовала о событиях вплоть до его собственных дней, определила форму последующих историй Рима. За последние 200 лет до нашей эры еще 16 римлян написали подобные инклюзивные рассказы. Все эти работы теперь собирательно именуются «римской летописной традицией», потому что многие из них пытались дать год за годом (или летописный) отчет о римских делах для республики.

Хотя ни одна из этих историй не сохранилась полностью, первые 10 книг Ливия, одного из величайших историков Рима, дошли до наших дней и охватывают римские дела с древнейших времен до 293 г. до н. Э. С 218 до 167 до н. Э.). Поскольку Ливий писал во время правления императора Августа (27 г. до н. Э. - 14 г. до н. Э.), Его отделяло 200 лет от Фабия Пиктора, который, в свою очередь, жил долго после многих событий, описанных в его истории. Таким образом, описывая ранний Рим, древние историки столкнулись с большими трудностями в установлении истины.У них был список ежегодных магистратов с начала республики (консульство fasti ), который составлял хронологическую основу их счетов. Религиозные записи и тексты некоторых законов и договоров дают общее представление об основных событиях. Древние историки конкретизировали этот скудный фактологический материал как с местным, так и с греческим фольклором. Следовательно, со временем исторические факты о раннем Риме часто страдали от патриотических или спасающих лицо переосмыслений, включающих преувеличение истины, подавление смущающих фактов и выдумки.

Свидетельства летописной традиции показывают, что римские истории, написанные во 2 веке до нашей эры, были относительно кратким резюме фактов и рассказов. Однако в течение I века до н. Э. Римские писатели находились под все большим влиянием греческой риторической подготовки, в результате чего их истории стали значительно расширяться; в них были включены вымышленные речи и пространные повествования о фальшивых битвах и политических столкновениях, которые, однако, отражают военно-политические условия и противоречия поздней республики, а не точно отражают события раннего Рима.Например, история раннего Рима Ливия представляет собой смесь некоторых фактов и большого количества вымысла. Поскольку в его работах часто бывает трудно отделить факты от вымысла и это требует личного суждения, современные ученые расходятся во мнениях по многим аспектам ранней римской истории и будут продолжать это делать.

.

Смотрите также

Новости

Скидки 30% на ремонт квартиры под ключ за 120 дней

Компания МастерХаус предлагает качественные услуги по отделке, которые выполнены в соответствии с вашими пожеланиями. Даже самые невероятные фантазии можно воплотить жизнь, стоит только захотеть.

29-01-2019 Хиты:0 Новости

Подробнее

Есть вопросы? Или хотите сделать заказ?

Оставьте свои данные и мы с вами свяжемся в ближайшее время.

Индекс цитирования