Современный город невозможно представить без высотных зданий, мостов, тоннелей и набережных. Все эти сооружения объединяет одно — в основе их конструкций лежит материал, в котором камень и сталь работают как единое целое. Речь идет о железобетоне, чье появление в середине XIX века произвело настоящую революцию в строительстве.
Сегодня трудно найти здание или инженерное сооружение, где бы он не применялся. Но когда появился железобетон и кто был тем гениальным изобретателем, который первым догадался соединить бетон с металлом? Ответ на этот вопрос уводит нас в середину XIX века, во времена бурного промышленного роста, когда старые технологии уже не справлялись с требованиями новой эпохи.
Железобетон: краткое определение термина
Чтобы понять масштаб открытия, нужно разобраться с базовым понятием. Железобетон — что это с технической точки зрения? Это композитный материал, в котором бетон и стальная арматура работают совместно под нагрузкой. Бетон отлично сопротивляется сжатию, но плохо работает на растяжение. Сталь, напротив, прекрасно выдерживает растягивающие усилия. Объединив их, инженеры получили идеальный тандем.
Определение железобетона закреплено в строительных нормах: это материал, состоящий из бетона и стальной арматуры, воспринимающих усилия благодаря совместной работе и сцеплению на контакте. Проще говоря, железобетон в строительстве — это основа, на которой держится вся современная архитектура. Из него возводят несущие каркасы зданий, пролетные строения мостов, стены подвалов, фундаменты, колонны, перекрытия — словом, все то, что держит на себе остальные конструкции.
Секрет долговечности железобетона кроется в двух важных свойствах:
- бетон при твердении прочно сцепляется с поверхностью стальных стержней, передавая им усилия;
- коэффициенты температурного расширения бетона и стали близки, поэтому при перепадах температуры они не разрушают друг друга.
К тому же бетон защищает сталь от коррозии, обеспечивая долгую жизнь сооружению.
Предпосылки появления: что было до изобретения
Идея соединить камень с металлом витала в воздухе задолго до промышленной революции. В древности строители иногда скрепляли каменные блоки металлическими скобами, а в средневековых замках использовали железные связи для усиления стен. Но настоящая потребность в новом материале возникла лишь в XIX веке, когда началось бурное строительство фабрик, мостов, железных дорог и многоэтажных зданий.
Толчком к появлению железобетона послужили два важнейших события:
- Изобретение портландцемента. В 1824 году англичанин Джозеф Аспдин получил патент на цемент, который после затворения водой твердел в прочный камень. Без качественного вяжущего любой бетон оставался бы рыхлым и непрочным. Второе событие — развитие металлургии. В середине века прокат стали стал дешевле, появилась возможность производить арматурные стержни промышленным способом.
- Старая технология строительства с использованием чугунных и железных колонн имела серьезный недостаток. Металл при пожаре быстро нагревался, терял прочность, и здания рушились. Страшные пожары в Лондоне, Чикаго, Москве заставляли инженеров искать огнестойкие конструкции. Бетон не горел, но был хрупким. Нужно было соединить его с металлом так, чтобы они работали вместе.
История железобетона началась именно в тот момент, когда эти три фактора сошлись в одной точке: появился прочный цемент, дешевая сталь и острая потребность в надежных и огнестойких зданиях. Оставалось только дождаться человека, который первым догадается уложить металлические стержни внутрь бетона.
Первые опыты: кто первым применил армирование
В каком году был впервые изобретен железобетон? Дело в том, что разные изобретатели в разных странах почти одновременно пришли к сходным идеям, но по-разному их фиксировали.
Одни из самых ранних опытов относятся к началу XIX века. В 1802 году при строительстве Царскосельского дворца под Петербургом использовали металлические стержни для усиления перекрытий. Правда, это были единичные случаи, не получившие широкого распространения.
В 1829 году англичанин Фокс применил металлические балки, заключенные в бетон, при возведении фабрики в Манчестере. Однако его изобретение осталось незамеченным.
Настоящий прорыв произошел в середине столетия. В 1849 году француз Жан-Луи Ламбо построил небольшую лодку из проволочной сетки, покрытой цементным раствором. Это было первое изделие из армоцемента — разновидности железобетона. Лодка экспонировалась на Всемирной выставке в Париже в 1855 году и вызвала интерес, но до практического строительства было еще далеко.
В 1854 году англичанин Уильям Бултон Уилкинсон, когда придумал железобетон, запатентовал способ создания огнестойких перекрытий с металлическими балками, залитыми бетоном. А в 1865 году он построил дом в Ньюкасле, полностью выполненный из железобетона: несущие стены, перекрытия, лестницы, даже дымовая труба. Это был первый жилой дом из нового материала.
Жозеф Монье — патент на идею
Но если спросить любого строителя, когда изобрели железобетон и кто главный в этой истории, скорее всего, назовут Жозефа Монье. И хотя он не был ни инженером, ни архитектором, именно его имя стало нарицательным для железобетона. По профессии он был садовником и работал в парижской фирме «Братья Флер». Он выращивал пальмы и другие экзотические растения в кадках, которые делал из бетона.
Однажды он заметил, что бетонные кадки дают трещины и разрушаются. Чтобы укрепить их, Монье придумал обмазывать бетоном металлическую сетку или каркас из проволоки. Результат превзошел ожидания — кадки стали намного прочнее.
В 1867 году Жозеф получил первый патент на железобетонные кадки для растений. Позже он запатентовал трубы, резервуары, плоские плиты, мосты и лестницы. В 1875 году по его проекту был построен первый пешеходный мост через замок во Франции.
Заслуга Монье не в том, что он первым догадался соединить бетон с металлом. До него это делали и Уилкинсон, и Ламбо. Но Монье сумел грамотно оформить патенты, наладить производство и, главное, доказать строителям, что новый материал имеет огромные перспективы. Его имя осталось в веках, а само изобретение железобетона стало одной из основ строительной сферы.
Интересно, что Монье до конца жизни не знал теории расчета своих конструкций. Он действовал эмпирически, на ощупь, но его интуиция оказалась поразительно верной.
Когда появился железобетон в разных странах
В 1880-е годы немецкие инженеры Вайс и Баушингер приобрели права на использование патентов в Германии и начали проводить первые серьезные испытания. Они заложили основы теории расчета, определили допустимые нагрузки и способы армирования.
Во Франции Франсуа Эннебик разработал собственную систему монолитного железобетона, которую активно продвигал по всему миру. По его проектам строили здания в Европе, Южной Америке, Австралии. Эннебик первым применил железобетон для строительства элеваторов, фабричных корпусов, многоэтажных домов.
В США Эрнст Рэнсом в 1880-х годах начал использовать железобетон для строительства промышленных объектов. Он независимо от европейцев пришел к сходным решениям и запатентовал свою систему армирования.
К началу XX века железобетон уже применялся повсеместно. В 1903 году в Цинциннати построили первый небоскреб Ingalls Building высотой 15 этажей целиком из железобетона. В 1908–1911 годах в Ливерпуле возвели Royal Liver Building — одно из первых высотных зданий в Европе. Новый материал доказал свою надежность.
Когда появился железобетон в России
В России новый материал появился почти одновременно с Европой. Когда появился железобетон в России — можно датировать концом 1870-х годов. В 1879 году инженер Д.И. Жаринцев применил железобетонные конструкции при строительстве зданий в Батуми. Позже он выпустил книгу «Слово о бетонных постройках», где обобщил свой опыт.
В 1885–1887 годах в Москве проводились первые опыты по устройству железобетонных перекрытий. Профессор Н.А. Белелюбский в 1891 году завершил серию испытаний, доказавших высокую прочность нового материала. Он стал активным пропагандистом железобетона в России.
В 1895 году инженер А.Ф. Лолейт предложил собственную теорию расчета железобетонных конструкций, отличную от зарубежных. Его метод учитывал пластические свойства материала и позволял экономить арматуру. Лолейт спроектировал перекрытия склада молочных продуктов в Москве, ставшие образцом для подражания.
В 1904 году в Николаевском порту построили стальной железобетонный маяк высотой 40 метров. Сооружение прослужило много десятилетий, подтвердив долговечность материала. В 1912 году в Рыбинске возвели каланчу, тоже из железобетона. В 1916 году в Клязьме под Москвой построили церковь — уникальный пример культового здания из нового материала.
После революции 1917 года начался настоящий бум железобетонного строительства. План ГОЭЛРО, индустриализация, восстановление разрушенного хозяйства требовали миллионов кубометров конструкций. Уже в 1918 году началось массовое производство. За десять лет выпустили 18 млн кубометров железобетона для мостов, заводов, жилых домов.
Создавались научно-исследовательские институты, кафедры при заводах готовили инженеров. Ученые А.А. Гвоздев, В.В. Михайлов, К.В. Сахновский разрабатывали новые методы расчета и технологии производства.
Развитие теории и новые технологии в XX веке
В первые десятилетия XX века железобетон из эмпирического материала превратился в объект науки. Появились первые нормы проектирования (в Германии в 1904 году, в России в 1908 году). Инженеры научились точно рассчитывать, сколько арматуры нужно заложить, какую прочность ожидать от бетона.
Настоящий прорыв произошел в 1928 году, когда француз Эжен Фрейсине запатентовал предварительно напряженный железобетон. Идея заключалась в том, чтобы натянуть арматуру до укладки бетона, а после твердения отпустить. При этом арматура сжимала бетон, повышая его трещиностойкость. Это позволило перекрывать пролеты в сотни метров, строить мосты невиданных размеров.
В 1930-е годы началось массовое применение сборного железобетона. Заводы штамповали плиты, балки, колонны, которые оставалось только смонтировать на стройплощадке. Это резко ускорило и удешевило строительство. Особенно широко сборный железобетон применялся в СССР, где строили целые микрорайоны из типовых деталей.
В годы войны железобетон доказал свою незаменимость. Из него делали бункеры, доты, подземные сооружения, взлетные полосы. Конструкции выдерживали прямые попадания бомб и снарядов. К 1948 году с помощью железобетона восстановили почти все разрушенные здания и заводы.
Во второй половине XX века появились новые виды: напрягающий бетон, фибробетон с добавлением стальных или полимерных волокон, высокопрочные марки до В100 и выше. Современные технологии позволяют получать бетон с прочностью, сравнимой со сталью, и при этом сохранять все преимущества железобетона.
Заключение
Секрет успеха железобетона прост: сочетание дешевизны, прочности, долговечности и технологичности. Материалу не страшны огонь, вода, время. При правильном проектировании и изготовлении он способен служить веками, сохраняя свои свойства.
Компания «Монолит-Строй» продолжает традиции, заложенные пионерами железобетонного строительства. Мы производим бетон и железобетонные изделия на собственных заводах в Шереметьево и Домодедово, гарантируя высочайшее качество и точное соблюдение технологий. Наш опыт и репутация подтверждены многолетней работой и доверием клиентов. Приглашаем посетить производство, чтобы лично убедиться в качестве материалов. Для проверки прочности бесплатно предоставляем прибор УКС-МГ4. Опытный замерщик выедет на объект для точного расчета объема. Лаборатория контроля качества позволяет изготавливать продукцию в присутствии заказчика. Весовой контроль исключает недолив, а круглосуточная отгрузка гарантирует своевременность выполнения заказов любого объема.
