Сегодня без бетона немыслима ни одна стройка. Он стал настолько привычен, что воспринимается нами как продукт технологической современности. Однако на самом деле история бетона уходит корнями в глубокое прошлое. Так кто же, когда и для чего придумал делать искусственный камень?

Бетоном называют особый строительный материал. Его получают путем смешивания вяжущего вещества, органического или минерального, и заполнителя — естественного, вроде гравия, или искусственного, вроде керамзита. После смесь затворяют водой, и она вследствие химической реакции твердеет, заполняя пространство внутри опалубки.

Охотники за глиной

Самый древний образец бетона был обнаружен археологами при раскопках стоянки охотников мезолита на территории Сербии. Полы в останках древних хижин были залиты 20-сантиметровым слоем примитивного бетона, из смеси извести и речного гравия. Возраст находки датируют VI тысячелетием до нашей эры.

Впрочем, есть все основания полагать, что технология приготовления эрзац-бетона из смеси глины, жирной земли и камней была известна людям гораздо раньше. Эту массу укладывали между дощатыми щитами опалубки и тщательно трамбовали. Так на протяжении нескольких тысячелетий строилось все — от глинобитных хижин до дворцов вельмож или загадочных храмов-зиккуратов в Междуречье. Римский писатель и ученый Плиний Старший, живший в I веке нашей эры, с восторгом описывал долговечность древних построек точно такого же типа в Африке и Испании.

Все большую и большую популярность набирает теория о том, что многотонные блоки египетских пирамид вовсе не доставлялись волоком с неведомых каменоломен и не поднимались по пандусам на десятки метров, а заливались древними бетонщиками уже на месте. Достаточно было организовать измельчение известняка, просушить получившийся порошок, поднять его на строящуюся пирамиду и смешать с водой в установленной опалубке. Куски известняковой породы добавлялись в раствор как заполнитель. Идею подтверждают найденные учеными в блоках пирамид пузырьки воздуха, органические волокна и даже волоски. Французский ученый Жозеф Давидовиц обнаружил на стеле периода III династии иероглифы, описывающие рецепт строительного состава, в который включались пальмовая зола, песчаниковая крошка и сода.

Технологии создания монолитных конструкций были известны в Древней Индии. Великая Китайская стена частично возведена из бетона.

Китайцы смешивали известь с песком и гравием. Сухая смесь укладывалась 10-caнтиметровыми слоями, смачивалась водой и трамбовалась Из бетона строились купольные гробницы кельтских вождей в Галлии. С 500-х годов до нашей эры в Древней Греции широко практиковались отделка стен мелкозернистым известковым бетоном и бутовая кладка, когда пространство между двумя кирпичными стенами заполнялось камнями и заливалось известковым раствором.

Арена Колизея

Настоящего расцвета изготовление бетона достигло в Древнем Риме с его огромными объемами строительства, амфитеатрами, рассчитанными на тысячи зрителей, с сетью дорог, протянувшихся через всю империю, с жилыми и общественными зданиями.

Римляне начали делать бетон примерно с конца IV века до нашей эры и продолжали активно с ним работать на протяжении 700 лет. Есть мнение, что именно в Риме изобрели первый цемент, начав добавлять в вяжущее вулканический пепел «пуццолан», как прообраз современного клинкера (обожженной до спекания смеси глины с известняком). Пуццолан запускал химическую реакцию с водой и известью, превращая вяжущее в скалообразную массу, не боявшуюся ни времени, ни воды, ни нагрузок.

Из такого бетона римляне строили доки, мосты, водопроводы, стены многоэтажных домов (инсул), термы, триумфальные арки. Конструкции из трамбованного бетона применялись при возведении Колизея. Из бетонных кирпичей построены стены знаменитого Пантеона в Риме, а его купол имеет статус самой большой в мире конструкции из неармированного бетона.

Остается лишь удивляться, сколько сметливости проявляли наши далекие предки, чтобы создавать эти технические шедевры. Для того что-бы залить монолитный купол, опирающийся исключительно на стены, храм был заполнен землей. Легенда гласит, что император Август приказал подмешать в засыпку золотые монеты. Когда работы по устройству купола были завершены, а бетон застыл, двери храма открыли и горожане в поисках монет буквально за день вычистили помещение.

После падения Римской империи под ударами варваров технология изготовления бетона была забыта более чем на 1000 лет. Исключением, с некоторой натяжкой, можно счесть так называемый глинобетон, саманный кирпич, широко применявшийся в Средней Азии и еще в ряде регионов. В качестве вяжущего в этих формованных блоках выступала глина или навоз, а в качестве заполнителя — резаная солома.

Старые секреты

Возрождение бетона в Новом времени началось в XVIII веке. В 1760-х годах англичанин Джон Смит применил бетон для строительства плотины на реке Колдер. Еще раньше материал начали применять в «отсталой» России. По архивным материалам, цемент, изготовленный на Конорском цементном заводе Петербургской губернии, был использован при строительстве Ладожского канала в конце 1720-х годов.

На рубеже XVIII-XIX столетий спрос на создание эффективного гидравлического вяжущего (вещества, затвердевающего и на воздухе, и в воде) для портового, гидротехнического, дорожного и промышленного строительства стал более чем актуален. В 1796 году был выдан первый патент. Британский священник, а по совместительству предприниматель Джеймс Паркер, получил права на производство «римского» цемента, продукта обжига природных мергелей.

Прорыв произошел в 1824 году: англичанин Джозеф Аспдин создал портландцемент — максимально эффективное вяжущее вещество на основе уже упомянутого клинкера, самое популярное и используемое по сей день. Спустя всего год ровно такой же состав открыл Егор Челиев, подданный Российской империи, работавший независимо от британца.

Настоящим венцом эволюции бетона стал бетон армированный — железобетон. Как ни странно, но придумал усиливать конструкции из искусственного камня металлическими стержнями и сетками отнюдь не архитектор или инженер-строитель. Идея, по общепринятому мнению, принадлежит садовнику, работнику парижской садоводческой фирмы Жозефу Монье. Желая усовершенствовать тяжелые и непрочные глиняные горшки, он начал делать их из цементно-песчаного раствора, «вживляя» в материал проволочные сетки. В 1861 году Монье получил патент на изобретение. Идея так понравилась, что теперь армируется подавляющее большинство конструкций из бетона.

Время чудес

С конца XIX века и по сей день Россия, наряду с Китаем и США, входит в тройку лидеров по производству армированного и неармированного бетона. Бетон используется при строительстве портов, путепроводов, фортификационных и гидротехнических сооружений, жилых, общественных и производственных зданий.

Меняется время, меняются стандарты, растут технологические требования к строительным конструкциям, соответственно меняются и бетоны. Появляются высокопрочные и легкие бетоны, бетоны с повышенной износостойкостью и бетоны, способные функционировать в агрессивных химических средах. Разнообразные присадки, меняющие свойства смесей, позволяют работать с бетонами при низких температурах, ускоряют или замедляют твердение, увеличивают или уменьшают пластичность раствора. Специалисты постоянно экспериментируют и с заполнителями. Кроме естественных — песка, гравия и щебня разной крупности, используются искусственные гранулы, вроде перлита или керамзита. Выбирая пористые заполнители, можно получить облегченные бетоны или блоки с улучшенными теплотехническими свойствами. В качестве заполнителя используют даже специально обработанную древесную щепу.

Магнезиальные цементы, затворяемые водными растворами солей, позволяют делать сверхизносостойкие покрытия. Глиноземистые цементы нужны для приготовления особо жаростойких бетонов, а кислотоупорные цементы — для изготовления конструкций, работающих в кислотных средах, причем для их затворения идет жидкое стекло, а в качестве заполнителя — смесь кварцевого песка и кремнефтористого натрия.

Технический прогресс не стоит на месте. На дворе XXI век. Мы рассуждаем о прозрачных, светящихся или гибких бетонах и можем лишь удивляться, вспоминая, что все начиналось с обычной извести, песка и речной гальки.

Евгений ЗИМИН