В строительстве существуют различные способы уменьшения веса бетонных плит. Например, один из подходов предполагает оставить часть пространства, которая обычно занята бетоном, пустой, или заполнить ее более легким материалом, таким как керамический кирпич или пенополистирол.
Другой подход, разработанный в 1990-х годах Йоргеном Брюнигом в Дании, заключается в использовании плит, известных как BubbleDeck.Эта система состоит из полых пластиковых шаров, которые равномерно вставлены между верхней и нижней стальной арматурой.
Эти шары заполняют пространство, которое в противном случае было бы занято бетоном добавляя значительный вес. Используя эту систему, можно уменьшить вес плиты на 25–35 % по сравнению с цельной плитой той же толщины. Такое снижение веса позволяет увеличить пролеты, уменьшить сечение колонн и уменьшить нагрузку на фундамент здания.
Подсчитано, что использование 1 кг пластика для шаров позволяет сэкономить около 100 кг бетона.
Древнеримский бетон - один из самых долговечных строительных материалов в истории человечества. Многие сооружения, возведенные римлянами более 2000 лет назад, сохранились до наших дней и продолжают поражать своей прочностью и устойчивостью к разрушению. Современные ученые уже давно пытаются разгадать секрет этого удивительного материала, чтобы использовать древние технологии для создания более долговечных и экологичных бетонов в наши дни. И вот, группе исследователей из Массачусетского технологического института, похоже, удалось приблизиться к разгадке этой тайны.
В статье, опубликованной в журнале Science Advances, ученые под руководством профессора Адмира Масича представили результаты детального анализа образцов древнеримского бетона, взятых из руин города Привернум недалеко от Рима. Используя современные методы микроскопии и спектроскопии, они смогли заглянуть вглубь структуры этого материала и обнаружить ключевые особенности, которые, вероятно, и обеспечивают его феноменальную долговечность.
Главным открытием стало обнаружение в составе бетона многочисленных включений извести размером с гальку, которые ученые назвали "известковыми комками". Эти комки представляют собой частицы негашеной извести (оксида кальция), которые, по мнению исследователей, специально добавлялись в бетонную смесь в процессе ее приготовления. Такая технология получила название "горячего смешивания".
EDS-карта (электронная микроскопия) образца древнеримского бетона. Богатые кальцием участки окрашены в красный цвет.
При обычном производстве бетона известь предварительно гасят водой, превращая ее в гидроксид кальция. Римляне же, вероятно, добавляли негашеную известь непосредственно в смесь с другими компонентами - вулканическим пеплом, песком и водой. При этом происходила бурная экзотермическая реакция гашения извести, что приводило к локальному повышению температуры до 60-100°C.
Такой "горячий" процесс смешивания имел несколько важных последствий. Во-первых, высокая температура ускоряла химические реакции между компонентами смеси, способствуя более быстрому схватыванию и набору прочности бетона. Во-вторых, из-за быстрого протекания реакции часть извести не успевала полностью прореагировать и оставалась в виде отдельных комков внутри затвердевшего бетона.
Именно эти известковые включения и стали, по мнению ученых, ключом к уникальной долговечности римского бетона. Дело в том, что они выполняют роль своеобразных "капсул самовосстановления" внутри материала. При образовании трещин или микроповреждений в структуре бетона в них может проникать вода. Растворяясь в воде, известковые комки высвобождают ионы кальция, которые вступают в реакцию с другими компонентами и образуют новые кристаллы, заполняющие возникшие пустоты.
Таким образом, римский бетон обладает способностью к самовосстановлению - он может самостоятельно "залечивать" возникающие в нем повреждения на протяжении многих веков. Это объясняет, почему древние сооружения смогли простоять так долго, несмотря на воздействие землетрясений, эрозии и других разрушительных факторов.
Сравнение образца древнеримского бетона (верний ряд) и современной реконструкции (средний ряд). Ниже приведены более подробные изображения известковых включений в современном образце, в том числе, демонстрирующие кристаллическую оболочку, образовавшуюся вокруг известкового комка во время реакции с водой.
Чтобы подтвердить свою гипотезу, исследователи провели серию экспериментов с современными бетонами, в которые добавляли негашеную известь по аналогии с римской технологией. Результаты оказались впечатляющими - такие образцы действительно продемонстрировали способность к самовосстановлению. После намеренного растрескивания и воздействия проточной воды, трещины шириной до 0,5 мм полностью затянулись новообразованными кристаллами в течение нескольких недель.
Пример затянувшейся трещины.
Это открытие может иметь огромное значение для современной строительной индустрии. Производство цемента - основного компонента бетона - является одним из крупнейших источников выбросов углекислого газа в атмосферу. На его долю приходится до 8% мировых выбросов парниковых газов. Если удастся создать бетон, способный к самовосстановлению, это позволит значительно увеличить срок службы зданий и сооружений, сократить потребность в ремонте и, как следствие, уменьшить негативное воздействие строительной отрасли на окружающую среду.
Однако исследователи подчеркивают, что простое добавление негашеной извести в современные бетонные смеси не решит всех проблем. Римский бетон был уникальным материалом, обладающим целым комплексом особенностей. Помимо извести, в его состав входил вулканический пепел, который вступал в реакцию с известью, образуя прочные алюмосиликатные соединения. Кроме того, сам процесс приготовления и укладки бетона у римлян, вероятно, существенно отличался от современных технологий.
Тем не менее, понимание принципов, лежащих в основе долговечности римского бетона, открывает новые перспективы для разработки инновационных строительных материалов. Ученые уже работают над созданием современных составов, вдохновленных римскими технологиями, которые могли бы сочетать в себе прочность, долговечность и способность к самовосстановлению.
Исследование древнеримского бетона - это не только попытка разгадать древнюю технологическую загадку, но и яркий пример того, как изучение исторического наследия может помочь в решении современных проблем. Древние римляне, не имея доступа к современным научным знаниям и технологиям, сумели методом проб и ошибок создать поистине революционный материал. Теперь, спустя тысячелетия, их опыт может помочь нам справиться с одним из главных вызовов нашего времени - необходимостью сделать строительную отрасль более устойчивой и экологичной.
Конечно, внедрение новых технологий в строительство - процесс небыстрый и сложный. Требуются дополнительные исследования, чтобы полностью понять все нюансы состава и структуры римского бетона, а также адаптировать древние технологии к современным требованиям безопасности и стандартам строительства. Необходимо также учитывать экономические аспекты - новые материалы должны быть не только эффективными, но и конкурентоспособными по стоимости.
Тем не менее, открытие, сделанное учеными из MIT, уже сейчас вызывает большой интерес в научном сообществе и строительной индустрии. Оно не только проливает свет на загадку древнеримских технологий, но и открывает новые горизонты в разработке современных строительных материалов. Возможно, в недалеком будущем мы увидим здания и сооружения, построенные из "умного" самовосстанавливающегося бетона, способного простоять века, подобно великим творениям древних римлян.
Это исследование также напоминает нам о важности междисциплинарного подхода в науке. Объединение знаний из области археологии, материаловедения, химии и инженерии позволило ученым взглянуть на древний материал с новой точки зрения и извлечь из него уроки, актуальные для решения современных проблем. Такой подход может быть плодотворным и в других областях, где изучение исторического опыта может привести к неожиданным и важным открытиям.
В конечном счете, история римского бетона - это история человеческой изобретательности и стремления к совершенству. Она показывает, что даже в отсутствие современных технологий, при наличии наблюдательности, упорства и творческого подхода, можно создавать поистине выдающиеся вещи. И сегодня, в эпоху стремительного научно-технического прогресса, мы все еще можем многому научиться у наших предков, чьи творения продолжают восхищать нас спустя тысячелетия.
Как приятно смотреть на гениев хайпа, которые из ролика в ролик лепят печи из бетона. Ещё приятнее смотреть на тех, кто воспринимает это за чистую монету. Есть один эталонный мастер из Юго-Восточной Азии, который напилил сотню роликов, где он лепит разнообразные бетонные печи и очаги.
Дорогие мои юные друзья! Бетон из обычного портландцемента не выдерживает нагрев выше 250 градусов Цельсия. После этого он превращается в песочек.
В условиях длительного воздействия высоких температур обычный бетон на портландцементе не пригоден к эксплуатации при температуре выше 250°. Установлено, что при нагреве обычного бетона выше 250—300° происходит снижение прочности с разложением гидрата окиси кальция и разрушением структуры цементного камня. При температуре выше 550° зёрна кварца в песке и гранитном щебне начинают растрескиваться вследствие перехода кварца при этих температурах в другую модификацию (тридимит), что связано со значительным увеличением объёма зёрен кварца и образованием микротрещин в местах соприкосновения зёрен заполнителя и цементного камня. При дальнейшем повышении температуры разрушаются и другие структурные элементы обычного бетона.
Таблицу температуры горения дров древесины различных пород прилагаю.
Сегодня я вернулся с работы. В робе, которая вся в цементе. Даже не переоделся, пришёл как есть, потому что сил уже не было переодеваться.
В Коммунальное хозяйство я устроиться не смог — мест не было. Пошёл в контору разнорабочим. Думал, буду по мусоркам ездить, махать лопатой. А вместо этого — бетон. Цемент. Опалубка.
И конечно, в день, когда мы заливаем бетон, в городе отключают воду на сутки. Пришёл — ноги чёрные, мыл в тазу с чайника.
На прошлой неделе я ещё махал лопатой на мусорке — знал, что делать, был свой ритм, можно было перекурить, когда надо. А с этого понедельника Начальник решил, что мы будем строить. Я не строитель, я мусорщик. Но теперь я таскаю вёдра с цементом, заливаю опалубку, собираю щиты для забора. И это не разовая акция — похоже, на всю неделю. Раньше я даже не знал, что такое опалубка, а теперь я в ней по колено. Это не та работа, на которую я подписывался, но выбора нет. Надо — значит надо.
Болел неделю. Сейчас кашель ещё есть, но на работе нельзя болеть. Особенно когда ты на ГПХ — прогулял, денег не будет. Поэтому выхожу. Потому что выбора нет.
Сегодня мы носили вёдра с жидким цементом. Втроём, хотя по идее надо пятерых. До обеда — заливка, после обеда — щиты для опалубки. Устал, как сука. Правое колено дало о себе знать — не болит, но при нажатии неприятно. Помазал Ревмалгоном, покраснело — это согревающий эффект, нормально.
И знаешь, что меня бесит больше всего? Не работа. А то, что за ту же сумму я мог бы подметать улицы в Коммунальном хозяйстве, но там не было мест.
Дворникам там платят примерно 36 500 рублей на руки за 21 смену. У меня по ГПХ написано 43 000, но после вычета 13% НДФЛ на руки выходит примерно 37 400 рублей. Разница — меньше тысячи рублей. То есть я таскаю бетон и работаю в грязи, а мог бы просто подметать улицы за почти те же деньги. Но там не было мест.
Или то, что Начальник подъезжает, припарковывается, смотрит на нас минуту и уезжает. Просто чтобы показать, что он есть.
Когда работаешь, начинаешь замечать странные вещи. Как водители мусоровозов сидят в кабине, а штурманы тыкают в планшет — и получают больше, чем мы, таскающие вёдра. Не злюсь на них, просто вижу, как устроена система.
Но я не нытик. Я не могу выбирать, когда болеть. Я заболел на прошлой неделе, а не на этой. Если бы я болел на этой, я бы не таскал бетон. Но, когда болеть выбирать нельзя. Можно только перетерпеть.
До 7 августа мой договор. Дальше — посмотрим. Может, Начальник скажет «не будем продлевать», может, скажет «продлеваем». Мне похер, честно. Отработаю второй месяц, как надо, потому что в сентябре мне ложиться в дурку. Свои планы никто не отменял.
Работа не выбирает, кто ты. Ты выбираешь, как к ней относиться. Я отношусь честно — через силу, но я иду. Потому что это единственный способ остаться собой.
А дальше — неизвестность. И это, наверное, единственное, что я знаю точно.
