История бетона. Часть 3.
Серьёзные технологические сдвиги в исследовании бетона
1901 - Роберт Майар был швейцарским инженером-строителем, который произвел революцию в использовании конструкционного железобетона, создав оригинальные проекты структурного искусства. Его радикальное использование железобетона произвело революцию в конструкции арочного моста из каменной кладки. В 1901 году он построил свой первый мост через реку Инн в Цуоц. Для этого он спроектировал изогнутую арку и плоскую проезжую часть, соединенную продольными стенами, которые превратили всю конструкцию в балку из пустотелого короба. Это было первое подобное сооружение. В период с 1912 по 1919 год Майар построил много других построек, в том числе ряд заводов и складов. Грибовидные перекрытия и раздвоение арки в опорной части - характерные черты его проектов. Работы Майара положили начало созданию современных конструктивных систем из монолитного железобетона.
1903 - Огюст Перре был французским архитектором, известным своим новаторским подходом в архитектурном использовании железобетона. Огюст изучал архитектуру, но оставил учебу, не получив диплом, и занялся бизнесом отца. Его отец был каменщиком. Огюст был первым строителем, кто осмелился использовать бетон, до того времени это было исключительно уделом инженеров. Он использовал железобетон, который раскрашивал красками и обрабатывал множеством методов, таких как обтёсывание, скалывание, полировка или стирка. У него было множество компонентов и сочетаний пропорций. В 1903 году он построил первый многоквартирный дом из железобетона. Он использовал тонкие сводчатые крыши для своих складов в Касабланке (1915 г.) и элегантные бетонные арки для швейной фабрики в Париже (1919 г.). Построенная им церковь в Ле-Ренси (1922—1923) стала первым храмом Франции, полностью построенным из железобетона.
Эдвин Кларенс Экель был американским инженером и геологом, родившимся в Нью-Йорке, США. Он окончил Нью-Йоркский университет в 1896 году. Он начал свою карьеру в качестве помощника геолога Нью-Йорка в 1900 году, позже, в 1902 году, он присоединился к Геологической службе США в качестве помощника геолога. В 1906 г. стал геологом отдела железных руд и конструкционных материалов. В 1907 году Экель присоединился к президенту компании Dominion Cement Company в качестве инженера-строителя и геолога. Наиболее значительный вклад Эдвина Кларенса Экеля внесен в «правило Эккеля» (называемое индексом цементации), которое на самом деле является модификацией правила Ньюберри для дозирования сырья. Среди его опубликованных работ «Цементы, известь и гипс» (1905 г.), «Материалы и производство портландцемента».
Гебхардт Йегер был промышленником из Колумбуса и изобретателем бетономешалки. Он родился и получил образование в Германии, а в возрасте восемнадцати лет эмигрировал в США и поселился в Сент-Луисе, штата Миссури. В 1900 году Йегер присоединился к Union Steel Company (Питтсбург, Пенсильвания) в качестве разработчика машин для заборов из плетеной проволоки. Йегер переехал в Колумбус из Питтсбурга в 1902 году и вскоре после этого разработал известную машину для бетонных блоков Hayden. В 1905 году он спроектировал и построил первую бетоносмесительную машину, которая позже стала произведиться его собственной компанией и принесла ей всемирную известность. В 1928 году Йегеру пришла в голову идея автобетоносмесителя, а позже компания приобрела в собственность самые старые и основные патенты на автобетоносмесители. Эти автобетоносмесители загружают тщательно взвешенные и пропорциональные количества песка, камня и цемента в удобные бункеры и перемешивают бетон по пути к месту работы, где он будет использоваться.
Карл Эйкли был известным американским таксидермистом, скульптором, биологом, изобретателем и фотографом-натуралистом. В 1888 году он устроился на работу в Публичный музей Милуоки и проработал там около 7 лет, но не смог найти возможности опробовать свои собственные идеи, над которыми он работал. Поэтому, в 1895 году он был рад принять предложение о работе от Филдовского Колумбийского музея в Чикаго. Карл Эйкли изобрел новый метод ремонта разрушающегося фасада музея. Ему приписывают изобретение «распыления бетона и раствора на поверхность с высокой скоростью уже в 1907 году. Он использовал метод выдувания сухого материала из шланга сжатым воздухом, добавляя воду в сопло по мере ее выпуска. В 1911 году Карлу Эйкли был выдан патент на его изобретение - «цементную пушку», используемое оборудование и используемый материал - «гунит» (Gunite). Машина и процесс были представлены на выставке Cement Show на Мэдисон-сквер, Нью-Йорк.
Американские инженеры железнодорожного транспорта использовали термин «торкретирование» для описания того же процесса, который выполняется с помощью цементного пистолета, но с использованием смеси грубого заполнителя. В строительстве бассейнов «торкретбетон» относится к мокрой смеси, а «Gunite» - к сухой смеси. Фактически, «Gunite» был оригинальным термином, придуманным Экли, зарегистрированным в 1909 году и запатентованным в Северной Каролине. Бетонная смесь создается пневматическим давлением из пистолета, отсюда «пистолет»-ит. Однако термин «Gunite» стал зарегистрированным товарным знаком компании Allentown Equipment, старейшего производителя оборудования для огнестрельного оружия. Поэтому, другие производители были вынуждены использовать иную терминологию для описания процесса - «торкретирование», «пневматический бетон», «торкрет-бетон» и т.д.
Томас Альва Эдисон был американским изобретателем и бизнесменом, родившимся в Милане, штата Огайо. На его имя зарегистрировано более 1000 патентов, среди которых фонограф, лампочка и кино. В 1899 году Томас Эдисон основал бетонную компанию по производству высококачественного портландцемента. Эдисон внес значительные улучшения в процесс производства цемента. Его цементная компания (Edison Portland Cement Company) представила первые в мире длинные вращающиеся печи. В те времена стандартная длина печи составляла от 60 до 80 футов, в то время как печи Эдисона имели длину до 150 футов. Опьяненный амбициями, Эдисон искал способы использовать бетон для производства монолитных предметов, таких как холодильники, пианино и, даже целых домов. В 1910-х годах он успешно отлил первые прототипы жилых домов, заливая бетон за один проход. Эдисон был первым, кто исследовал использование форм для опалубки, которые можно было многократно использовать для создания бетонных домов.
Стивен Степанян был армяно-американским изобретателем и промышленником из Колумбуса. Стивен родился в Армении и в 1906 году переехал в штат Огайо, США. Стивена часто называют «отцом индустрии товарного бетона». Стивен изобрел автобетоносмеситель с саморазгрузкой, который был предшественником автобетоносмесителя, и подал заявку на патент в 1916 году. Однако патент был отклонен в апреле 1917 года патентным бюро, поскольку в то время считалось, что грузовик не способен выдержать вес бетономешалки на ней. Патентное бюро также отметило, что ранее не поступало патентной информации, в принципе подтверждающей возможность интеграции как с миксером, так и с рамой грузовика. Однако ряд источников предполагают, что в патенте было отказано, потому что Степанян не был гражданином США. Однако 21 декабря 1928 г. Степанян повторно подал заявку на патент и получил одобрение 21 ноября 1933 г. (патент № 1 935 922 - Транспортно-бетоносмесительная машина).
Дафф А. Абрамс был американским исследователем в области бетонных технологий. Дафф Абрамс опубликовал данные, которые показали, что для конкретного типа бетонных материалов прочность бетона зависит исключительно от относительного количества воды по сравнению с цементом. Другими словами, прочность является величиной отношения воды к цементу (w/c), где «w» представляет собой массу воды, а «c» представляет собой массу цемента. Это стало известно как закон Абрамса, и он остается в силе сегодня, как и в 1918 году.
Известны и другие его работы по бетону:
1. Определение понятия модуля крупности (FM). 2. Метод испытания на удобоукладываемость бетона с использованием конуса Абрама (конуса сползания). 3. Понятие о водоцементном соотношении. Абрамс установил взаимосвязь между водоцементным соотношением и прочностью бетона на сжатие. Результаты были впервые опубликованы в 1918 году в DA Abrams, Design of Concrete Mixtures, Bulletin 1, Structural Materials Research Laboratory, Lewis Institute, Chicago, 1918. Закон гласит, что прочность бетонной смеси обратно пропорциональна соотношению масс воды. По мере увеличения содержания воды прочность бетона снижается.
Стивен Дж. Хайд известен как «отец индустрии легкого бетона». Хайд был строительным подрядчиком и производителем кирпича. Его изобретательный и находчивый ум постоянно искал решение проблемы ненормального вздутия части кирпича, поскольку сланец расширялся под воздействием высокой температуры во время процессов обжига. Ему пришло в голову, что такие выброшенные раздутые кирпичи можно дробить и просеивать до подходящих размеров, и также использовать в качестве легкого заполнителя. Отсюда и началась история вспученного сланца как легкого заполнителя для бетона. Во время Первой мировой войны из-за нехватки высококачественной листовой стали для строительства кораблей власти искали другие материалы, помимо стали. Железобетон использовался для судостроения в скандинавских странах, но избыточный вес вызывал серьезную проблему. Исследователи узнали о работе Хайда и предприняли дальнейшие эксперименты, которые подтвердили его выводы. 18 февраля 1918 года Хайд получил патент на свой процесс (патент США № 1,255,878).
Эжен Фрейсине был французским инженером-строителем 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. Он понял, что бетон медленно деформируется под нагрузкой с течением времени. Он также выяснил, что эта деформация носит постоянный характер, и когда нагрузки снимались с конструкции, она уже не возвращалась в исходное положение. Позже Фрейсине понял, что он открыл явление ползучести в бетонных конструкциях.
Йохан Аксель Эрикссон был шведским архитектором и изобретателем. Он работал доцентом под руководством профессора Хенрика Хрюгера (1923) над исследованиями теплоизоляции строительных материалов, Эрикссон экспериментировал, смешивая кальцинированный сланец, цемент и алюминиевый порошок, а затем подвергал эту смесь воздействию высокой температуры и давлению в автоклаве. В результате получился легкий пористый, но компактный материал с хорошими изоляционными качествами. Открытие было почти случайным. Доктор Эрикссон запатентовал свой «газобетон» (пенобетон), известный как «порен бетонг», в 1924 году.
Макс Гизе был немецким инженером и изобретателем бетононасоса вместе с Фрицем Халлом. Первая откачка произошла на строительной площадке Немецкого дома во Фленсбурге. Они заметили, что частицы большего размера не проходили через шаровые краны и вызывали поломку шестерен. Тем не менее, несмотря на эту неудачу, они перекачали бетон на высоту 27 метров (по некоторым данным - 38 метров) и на расстояние 120 метров со скоростью подачи 10 м3/ч. Макс Гизе был также основателем Max Bau GmbH, которая превратилась в крупную строительную компанию. Ему были выданы патенты на «Способ подачи бетона в здания» (№ 553 060 в 1927 г.) и «Насос для бетонных растворов с поршневой промывкой» (№ 485, 470 в 1928 г.). В Голландии 16 декабря 1931 года Якобусу Корнелиусу Койману (Jacobus C. Kooyman) был выдан патент № 26113 для бетононасоса (опубликован 15 февраля 1932 г.). Когда были опубликованы патенты, обе стороны уже производили и продавали бетононасосы. Ввиду сходства изобретений в июне 1932 г. уже было принято соглашение о совместном использовании патентов Гизе/Хелла и Кооймана.
Р. Х. Бог был американским химиком и физиком. Он окончил Университет Тафтса в 1912 г., Массачусетский колледж (1915 г.) и Университет Питтсбурга. В 1924 году он вступил в должность директора стипендии Портлендской цементной ассоциации (PCA). Среди личных работ Бога - «Расчет соединений в портландцементе», опубликованный в 1929 году. До публикации этой статьи было много споров о составе соединений, присутствующих в клинкере и цементе. Расчет Бога используется для расчета приблизительных пропорций четырех основных минералов в портландцементном клинкере. Стандартный расчет Бога относится к цементному клинкеру, а не к цементу, но его можно скорректировать для использования с цементом. Хотя результат является приблизительным, расчет является чрезвычайно полезным и широко используемым расчетом в цементной промышленности.
Эдуардо Торроха был испанским инженером-строителем и пионером в проектировании бетонных корпусных конструкций. После завершения учебы в области гражданского строительства Эдуардо Торроха начал работать в «Компании по гражданскому и гидравлическому строительству», возглавляемой Хосе Эухенио Рибера, который первым начал использовать железобетон в Испании. Он сделал себе имя благодаря закрытой бетонной крыше из ракушечника на рынке Альхесирас (1933 г.). Бетонная крыша толщиной 9 сантиметров (3,5 дюйма) имеет высоту 47,5 метров (156 футов), и опирается на восемь столбов. Также широко известны его консольные крыши трибун в форме гигантских флейт на ипподроме Ла Сарсуэла (1935 г.). Среди его печатных работ «Философия структур» (1951, 1958) и «Структуры Эдуардо Торроха» (1958).
Доктор Ф. Ли получил образование в школе короля Эдуарда VI в Бирмингеме, а после военной службы в 1918-1919 годах он поступил в Бирмингемский университет, где получил премию Франкленда в области практической химии и получил степень бакалавра наук с отличием первой степени в 1921 году. Доктор Ли широко известен своими исследованиями строения силикатных систем и химии цемента в его физико-химических аспектах. Доктор Ли опубликовал свою самую известную книгу «Химия цемента и бетона» в 1935 году. Он сотрудничал со множеством научных комитетов и организаций.
Продолжение следует...
