Зарождение железобетона. Первые эксперименты Монье

     В 1906 г. в Париже скончался известный изобретатель железобетона, бывший садовод Монье. Надо думать, что истинное значение сделанного им открытия было ему неизвестно, .и он не имел никакого представления о том, какое могучее дерево вырастает из посаженных им ростков. Неоспоримая историческая заслуга Монье заключается в том, что он открыл доступ в технику строительства новой мысли, хотя еще недостаточно продуманной, и тем дал возможность научному и практическому ее развитию в руках знатоков— техников. Продажа охранного свидетельства на изобретенный материал и дальнейшие опыты привели к тому строительному материалу, который в настоящее время известен под названием „железобетона".
     Оказывается, однако, что Монье не был первым по времени изобретателем, применившим в строительном деле соединение железа и бетона. Необходимы еще дополнительные исследования, чтобы в достаточной мере осветить первые попытки в этом направлении. Имеются указания на то, что в начале прошлого века в Англии были заявлены охранные свидетельства на новый материал, железобетон. Достоверно известно, что американец Гиат уже в 1865 г. производил опыты с железобетонными балками. Еще теперь во Франции на озере Мираваль имеется в обращении железобетонная весельная лодка, на которую обращали внимание посетители Всемирной парижской выставки 1854 года. Имя Коанье также тесно связано с первыми попытками железобетонного строительства. Его конструкции, появившиеся около 1860г., по времени, пожалуй, предшествуют Гиату и уже во всем обнаруживают творческий дух инженера.
     В 60-х годах прошлого столетия Монье в своем парижском садоводстве пытался применить цементный раствор для изготовления таких цветочных кадок, которые могли бы заменить деревянные. Изготовленные им из песка и цемента кадки оказались довольно прочными, хотя и очень тяжелыми. Вследствие значительного веса они оказались неудобными для перемещения. Тогда Монье поставил себе новую задачу,— добиться такого способа изготовления кадок, при котором хорошие свойства цементных кадок, их прочность и выносливость, как против повреждения, так и против гнили, сочетались бы с небольшим весом.
Самостоятельно ли, или опираясь на упомянутые образцы других изобретателей железобетона, он решил эту задачу, покрыв железную проволочную решетку цементным раствором. Эта сетка из сравнительно тонкой проволоки придавала отвердевшему раствору такую прочность, что прежняя толщина стенок и вместе с тем собственный вес могли быть значительно уменьшены.
    Из предыдущего ясно видно, что в представлении Монье железная арматура сыграла роль тела, дающего форму, вокруг которой наметывался раствор, пока не получалась конечная желаемая форма, т.е. толщина стенок данного предмета. Чертежи того времени из патента Монье, проявляющие отчасти строительные формы, применяемые еще и теперь, воспроизводят этот ход мысли. Раствор или бетон оказывается пересеченным железом настолько, что все его части заполнены железной проволокой и даже такие, для которых это в отношении прочности является излишним. Патенты Монье были куплены в 1884 г. немецкими предприятиями, уступившими свои права позднее инж. А. Вайс.   
     Последний в докладе, опубликованном в 1887 г., также определяет систему Монье, как железный остов с цементной оболочкой. Но тогда уже Вайс вполне осознал более глубокое значение изобретения Монье в строительном деле. Берлинские опыты нагрузки убедили его, как и многочисленных представителей различных заинтересованных учреждений, в правильности его мысли. Как известно, мягкая или отвердевшая смесь вяжущего вещества с песком называется раствором. Последний может быть цементным или известковым в зависимости от того, будет ли вяжущим веществом цемент или известь. Из такого цементного раствора состояли первые сосуды Монье и первые железобетонные сооружения. При возведении стен большой толщины возникали экономические трудности, так как чистый раствор сравнительно дорог. Поэтому, возникла мысль прибавлять к раствору вещества, делающие цемент более тощим: этим удешевлялись расходы по возведению сооружения, и в то же время получалась большая масса стены. Такими отягощающими веществами служат, главным образом, гравий и щебень, затем доменные шлаки и в особых случаях — легкий камень: вулканические напластования туфа, пемзовый гравий и т. п. Благодаря этим добавкам, мелкозернистый рас-
твор становится крупнозернистым бетоном.
     Таким образом, составными частями бетона являются цемент, песок и гравий, или цемент, песок и щебень, смешанные вручную или в мешальной машине (бетоньерке) с добавкой воды в определенных весовых или объемных отношениях. По внешнему виду бетон легко отличить от других материалов. По своей массе он является главной составной частью комбинированного или союзного тела, известного под названием железобетона.
     Отвердевший бетон очень хорошо сопротивляется сжатию. От бетонного кубика размером в 20 см, сделанного в пропорции 1
часть по объему цемента к 2 частям по объему песка и к 2 частям по объему гравия (способ обозначения 1:2:2), можно ожидать при лабораторной обработке, после 28 дневного срока отвердевания, прочности по меньшей мере в 250 кг на 1 кв. см. Так бетонный кубик c поверхностью давления в 400 кв. см разрушится только при осевом давлении в
400.250 —100.000 кг — это полезная нагрузка 10 железнодорожных вагонов.
Прочность бетона на растяжение очень невелика; бетонная балка разрушается уже при незначительной нагрузке, вследствие быстрого преодоления предела прочности на растяжение, которое, кстати сказать, составляет едва 1/10 — 1/5 о часть ее сопротивления сжатию.
    В строительном деле чрезвычайно редко встречается случай чисто осевого напряжения при давлении, как напр., при вышеупомянутом кубике. Мало опытному наблюдателю может показаться, что стойки склада или фабричного здания подвержены только вертикальной нагрузке. В действительности получается добавочное одностороннее напряжение, вследствие односторон-
ней нагрузки от балки или плиты, опирающихся на данную стойку. Тут мы видим, что она на ряду с осевым давлением должна выдерживать напряжение на изгиб, т.е. на сжатие и растяжение. Если применяемый строительный материал обладает способностью преодоления могущих возникнуть напряжений сжатия и растяжения, опасности нет. Но для бетонной или вообще каменной балки способность сопротивления растягивающему усилию невелика. Так как это сопротивление растяжению вообще недостаточно, то применение .бетона в строительном деле должно быть ограничено такими строительными частями; при которых возникают только очень незначительные- напряжения растяжению или их вовсе не будет. Область применения так называемого трамбованного или не армированного бетона характеризуется этими признаками.
    В истории архитектуры мы можем указать только на греков, которые перекрывали свои храмы каменными балками, иногда довольно значительных размеров; так, например, над средним пролетом пропилеи афинского Акрополя расположены каменные балки длиной свыше 6 м. Но для этого применялся исключительно мрамор, как единственный в своем роде камень, сопротивле-
ние которого растяжению достигает 57 кг на кв. см. Теперь же нет надобности применять для каменных покрытий столь дорогой и редкий материал: железобетон дает возможность применять каменную конструкцию покрытий повсеместно, легко и дешево.
    Изобретение Монье дало инженерам строительной специальности основу для разрешения исключительной задачи, прокладывающей новые пути в технике строительства. Чутье изобретателей подсказывало им, что железо, само по себе прочное на растяжение, является прекрасным средством для усиления прочности бетона на растяжение или для полной замены его в вы-
тянутых частях.
Строители полагали, что во всех тех частях бетона, где возникает напряжение растяжения, необходимо прокладывать в поперечном сечении железо. Так возникло сложное союзное тело «железобетон», механическое соединение бетона и железа, при котором прочному на сжатие бетону подлежит восприятие напряжения давления, а прочному на растяжение железу—напряже
ние растяжения. Статическое взаимодействие обоих строительных материалов сообщает целому способность сопротивления значительно большую, чем неармированному бетону. Только в совместном статическом сопротивлении этих двух материалов заключается вся сила этой комбинации, благодаря сильному сцеплению железа и цемента, в балке арматура должна приходить-
ся в нижней ее части, там где обычно возникают напряжения растяжения. Она закладывается, в зависимости от особенностей сооружения и его местоположения, под слоем приблизительно 1,5—2 см и больше, внутри поперечного профиля бетонной части, т.е. невидима снаружи. Это требуется для достижения необходимой связи между железом и бетоном, так же как из за
опасности ржавления и безопасности в пожарном отношении.

 
Наши партнёры