додати матеріал


Розвиток виробництва будівельних матеріалів у Росії та роль російських уч них у розвитку будівельного

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

Казанський Державний АРХІТЕКТУРНО-БУДІВЕЛЬНА

АКАДЕМІЯ.
 
 
 
                            
 
 
                    РЕФЕРАТ на тему:

«Розвиток виробництва будівельних матеріалів у Росії, і роль
російських учених у розвитку будівельного матеріалознавства ».
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Виконав: Сабірзянов І.І.
Гр. 08-202
Перевірив: Камалова З.А.

2002р.

Зміст.
1. Введення.
2. Історичні етапи розвитку будівельного матеріалознавства
3. Короткі відомості з історії розвитку виробництва будівельних матеріалів
4. Досягнення вітчизняної науки, техніки і промисловості.
4.1 Природні кам'яні матеріали
4.2 Штучні кам'яні матеріали
4.3 Бетони
4.4 Лісові матеріали
4.5 Метали
5. Будівельні матеріали в народному господарстві та історичні споруди.
6. Список літератури.
 
1 Вступ.
Матеріалознавство називають науку, що вивчає зв'язок складу, будови і властивостей матеріалів, а також закономірності їх зміни при фізико-хімічних, хімічних механічних та інших впливах. Всякий матеріал в конструкціях будівель і споруд сприймає ті чи інші навантаження і піддається дії навколишнього середовища.
У Росії виробництво будівельних матеріалів виникло в далекому минулому. Вже в глибокій старовині наші предки вміли виготовляти глиняна цегла, повітряне та гідравлічну з звістку, широко використовували деревини і природний камінь.
Будівельні матеріали є основою нашого величезна го будівництва - промислового, житлового, гідротехнічного, транспортного, се та ін До числа найважливіших будівельних матеріалів відносяться: метал, лісові матеріали, цемент, бетон, цегла, камінь, шифер (азбестоцементний), черепиця, рулонні покрівельні та гідроізоляційні матеріали, теплоізоляційні, скло та ін
Наші вчені, інженери і новатори виробництва успішно борються за подальший розвиток будівельних матеріалів, усвідомлюючи, що розширення виробництва і підвищення якості всіх основних будівельних матеріалів, особливості металу, цегли, цементу та бетону, є од ним з важливих умов для матеріального забезпечення побудови комуністичного суспільства.
Величезний внесок у розвиток сучасного будівництва внесли і казанські вчені. В. І. Купріянов, доктор технічних наук, професор, член-кореспондент Російської академії архітектури і будівельних наук, завідувач кафедри архітектури, ректор Казанської державної архітектурно-будівельної академій; закінчив КІБІ у 1963р. , факультет Будівельно-технологічний, потім у КІБІ, аспірант ВНІІСМа, науковий напрямок: плівковий-тканинні матеріали для будівельних конструкцій. Р.З. Рахімов, доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки, лауреат державної премії Татарстану, член-кореспондент Російської академії архітектури і будівельних наук, завідувач кафедрою Будівельних матеріалів КГАСА; закінчив КІБІ у 1961р.; Ф-т Будівельно-технологічний; працював у будівельної індустрії, потім у КІСІ; наукові праці з розвитку мінерально-виробничих комплексів будівельних матеріалів Поволжя.
2. Історичні етапи розвитку будівельного матеріалознавства.
Наука про матеріали має глибоку історію розвитку. Джерелом її служать перший істинні пізнання матеріалів в давнину.
Умовно можна виділити три основних по своїй тривалості не рівних етапу в її історії. Виникнення науки і кожен етап її розвитку завжди були обумовлені виробництвом, практикою. У свою чергу, розвиток виробництва було наслідком зростаючих потреб у матеріалах у суспільства.
Перший етап охоплює найбільш тривалий період. При необхідності в ньому можна виділити більш дробові підперіоди, на приклад найдавніші і давні часи, середні та пізні століття. Є достатньо підстав стверджувати, що вихідним моментом для становлення науки про матеріали стало отримання кераміки шляхом свідомого зміни структури глини при її нагріванні і випалюванні.
Дослідження розкопок показують, що предки покращували якість виробів спочатку підбором глин, потім за допомогою зміни режиму нагрівання і випалу на відкритому вогні, а пізніше - у примітивних спеціальних печах. З часом надмірну пористість виробів навчилися зменшувати глазуруванням
З плином значного часу людство пізнало само-рідні, а потім і рудні метали, фортеця і жорсткість яких були відомі вже з 8-го тисячоліття до н.е. Холоднокованая самородна мідь була витіснена міддю, виплавленої з руд, які зустрічалися в природі частіше і у великих кількостях. У подальшому до міді почали додавати інші метали, так що в З-м тисячолітті до н.е. навчилися виготовляти і використовувати бронзу як сплав міді з оловом, а також обробляти благородні метали, вже широко відомі на той час. Масштаби використання металів зростали, і людство вступило з бронзового століття в залізний, оскільки залізниці РУДИ виявилися доступніше мідних. У 1-му тисячолітті до н.е. переважало залізо, яке навчилися поєднувати з вуглецем при ковальської обробці в присутності деревного вугілля. Поки точно не встановлено, коли почалося застосування термічної обробки сталі, але все ж таки відомо, що в 9 і 8 ст. до н.е. жителі Луристана (територія західного Ірану) використовували її в побуті і техніці.
Свідоме створення нових керамічних і металевих матеріалів і виробів було обумовлено певним прогресом виробництва. Зростала потреба у глибшому розумінні властивостей матеріалів, особливо міцності, ковкості та інших якісних характеристик, а також способів можливої ​​зміни їх. До цього часу розвинулися мореплавання, іригація, споруда пірамід, храмів, зміцнення грунтових доріг і т.д. Поповнилися новими свідченнями і фактами теоретичні уявлення про матеріали.
Першими і найбільш правдоподібними судженнями про сутність якості матеріалів і про що складають частинках речовини були судження давньогрецьких філософів Демокріта (близько 460 або 470 до н.е.) і Епікура (34 1-270 до н.е.). Їх вчення про атомізму віз никнули під впливом спостережень за станом і властивостями при рідних каменів, кераміки, бронзи і сталі. Приблизно до того ж часу відноситься і філософія давньогрецького вченого Аристотеля, який встановив 18 якостей у матеріалів: плавкість-не плавкість, в'язкість-крихкість, горючість-негорючість і т.п. Три відомих стану речовини (тверде, рідке і газоподібне) і ставлення їх до енергії виражалося Аристотелем чотирма елементами: землею, водою, повітрям і вогнем, що з позицій фізики було певним досягненням. Римський філософ Тіт Лукрецій Кар (99 - 55 до н.е.) у дидактичній поемі «Про природу речей» викладав свої судження про природу властивостей матеріалів: «... що, нарешті, представляється нам затвердів і щільним, то складатися з на чал гачкуватих має неодмінно, зчеплених між собою на подобу гілок сплетених. У тому розряді речей, займаючи в ньому перше місце, будуть алмази стояти, що ударів зовсім не бояться, та далі - твердий камінь і заліза могутнього фортеця, так само як стійка мідь, що дзвенить при ударах у засуви ... »
Для давнього періоду науки вельми характерна нерозчленованість її за окремими видами будівельних матеріалів. Значною мірою в ній простежується загальна взаємозв'язок між якістю. матеріалів та їх атомістичні складом, хоча, природно, до справжніх наукових хімічних знань про склад і властивості було ще дуже далеко. Теорія будувалася в основному на здогадах, інтуїції, хоча були і дивовижні рішення, наприклад в 3 ст. до н.е. вже вміли надавати будівельних розчинів гідравлічні властивості, тобто здатність до їх твердненню у водному середовищі за допомогою природних добавок. Цим же фахівці займаються до цих пір.
До першого періоду відноситься і середньовіччя з характерною для нього алхімією. Саме в цей період Парацельс замінює чотири елементи Арістотеля трьома своїми - сіллю, сірої і ртуттю, що можна розцінити як інтуїтивне передбачення ролі міжатомних зв'язків у формуванні властивостей речовин. До цього періоду відноситься і вчення Декарта (1596-1650) про те, що природа являє собою безперервну сукупність матеріальних часток, що рух матеріального світу вічно і зводиться до переміщення найдрібніших частинок - атомів. Переміщення атомів або, як їх тоді називали, корпускул, становило основу нової теорії будови речовини, що було значним досягненням в області пізнання складів, внутрішніх взаємодій і властивостей речовин. Дослідження, пов'язані з вивченням внутрішньої будови (структури) матеріалів, розвивалися повільніше, хоча у філософів античного періоду, як зазначалося вище, були і теорії, і деякі досвідчені дані. Серед найбільш видатних робіт слід назвати публікацію Реомюр (1683-1757) про структуру (у сучасній термінології - про мікроструктурі) заліза та її зміни. Досліди завершилися отриманням нового матеріалу - ковкого чавуну. У перших книгах з матеріалознавства Бірінгуччо (1480-1539) і Агріколи (1494-1555) підсумовувалися емпіричні відомості про сутність операцій, які виконуються в ливарному та ковальському виробництвах, про плавленні руд і характер металургійного виробництва. Слід зазначити, що до періоду середньовіччя належить також установа в Москві в 1584 р. «Кам'яного наказу» про камінь, цеглі і вапна у зв'язку із застосуванням їх у будівництві, який зіграв позитивну роль.
Великий внесок у розвиток науки про матеріали був внесений геніальними росіянами вченими М.В. Ломоносовим і Д.І. Менделєєвим.
М.В. Ломоносов (1711-1765) заклав основи передової російської філософії і науки, особливо в галузі хімії, фізики, геології. Він став основоположником курсу фізичної хімії та хімічної атомістики, що обгрунтовує атомно-молекулярну будову речовини. У 1752 р. ним було написано «Введення в справжню фізичну хімію». Торкаючись поширеної в той період нової теорії, М.В. Ломоносов зазначав, що корпускули - це найдрібніші частинки, ввів уявлення про молекули та їх відмінності від атомів, а стосовно ще більш поширеного тоді вчення про флогістон, що виділяється, нібито, при прожарюванні метал лов і горінні речовин, то він не тільки відкинув таке вчення про таємничому «речовині вогню», а й дав наукове пояснення хімічним явищам, що протікає при таких діях вогню. Крім того, МВ. Ломоносов вперше написав книгу російською мовою по металургії, розробив склади кольорових стекол і спосіб виготовлення мозаїчних панно з них, висловив гіпотезу про походження бурштину та ін
Д.І. Менделєєв (1834-1907) відкрив найважливішу закономірність природи - періодичний закон, відповідно до якого властивості елементів перебувають у періодичній залежності від величини їхньої атомної маси. Він опублікував книгу «Основи хімії», в ній описано, зокрема, атомно-молекулярну будову речовини. Д.І. Менделєєву належить і публікація з основ виробництва скла.
Для першого етапу становлення та розвитку будівельного матеріалознавства, який, як зазначалося, почався з глибокої давнини і тривав до початку другої половини ХІХ ст., Характерне порівняно обмежена кількість різновидів матеріалів і досвідчених даних по їх якісним характеристикам. Однак великі вчені і філософи тих часів за допомогою інтуїції і логіки, гіпотез і теорій, а дещо пізніше - з залученням нових знань у фізиці і відкриттів у хімії та фізичної хімії (остання свій поступовий розвиток почала з робіт М. В. Ломоносова) зуміли дати досить повне уявлення про склад речовин, внутрішніх взаємодіях найдрібніших частинок і властивості. Були встановлені деякі загальні залежності властивостей речовин, особливо механічних, від їх складу. Менш вивченою залишалася залежність властивостей від структури, хоча ще в 1665 р. англійський вчений Роберт Гук виявив у металів типову кристалічну структуру, тобто за 200 років до відкриття мікроструктури стали під мікроскопом англійським вченим Генрі Сорбі.
Другий етап розвитку будівельного матеріалознавства умовно розпочався з другої половини 19 ст. і закінчився в першій половині 20 ст. Найважливішим показником цього етапу стало масове виробництво різних будівельних матеріалів і виробів, безпосередньо пов'язане з інтенсифікацією будівництва промислових і житлових будівель, загальним прогресом промислових галузей, електрифікацією, введенням нових гідротехнічних споруд тощо Характерним є також конкретне вивчення складів та якості вироблених матеріалів, вишукування найкращих видів сировини і технологічних способів його переробки, методів оцінки властивостей будівельних матеріалів зі стандартизацією необхідних критеріїв вдосконалення практики виготовлення продукції на всіх стадіях технології.
Другий етап відрізняється порівняно швидким зростанням виробництва нових матеріалів, раніше відсутніх в номенклатурі. досягнення науки про матеріали в нашій країні виходять від основоположників найбільших наукових шкіл Ф.Ю.Левінсона-Лессінга, Є.С. Федорова, В.А. Обручева, А. І. Ферсмана, Н.А. . Белелюбського, що займалися дослідженням мінералів і родовищ природних кам'яних матеріалів (гірських порід). У результаті будівельне матеріалознавство збагатилося даними петрографії та мінера логії при характеристиці мінеральної сировини, використовуваного після механічної переробки або у поєднанні з хімічною переробкою у вигляді готової продукції - природного каменю штучного й у пухкому стані, кераміки, в'яжучих речовин, скла та ін З тією ж метою почали застосовувати побічні продукти виробництв - шлаки, еоли, деревні відходи та ін
У номенклатурі матеріалів, крім застосовувалися на першому етапі каменю мелені або грубо Околот, міді, бронзи, заліза і сталі, кераміки, скла, окремих в'яжучих, наприклад гіпсу, з вести, з'явилися нові цементи, і почався масовий випуск портландцементу, відкритого Є. Челиева на початку 19 ст. У розробці нових для того часу мінеральних в'яжучих брали участь А.Р. Шуляченко, І.Г. Малюга, А.А. Байков, В.А. Кітщ, В.М. Юнг, М.М. Лямкн та інші вчені. Покращилась якість і з давніше відомих вапна і гіпсу. Так, І.В. Смирнов запропонував використовувати в будівництві мелену негашене вапно, у той час як протягом двох тисячоліть вапно застосовувалася після її гасіння водою; І.А. Передерій запропонував високоміцний гіпс; А.В. Волженський за участю А.В. Ферронской - гипсоцементно пуццоланові в'яжуче; П.П. Будніков - ангидрітовий цемент та ін
Швидко розвивалося виробництво цементних бетонів різному го призначення; сформувалася спеціальна наука про бетонах - бетоноведенія. У 1895 р. І.Г. Малюга видав перший у нашій країні праця «Склад і способи пріщтовленія цементного розчину (бетону) для отримання найбільшої фортеці». Він вперше вивів формулу міцності бетону і сформулював так званий закон водоцементного відносини. Кілька • раніше французький учений Фере запропонував формулу міцності цементного каменю (і бетону). У 1918 р. була встановлена ​​міцність бетону Абрамс (США), уточнена Н.М. Бєляєвим, що послужило вихідною позицією для розробки методу підбору (проектування) складу щільного і високоміцного бетону. З'явилася і формула міцності Боломея (Швейцарія), уточнена, БГ. Скрамтаєва стосовно до вітчизняних вихідних компонентів.
Аналогічний процес оновлення та інтенсифікації виробництва з одночасним розвитком відповідних наук на цьому етапі відбувся і у відношенні багатьох інших матеріалів. Так, на приклад, на основі вапна та портландцементу здійснювався масовий випуск різновидів змішаних цементів та в'яжучих речовин. Подальші дослідження Н.М. Бєляєва, І.П. Александріна, Б.Г. Скрамтаєва, Н.С. Завріева та інших вчених сприяли суттєвому підвищенню якості бетону з уточненням раніше отриманих залежностей його міцності (Абрамс, Боломеем). До цього ж часу Н.А. Попов розробив наукові основи технології легких бетонів і будівельних розчинів, обсяги застосування яких швидко зростали, особливо в житловому будівництві. Були запропоновані нові різновиди штучних заповнювачів для легких бетонів - керамічні, шлакові та ін
В кінці 19 ст. формується технологія виготовлення залізобетону і отримує розвиток наука про залізобетон. Цей високоміцний матеріал був запропонований французькими вченими Ламбо і Коваль, садівником Моньє (1850-1870). У Росії А. Шиллер, а потім в 1881 р. Н.А. Белелюбський провели успішні випробування конструкцій із залізобетону, а в 1911 р. були видані перші технічні умови і норми для залізобетонних конструкцій і споруд. Особливої ​​уваги заслужили безбалочним залізобетонні міжповерхові перекриття, розроблені в Москві А.Ф. Лолей тому (1905). В кінці ХІХ ст., Після успішних досліджень, впроваджений у будівництво попередньо напружений залізобетон. У 1886 р. П. джексон, Дерінг, Мандель, Фрейсіне взяли патент на його застосування і розвинули цей метод. Масове виробництво напружених конструкцій почалося трохи пізніше, а в нашій країні - на третьому етапі розвитку будівельного матеріалознавства. До цього періоду відноситься впровадження та збірного залізобетону. Розвивалися наукові концепції виробництва багатьох інших будівельних матеріалів. Рівень пізнання піднявся так, що в цементній, полімерної, скляної та деяких інших галузях розрив у часі між закінченням наукової розробки та впровадженням її у виробництві ставав дуже малим, тобто наука перетворювалася в безпосередню продуктивну силу.
У нашій країні, як і в інших розвинених країнах, створювалися галузеві наукові інститути - НИИцемент, НІІЖелезобетон, НІІСтройполімер, НІІАсбестоцемент, НІІКераміка, НДІ-Мінерального сировини та ін Періодично збиралися національні та міжнародні конгреси з проблем подальшого вдосконалення технологій і підвищення якості традиційних і нових матеріалів. У них гостро потребувало житлове, промислове, цивільне, дорожнє, гідротехнічне, сільськогосподарське та інші види будівництва. Розвиток практики на цьому етапі в будівельному матеріалознавстві було певною мірою гіпертрофовано в порівнянні з теорією. Розкриття теоретичних принципів і загальних закономірностей стримувалося необхідністю якнайшвидшого вирішення проблеми інтенсифікації виробництва будівельних матеріалів і виробів для задоволення гострої потреби в них у цей важкий період часу.
Гіпертрофована практики виразилося, зокрема, в тому, що фундаментальна наука про матеріали іменувалася як «Лади будівельні матеріали» з досить докладним описом в них вироблених матеріалів і виробів, але, як правило, поза зв'язком між собою. Під цією назвою видавалися підручники для студентів вищих і середніх спеціальних навчальних закладів. Одним з перших масовим тиражем у 1896 р. вийшов у світ підручник В.В. Евальда, перевидавався потім 14 разів під назвою «Будівельні матері али, їх виготовлення, властивості і випробування». далі йшли аналогічні підручники «Будівельні матеріали», підготовлені В.А. Киндом і С.Д. Окорокова (1934 р.), Б.Г. Скрамтаєва, Н.А. Поповим та ін (1950 р.), В.А. Воробйовим (1952 р.), А.Г. Комаром (1967 р.), а також іншими авторами з неодноразовим їх перевиданням. Безсумнівно, ця навчально-методична література і продовжує грати свою роль найголовніших систематизованих посібників у вивченні наукової практики виробництва будівельних матеріалів і виробів, наукових основ їх якості і широкого застосування в будівництві.
Третій етап охоплює період з другої половини ХХ ст. до теперішнього часу. Він характеризується, по-перше, процесом подальшого розширення виробництва будівельних матеріалів і поглибленням відповідних їм спеціалізованих наук і, по-друге, - інтеграцією наукових знань про будівельні матеріали та вироби в їх складної сукупності. Розширення виробництва матеріалів викликалося як і раніше необхідністю відновлення житлового та промислового фонду після другої світової війни. Будівництво було переведено на індустріальні способи, зокрема, шляхом заводського виготовлення виробів із залізобетону, конвеєризації виробництва збірного бетону та залізобетону. Якщо в 1950 р. в нашій країні було виготовлено 1,3 млн. м збірного залізобетону у вигляді панелей і блоків, то в
1960 - 30,2 млн, м в 1970 р. - 84,6 млн. м, в 1980 р. - 122 млн. м в 1985 р. - 151,0 млн. м з яких майже
30 млн. м - попередньо напружених збірних залізобетонних конструкцій. Збільшувалися обсяги випуску виробів і конструкцій з легких і комірчастих бетонів (в 1985 р. 25 млн. м). Відповідно швидко зростала потужність цементної промисловості. Якщо в 1950 р. випуск цементу склав 10,2 млн. т, то в 1960 р. 45,5, у 1970 р. 96, в 1980 р. 125, а в 1985 р. - 131 млн. т. Кількість різновидів цементів склало 30. Високий рівень розвитку цієї промисловості був також і в багатьох інших країнах
Керамічне виробництво стало високомеханізованої і автоматизованої галуззю в промисловості будівельних матеріалів. У другій половині ХХ ст. річна продуктивність однієї технологічної лінії становила на заводах до ЗО млн. шт. стандартної цегли. Були впроваджені поточно-конвеєрні лінії з річною продуктивністю до 1 млн. м облицювальних керамічних плиток і до 800 тис, м плиток для підлоги.
У скляної промисловості випуск листового скла також швидко збільшувався: у 1950 р. - 77, в 1960 р. 147, у 1970 р. - 231, у 1980 р. - 245 млн. м Діяли механізовані лінії з виготовлення стеклопрофилита.
Щорічно наростав. обсяг випуску полімерних матеріалів підвищеної термостійкості, міцності і негорючості, довговічності і стабільності, багатьох інших будівельних матеріалів і виробів. Зростання виробництва супроводжувався розвитком та спеціалізованих наук, їх прогресом. Істотний внесок у розвиток спеціалізованих напрямків науки про будівельні матеріали і виробах, а також у вдосконалення їх виробництва та підвищення якості в нашій країні внесли П.П. Будніков, П.І. Бо Женовії, Ю.М. Бутг, І.І. Берні, Ю.М. Баженов, А.В. Волженський, І.М. Ахвердов, В.А. Воробйов, Г. І. Горчаков, В.Д. Глухівський, І.А. Іванов, Г.І. Кнігіня, В. Г. Микульський, В.В. Михайлов, В.М. Москвін, Л.М. Перелигін, І.А. Рьтбьев, П.В. Сахаров, П.М. Соколов, В. В. Тімашов, А.Я. Тихонов, І.М. Френкель, А.Є. Шейкін, С.В. Шестоперов, М.І. Хігеровіч, В.М. Хрульов, В.І. Харчевников та ін Великий науковий і практичний внесок на соВременн9м етапі будівельного матеріалознавства внесли багато зарубіжні фахівці.
Процес спеціалізації наук про будівельні матеріали продовжувався. Виникли стикові області пізнання комплексних мате ріалів, наприклад полімерцементних, сілікатополімерних, шлакокераміческіх та багатьох інших. Це істотно збагачувало практику будівельного матеріалознавства, галузі. промисловості будівельних матеріалів і виробів.
Третій етап будівельного матеріалознавства характеризувався не тільки розвитком практики, але і теорії, систематизацією теоретичних знань про матеріали в їх складної сукупності і взаємозв'язку. Були встановлені загальні закономірності у властивостях штучних і природних матеріалів оптимальної структури, спільні наукові принципи в технологіях різних матеріалів, загальні методи оптимізації їх структури, узагальнені критерії (якісні та кількісні) прогресивних технологій та ін
Перші узагальнення в науці про матеріали виявилися в розробці Д.С. Бєлянкіна (1876-1953) технічної петрографії з по лучанин вогнетривів, абразивів і деяких інших штучних каменів. Новим імпульсом розвитку матеріалознавчих наук на третьому етапі стала фізико-хімічна механіка - прикордонна наука між фізичною хімією і механікою, розроблена П.А. Ребиндером за участю великої групи вчених (у тому числі ВНЗ), позначених АН СРСР, Н.А. Попова, О.М. Попона, Г.І. Логгінова, М.П. Воларовіча, М.М. Іванова, І.А. Рьтбьева, К.Ф. Жігача, Д.М. Толстого, Г. Д. Діброва, Б.В. Вєдєнєєва, О.Є. Сігалова, Л.А. Казаровіцкого, Л.П. Орентліхер та ін У цій галузі науки показані основи управління технологічними процесами отримання різних будівельних та конструкційних матеріалів із заданими властивостями, високою надійністю і довговічністю. Визначено умови ефективного дроблення і тон кого подрібнення, різання і механічної обробки твердих тіл з урахуванням впливу навколишнього середовища. Спрямованістю до узагальнень та інтеграції в науці про матеріали відрізняються дослідження О.П '. Мчедлова-Петросяна, П.І. Боженова, А.В. Нехорошева, П.Г. Комохова, В.І. Соломатова, В.І. Харчевнікова та ін
З початку другої половини ХХ ст. виникла і отримала подальший розвиток теорія штучних будівельних конгломератів як «найважливіший компонент сучасного будівельного матеріалознавства» Вона була розроблена І.А. Рьібьевим і його науковою школою. У ній викладені: сутність теоретичної технології; наукові принципи формування оптимальних структур, при яких матеріали стають подібними між собою екстремальними значеннями структурочувствітельних властивостей; загальні і притому об'єктивні (тобто зустрічаються в природі, наприклад у гірських по рід, деревини) закономірності зміни властивостей (закон створу, закон конгруенції, закон міцності і деяких інших властивостей) в математичних виразах; основні аспекти довговічності матеріалів; теорія методів (методологія) наукового дослідження та технічного контролю якості і т.п. (Див. нижче 1.3).
Третій компонент, присутній у науках у вигляді основ світогляду, є, природно, і в даній науці про матеріали. Тут він відрізняється від інших компонентів (практики і теорії) не тільки своєю філософською спрямованістю, що виражається в научноабстрактних законах цієї фундаментальної будівельної на уки, але і специфічними тенденціями її розвитку: поглиблення диференційованих знань про кожному будівельному матеріалі і синтез наукових знань про матеріали в їх складному і систематизованому єдності. У цій єдності обох тенденцій укладена одна з ефективних внутрішніх сил поступального розвитку будівельного матеріалознавства з розробкою і доказом нових гіпотез і закономірностей, з прогнозуванням майбутніх успіхів у практиці і теорії. [2]
Значення курсу "Будівельні матеріали" в загальній підготовці будівельників важливо тому, що жодна споруда не можна правильно проектувати, побудувати і експлуатувати без наявності відповідних будівельних матеріалів і всебічного знання їхніх властивостей.
Вартість матеріалів у загальних витратах на будівництво становить не менше половини, для унікальних будівель і споруд може бути і більше. Промисловість будівельних матеріалів є найбільш ємною, щорічно в країні переробляється для цих цілей більш млрд. т різних компонентів. Вантажний залізничний транспорт приблизно на чверть завантажений перевезенням будівельних матеріалів, річковий - більш ніж на половину. Вартість будівельних матеріалів залежить від витрат на їх перевезення. При транспортуванні матеріалів на великі відстані, враховуючи розміри Ріс ці, вартість може зрости в кілька разів. для економії вартості будівництва слід використовувати матеріали, вироблені поблизу споруджуваного об'єкта. Доцільно і промисловість будівельних матеріалів організувати якомога ближче до сировинної бази. Тим самим максимально використовуючи, як прийнято говорити, їм сетное будівельні матеріали. Вартість будівельних матеріалів включає різні чинники, але. все має приводитися до рента дельности та конкурентоспроможності. Сюди можна віднести і якість виробів, довговічність їх роботи, теплоенергетичні витрати на виробництво, можливість переробки відходів і навіть екологічні аспекти, які в кінцевому підсумку позначаються на економіці виробництва, регіону, країни в цілому. Якщо все не передбачати, то первісна невелика вартість матеріалу може в часі обернутися значними витратами на ремонт, реконструкцію, відновлення навколишнього середовища і т.п.
Всі матеріали та вироби відповідають певної державної стандартизації (ГОСТ), яка розробляється на основі новітніх досягнень науки і техніки. У кожному стандарті є: точне визначення матеріалу, класифікація за марками та сортами, технічні умови на виготовлення, методи випробувань, умови зберігання та транспортування. ГОСТ є документом, що має силу закону. У позначенні ГОСТу перше число означає по порядковий номер стандарту, другий - рік його затвердження.
Крім стандартів діє система нормативних документів, об'єднана в Будівельні норми і правила (СНиП). СНиП це зведення нормативних документів з проектування, будівництва та будівельних матеріалів, обов'язковий для всіх організацій і підприємств.
Стандартизація на матеріали та вироби велася десятиліттями і має позитивне значення, як, наприклад, для нашої колишньої централізованої системи з недостатнім вибором і дефіцитом. Але можливо проводити спеціальну сертифікацію параметрів матеріалів, які б диктуватися, також і вимогами замовника і покупця.
У Росії виробництво будівельних матеріалів виникло в далекому минулому. Вже в глибокій старовині наші предки вміли виготовляти глиняна цегла, повітряне та гідравлічну з звістку, широко використовували деревини і природний камінь.
У царювання Івана Грозного для систематизації накопичився за століття т досвіду. був створений "Приказ кам'яних справ", який керував державним виробництвом будівельних матеріалів і будівництвом. головним чином, фортечних споруд.
У наступні роки це виробництво розвивалося не швидкими темпами і лише підйом спостерігається за Петра 1, який у зв'язку з закладкою нових міст і фортець заохочував виробництво будівельних матеріалів.
Скасування кріпосного права і початок розвитку капіталізму в Рос ці послужили потужним поштовхом для зростання промисловості і в тому числі виробництва будівельних матеріалів. З другої поло вини ХІХ ст. стали будуватися заводи портландцементу, механізовані печі для випалу вапняку, заводи для випуску цегли, облицювальної плитки, починає застосовуватися залізобетон.
На початку ХХ століття Росія стає не тільки багатою аграрної, а й досить потужною індустріальною державою. Побудовані великі металургійні та машинобудівні підприємства, шахти, залізниці, порти, мости і т.п.
Наростає житловий бум, тільки в Москві до 1913 р. щорічно будувалося до З тис. 5-7 поверхових цегляних, так званих прибуткових будинків, що вимагало дуже розвиненою будівельної бази. Однак еволюційний розвиток країни було на підйомі зупинено першою світовою війною, потім революціями і громадянською війною.
Виробництво будівельних матеріалів різко знизилося, багато цементні заводи та інші підприємства були зруйновані.
з середини 20-х років розгорнулася реконструкція старих і спорудження нових заводів будівельних матеріалів. У 30-ті роки були створені нові матеріали - порожнистий і високоміцний цемент, шлакові цементи, цементи з активними мінеральними добавками, легкі бетони, збірні залізобетонні конструкції і пр. Потреба в матеріалах зростає, тому що повсюдно будуються промислові підприємства.
Війна з Німеччиною 1941-1945 рр.. призвела до спустошливого руйнування західній частині країни, після чого триває довгий відбудовний період. Завдання стоїть не в створенні архітектурних шедеврів, а в будівництві найнеобхіднішого і в стислі терміни.
Починаючи з 50-років, у країні постійно збільшується випуск будівельних матеріалів. До 8 років з виробництва цементу, металу, збірного залізобетону, азбестоцементу, листового скла ми набагато випередили інші країни. Однак існувала еконо-чіческая і політична система жорсткого державного монополізму стала гальмом і в будівельній індустрії.
Більшість підприємств будівельної індустрії поки ще не може конкурувати на світовому ринку з закордонними фірмами в силу зношеності обладнання, застарілої технології, низької культури виробництва і якості продукції. Багато сучасні технології, обладнання та матеріали доводиться закуповувати за кордоном. Кращі будівлі почали зводити з допомогою зарубіжних фірм аж до залучення іноземних робітників. Вітчизняні архітектори, виграючи престижні міжнародні конкурси, запрошуються в інші країни, так як у нас немає можливості реалізувати їхні проекти. Будівельний комплекс потребує значної модернізації і залучення в загальносвітову інтеграцію.
Тим не менше за минулі десятиліття побудовані нові міста, зведені унікальні об'єкти такі, як гідротехнічні споруди, промислові підприємства, атомні електростанції, наукові, навчальні та суспільно центри. В останні роки будівельний комплекс, в цілому, не втрачає своїх темпів розвитку. Все це вимагало зусиль нашої науково-інженерної громадськості. Вітчизняна наука відігравала і відіграє важливу роль у розвитку будівельних матеріалів. Створені нашими вченими технології виробництва цементу, металу, бетону, кераміки, теплоізоляційних матеріалів, заводського домобудівництва використовують багато країн.
Нижче коротко викладені відомості про досягнення російських вчених, що заклали наукові основи в провідних галузях виробництва будівельних матеріалів і отримали міжнародне визнання.
Природні кам'яні матеріали. Цілеспрямована розвідка кам'яних матеріалів і випробування їх почалося в Росії з 70-х років минулого століття у зв'язку з будівництвом залізниць і мостів. Дослідження властивостей матеріалів велися під керівництвом І.А.
Беледюбского (1845-1922) в Петербурзькому: ком шляхової інституті і Н. К. Лахтін (1861-1935) у Москві.
Завдяки дослідженням Д. СБелянкіна (1876-1953), В.А. Обручева (1863-1956), А.Є. Ферсмана (1 883 - 1945), Ф.Ю.Левінсон-Лессін га (1 861-1939) вдалося виявити величезні запаси природних камен них матеріалів в багатьох районах країни для задоволення потреб будівництва і повністю припинити ввезення гранітів і мармуру з-за кордону.
В'язкі матеріали. Основоположником теорії і практики промислового виробництва портландцементу є професор Військово-інженерної академії А.Р. Шуляченко (1841-1903), якого називають "батьком російського цементного виробництва". Спочатку в Рос ці застосовувалися іноземні цементи, але завдяки науковим та практичним дослідженням А.Р. Шулзгченко вітчизняні цементи, які досягли високої якості, витіснили іноземні цементи. Розроблена ним теорія твердіння гідравлічного вапна і цементів не втратила актуальності у своїй основі і до теперішнього часу. Подальший розвиток цієї теорії належить А.А. Байкову (1870 - 1946), В.А. Кінді (1883-1938), В.М. Юнгом (1882-1956), П.А. Ребіндера (1898-1972). Новим видів в'яжучих матеріалів і виробів з них присвячені роботи П.П. Буднякова (1885-1968), А.В. Волженський (1899-1993), П. І. Боженова (1904-1999).
Бетони. Видатний внесок у наукову технологію бетону вніс професор Військово-інженерної академії І. Г. Малюга (1853-1933). Результати його досліджень дали залежність міцності бетону від вмісту води, трамбування при укладанні бетонної суміші, крупності піску, щебеню та гравію.
Широкі дослідження бетонів були проведені Н.М. Бєляєвим (1890-1944), І.П. Александровим (1888-1953). З 30-х років запропоновано нові способи розрахунку важких бетонів Б.Г. Скрамтаєва (1905-1966) і легких бетонів Н.А. Поповим (1899-1964).
Залізобетон. Велика заслуга в розвитку залізобетону належить Н.А. Белелюбського (1845-1922), під керівництвом якого були проведені перші в Росії випробування залізобетонних конструкцій і зведений ряд споруд. На початку цього століття залізобетонні конструкції проектували і будували С.І. Дружинін (1872-1935), А.Ф. Лолейт (1868-1933) та ін
Сучасну школу розрахунку та проектування залізобетонних конструкцій створили А.А. Гвоздьов (1897-1986), ПЛ. Щетернак (1885-1963), В.І. Мурашов (1904-1959), Н.В. Нікітін (1907-1973) (автор Останкінської телевізійної вежі у Москві) і ін
Метали. Виникнення науки про метали було обумовлено потребами техніки. П.П. Аносов (1799-1851) розробив технологію виплавки високоякісної сталі, встановив залежність властивостей металів від їх кристалічної будови. Вперше при-менів мікроскоп для вивчення будови стали, Д. К. Чернов (1839 - 1921) науково пояснив нагрівання і охолоджування металів, вказав способи управління цими процесами. Н.С. Курнакор (1860-194 1) і А.А. Байков (1 870-1946) розробили сучасну теорію утворення сплавів і методи їх фізико-хімічних досліджень.
Творцями металевих конструкцій і споруд є В Г Шухов (1853 1939) Н С Стрілецький (1885 1967), Л.Д. Проскуряков (1858 - 1926).
Пластмаси. Промисловість полімерних матеріалів спирається на відкритті російських хіміків. Величезне значення для розвитку синтезу зіграли дослідження АМ Бутлерова (1828 1886) творця теорії будови органічних речовин. Їм здійснено синтез ізобутилену для виробництва поліізобутилену вживаного як каучуків а також відкриті основні полімерні форми формальдегіду, який є основою багатьох пластмас. Важливе значення мали дослідження М.Г. Кучерова (1850-19 11) і А.Є. Фаворського (1860 1945) з'ясували механізм ізомерних перетворень неграничних сполук, В.В. Солонина (1862-1934), вперше здійснив реакцію кополімеризації, і С.В Лебедєва (1874 - 1934), багато дав для теорії і практики полімеризації етилену нових сполук, які користуються великим розповсюдженням в промисловості пластмас.
3. Короткі відомості з історії розвитку виробництва будівельних матеріалів.
Види будівельних матеріалів і їх технологія змінювалися у зв'язку з розвитком продуктивних сил і зміною виробничих відносин в людському суспільстві.
Найпростіші матеріали і примітивна технологія замінялися більш досконалими, ручне виготовлення будівельних матеріалів змінювалося машинним. Розширювався і видозмінювався асортимент будівельних матеріалів. Але деякі види матеріалів (наприклад, цегла, вапно, ліс, скло та ін) застосовуються протягом багатьох епох.
Для первісних будівель застосовувалися найпростіші матеріали: глина, лоза, очерет, дерево і природний камінь.
При будівлі великих споруд у рабовласницькому суспільстві (фортець, палаців, храмів, військових доріг та мостів) широко використовувалися гірські породи, їх обробляли у вигляді каменів і плит правильної форми (Урарту, Хорезм та ін.) У тих районах, де природного каменю було мало, вживали висушений (необпалений) цегла з глини або річкового мулу. Для облицювання стін, складених з необпаленої цегли-сирцю, пізніше стали застосовувати обпалені вироби з глини (цегла і облицювальні плити). Випал глиняних виробів, що надає їм міцність і водонепроникність, застосовувався в глибокій старовині; це одне з найбільших винаходів людини. Спочатку цей спосіб застосовувався для виготовлення посуду формували за допомогою каркаса, сплетеного з лози, а потім, після появи формувального кола, і без каркасу, а після цього обпалювали).
Вже в 7-6 століттях до нашої ери набула поширення як матеріал для покрівель глиняна обпалена черепиця, а в подальшому-теракота (облицювальні плити) і цегла-для стін. Взагалі ж керамічні вироби відомі не менше 12 тисяч років.
Для скріплення каменів при зведенні будівель були необхідні в'яжучі речовини. Першими в'яжучими речовинами, що з'явилися в давнину, були: глина, гіпс, вапно, а також асфальт. Всі вони, крім асфальту, здатні тверднути тільки на повітрі.
Потім для будівництва фундаментів, водопроводів, портів та інших гідротехнічних споруд, потрібні були в'яжучі речовини, здатні тверднути у воді. Таким найпростішим в'яжучим застосовувався ще в давнину на півдні і в центрі нашої країни, була суміш вапна з товченим (меленим) слабовипалених цеглою (так званої цементівкою), а в давньоримському будівництві-крім того, суміш вапна з вулканічним попелом (пуццоланой).
В'яжучі речовини застосовувалися в стародавньому будівництві не тільки для кам'яної кладки, а й для отримання найпростішого бетону. З інших будівельних матеріалів в рабовласницькому суспільстві були відомі скло і фарби.
У середні століття роздробленість феодальних володінь і подорожчання робочої сили змушували відмовлятися від використання природного каменю, на обробку якого витрачалося багато праці, і застосовувати більш дешеві та прогресивні матеріали, великого поширення набуло виробництво цегли та черепиці.
Розвиток капіталізму викликало широке промислово залізничне і військове будівництво матеріали високої міцності - з'явилися будівельні та броньові стали, був винайдений в 70-х роках ХІХ століття залізобетон.
Винаходу залізобетону передувало створення ряду в'яжучих речовин (гідравлічна вапно, романцемент), які тверднуть у воді і володіють більш високою міцністю ста рої в'язке вапно.
На початку ХІХ століття в Росії був винайдений і виготовлено цемент хорошої якості.
Починаючи з 60-х років ХIХ століття, після вдосконалення технології і підвищення міцності цементу, він стає основним в'яжучими для виготовлення бетону та залізобетону.
У кінці ХІХ і на початку ХХ століть отримало розвиток виробництво штучних кам'яних матеріалів (силікатної цегли, азбестоцементу, шлакобетону тощо), а також різних тепло-і гідроізоляційних матеріалів.
Грандіозне будівництво, яке розгорнулося в нашій країні після Великої Жовтневої соціалістичної революції, зажадало реконструкції старих та будівництво нових заводів будівельних матеріалів. У роки п'ятирічок були введені в дію сотні заводів будівельних матеріалів, оснащених новітнім, високопродуктивним обладнанням. Створені і застосовуються в будівництві нові, більш економічні мате ріали (саман, шлакові цементи, цементи з активними добавками, легкі бетони та ін), значно розширено виробництво місцевих матеріалів, що не вимагають далеких перевезень і здешевлюють будівництво. Виробництво будівельних матеріалів в СРСР в порівнянні з дореволюційної Росією зросла в багато разів. Так, в 1952 р. було вироблено в порівнянні з 1913 р. стали в 8,3 рази більше, цементу в 9, раз і т. д.
Для індустріального і швидкісного будівництва почали широко застосовувати готові будівельні деталі (залізобетонні, металеві, дерев'яні, гіпсові, великі шлакобетонні блоки), отримані зі спеціальних заводів. У зв'язку з цим докорінно змінюється характер будівництва: будівлі або споруди цілком або частково зводяться з готових деталей шляхом їх збирання кранами. Це набагато підвищує продуктивність праці, здешевлює будівництво і прискорює його темпи. Створена нова галузь промисловості-фабрично-заводське виробництво збірних житлових будинків і стандартних деталей з дерева, гіпсу, азбестоцементу та інших матеріалів; розгорнуто виробництво нових теплоізоляційних матеріалів-мінеральної вати і деревноволокнистих плит.
ГБ останні роки отримало розвиток виробництво нових видів цементу, пустотілої облицювальної кераміки, великих пане лей для перекриттів і стін будівель, а також інших високоякісних і ефективних будівельних деталей і виробів.
. У стандартах встановлюються форма, розміри, сорту. технічні умови, правила приймання, методи випробування, а іноді і області застосування даного матеріалу.
.
4. Досягнення вітчизняної науки, техніки і промисловості.
У результаті глибокого вивчення історії розвитку вітчизняної науки і техніки відновлений пріоритет нашої країни у низці областей, в тому числі і в технології будівельних матеріалів, що залишався раніше невідомим або навмисно замовчувався.
Наші вчені і новатори виробництва в галузі будівельних матеріалів продовжують і розвивають роботи першого російського хіміка і технолога-великого вченого М. В. Ломоносова, а також знаменитого російського вченого в галузі хімії та хімічної технології Д. І. Менделєєва, збагачують науку і техніку новими чудовими досягненням
4.1. Природні кам'яні матеріали.
Широкі розвідки кам'яних будівельних матеріалів і випробування їх у Росії почалися з 70-х років ХIХ століття, головним чином у зв'язку з будівництвом залізниць і шосейних доріг, продовженням будівництва Петербурга та інших центрів. Провідна роль у дослідженні кам'яних та інших матеріалів належала механічної лабораторії, організованої в 1853 р. в Петербурзі при Інституті інженерів шляхів сполучення. Це була перша в Росії лабораторія по випробуванню будівельних матеріалів. Її діяльність набула особливого розмаху з 1875 р., коли лабораторію очолив проф. Н. А. Белелюбський.
Поряд з багатьма іншими цінними роботами Н. А. Белелюбського велике значення мали його роботи з дослідження морозостійкості кам'яних матеріалів. У 1886 р на міжнародній конференції з випробування матеріалів був прийнятий його метод випробування морозостійкості, за яким насичені водою зразки каменів піддаються багаторазовому поперемінному замерзання відтавання. Цей метод застосовується і зараз у всьому світі.
Надалі кам'яні матеріали в Росії досліджували проф. І. Г. Малюга у Військово-інженерній академії в Петербурзі, проф. Н. К. Лахтін в лабораторії училища живопису, скульптури і зодчества в Москві (тепер лабораторія Московського архітектурного інституту) та ін Але все ж таки в царській Росії знання природних багатств країни було вкрай недостатнім. У силу цього вважалося, наприклад, що в країні немає хороших гранітів, і вони часто ввозилися з-за кордону (зі Швеції). Мармур ввозили з Італії.
Тільки за радянської влади розвідки корисних копалин і дослідження кам'яних матеріалів отримали належного розвитку. Завдяки роботам Академії наук СРСР, працям академіків Д. С. Бєлянкіна, Ф. Ю. Левінсон-Лессінга, В. А. Обручева, А. Є. Ферсмана та інших вчених, а також роботам дорожноісследовательскіх і будівельних інститутів тепер добре відомі і використовуються наші багатющі родовища кам'яних матеріалів (гранітів, мармурів, вапняків та ін.) З вітчизняних кам'яних матеріалів побудований мавзолей Леніна і Сталіна, ними прикрашені станції Московського метрополітену, з них зведені багато видатні споруди останніх п'ятирічок. З самого початку встановлення радянської влади наша країна повністю позбавилася від імпорту кам'яних матеріалів, а видобуток і застосування вітчизняних кам'яних матеріалів весь час розширюються.
Широко застосовуються в нашому будівництві нові кам'яні (легкі та малотеплопроводние) матеріали - туф, пемза і черепашник. Хоча цінність цих матеріалів була відома ще в давнину будівельникам Закавказзя і вони частково застосовувалися, але повністю вивчити властивості зазначених матеріалів і впровадити їх у будівництво вдалося лише радянським ученим і інженерам. У СРСР в даний час є найбільші у світі механізовані розробки артикським туфу, пемзи і вапняку-черепашника. Широко впроваджуються каменерізні машини для масового виготовлення стінових та облицювальних каменів, створені лауреатом Сталінської премії А. М. Столяровим та ін
4.2. Штучні кам'яні матеріали (керамічні та силікатні).
За виробництвом основного штучного стінового будів ного матеріалу - цегли - Радянський Союз уже перед початком Великої Вітчизняної війни займав перше місце в світі (в 1940 р. в СРСР було вироблено 7 млрд. цеглин, а в США - лише 5 млрд.). В даний час перше місце в світі по виробництву цегли міцно закріплено за Радянським Союзом
Весь довгий шлях технічного розвитку цегельно-черепичної промисловості, від ручної формування та сушіння на галявинах або під навісом до сучасного, повністю. механізованого виробництва, який вимагав за кордоном близько століття, пройдений в СРСР за 30 років. Це стало можливим завдяки індустріалізації країни і широкого розвитку наукових досліджень.
Вітчизняними вченими були докладно. вивчені глини на шей країни (праці акад. В. І. Вернадського, проф. П. А. Земятченского та ін.) Це сприяло створенню сировинної бази:
для виробництва цегли та кераміки.
Для зростання цегельної промисловості велике значення мало створення стрічкових та інших пресів вітчизняної конструкції. Це забезпечило масову механізацію формування цегли-сирцю.
В останні роки цегляна промисловість отримала вітчизняні потужні вакуумпресси, а також високопродуктивні преси системи лауреата Сталінської премії т. Мелія та ін для виробництва цегли і пустотілої кераміки способом напівсухого пресування.
Дослідження радянських вчених і роботи наших інженерів дозволили перейти до цілорічного виробництва цегли на основі штучної сушки сирцю в спеціальних сушильних установках. За останні роки на радянських цегляних заводах побудована велика кількість таких сушарок. Тим самим вирішене найважливіше питання про цілорічному випуску цегли на великих заводах.
Завдяки досягненням майстрів цегельного виробництва-лауреатів Сталінської премії, мм. Дуванова, Мазовії, Мукосова Картавцева та інших значно прискорений термін сушіння цегли сирцю і його випалу у печах безперервної дії.
Промисловість випускає тепер велика кількість ефективного пустотілого і дірчастої цегли, великих керамічних каменів і облицювальних виробів, особливо необхідних для будівництва висотних і багатоповерхових будівель.
Більш дешевий силікатна цегла (з вапна та піску) ви пускається в СРСР також у більшій кількості, ніж в л іншій країні світу.
Найважливіші роботи про штучні кам'яних (силікатних) матеріалах належать радянським ученим: проф .. Н.. Н. Сміркова (вивчення петрографії силікатної цегли) і проф. А В Волженський (теорія гідротермічної обробки будівельних матеріалів в автоклавах). Якщо до того ж відзначити цінні практичні керівництва з виробництва цегли, т буде справедливим стверджувати, що в теорії і практиці цієї області Радянський Союз стоїть на першому місці в світі.
Радянські фахівці значно розширили області виробництва і застосування силікатних матеріалів; ними розроблені способи одержання ряду нових будівельних матеріалів. Це облицювальні силікатні плити, особливо легкі матеріали-піносилікати, створений лауреатом Сталінської премії І. Т. Кудряшева.
4.3. В'язкі речовини.
Винахід так званого портландцементу, що володіє більшою міцністю, ніж вапно, і здатністю тверднути у воді і послужив тому основою для залізобетону, формально у всій світовій літературі приписується англійської мулярові Аспдін, отримав патент в кінці 1824 Однак це неправильно і пояснюється незнанням і зама робіт російських людей. Найпростіший цемент виготовлявся в Росії вже в Х'У столітті, а в 1817-1825 рр.. в Москві начальник військово-робочої команди Є. Г. Челієв виготовляв з штучної суміші вапна і глини, сильно обпікаючи її і розмелюючи з добавкою гіпсу, цемент вже порівняно високої якості.
Є. Г. Челієв завершив свої роботи опублікуванням у 1825 р. книги, яка мала не тільки практичні дані, а й наукове обгрунтування способу; виготовлення цементу. Безсумнівно, що для виробництва і застосування цементу в будівництві та створення книги було потрібно декілька років. Отже, цемент був виготовлений в Росії до 1824 р., і пріоритет його відкриття належить нашій країні.
Основоположником теорії і практики промислового виробництва цементу в Росії був професор Військово-інженерної академії А. Р. Шуляченко, що був начальником кафедри хімії і технології будівельних матеріалів з 1864 по 1903 р.
Конференція Військово-інженерної академії в 1903 р. так оцінила заслуги проф. Шуляченко:
«Він по справедливості може вважатися батьком російського цементного виробництва, тому що завдяки його енергії, практичним вказівкам і керівництву вироблення російських портландцементів досягла такої досконалості, що майже витіснила з Росії іноземні цементи, зберігши тим всередині країни не один десяток мільйонів рублів, які йшли до того за кордон на купівлю англійських, німецьких і шведських фабрикатів »(« Інженерний журнал », 1904 р., № 1).
На тій же конференції Академії зазначалося, що до <. . . найстаріший в Петербурзькому районі завод портландцементу-Глухо-Озерський - зобов'язаний своїм підставою, розвитком і успіхами працям А. Р. Шуляченко.
За вказівками проф. Шуляченко був побудований і обладнаний інший цементний завод (у м. Вольську).
Професору Шуляченко належить розробка основ теорії твердіння гідравлічного вапна і цементу. Борючись з помилковими твердженнями французького вченого Фермі про вільному стані вапна в обпаленому цементі, проф. Шуляченко створив свою теорію. обгрунтовує хімічне зв'язування вапна в процесі випалу цементу. Цю правильну теорію надалі розвинули найбільші радянські вчені: академік А. А. Байков, професора В. А. Кінд та В. Н. Юнг, а в останні роки професора А. Є. Шейкін, Ю. М. Бутт та ін
Професори А. Р. Шуляченко, Н. А. Белелюбський та І. Г. Малюга розробили в 1881 р. перші технічні умови на цемент, а також класифікацію в'яжучих речовин.
Проф. Шуляченко, видатні російські вчені А. А. Байков, Н. М. Лямін і В. І. Чарномський досліджували стійкість бетону в морській воді. Вони вивчили питання про введення активних кремнеземистих добавок у цемент і відкрили в Росії ці добавки, не поступаються за своїми якостями італійським пуццоланом і німецьким трасах. Тим самим наша країна була звільнена від ім-порту добавок до цементу. Питання про стійкі в морській воді цементах і бетонах повністю вирішене радянськими вченими. Завдяки роботам проф. В. Н. Юнга був знайдений відповідний склад цементу. Це-високосілікатний цемент з малим вмістом трьохкальцієвого алюмінату запропонований у нас набагато раніше американського, так званого сульфатостійкого цементу.
Радянські вчені (А. А. Байков, С. І. Дружинін, В. А. Кінд, В. М. Юнг та ін) повністю вирішили питання про створення цементу з активними кремнеземистими добавками, так званого пуцоланового портландцементу, використовуваного в основному в гідротехнічному будівництві.
За виробництвом цього цементу Радянський Союз зайняв перше місце в світі.
Необхідно особливо відзначити роботи академіка А. А. Байкова зі створення теорії твердіння в'яжучих речовин: цементу і гіпсу. Його теорія, що базується на точних фізико-хімічних. уявленнях про освіту спочатку насичених, а потім пересичених розчинів і виділення з них новоутворень в колоїду і надалі в мелкокристаллической зі Стояном, є основою нашої науки про в'яжучих речовинах.
Завдяки роботам радянських вчених - проф. В. А. Кінда, лауреатів Сталінської премії проф. В. Н. Юнга, дійсно го члена Академії наук УРСР П. П. Будникова, передових інженерів і майстрів радянська технологія цементу досягла високого розвитку.
Якість цементу (характеризується міцністю при стисканні) підвищилася за роки радянської влади в 2-4 рази.
З'явилися нові види цементів-цемент з активними мінеральними добавками, кислототривкий цемент, білий цемент, сульфатостійкий, гідрофобний і пластифікований цементи, що розширюються цементи, сульфатно-шлаковий ангидрітовий і ангідриту-глиноземистий цементи. Вперше в світі доменна піч на Уралі дає одночасно чавун і клінкер швидкотверднучого глиноземистого цементу. За виробництвом цементу з доменного шлаку СРСР також стоїть на першому місці в світі.
В області виробництва і застосування вапна в СРСР так само зроблено велике відкриття. Близько 2000 років вапно застосовувалася в будівництві тільки після гасіння її водою. При цьому теплота гасіння губилася, а вапняне тісто повільно схоплюється і твердів. Талановитий винахідник І. В. Смирнов корінним чином змінив старовинний спосіб. Він запропонував розмелювати негашене вапно у тонкий порошок і відразу ж застосовувати її в штукатурці, вапняно-шлаковому в'яжучому, шлакобетонних каменях і т. п. При цьому вапно швидко схоплюється і твердне, теплота гідратації її використовується для прискорення твердіння і висихання. Винахід І. В. Смирнова удостоєно Сталінської премії і впроваджується на ряді вапняних заводів і будов. 4.4. Бетони.
Російські вчені вже з кінця ХІХ століття приділяли велику увагу створенню щільного бетону і правильному розрахунку його складу.
Великий внесок в науку про бетоні внесли російські інженери, особливо І. Самовіч (1885-1890 рр..) Та професор Військово-інженерної академії І. Малюга. У його праці <Склад і спосіб приготування цементного розчину (бетону) для отримання найбільшої фортеці », що вийшов в 1895 р., були дані основні принципи виготовлення міцного бетону.
Найбільший розвиток технологія бетону отримала за радянських часів, починаючи з 1924 р, з часу нашого першого великого гідротехнічного будівництва - Волховстроя.
Особливе значення в розвитку технології бетону в СРСР мали роботи проф. М. М. Бєляєва (Ленінград) і його школи. Починаючи з 1927 р., проф. М. М. Біляєв, проф. І. П. Олександрин та їх учні почали впроваджувати в нашу практику наукові методи підбору складу бетону, що дали значне підвищення його якості.
З 30-х років школою дійсного члена АН Грузинської РСР К. С. Завріева і московськими вченими (проф. Б. Г. Скрамтаєва та ін) були створені нові, більш раціональні методи розрахунку складу бетону, витиснули американський метод розрахунку. Радянські методи розрахунку дозволяють, на противагу американському, економити цемент у бетоні. Економія цементу не тільки здешевлює бетон, але і покращує його технічні властивості (зменшуються виділення тепла, усадки і повзучість)
Заслугою радянських учених є також створення способів виробництва зимових бетонних робіт і широке впровадження їх у практику.
Починаючи з 1930 р., за вказівками партії та уряду, наше будівництво перейшло на безперервний будівельний рік, і це мало величезне значення для успішного і дострокового виконання п'ятирічних планів.
Бетонування взимку являло собою спочатку складну науково-технічну задачу.
Після численних досліджень і дослідів на будівництвах у Радянському Союзі отримали розвиток такі науково обгрунтовані методи зимового бетонування, як спосіб термоса пропарювання, електропрогрівання та ін Тепер з розвитку всіх цих методів Радянський Союз займає місце в світі. У суворі ЗИМИ 1941-1943 рр.. зимове бетонування допомогло швидкому відновленню роботи на Уралі і в Сибіру заводів, переведених з районів, яким погрожували фашистські війська.
Велика група фахівців на чолі з проф. С. А. Мироновим у 1949 р. удостоєна Сталінської премії за розробку і впровадження способів виробництва зимових бетонних я кам'яних робіт.
Великі досягнення є також у створенні нових видів бетону - легкого, кислототривкої та жаростійкого. Технологія легких бетонів розроблена дійсним членом Академії архітектури СРСР проф. Н. А. Статевим (Москва) і фахівцями Вірменії та Грузії. Проф. Н. А. Попову належить також створення галузі науки про будівельних розчинах для кам'яної кладки.
Бетонні роботи в Радянському Союзі майже повністю механізовані застосовуються машинне перемішування бетонної суміші, широка механізація укладання і ущільнення бетонної суміші за допомогою вібрації і вакуумування (роботи лауреатів Сталінської премії С В Шестоперову, проф. Е Десова, О. А. Гершберг та ін) .
Досягнення радянської технології бетону найбільш повно реалізується на найбільших гідротехнічних будівництвах, де загальний обсяг бетонних і залізобетонних робіт досягне величезної цифри - 18 млн.м. На будівництві Волго-Донського судноплавного каналу ім. В. І. Леніна працювали автоматизовані бетонні заводи з великими бетономішалками. Бетонна суміш ущільнювалася електричними високочастотними вібраторами, а поверхню деяких бетонних споруд оброблялася за допомогою вакуумування. Тепер ці методи застосовуються на Куйбишевгідрострое та інших будівництвах. Все це забезпечує високі темпи бетонних робіт і гарна якість бетону.
4.5. Лісові матеріали.
До першої половини ХІХ століття деревина була найголовнішим будівельним матеріалом. У Росії був побудований цілий ряд ви що даються інженерних споруд з дерева, розвивалося дерев'яне суднобудування. У зв'язку з цим надавалося велике значення розведення корабельного лісу розробці методів дослідження його якості, способів сушіння, вишукування засобів і методів захисту деревини від гниття і від псування червицями.
Питання про міцність деревини різних порід також займав чільне місце у зв'язку з необхідністю заміни цінного дуба. У 1732 р військової морської комісією було внесено пропозицію про заміну дуба модриною, яка по своїй міцності і стійкості не поступалася йому.
Необхідність знайти засоби і способи захисту деревини від гниття і древоточцев виникла в 1700 р. у зв'язку з використанням деревини Щоб суднобудування. Перші досліди з антисептированию деревини (паль) були пророблені за Петра 1.
Різні способи антисептування деревини почали широко застосовуватися з 40-х років ХІХ століття в залізничному будівництві і в службі зв'язку. До цього ж часу відносяться і роботи з вишукування раціональних способів сушіння лісу.
До кінця ХIХ століття ці питання набули першорядне значення. У 1887 р. Російським технічним товариством була створена спеціальна комісія з вироблення технічних умов на засоби і способи захисту деревини від гниття. У роботі цієї комісії і в; проведенні великих досліджень взяли діяльну участь професор Інституту інженерів шляхів сполучення Н. А. Белелюбський, професор Лісового інституту
Д. Н. Кайгородов та ін
Після Великої Жовтневої соціалістичної революції наука про ліс і лісових матеріалах одержала широкий розвиток. У СРСР створені десятки найбільших наукових установ з питань лісорозведення та обробки лісу.
Широко застосовуючи досягнення видатних російських учених В. В. Докучаєва, І. П. Бородіна, Г. Ф. Морозова,
І. В. Мічуріна і Т. Д. Лисенко, академік В. М. Сукачов (Інститут лісу Академії наук СРСР) вивів шляхом селекції і схрещування близько двадцяти швидкорослих деревних по рід. Всесоюзним інститутом лісового господарства виведені скоростиглі сорти дуба, тополі, в'яза, маньчжурського горіха та ін; Київським лісогосподарським інститутом розроблено метод прискореного вирощування бессучковой сосни (з поверхні стовбура молодого дерева видаляють бічні нирки).
Радянськими вченими створено нову галузь науки-древесіноведеніе (лауреат Сталінської премії проф. С. І. Ванін), розроблена теорія сушіння деревини (проф. М. М. Чуліцька та ін) створені нові типи дерев'яних інженерних споруд та методи конструктивного захисту деревини від гниття (проф.
Г. Г. Карлсен та ін), хімічного захисту деревини від гниття і підвищення її вогнестійкості.
Нашими вченими отримані спеціальні клеї і нові види клеєних дощатих і фанерних конструкцій, значно більш легких, економічних та індустріальних, ніж, звичайні дерев'яні конструкції.
Радянська наука про лісових матеріалах заслужено займає передове місце в світі.
4.6. Метали.
Метали є основою всієї сучасної промисловості і техніки.
З давніх часів металургія і металообробка, особливо ковальське і ливарна справа, успішно і з любов'ю освоювалися російськими майстрами, які досягли в них високої досконалості.
Росія в 18 столітті перемогла найсильнішого агресора того часу Швецію, спираючись на власне виробництво озброєння.
У другій половині ХУIII століття Росія займала перше місце у світі з виробництва чавуну. Російський метал успішно конкурував з англійською та шведським на європейському ринку, уральське покрівельне залізо під назвою «сибірського» користувалося світовою популярністю.
Проте надалі,, на початку ХIХ століття, кріпосна Ріс ся виявилася в промисловому і технічному відношеннях відкинутої назад порівняно із Західною Європою, де швидко розвивався капіталізм.
У 1913 р. в Росії було виплавлено чавуну і стали по 4,2 млн. т, і вона перейшла на п'яте місце у світі. До цього часу російська металургія опинилася під впливом іноземно го монополістичного капіталу.
Урал, що був раніше основним гірничопромисловим центром Росії, в ХI столітті поступився своїм місцем Півдню, давало до 1913 р. три чверті всієї металургійної продукції. Тут на Півдні особливо сильна була роль іноземного капіталу.
В. І. Ленін перед першою світовою війною зазначив: «Щодо заліза-одного з головних продуктів сучасної промисловості, одного з фундаментів, можна сказати, цивілізації-відсталість і дикість Росії особливо великі»
Перед першою світовою війною російська металургія давала країні тільки чорні метали, мідь, золото, срібло, платину, свинець, інші метали, вкрай необхідні для промисловості, ввозилися з-за кордону.
За час першої світової війни, а потім громадянської війни видобуток металів в Росії майже припинилася, і радянської влади довелося створювати металургійну промисловість заново.
У роки відбудови і реконструкції народного господарства в перші ж п'ятирічки радянська металургія почала інтенсивно розвиватися, випереджаючи капіталістичні країни за темпами свого росту і винятковим науково-технічним успіхам.
До кінця першої п'ятирічки в СРСР була створена важка промисловість, на основі якої здійснено соціалістична індустріалізація країни. Проблема постачання нашої Батьківщини металом була в основному дозволена.
За роки першої і другої п'ятирічок (мм.) були побудовані і введені в дію найбільші заводи чорної металургії: Магнітогорський, Кузнецький, Криворізький, Ново-Тульський, Новолипецький, Керченський, Запорожстйль, Азовсталь і інші.
За успішного завершення перших двох п'ятирічок 18 з'їзд ВКП (б) в 1939 р., визначивши шляхи поступового переходу від соціалізму до комунізму, висунув перед народами Радянського Союзу основне завдання-наздогнати і перегнати головні капіталістичні країни також в економічному відношенні, тобто по розмірами промислового виробництва на душу населення.
У третій п'ятирічці соціалістична промисловість продовжувала розвиватися швидкими темпами. У 1940 р. в СРСР було виплавлено чавуну в 3,6 рази і стали в 4,3 рази більше, ніж у 1913 р.: чавуну було виплавлено 15 млн. т, сталі-18, 3 млн. т.
Металургія кольорових металів розвивалася також широко. Набагато збільшилося виробництво міді. За роки радянської влади в нашій країні було створено виробництво алюмінію, магнію, вольфраму, молібдену, нікелю, олова, сурми і ін
До двох колишнім районах видобутку кольорових металів-Уралу та Кавказу-додалися Казахстан Киргизія, Кольський підлозі острів, Далекий Схід.
У широкому масштабі в металургії стало застосовуватися збагачення руд.
Віроломний напад гітлерівської Німеччини перервав наше мирне будівництво.
На початку війни ми втратили потужну базу металургії-Південь, який давав близько 2 / всієї виплавки чавуну в СРСР і більше половини сталі і прокату, а й політика партії і уряду розбила всі надії ворога на швидку і легку перемогу. Під час війни була проведена безприкладна в історії гігантська операція перебазування нашої промисловості з прифронтових районів на Схід.
У роки Великої Вітчизняної війни радянські металурги дозволили ряд таких важких і важливих технічних проблем, як виплавка легованих і броньових сталей у великих мартенівських печах, прокатка броньової сталі на звичайних листових станах, автоматичне зварювання.
Радянська Армія в роки Великої Вітчизняної війни була повністю забезпечена металом і всієї необхідної військової технікою, і це значною мірою зумовило перемогу СРСР над фашистською Німеччиною та імперіалістичною Японією.
Після перемоги наша металургія була швидко відновлена) рівень довоєнного, 1940 року, з виробництва сталі і чавуну був досягнутий в 1948-1949 рр.., А до кінця першої післявоєнної п'ятирічки, в 1950 р., перевершений на 45%.
У четвертій п'ятирічці (1946-1950 рр..) Відбулися великі зрушення в радянській металургії в бік більш рівномірного размеще4-юія металургійних заводів по всій країні на основі народногосподарського плану розвитку окремих районів.
Тепер Середня Азія, Кавказ, дальній Схід і інші райони виробляють свій метал. Дальні перевезення вугілля, руди та металу все більше і більше скорочуються.
Райони СРСР, економічно відсталі в минулому, стать індустріальну базу для нового культурного та господарського піднесення.
У 1952 р. в СРСР вироблено чавуну 25 млн. т (приблизно на 70% більше, ніж у 1940 р.) і стали 35 млн. т (на 90% більше, ніж у 1940р.).
П'ятим п'ятирічним планом розвитку СРСР передбачено до 1955 р. зростання виробництва металів у порівнянні з 1950 р. при мірно в наступних розмірах: чавуну на 76%, сталі на 62% а кольорових металів-в ще більшому ступені.
У найближчі п'ятирічки виробництво чавуну повинно бути доведено до 50. млн. т на рік, сталі-до 60 млн.
Російська наука про метали починається з М. В. Ломоносова. У 1763 р. вийшла книга «Перші підстави металургії або рудних справ», яка є видатною працею по металургії, зокрема чавуну, та гірничої справи. М. В. Ломоносов описав у цій книзі технологічні прийоми, необхідні для практика-металурга і виклав фізико-хімічну сутність металургійного процесу.
З подальших робіт по металургії особливо слід відзначити праці видатного російського металурга гірського інженера генерал-майора П. П. Аносова. Він вперше (у 1831 р.) використав мікроскоп для вивчення структури металів при дослідження будови високоякісної сталі-булату, проблему виготовлення якої П. П. Аносов блискуче дозволив на Златоустовськом заводі (1837 р.).
Аносов, по суті, з'явився зачинателем виробництва високоякісних сталей, які відіграють найважливішу роль у сучасній техніці.
Російська металургія з часів М. В. Ломоносова розвивалася в тісному контакті з хімією і фізикою. Наші хіміки та фізики завжди приходили на допомогу металургам. Особливо велика заслуга великого російського вченого д. І. Менделєєва, який боровся за індустріальний розвиток Росії і багато зробив для організації металургійних заводів. Проте до Великої 1 Жовтневої соціалістичної революції через відсталість економіки Росії, консерватизму і відсталості царського уряду результати робіт російських вчених не могли бути повністю використані на практиці.
Основоположниками сучасної теорії металургії та металознавства є Д. К. Чернов, А. А. Байков, Н. С. Курнаков, М. А. Павлов.
Видатний російський металург Д. К. Чернов (1839 - 1921 рр..) Зробив найбільше і виняткове за своїми наслідками відкриття. Він встановив критичні точки-температури, при яких відбувається зміна структури і властивостей охолодженої сталі. Цим відкриттям Чернов дозволив основне питання про умови термообробки і кування стали. Сучасні російські металурги та металознавці є послідовниками Д. К. Чернова. Вони створили радянські школи металургії, що зайняли видатне місце в радянській і світовій науці. У галузі металургії чавуну-це школа академіка М. А. Павлова; в області металургії сталі-школа академіка А. А. Байкова та інших вчених.
Академік М. А. Павлов розробив струнку теорію доменної плавки чавуну і методику метал розрахунків, на яких зараз базується вся теорія і практика доменного справи. Його тритомний курс Металургія чавуну, удостоєний Сталінської премії, за глибиною дослідження і багатству наукового і практичного матеріалу є єдиним у світовій літературі. Під технічним керівництвом академіка
М. А. Павлова за участю академіків А.. Байкова, І. П. Бардіна та М. Т. Гудцова створювалися наші гіганти металургії: Магнітогорський, Кузнецький і інші заводи.
Академік А. А. Байков розробив теорію металургійних процесів стали, і його ідеї отримали подальший розвиток у роботах школи академіка М. М. Карнаухова.
У розвитку нашої технології будівельних матеріалів величезну роль відіграли створені за радянської влади науково-дослідні інститути за всіма основними будівельних матеріалів (цемент, кераміці, склу, азбесту, місцевим будівель но матеріалами тощо) і велика мережа центральних і місцевих лабораторій революції в Росії не було жодного науково-дослідного інституту в цій галузі.
За роки радянської влади і велика науково-технічна література за будівельними матеріалами. Капітальні основні праці по будівельних матеріалах були створені радянськими вченими. Такими великими працями є: «Технологія в'яжучих речовин проф. В. Н. Юнга та ін, «Технологія кераміки> дійсного члена Академії наук УРСР П. П. Будникова та ін,« Технологія скла> проф. І. І. Китайгородського і ін
Наші вчені, інженери і новатори виробництва успішно борються за подальший розвиток радянської, будівельних матеріалів, усвідомлюючи, що розширення виробництва і підвищення якості всіх основних будівельних матеріалів, особливості металу, цегли, цементу та бетону, є од ним з важливих умов для матеріального забезпечення побудови комуністичного суспільства. [1]
5. Будівельні матеріали в народному господарстві та історичні споруди.
Будівельні матеріали є основою нашого величезного будівництва - промислового, житлового, гідротехнічного, транспортного.
До числа найважливіших будівельних матеріалів відносяться: метал, лісові матеріали, цемент, бетон, цегла, камінь, шифер (азбестоцементний), черепиця, рулонні покрівельні та гідроізоляційні матеріали, теплоізоляційні, скло та ін
Значення будівельних матеріалів для народного господарства видно з того, що витрати на них становлять близько 50% вартості будівництва (без вартості обладнання). Для здешевлення будівництва надзвичайно важливо подальше зниження вартості будівельних матеріалів і економія їх.
Більш рішуче впровадження нових прогресивних стінових матеріалів; збільшення виробництва шлакобетонних і великих бетонних блоків; значне збільшення випуску нових високоякісних оздоблювальних і облицювальних будівельних матеріалів, деталей і конструкцій заводського виготовлення з кераміки, гіпсу, бетону та залізобетону, сприяють подальшої індустріалізації будівництва, що знижують його вартість і поліпшують архітектурно-будівельні та експлуатаційні якості будинків і споруд.
На початку ХХI століття задаються питанням про майбутні будівельних матеріалах. Бурхливий розвиток науки і техніки ускладнює прогнозування: ще чотири десятиліття тому не було широкого застосування полімерних будівельних матеріалів, а про сучасних «істинних» композитах було відоме тільки вузькому колу фахівців. Проте можна припустити, що основними будівельними матеріалами також будуть метал, бетон і залізобетон, кераміка, скло, деревина, полімери. Будівельні матеріали будуть створюватися на тій же сировинній основі, але із застосуванням нових рецептур компонентів і технологічних прийомів, що дасть більш високу експлуатаційну якість і відповідно довговічність і надійність. Буде максимальне використання відходів різних виробництв, які відпрацювали виробів, місцевого та домашнього сміття. Будівельні матеріали будуть обиратися за екологічним критеріям, а їх виробництво буде грунтуватися на безвідходних технологіях.
Вже зараз є велика кількість фірмових назв оздоблювальних, ізоляційних та інших матеріалів, які в принципі відрізняються тільки складом і технологією. Цей потік нових матеріалів буде збільшуватися, а їх експлуатаційні властивості удосконалюватися з урахуванням суворих кліматичних умов і економії енергетичних ресурсів Росії. [3]
Будівельними матеріалами називають різноманітні за складом, структурою, формою, технічними властивостями, вихідної сировини і технології виробництва речовини, застосовувані в житлово-цивільному, промисловому, сільському, гідротехнічному, дорожньому і спеціальних видах будівництва.
Будівельними виробами називають окремі елементи, виготовлені з будівельних матеріалів (наприклад, залізо-бетонна панель, що складається з цементу, піску, щебеню і води, армована стрижнями, сітками, каркасів цегляний блок, складений з цегли на цементному розчині та ін.)
Найпростішими будівельними матеріалами, які почав застосовувати людина, були глина, деревина, очерет, листя, шкури тварин, лід, сніг, а також легкодоступні валуни, м'які камені та ін У гірських районах людина користувалася природними або штучно видовбаних в м'яких породах печерами, на болотистих і заливаються водою місцях споруджувалися житла на стовпах, деревах і т. д.
Багато будівельні матеріали, застосовувані в даний час, відомі давно., Наприклад, цегла-сирець і цегла обпалений відомі у будівництві понад 12 тис. років. Споруди з бетону на вапняному розчині застосовувалися ще в далекій давнині.
У Південному Туркестані (біля ст. Каахка) при розкопці по селища, що виникло понад б тис. років тому, знайдені вироби з кераміки, каменю, міді.
Для спорудження міста Махенджодаро в Індії, збудованої 5 тис. років тому, застосовувалися тесані камені, гідравлічні розчини.
Монументальні пам'ятники, такі як гробниці єгипетських піраміда Хеопса і інші, споруджені за 2 - 4 тис. років до я. е.. з великих кам'яних елементів, плоских
балкових перекриттів, в окремих конструкціях застосовані дерев'яні зв'язку. Внутрішня і зовнішня оздоблення здійснювалися
в той час декоративними металами, кахлями, живописом.
За 2-З тис. років до н. е.. на території України вже застосовували кераміку (трипільська культура).
В Індії в м. Делі в 4 ст. встановлена ​​кована колона з чистого заліза.
Давньоримські споруди (грандіозні театри, тріумфальні арки, акведуки та ін) зведені з бетонів. Обробку їх виконували з кераміки, скла, гіпсу. Бетонні склепіння будівель, давністю більше 2 тис. років, збереглися й донині.
Одним з найбільших споруд у Римі кінця 1 ст. до н. е.. є Колізей, вміщав до 50 тис, глядачів. Він збудований з бетону, цегли, природних каменів.
У 1-5 ст. до н. е.. і пізніше у Вірменії, Грузії, Азербайджані побудовані визначні споруди з місцевих кам'яних будівельних матеріалів (печерне місто Упліс-ціхе, мавзолей в Нахічевані та ін.)
При будівлі Великої китайської стіни (213 р. до н. Е..) Були застосовані бетон на вапняному в'яжучому, цегла, каміння. У спорудах Стародавнього Китаю для похилих покрівель використовували солому, бамбук, глиняну черепицю. Для обробки застосовували цеглу, глазуровану кераміку, фарфор.
Храми Посейдона і Парфенон у Греції побудовані в 5 ст. до н. е.. з мармуру, туфу і штучних матеріалів - цегли, глазурованої кераміки, позолоченого металу; для покрівлі застосовували черепицю.
У 6 ст. до н. е.. у Вавилоні для будівництва доріг використовували бітум.
Під час розкопок на території стародавнього міста Ольвії знайдені різні будівельні художні керамічні вироби, що відносяться до 6 ст. до н. е..
У 5-6 ст. і пізніше у народів Середньої Азії при будівництві монументальних споруд широко застосовували декоративну облицювання з кольорового цегли, багатобарвних глазурованих плиток.
Історичні пам'ятки Київської Русі - Софійський зі бор, закладений князем Ярославом Мудрим на початку 6 ст. , Золоті ворота (6 в.) - Одні з перших кам'яних споруд на Русі, зведені з цегли і каменя на розчині.
Техніка виробництва цегли 'була відома на Русі до Х століття н. е.. Наприклад, стіни Десятинної церкви в Києві були складені з обпаленої цегли (плінф) розміром 340х270х40 мм. Цегли такого ж розміру зустрічаються в кладці Преображенського собору в Чернігові, Софійського собору та Золотих воріт у Києві. Стародавні підлоги Софійського собору виконані з шестигранних кольорових керамічних плиток Зображення на стінах розписані фресками (забарвлення по свіжій штукатурці земляними фарбами), набрані скляними смальтами. На території Десятинної церкви під час розкопок знайдено майстерні 6 ст. У них виявлені сировину, скляна глазур, скляна смальта і тиглі (в яких плавили смальту).
В кінці XI ст. в Переяславі-Хмельницькому були побудовані з цегли і каменю церкви Михайла і Андрія, а також собор Святої Софії в Новгороді та ін
Високохудожні зразки давньої кераміки знайдені в Білгороді, Володимирі на Клязьмі, Новгороді та інших древ них містах Русі.
У середині 7 ст. в Москві, Києві, Пскові, Новгороді та інших містах Давньої Русі російськими зодчими були створені видатні інженерні споруди з деревини. Великий дерев'яний наплавний міст через р.. Дніпро в Києві був по стрункий у 1115 році
У 1156 р. князь Юрій Долгорукий спорудив у Москві зміцнення з деревини. У 1367 р. князь Дмитро Донський вибудував кам'яні стіни навколо столиці. У другій половині ХУ ст. були збудовані з цегли в Москві знаменитий Успенський собор, палац у Угличі та інші архітектурні пам'ятки, нові цегляні стіни і вежі Кремля, що збереглися до нашого часу. У 16 ст. на Русі було збудовано велику кількість фортець, різних військових укріплень. У будівництві споруд цього типу цегла був основним будівельним матеріалом. У 1508 р. навколо Кремля був влаштований глибокий рів, укоси якого облицьовані цеглою і камінням. У кінці 15 і початку 16 ст. в загальному ансамблі Кремля були зведені нові собори, Грановитая палата та інші будівлі.
Великим досягненням російської будівельної техніки того часу є спорудження кам'яної дзвіниці Івана Великого висотою більше 80 м.
У середині 16 ст. російськими зодчими бармен і Посніков для спорудження храму Василя Блаженного в Москві були широко використані звичайний і кольоровий цеглини, природний камінь, черепиця, покрівельне залізо, плоскі залізо-цегляні перекриття.
У той період вже була відома техніка склеювання деревини.
У 16 ст. при Івані Грозному столиця Росії Москва значно розширилася - Китай-місто, де знаходився торговий посад, був обнесений цегляною стіною.
У 16-17 ст. при будівництві Успенської церкви Києво-Печерської лаври була широко застосована декоративна кераміка. У ХУII-ХУI1i ст. з'являються великі казенні цегляні заводи в Москві, а потім і в Петербурзі.
У 18 початку 19 ст. із середовища російського народу висунулися чудові російські зодчі: Баженов, Казаков, Захаров, Воронихин, Ухтомський, Старов і ін
Будівництво цього періоду знаменується широким застосуванням у Москві, Петербурзі, Києві та інших містах мармурів, гранітів, керамічних і скляних облицювань і інших матеріалів.
У 18 ст. в Росії відомо застосування асфальтових матеріалів.
Після вигнання в 1812 р. наполеонівських військ у Росії почало швидко розвиватися в районі Москви (Гжель), на Україну і на сході країни керамічне виробництво.
Для численних унікальних споруд, побудованих в 17 і початку 19 ст. (Адміралтейство і Казанський собор у Ленінграді, Большой театр у Москві, Андріївська церква в Києві та багато інших), застосовані високоякісні природні та штучні матеріали. Багатство скульптур Адміралтейства, гранітна Олександрійська колона в Ленін граді висотою 25,5 м вагою 500 т, монументальна колонада Казанського собору з гранітних колон вагою кожна більш 100 т, незвичайна краса внутрішньої обробки російськими саме квітами, техніка та мистецтво застосування природних і штучних матеріалів при спорудженні багатьох будівель свідок-обхідних про високу якість вітчизняних будівельних матеріалів і майстерності російських зодчих.
Наукові основи технології будівельних матеріалів, теплотехніки, гірничої справи та металургії в Росії створив російський учений М. В. Ломоносов. Ідеї ​​Ломоносова були використані при побудові перших найбільших у світі доменних печей.
Д. І. Менделєєв - творець періодичної системи елементів - видав в 1859 р. працю «Скляне виробництво», який сприяв розвитку і вдосконаленню скло діяння в Росії. Масове застосування скла в будівництві почалося з 17 ст.
Технічному прогресу в галузі виробництва і примі нения в'яжучих матеріалів сприяло винахід портландцементу.
У 1824 р. англієць Аспдін з м. Портланд отримав па тент на виготовлення в'яжучого з гідравлічними властивостями шляхом випалу гліноізвестнякових сумішей до спікання з подальшим помелом їх в порошок. Таке в'язке було названо «портландцементом». Однак спосіб виготовлення гідравлічного в'яжучого був відомий у Росії на початку 19 ст. Російський військовий технік Єгор Челієв в 1825 р. видав у Москві книгу «Повне повчання як готувати дешевий і кращий мертель або цемент». У цій праці Е. Челієв узагальнив накопичений російськими будівельниками досвід з отримання та використанню нению гідравлічних в'яжучих в Росії.
У 1853 р. при Петербурзькому інституті інженерів шляхів сполучення проф. Н. Я. Белелюбського була організована перша в Росії лабораторія по випробуванню матеріалів.
У наступні роки технологія виготовлення будівельних матеріалів як в Росії, так і за кордоном, завдяки розвитку суміжних галузей науки і техніки, розвивається і вдосконалюється.
У нашій країні наука про будівельні матеріали отримала великий розвиток після Великої Жовтневої соціалістичної революції і особливо після Великої Вітчизняної війни.
У післявоєнний період, поряд з промисловим будівництвом, ведеться величезна житлове та культурно-побутове будівництво. За останні роки більше 120 млн. чоловік переселилися в нові впорядковані квартири.
Головним завданням у сфері розвитку промисловості будівельних матеріалів є широке використання місцево го сировини і розвиток виробництва ефективних елементів, що забезпечують високий ступінь сборности, зменшення ваги конструкцій, підвищення якості, зниження вартості будівництва.
Характеризуючи загальний напрямок в технології виготовлення будівельних виробів слід зазначити, що для створення сучасних конструкцій, що відповідають умовам сборности і повної індустріальність, потрібні тонкі несучі конструкції - каркаси, оболонки і легкі матеріали, що виконують роль утеплювачів.
Міцні каркаси можуть бути виконані з армованих бетонів, зі спеціальних сталей і алюмінієвих сплавів, склопластиків, клеєної деревини і ін Легкий матеріал (утеплювач) створюють штучним введенням в масу матеріалу повітря у вигляді дрібних, рівномірно розподілених клітинок або прошарків, волокноутворення, гофрированием та іншими способами. Будучи гарним теплоізолятором, повітря значно покращує теплофізичні, а, отже, і техніко-економічні показники вироби.
Останнім часом створено багато дуже ефективних пористих штучних будівельних матеріалів і виробів: великопористі бетони, піноскло, піносилікати, керамзит, термозіт, спучений перліт, поропласти, пеноалюміній, фіброліт, скловолокно, мінеральна вата та ін
При сучасній технології об'ємний вихід будівельного матеріалу нерідко у багато разів перевищує обсяг витраченого сировини. Так, з однієї об'ємної одиниці перлітового каменю одержують 6-10 обсягів спученого перлітового піску, з одиниці об'єму слюдяного матеріалу - вермикуліту - 10-15 об'ємних одиниць спученого вермикуліту, з 1 м каменю - базальту - 50-80 м базальтової вати і т. д .
Слід відзначити одну важливу особливість розвитку промисловості будівельних матеріалів. Повної механізації і автоматизації виробництва піддаються вироби, виготовлені з пластичних, пухких, розплавлених, текучих мас, а також із плівкових матеріалів. Тому сучасна технологія виробництва будівельних матеріалів в основному спрямована на перетворення навіть таких, здавалося б, готових матеріалів, як природні камені, деревина та інші в біс формений масу, з якої різними шляхами можна виготовляти на автоматизованих лініях закінчені великорозмірні елементи будь-якого структурного виду-щільні, комірчасті, волокнисті з подальшою комплектацією з них великогабаритних виробів.
Поряд з виробництвом давно відомих матеріалів (з вести, гіпсу, портландцементу, звичайної цегли тощо) значно збільшується виробництво високоміцних 11 швидкотверднучих цементів, в'яжучих для спеціальних будівельних них робіт, для декоративного оздоблення будівель, саману, легких заповнювачів, різних теплоізоляційних матеріалів.
Широкий розвиток знаходить виробництво різних плівкових захисних і декоративних матеріалів з деревини (мікрошпон), скла (плівкове скло, стеклошпон), синтетичних смол (смоляні плівки), металу (фольга), паперу, дуб-ваною плівкою, і виготовлення на їх основі індустріальних матеріалів різного призначення (бакелізірованной фанера, склопластики, шаруваті пластики, гофрований кар тон та ін.)
Особлива увага приділяється розвитку виробництва матеріалів з мінеральних розплавів, автоклавних бетонів, а також матеріалів спеціального призначення - антикорозійних і герметизуючих, антисептиків, антипіренів та інших хімічних засобів.
Широко застосовуються сучасні способи уловлювання пилу на цементних, гіпсових та інших заводах, добування корисних складових газів і супутніх порід. Промислові відходи (шлаки, золи, тирса, зношена гума тощо) займають належне місце в номенклатурі сировини для виробництва будівельних матеріалів. Набагато підвищилася питома вага синтетичних матеріалів, металів і сплавів з но-вими властивостями.
У створенні багатьох груп матеріалів особлива роль належить утеплюючим матеріалами, тонколистової нержавіючої сталі, тонкому листу з алюмінієвих сплавів, клеїв, клеючих мастик, емульсій, технічним тканинам.
Розвиток нових галузей техніки та створення об'єктів спеціального призначення викликало потребу в нових технологічних процесах і нові матеріали.
Для створення сучасних матеріалів застосовують нові індустріальні методи: тонке і надтонке подрібнення в млинах і ультразвуком, високу фізичний тиск, прокат, обробку парою при високому тиску, полімерізадію, клеяніе, електронну технологію, застосування поверхнево активних речовин і активних мастил, плівкові покриття напиленням, гідро - і газорезаніе, штампування вибухом, масовий викид породи вибухом, застосування штучних алмазів для обробки твердих тіл, обробку променем Лазера і: багато інших. Так, ультразвуковим способом можна одержувати: економічні по витраті цементу бетонні суміші, барвисті склади з малою витратою оліфи, зварювати метали, розрізати камені, дробити породу. Під високим тиском виготовляють бетони, по міцності рівні міцності чавуну. У електричне поле ефективно проводять фарбування, уловлювання пилу, подрібнення, термообробку.
На зміну звичайним конструкціям прийшли великорозмірні плоскі і просторові елементи, блоки, кімнати і цілі квартири, надувні конструкції з повітронепроникних тканин, водонаповнені покрівлі, елементи зі скла, матеріали з плавлених гірських порід та шлаків, конструкції з алюмінію, деревних пластиків, склопластиків, пластичних мас , плосксворачівающіеся сталеві і плівкові труби та ін Для нових конструкцій потрібні нові рішення горизонтального і вертикального транспорту. На озброєння будівельників для транспортування матеріалів і виробів вступили в дію потужні цементовози, панелевози, вертольоти.
Для широкого розвитку промисловості будівельних матеріалів в СРСР є невичерпні сировинні та паливні-ресурси. Радянський Союз має найбагатші родовищами рідкісних по красі кам'яних будівельних матеріалів.
Велику цінність для будівництва представляють легко піддаються розпилюванню гірські породи-туфи Вірменії черепашники Чорномор'я, Криму, Молдавії, опоки Придністров'я та ін Ці матеріали поєднують конструктивні і архітектурні якості і можуть застосовуватися у вигляді великих елементів.
За запасами деревини наша країна займає перше місце у світі, маючи більш ніж однією третиною світових лісових ресурсів.
Промисловість пластичних мас забезпечена невичерпними джерелами сировини - нафтою, газом. Так, з 1 млрд. м природного газу можна отримати більше 500 тис. т різних хімічних продуктів, з яких на частку пластичних мас припадає близько 100 тис. т.
Величезні запаси рудних і нерудних сировинних матеріалів. (Залізних руд, бокситу, азбесту, нефелінів, діятимуть, слюди, звичайних і вогнетривких глин, каоліну, магнезиту, мергелів,. Вапняку, гіпсу та ін) відкривають широкі можливості для. розвитку виробництва сучасних індустріальних будівельних матеріалів.
Велика роль буде належати хімічним матеріалами у виробництві будівельних матеріалів і в будівництві Розвиток будівельної індустрії немислимо зараз без глибокого розуміння процесів утворення матеріалу, без уміння управляти цими процесами, без уміння створити необхідні умови взаємозв'язку з середовищем в період експлуатації конструкції.
Управлінням хімічною природою вироби, вибором відповідних для нього компонентів, комплектацією конструкції регулюванням середовища служби, створенням захисних шарів на поверхні можна в значних межах поліпшити властивості матеріалів і набагато підвищити їх довговічність.
При цьому особлива роль належить різним хімічним добавкам в малих дозах. Малі дози поверхнево активних речовин сприяють подрібненню цементів, уповільнюють АБО прискорюють процеси схоплювання я тверднення, підвищують задані щільність, пористість, формувальну здатність, роблять матеріал гідрофобним або гідрофільним, стійким до впливів різних агресивних середовищ.
Наукою відкриті можливості спрямованого створення властивостей матеріалів та управління процесами їх структуроутворення. Так, з природного газу і нафти отримують тверді, еластичні, газонаповнені, рідкі, волокнисті будівельні матеріали. З кам'яних порід, з шлаку, користуючись методами сучасної науки, виготовляють щільні, пористі, волокнисті матеріали.
В даний час в країні успішно працюють сотні науково-дослідних організацій з вивчення нових проблем у будівництві, тисячі заводських і будівельних лабораторій, сотні проектних інститутів. Розроблено нові методи дослідження сировини і матеріалів - рентгенографія, термоаналізу, електрономікроскопія, ультразвукова дефектоскопія, резонансний і інші способи, що дозволяють контролювати якість матеріалів без їх руйнування. У Радянському Союзі створено унікальні технологічні процеси виробництва будівельних виробів, наприклад, вібропрокату панелей на стані Н. Я. Козлова, виготовлення великогабаритних виробів із силікатних бетонів, автоматизовані установки для зварювання металу та ін
Велика увага приділяється питанням надійності матеріалів, бездефектності, економічної ефективності.
З метою підвищення якості та художньо-естетичних достоїнств будівельних матеріалів Державний комітет з промисловості будівельних матеріалів ввів з 1 січня 1966 положення про еталони на будівельні матеріали та вироби. Еталони визначають зовнішній вигляд матеріалу, властивості, відповідні ГОСТам, МРТУ та іншим нормативним документам. затверджується строком на 5 років. Промислові підприємства мають випускати продукцію, відповідну стандартам. Відхилення можуть бути тільки в бік підвищення якості. Технічне управління Комітету контролює не рідше 2 разів на рік випуск продукції підприємствами, відповідної еталонам.
Список літератури.
1. «Будівельні матеріали» (Г. І. Горчаков, Ю. М. Баженов.) Строіздат 1986р.
2. «
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Будівництво та архітектура | Реферат | 185.5кб. | скачати

Схожі роботи:
Розвиток виробництва будівельних матеріалів у Росії та роль російських учених у розвитку будівельного
Інвестиційний проект виробництва будівельних матеріалів
Сучасні технології виробництва будівельних матеріалів Проблеми митного контролю
Розвиток та розміщенння промисловості будівельних матеріалів в Україні
Внесок російських уч них у розвиток світової економічної думки
Модернізація та розвиток ЗАТ Коломийське заводоуправління будівельних матеріалів на період 199
Облік властивостей будівельних матеріалів при проведенні будівельних робіт
Склад будівельних матеріалів
Джерела економії будівельних матеріалів
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru