Развитие производства строительных материалов в России, и роль российских учёных в развитии строительного материаловедения

СОДЕРЖАНИЕ: Исторические этапы развития строительного материаловедения. История развития производства строительных материалов. Достижения отечественной науки, техники и промышленности. Строительные материалы в народном хозяйстве.

КАЗАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ

АКАДЕМИЯ.

РЕФЕРАТ на тему:

«Развитие производства строительных материалов в России, и роль

российских учёных в развитии строительного материаловедения».

Выполнил: Сабирзянов И.И.

Гр. 08-202

Проверил : Камалова З.А.

2002г.

Содержание.

1. Введение.

2. Исторические этапы развития строительного материаловедения

3. Краткие сведения из истории развития производства строительных материалов

4. Достижения отечественной науки, техники и промышленности.

4.1 Природные каменные материалы

4.2 Искусственные каменные материалы

4.3 Бетоны

4.4 Лесные материалы

4.5 Металлы

5. Строительные материалы в народном хозяйстве и исторические сооружения.

6. Список литературы.

1 Введение.

Материаловедением называют науку, изучающую связь состава, строения и свойств материалов, а также закономерности их изменения при физико-химических, химических механических и других воздействиях. Всякий материал в конструкциях зданий и сооружений воспринимает те или иные нагрузки и подвергается действию окружающей среды.

В России производство строительных материалов возникло в далеком прошлом. Уже в глубокой древности наши предки умели изготавливать глиняный кирпич, воздушную и гидравлическую из весть, широко использовали древесины и природный камень.

Строительные материалы являются основой нашего огромно го строительства — промышленного, жилищного, гидротехнического, транспортного, се и др. К числу важнейших строительных материалов относятся: металл, лесные материалы, цемент, бетон, кирпич, камень, шифер (асбестоцементный), черепица, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, теплоизоляционные, стекло и др.

Наши ученые, инженеры и новаторы производства успешно борются за дальнейшее развитие строительных материалов, сознавая, что расширение производства и повышение качества всех основных строительных материалов, особенности металла, кирпича, цемента и бетона, являются од ним из важных условий для матёриального обеспечения построения коммунистического общества.

Огромный вклад в развитие современного строительства внесли и казанские учёные. В.И.Куприянов , доктор технических наук, профессор, член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, заведующий кафедрой архитектуры, ректор Казанской государственной архитектурно-строительной академий; закончил КИСИ в 1963г., факультет Строительно-технологический, затем в КИСИ, аспирант ВНИИСМа, научное направление: плёночно-тканевые материалы для строительных конструкций. Р.З. Рахимов , доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники, лауреат государственной премии Татарстана, член-корреспондент Российской академии архитектуры и строительных наук, заведующий кафедрой Строительных материалов КГАСА; закончил КИСИ в 1961г.; ф-т Строительно-технологический; работал в строительной индустрии, затем в КИСИ; научные труды по развитию минерально-производственных комплексов строительных материалов Поволжья.

2 . Исторические этапы развития строительного материаловедения.

Наука о материалах имеет глубочайшую историю развития. Истоком ее служат первые истинные познания материалов в древности.

Условно можно выделить три основных по своей продолжительности не равных этапа в ее истории. Возникновение науки и каждый этап ее развития всегда были обусловлены производством, практикой. В свою очередь, развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества.

Первый этап охватывает наиболее длительный период. При необходимости в нем можно выделить более дробные подпериоды, на пример древнейшие и древние времена, средние и поздние века. Имеется достаточно оснований утверждать, что исходным моментом для становления науки о материалах явилось получение керамики путем сознательного изменения структуры глины при ее нагревании и обжиге.

Исследования раскопок показывают, что предки улучшали качество изделий вначале подбором глин, затем с помощью изменения режима нагревания и обжига на открытом огне, а позже — в примитивных специальных печах. Со временем чрезмерную пористость изделий научились уменьшать глазурованием

С течением значительного времени человечество познало само- родные, а затем и рудные металлы, крепость и жесткость которых были известны уже с 8-го тысячелетия до н.э. Холоднокованая самородная медь была вытеснена медью, выплавленной из руд, которые встречались в природе чаще и в больших количествах. В дальнейшем к меди стали добавлять другие металлы, так что в З-м тысячелетии до н.э. научились изготовлять и использовать бронзу как сплав меди с оловом, а также обрабатывать благородные металлы, уже широко известные к тому времени. Масштабы использования металлов возрастали, и человечество вступило из бронзового века в железный, поскольку железные РУДЫ оказались доступнее медных. В 1-м тысячелетии до н.э. преобладало железо, которое научились соединять с углеродом при кузнечной обработке в присутствии древесного угля. Пока точно не установлено, когда началось применение термической обработки стали, но все же известно, что в 9 и 8 вв. до н.э. жители Луристана (территория западного Ирана) использовали ее в быту и технике.

Сознательное создание новых керамических и металлических материалов и изделий было обусловлено определенным прогрессом производства. Возрастала необходимость в более глубоком понимании свойств материалов, особенно прочности, ковкости и других качественных характеристик, а также способов возможного изменения их. К этому времени развились мореплавание, ирригация, постройка пирамид, храмов, укрепление грунтовых дорог и т.д. Пополнились новыми сведениями и фактами теоретические представления о материалах.

Первыми и наиболее правдоподобными суждениями о сущности качества материалов и о слагающих частицах вещества были суждения древнегреческих философов Демокрита (около 460 или 470 до н.э.) и Эпикура (34 1—270 до н.э.). Их учёния об атомизме воз никли под влиянием наблюдений за состоянием и свойствами при родных камней, керамики, бронзы и стали. Примерно к тому же времени относится и философия древнегреческого ученого Аристотеля, который установил 18 качеств у материалов: плавкость—не плавкость, вязкость—хрупкость, горючесть—негорючесть и т.п. Три известных состояния вещества (твердое, жидкое и газообразное) и отношение их к энергии выражалось Аристотелем четырьмя элементами: землей, водой, воздухом и огнем, что с позиций физики являлось определенным достижением. Римский философ Тит Лукреций Кар (99-—55 до н.э.) в дидактической поэме «О природе вещей» излагал свои суждения о природе свойств материалов: «...что, наконец, представляется нам затверделым и плотным, то состоять из на чал крючковатых должно непременно, сцепленных между собой на подобие веток сплетенных. В этом разряде вещей, занимая в нем первое место, будут алмазы стоять, что ударов совсем не боятся, да лее — твердый камень и железа могучего крепость, так же как стойкая медь, что звенит при ударах в засовы...»

Для древнего периода науки весьма характерна нерасчлененность ее по отдельным видам строительных материалов. В значительной мере в ней прослеживается общая взаимосвязь между качеством. материалов и их атомистическим составом, хотя, естественно, до подлинных научных химических знаний о составе и свойствах было еще весьма далеко. Теория строилась в основном на догадках, интуициях, хотя были и удивительные решения, например в 3 в. до н.э. уже умели придавать строительным растворам гидравлические свойства, т.е. способность к их твердению в водной среде с помощью природных добавок. Этим же специалисты занимаются до сих пор.

К первому периоду относится и средневековье с характерной для него алхимией. Именно в этот период Парацельс заменяет четыре элемента Аристотеля тремя своими — солью, серой и ртутью, что можно расценить как интуитивное предсказание роли межатомных связей в формировании свойств веществ. К этому периоду относится и учение Декарта (1596—1650) о том, что природа представляет собой непрерывную совокупность материальных частиц, что движение материального мира вечно и сводится к перемещению мельчайших частиц — атомов. Перемещение атомов или, как их тогда называли, корпускул, составляло основу корпускулярной теории строения вещества, что было значительным достижением в области познания составов, внутренних взаимодействий и свойств веществ. Исследования, связанные с изучением внутреннего строения (структуры) материалов, развивались медленнее, хотя у философов античного периода, как отмечалось выше, были и теории, и некоторые опытные данные. Среди наиболеё выдающихся работ следует назвать публикацию Реомюра (1683—1757) о структуре (в современной терминологии — о микроструктуре) железа и ее изменениях. Опыты завершились получением нового материала — ковкого чугуна. В первых книгах по материаловедению Бирингуччо (1480—1539) и Агриколы (1494—1555) суммировались эмпирические сведения о сущности операций, выполняемых в литейном и кузнечном производствах, о плавлении руд и характере металлургического производства. Следует отметить, что к периоду средневековья относится также учреждение в Москве в 1584 г. «Каменного приказа» о камне, кирпиче и извести в связи с применением их в строительстве, который сыграл положительную роль.

Большой вклад в развитие науки о материалах был внесен гениальными русскими учеными М.В. Ломоносовым и Д.И. Менделеевым.

М.В. Ломоносов (1711—1765) заложил основы передовой русской философии и науки, особенно в области химии, физики, геологии. Он явился основоположником курса физической химии и химической атомистики, обосновывающей атомно-молекулярное строение вещества. В 1752 г. им было написано «Введение в истинную физическую химию». Касаясь распространенной в тот период корпускулярной теории, М.В. Ломоносов отмечал, что корпускулы — это мельчайшие частицы, ввел представление о молекулах и их отличии от атомов, а относительно еще более распространённого тогда учения о флогистоне, выделяющемся, якобы, при прокаливании метал лов и горении веществ, то он не только отверг такое учение о таинственном «веществе огня», но и дал научное объяснение химическим явлениям, протекающим при таких воздействиях огня. Кроме того, МВ. Ломоносов впервые написал книгу на русском языке по металлургии, разработал составы цветных стекол и способ изготовления мозаичных панно из них, высказал гипотезу о происхождении янтаря и др.

Д.И. Менделеев (1834—1907) открыл важнейшую закономерность природы - периодический закон, в соответствии с которым свойства элементов находятся в периодической зависимости от величины их атомной массы. Он опубликовал книгу «Основы химии»; в ней описано, в частности, атомно-молекулярное строение вещества. Д.И. Менделееву принадлежит и публикация по основам стекольного производства.

Для первого этапа становления и развития строительного материаловедения, который, как отмечалось, начался с глубокой древности и продолжался до начала второй половины ХIХ в., характерно сравнительно ограниченное количество разновидностей материалов и опытных данных по их качественным характеристикам. Однако великие ученые и философы тех времен с помощью интуиции и логики, гипотез и теорий, а несколько позже - с привлечением новых знаний в физике и открытий в химии и физической химии (последняя свое поступательное развитие начала с работ М.В. Ломоносова) сумели дать достаточно полное представление о составе веществ, внутренних взаимодействиях мельчайших частиц и свойствах. Были установлены некоторые общие зависимости свойств веществ, особенно механических, от их состава. Менее изученной оставалась зависимость свойств от структуры, хотя ёще в 1665 г. английский ученый Роберт Гук выявил у металлов типичную кристаллическую структуру, т.е. за 200 лет до открытия микроструктуры стали под микроскопом английским ученым Генри Сорби.

Второй этап развития строительного материаловедения условно начался со второй половины 19 в. и закончился в первой половине 20 в. Важнейшим показателем этого этапа явилось массовое производство различных строительных материалов и изделий, непосредственно связанное с интенсификацией строительства промышленных и жилых зданий, общим прогрессом промышленных отраслей, электрификацией, введением новых гидротехнических сооружений и т.п. Характерным является также конкретное изучение составов и качества производимых материалов, изыскание наилучших видов сырья и технологических способов его переработки, методов оценки свойств строительных материалов со стандартизацией необходимых критериев совершенствования практики изготовления продукции на всех стадиях технологии.

Второй этап отличается сравнительно быстрым ростом производства новых материалов, ранее отсутствовавших в номенклатуре. достижения науки о материалах в нашей стране исходят от основоположников крупнейших научных школ Ф.Ю.Левинсона-Лессинга, Е.С. Федорова, В.А. Обручева, А.И.Ферсмана, Н.А. .Белелюбского, занимавшихся исследованием минералов и месторождений природных каменных материалов (горных пород). В результате строительное материаловедение обогатилось данными петрографии и минера логии при характеристике минерального сырья, используемого после механической переработки либо в сочетании с химической переработкой в виде готовой продукции — природного камня штучного и в рыхлом состоянии, керамики, вяжущих веществ, стекла и др. С той же целью начали применять побочные продукты производств — шлаки, эолы, древесные отходы и пр.

В номенклатуре материалов, кроме применявшихся на первом этапе камня немолотого или грубо околотого, меди, бронзы, железа и стали, керамики, стекла, отдельных вяжущих, например гипса, из вести, появились новые цементы, и начался массовый выпуск портландцемента, открытого Е. Челиевым в начале 19 в. В разработке новых для того времени минеральных вяжущих участвовали А.Р. Шуляченко, И.Г. Малюга, А.А. Байков, В.А. Китщ, В.Н. Юнг, Н.Н. Лямкн и другие ученые. Улучшилось качество и из древле известных извести и гипса. Так, И.В. Смирнов предложил использовать в строительстве молотую негашеную известь, в то время как в течение двух тысячелетий известь применялась после ее гашения водой; И.А. Передерий предложил высокопрочный гипс; А.В. Волженский при участии А.В. Ферронской — гипсоцементное пуццолановое вяжущее; П.П. Будников — ангидритовый цемент и др.

Быстро развивалось производство цементных бетонов различно го назначения; сформировалась специальная наука о бетонах — бетоноведение. В 1895 г. И.Г. Малюга издал первый в нашей стране труд «Состав и способы прищтовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости». Он впервые вывел формулу прочности бетона и сформулировал так называемый закон водоцементного отношения. Несколько• раньше французский ученый Фере предложил формулу прочности цементного камня (и бетона). В 1918 г. была установлёна прочность бетона Абрамсом (США), уточненная Н.М. Бёляевьим, что послужило исходной позицией для разработки метода подбора (проектирования) состава плотного и высокопрочного бетона. Появилась и формула прочности Боломея (Швейцария), уточненная, БГ. Скрамтаевым применительно к отечественным исходным компонентам.

Аналогичный процесс обновления и интенсификации производства с одновременным развитием соответствующих наук на этом этапе произошел и в отношении многих других материалов. Так, на пример, на основе извести и портландцемента осуществлялся массовый выпуск разновидностей смешанных цементов и вяжущих веществ. Последующие исследования Н.М. Беляева, И.П. Александрина, Б.Г. Скрамтаева, Н.С. Завриева и других ученых способствовали существенному повышению качества бетона с уточнением ранее полученных зависимостей его прочности (Абрамсом, Боломеем). К этому же времени Н.А. Попов разработал научные основы технологии легких бетонов и строительных растворов, объемы применения которых быстро возрастали, особенно в жилищном строительстве. Были предложены новые разновидности искусственных заполнителей для легких бетонов — керамические, шлаковые и др.

В конце 19 в. формируется технология изготовления железобетона и получает развитие наука о железобетоне. Этот высокопрочный материал был предложен французскими учеными Ламбо и Ковалье, садовником Монье (1850—1870). В России А. Шиллер, а затем в 1881 г. Н.А. Белелюбский провели успешные испытания конструкций из железобетона, а в 1911 г. были изданы первые технические условия и нормы для железобетонных конструкций и сооружений. Особого внимания заслужили безбалочные железобетонные междуэтажные перекрытия, разработанные в Москве А.Ф. Лолей том (1905). В конце ХIХ в., послё успешных исследований, внедрен в строительство предварительно напряженный железобетон. В 1886 г. П. джексон, деринг, Мандель, Фрейсине взяли патент на его применение и развили этот метод. Массовое производство преднапряжённых конструкций началось несколько позже, а в нашей стране — на третьем этапе развития строительного материаловедения. К этому периоду относится внедрение и сборного железобетона. Развивались научные концепции производства многих других строительных материалов. Уровень познания поднялся так, что в цементной, полимерной, стекольной и некоторых других отраслях разрыв во времени между окончанием научной разработки и внедрением ее в производстве становился весьма малым, т.е. наука превращалась в непосредственную производительную силу.

В нашей стране, как и в других развитых странах, создавались отраслевые научные институты — НИИЦемент, НИИЖелезобетон, НИИСтройполимер, НИИАсбестоцемент, НИИКерамика, НИИ- Минерального сырья и др. Периодически собирались национальные и международные конгрессы по проблемам дальнейшего совершенствования технологий и повышения качества традиционных и новых материалов. В них остро нуждалось жилищное, промышленное, гражданское, дорожное, гидротехническое, сельскохозяйственное и другие виды строительства. Развитие практики на этом этапе в строительном материаловедении было в известной мере гипертрофировано по сравнению с теорией. Раскрытие теоретических принципов и общих закономерностей сдерживалось необходимостью быстрейшего решения проблемы интенсификации производства строительных материалов и изделий для удовлетворения острой нужды в них в этот трудный период времени.

Гипертрофирование практики выразилось, в частности, в том, что фундаментальная наука о материалах именовалась как «Строи тельные материалы» с достаточно подробным описанием в них производимых материалов и изделий, но, как правило, вне связи между собой. Под этим названием издавались учебники для студентов высших и средних специальных учебных заведений. Одним из первых массовым тиражом в 1896 г. вышел в свет учебник В.В. Эвальда, переиздававшийся затем 14 раз под названием «Строительные матери алы, их изготовление, свойства и испытания». далее следовали аналогичные учебники «Строительные материалы», подготовленные В.А. Киндом и С.д. Окороковым (1934 г.), Б.Г. Скрамтаевым, Н.А. Поповым и др. (1950 г.), В.А. Воробьевым (1952 г.), А.Г. Комаром (1967 г.), а также другими авторами с неоднократным их переизданием. Несомненно, эта учебно-методическая литература сыграла и продолжает играть свою роль главнейших систематизированных пособий в изучении научной практики производства строительных материалов и изделий, научных основ их качества и широкого применения в строительстве.

Третий этап охватывает период со второй половины ХХ в. до настоящего времени. Он характеризуется, во-первых, процессом дальнейшего расширения производства строительных материалов и углублением соответствующих им специализированных наук и, во-вторых, — интеграцией научных знаний о строительных материалах и изделиях в их сложной совокупности. Расширение производства материалов вызывалось по-прежнему необходимостью восстановления жилищного и промышленного фонда после второй мировой войны. Строительство было переведено на индустриальные способы, в частности, путем заводского изготовления изделий из железобетона, конвейеризации производства сборного бетона и железобетона. Если в 1950 г. в нашей стране было изготовлено 1,3 млн. м сборного железобетона в виде панелей и блоков, то в

1960 г. — 30,2 млн, м в 1970 г. — 84,6 млн. м, в 1980 г. — 122 млн. м в 1985 г. — 151,0 млн. м из которых почти

30 млн. м — предварительно напряженных сборных железобетонных конструкций. Увеличивались объемы выпуска изделий и конструкций из легких и ячеистых бетонов (в 1985 г. 25 млн. м). Соответственно быстро возрастала мощность цементной промышленности. Если в 1950 г. выпуск цемента составил 10,2 млн. т, то в 1960 г. 45,5, в 1970 г. 96, в 1980 г. 125, а в 1985 г. — 131 млн. т. Количество разновидностей цементов составило 30. Высокий уровень развития этой промышленности был также и во многих других странах

Керамическое производство стало высокомеханизированной и автоматизированной отраслью в промышленности строительных материалов. Во второй половине ХХ в. годовая производительность одной технологической линии составляла на заводах до ЗО млн. шт. стандартного кирпича. Были внедрены поточно-конвейерные линии с годовой производительностью до 1 млн. м облицовочных керамических плиток и до 800 тыс, м плиток для полов.

В стекольной промышленности выпуск листового стекла также быстро увеличивался: в 1950 г. — 77, в 1960 г. 147, в 1970 г. — 231, в 1980 г. — 245 млн. м Действовали механизированные линии по изготовлению стеклопрофилита.

Ежегодно нарастал. объем выпуска полимерных материалов повышенной термостойкости, прочности и негорючести, долговечности и стабильности, многих других строительных материалов и изделий. Рост производства сопровождался развитием и специализированных наук, их прогрессом. Существенный вклад в развитие специализированных направлений науки о строительных материалах и изделиях, а также в совершенствование их производства и повышение качества в нашей стране внесли П.П. Будников, П.И. Бо женов, Ю.М. Бутг, И.И. Берней, Ю.М. Баженов, А.В. Волженский, И.Н. Ахвердов, В.А. Воробьев, Г.И.Горчаков, В.Д. Глуховский, И.А. Иванов, Г.И. Книгина, В.Г.Микульский, В.В. Михайлов, В.М. Москвин, Л.М. Перелыгин, И.А. Рьтбьев, П.В. Сахаров, П.Н. Соколов, В.В.Тимашев, А.Я. Тихонов, И.М. Френкель, А.Е. Шейкин, С.В. Шестоперов, М.И. Хигерович, В.М. Хрулев, В.И. Харчевников и др. Большой научный и практический вклад на соВременн9м этапе строительного материаловедения внесли многие зарубежные специалисты.

Процесс специализации наук о строительных материалах продолжался. Возникли стыковые области познания комплексных мате риалов, например полимерцементных, силикатополимерных, шлакокерамических и многих других. Это существенно обогащало практику строительного материаловедения, отрасли. промышленности строительных материалов и изделий.

Третий этап строительного материаловедения характеризовался не только развитием практики, но и теории, систематизацией теоретических знаний о материалах в их сложной совокупности и взаимосвязи. Были установлены общие закономерности в свойствах искусственных и природных материалов оптимальной структуры, общие научные принципы в технологиях различных материалов, общие методы оптимизации их структуры, обобщенные критерии (качественные и количественные) прогрессивных технологий и др.

Первые обобщения в науке о материалах выразились в разработке д.С. Белянкиным (1876—1953) технической петрографии с по лучением огнеупоров, абразивов и некоторых других искусственных камней. Новым импульсом развития материаловедческой науки на третьем этапе стала физико-химическая механика — пограничная наука между физической химией и механикой, разработанная П.А. Ребиндером при участии большой группы ученых (в том числе вузов), отмеченных АН СССР, Н.А. Попова, А.Н. Попона, Г.И. Логгинова, М.П. Воларовича, Н.Н. Иванова, И.А. Рьтбьева, К.Ф. Жигача, д.М. Толстого, Г. Д. Диброва, Б.В. Веденеева, Е.Е. Сигаловой, Л.А. Казаровицкого, Л.П. Орентлихер и др. В этой области науки показаны основы управления технологическими процессами получения различных строительных и конструкционных материалов с заданными свойствами, высокой надежностью и долговечностью. Определены условия эффективного дробления и тон кого измельчения, резания и механической обработки твердых тел с учетом воздействия окружающей среды. Направлённостью к обобщениям и интеграции в науке о материалах отличаются исследования О.П’. Мчедлова-Петросяна, П.И. Боженова, А.В. Нехорошева, П.Г. Комохова, В.И. Соломатова, В.И. Харчевникова и др.

С начала второй половины ХХ в. возникла и получила последующее развитие теория искусственных строительных конгломератов как «важнейший компонент современного строительного материаловедения» Она была разработана И.А. Рьибьевым и его научной школой. В ней изложены: сущность теоретической технологии; научные принципы формирования оптимальных структур, при которых материалы становятся подобными между собой экстремальными значениями структурочувствительных свойств; общие и притом объективные (т.ё. встречающиеся в природе, например у горных по род, древесины) закономерности изменения свойств (закон створа, закон конгруэнции, закон прочности и некоторых других свойств) в математических выражениях; основные аспекты долговечности материалов; теория методов (методология) научного исследования и технического контроля качества и т.п. (см. ниже 1.3).

Третий компонент, присутствующий в науках в виде основ мировоззрения, имеется, естественно, и в данной науке о материалах. Здесь он отличается от других компонентов (практики и теории) не только своей философской направленностью, выражающейся в научноабстрактных законах этой фундаментальной строительной на уки, но и специфическими тенденциями ее развития: углубление дифференцированных знаний о каждом строительном материале и синтез научных знаний о материалах в их сложном и систематизированном единстве. В этом единстве обеих тенденций заключена одна из эффективных внутренних сил поступательного развития строительного материаловедения с разработкой и доказательством новых гипотез и закономерностей, с прогнозированием будущих успехов в практике и теории. [2]

Значение курса “Строительные материалы” в общей подготовке строителей важно потому, что ни одно сооружение нельзя правильно проектировать, построить и эксплуатировать без наличия соответствующих строительных материалов и всестороннего знания их свойств.

Стоимость материалов в общих затратах на строительство составляет не менее половины, для уникальных зданий и сооружений может быть и больше. Промышленность строительных материалов является наиболее ёмкой, ежегодно в стране перерабатывается для этих целей более млрд. т различных компонентов. Грузовой железнодорожный транспорт примерно на четверть загружен перевозкой строительных материалов, речной - более чем на половину. Стоимость строительных материалов зависит от затрат на их перевозку. При транспортировании материалов на большие расстояния, учитывая размеры Рос сии, стоимость может возрасти в несколько раз. для экономии стоимости строительства следует использовать материалы, производимые вблизи строящегося объекта. Целесообразно и промышленность строительных материалов организовать как можно ближе к сырьевой базе. Тем самым максимально используя, как принято говорить, ем сетные строительные материалы. Стоимость строительных материалов включает различные факторы, но. все должно приводиться к рента дельности и конкурентоспособности. Сюда можно отнести и качество изделий, долговечность их работы, теплоэнергетические затраты на производство, возможность переработки отходов и даже экологические аспекты, которые в конечном итоге сказываются на экономике производства, региона, страны в целом. Если все не предусматривать, то первоначальная небольшая стоимость материала может во времени обернуться значительными расходами на ремонт, реконструкцию, восстановление окружающей среды и т.п.

Все материалы и изделия соответствуют определенной государственной стандартизации (ГОСТ), разрабатываемой на основе новейших достижений науки и техники. В каждом стандарте имеются: точное определение материала, классификация по маркам и сортам, технические условия на изготовление, методы испытаний, условия хранения и транспортирования. ГОСТ является документом, имеющим силу закона. В обозначении ГОСТа первое число означает по рядковый номер стандарта, второй - год его утверждения.

Кроме стандартов действует система нормативных документов, объединенная в Строительные НОРМЫ И правила (СНиП). СНиП это свод нормативных документов по проектированию, строительству и строительным материалам, обязательный для всех организаций и предприятий.

Стандартизация на материалы и изделия велась десятилетиями и имеет положительное значение, как, например, для нашей бывшей централизованной системы с недостаточным выбором и дефицитом. Но возможно проводить специальную сертификацию параметров материалов, которые б диктоваться, также и требованиями заказчика и покупателя.

В России производство строительных материалов возникло в далеком прошлом. Уже в глубокой древности наши предки умели изготавливать глиняный кирпич, воздушную и гидравлическую из весть, широко использовали древесины и природный камень.

В царствовании Ивана Грозного для систематизации накопившегося за столетия т опыта. был создан “Приказ каменных дел’, который руководил государственным производством строительных материалов и строительством. главным образом, крепостных сооружений.

В последующие годы это производство развивалось не быстрыми темпами и только подъем наблюдается при Петре 1, который в связи с закладкой новых городов и крепостей поощрял производство строительных материалов.

Отмена крепостного права и начало развития капитализма в Рос сии послужили мощным толчком для роста промышленности и в том числе производства строительных материалов. Со второй поло вины ХIХ в. стали строиться заводы портландцемента, механизированные печи для обжига известняка, заводы для выпуска кирпича, облицовочной плитки, начинает применяться железобетон.

В начале ХХ века Россия становится не только богатой аграрной, но и довольно мощной индустриальной державой. Построены крупные металлургические и машиностроительные предприятия, шахты, железные дороги, порты, мосты и т.п.

Нарастает жилищный бум, только в Москве к 1913 г. ежегодно строилось до З тыс. 5-7 этажных кирпичных, так называемых доходных домов, что требовало весьма развитой строительной базы. Однако эволюционное развитие страны было на подъеме остановлено первой мировой войной, затем революциями и гражданской войной.

Производство строительных материалов резко снизилось, многие цементные заводы и другие предприятия были разрушены.

с середины 20-х годов развернулась реконструкция старых и постройка новых заводов строительных материалов. В 30-ые годы были созданы новые материалы - пустотелый и высокопрочный кирпич, шлаковые цементы, цементы с активными минеральными добавками, легкие бетоны, сборные железобетонные конструкции и пр. Потребность в материалах растет, так как повсеместно строятся промышленные предприятия.

Война с Германией 1941-1945 гг. привела к опустошительному разрушению западной части страны, после чего длится долгий восстановительный период. Задача стоит не в создании архитектурных шедевров, а в строительстве самого необходимого и в сжатые сроки.

Начиная с 50-годов, в стране постоянно увеличивается выпуск строительных материалов. К 8 годам по производству цемента, металла, сборного железобетона, асбоцемента, листового стекла мы намного опередили другие страны. Однако существовавшая эконо- чическая и политическая система жесткого государственного монополизма стала тормозом и в строительной индустрии.

Большинство предприятий строительной индустрии пока еще не может конкурировать на мировом рынке с зарубежными фирмами в силу изношенности оборудования, устаревшей технологии, низкой культуры производства и качества продукции. Многие современные технологии, оборудование и материалы приходится закупать за границей. Лучшие здания стали возводить с помощью зарубежных фирм вплоть до привлечения иностранных рабочих. Отечественные архитекторы, выигрывая престижные международные конкурсы, приглашаются в другие страны, так как у нас нет возможности реализовать их проекты. Строительный комплекс требует значительной модернизации и вовлечения в общемировую интеграцию.

Тем не менее за прошедшие десятилетия построены новые города, возведены уникальные объекты такие, как гидротехнические сооружения, промышленные предприятия, атомные электростанции, научные, учебные и общественно центры. В последние годы строительный комплекс, в целом, не теряет своих темпов развития. Все это потребовало усилий нашей научно-инженерной общественности. Отечественная наука играла и играет важную роль в развитии строительных материалов. Созданные нашими учеными технологии производства цемента, металла, бетона, керамики, теплоизоляционных материалов, заводского домостроения используют многие страны.

Ниже кратко изложены сведения о достижениях российских ученых, заложивших научные основы в ведущих отраслях производства строительных материалов и получивших международное признание.

Природные каменные материалы. Целенаправленная разведка каменных материалов и испытание их началось в России с 70-х годов прошлого столетия в связи со строительством железных дорог и мостов. Исследования свойств материалов велись под руководством И.А.

Беледюбского (1845-1922) в Петербургском: ком путейском институте и Н.К.Лахтина (1861-1935) в Москве.

Благодаря исследованиям Д.СБелянкина (1876-1953), В.А. Обручева (1863-1956), А.Е. Ферсмана (1 883- 1945), Ф.Ю.Левинсон-Лессин га (1 861-1939) удалось выявить огромные запасы природных камен НЫХ материалов во многих районах страны для удовлетворения нужд строительства и полностью прекратить ввоз гранитов и мрамора из-за границы.

Вяжущие материалы. Основоположником теории и практики промышленного производства портландцемента является профессор Военно-инженерной академии А.Р. Шуляченко (1841-1903), которого называют “отцом русского цементного производства”. Вначале в Рос сии применялись иностранные цементы, но благодаря научным и практическим изысканиям А.Р. Шулзгченко отечественные цементы, достигшие высокого качества, вытеснили иностранные цементы. Разработанная им теория твердения гидравлической извести и цементов не потеряла актуальности в своей основе и до настоящего времени. Дальнейшее развитие этой теории принадлежит А.А. Байкову (1870- 1946), В.А. Кинду (1883-1938), В.Н. Юнгу (1882-1956), П.А. Ребиндеру (1898-1972). Новым видам вяжущих материалов и изделиям из них посвящены работы П.П. Буднякова (1885-1968), А.В. Волженского (1899-1993), П.И.Боженова (1904-1999).

Бетоны. Выдающийся вклад в научную технологию бетона внес профессор Военно-инженерной академии И. Г. Малюга (1853-1933). Результаты его исследований дали зависимость прочности бетона от содержания воды, трамбования при укладке бетонной смеси, крупности песка, щебня и гравия.

Обширные исследования бетонов были проведены Н.М. Беляевым (1890-1944), И.П. Александровым (1888-1953). С 30-х годов предложены новые способы расчета тяжелых бетонов Б.Г. Скрамтаевым (1905-1966) и легких бетонов Н.А. Поповым (1899-1964).

Железобетон. Большая заслуга в развитии железобетона принадлежит Н.А. Белелюбскому (1845-1922), под руководством которого были проведены первые в России испытания железобетонных конструкций и возведен ряд сооружений. В начале этого столетия железобетонные конструкции проектировали и строили С.И. Дружинин (1872-1935), А.Ф. Лолейт (1868-1933) и др.

Современную школу расчета и проектирования железобетонных конструкций создали А.А. Гвоздев (1897-1986), ПЛ. Щетернак (1885-1963), В.И. Мурашев (1904-1959), Н.В. Никитин (1907-1973) (автор Останкинской телевизионной башни в Москве) и др.

Металлы. Возникновение науки о металлах было обусловлено потребностями техники. П.П. Аносов (1799-1851) разработал технологию выплавки высококачественной стали, установил зависимость свойств металлов от их кристаллического строения. Впервые при- менив микроскоп для изучения строения стали, Д.К.Чернов (1839- 1921) научно объяснил нагрев и охлаждение металлов, указал способы управления этими процессами. Н.С. Курнакор (1860-194 1) и А.А. Байков (1 870-1946) разработали современную теорию образования сплавов и методы их физико-химических исследований.

Создателями металлических конструкций и сооружений являются В Г Шухов (1853 1939) Н С Стрелецкий (1885 1967), Л.Д. Проскуряков (1858 — 1926).

Пластмассы. Промышленность полимерных материалов опирается на открытии русских химиков. Огромное значение для развития синтеза сыграли исследования АМ Бутлерова (1828 1886) творца теории строения органических веществ. Им осуществлен синтез изобутилена для производства полиизобутилена применяемого в качестве каучуков а также открыты основные полимерные формы формальдегида, являющегося основой многих пластмасс. Важное значение имели исследования М.Г. Кучерова (1850-19 11) и А.Е. Фаворского (1860 1945) выяснивших механизм изомерных превращений непредельных соединений, В.В. Солонина (1862-1934), впервые осуществившего реакцию сополимеризации, и С.В Лебедева (1874- 1934), много давшего для теории и практики полимеризации этиле новых соединений, пользующихся большим распространением в промышленности пластмасс.

3. Краткие сведения из истории развития производства строительных материалов.

Виды строительных материалов и их технология изменялись в связи с развитием производительных сил и сменой производственных отношений в человеческом обществе.

Простейшие материалы и примитивная технология заменялись более совершенными, ручное изготовление строительных материалов сменялось машинным. Расширялся и видоизменялся ассортимент строительных материалов. Но некоторые виды материалов (например, кирпич, известь, лес, стекло и др.) применяются на протяжении многих эпох.

Для первобытных построек применялись простейшие материалы: глина, лоза, тростник, дерево и природный камень.

При постройке крупных сооружений в рабовладельческом обществе (крепостей, дворцов, храмов, военных дорог и мостов) широко использовались горные породы; их обрабатывали в виде камней и плит правильной формы (Урарту, Хорезм и др.). В тех районах, где природного камня было мало, употребляли высушенный (необожженный) кирпич из глины или речного ила. Для облицовки стен, сложенных из необожженного кирпича-сырца, позднее стали применять обожженные изделия из глины (кирпич и облицовочные плиты). Обжиг глиняных изделий, придающий им прочность и водонепроницаемость, применялся в глубокой древности; это одно из крупнейших изобретений человека. Вначале этот способ применялся для изготовления посуды формовали с помощью каркаса, сплетенного из лозы, а затем, после появления формовочного круга, и без каркаса, а после этого обжигали).

Уже в 7-6 веках до нашей эры получила распространение в качестве материала для кровель глиняная обожженная черепица, а в дальнейшем—терракота (облицовочные плиты) и кирпич—для стен. Вообще же керамические изделия известны не менее 12 тысяч лет.

Для скрепления камней при возведении построек были необходимы вяжущие вещества. Первыми вяжущими веществами, появившимися в древности, были: глина, гипс, известь, а также асфальт. Все они, кроме асфальта, способны твердеть только на воздухе.

Затем для строительства фундаментов, водопроводов, портов и других гидротехнических сооружений, потребовались вяжущие вещества, способные твердеть в воде. Таким простейшим вяжущим применявшимся еще в древности на юге и в центре нашей страны, была смесь извести с толченым (молотым) слабообожженным кирпичом (так называемой цемянкой), а в древнеримском строительстве—кроме того, смесь извести с вулканическим пеплом (пуццоланой).

Вяжущие вещества применялись в древнем строительстве не только для каменной кладки, но и для получения простейшего бетона. Из других строительных материалов в рабовладельческом обществе были известны стекло и краски.

В средние века раздробленность феодальных владений и удорожание рабочей силы заставляли отказываться от использования природного камня, на обработку которого затрачивалось много труда, и применять более дешевые и прогрессивные материалы, большое распространение получило производство кирпича и черепицы.

Развитие капитализма вызвало широкое промышленно железнодорожное и военное строительство материалы высокой прочности — появились строительные и броневые стали, был изобретен в 70-х годах ХIХ века железобетон.

Изобретению железобетона предшествовало создание ряда вяжущих веществ (гидравлическая известь, романцемент), твердеющих в воде и обладающих более высокой прочностью ста рое вяжущее известь.

В начале ХIХ века в России был изобретен и изготовлен цемент хорошего качества.

Начиная с 60-х годов ХIХ века, после усовершенствования технологии и повышения прочности цемента, он становится основным вяжущими для изготовления бетона и железобетона.

В конце ХIХ и в начале ХХ веков получило развитие производство искусственных каменных материалов (силикатного кирпича, асбестоцемента, шлакобетона и др.), а также различных тепло- и гидроизоляционных материалов.

Грандиозное строительство, развернувшееся в нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции, потребовало реконструкции старых и постройки новых заводов строительных материалов. В годы пятилеток были введены в строй сотни заводов строительных материалов, оснащенных новейшим, высокопроизводительным оборудованием. Созданы и применяются в строительстве новые, более экономичные мате риалы (пустотелый кирпич, шлаковые цементы, цементы с активными добавками, легкие бетоны и др.), значительно расширено производство местных материалов, не требующих дальних перевозок и удешевляющих строительство. Производство строительных материалов в СССР по сравнению с дореволюционной Россией возросло во много раз. Так, в 1952 г. было произведено по сравнению с 1913 г. стали в 8,3 раза больше, цемента в 9, раз и т. д.

Для индустриального и скоростного строительства начали широко применять готовые строительные детали (железобетонные, металлические, деревянные, гипсовые, крупные шлакобетонные блоки), получаемые со специальных заводов. В связи с этим коренным образом меняется характер строительства: здания или сооружения целиком или частично возводятся из готовых деталей путем их сборки кранами. Это намного повышает производительность труда, удешевляет строительство и ускоряет его темпы. Создана новая отрасль промышленности—фабрично-заводское производство сборных жилых домов и стандартных деталей из дерева, гипса, асбестоцемента и других материалов; развернуто производство новых теплоизоляционных материалов—минеральной ваты и древесноволокнистых плит.

ГБ последние годы получило развитие производство новых видов цемента, пустотелой облицовочной керамики, крупных пане лей для перекрытий и стен зданий, а также других высококачественных и эффективных строительных деталей и изделий.

. В стандартах устанавливаются форма, размеры, сорта. технические условия, правила приемки, методы испытания, а иногда и области применения данного материала.

.

4. Достижения отечественной науки, техники и промышленности .

В результате глубокого изучения истории развитий отечественной науки и техники восстановлен приоритет нашей страны в ряде областей, в том числе и в технологии строительных материалов, остававшийся ранее неизвестным или намеренно замалчивавшийся.

Наши ученые и новаторы производства в области строительных материалов продолжают и развивают работы первого русского химика и технолога—великого ученого М. В. Ломоносова, а также знаменитого русского ученого в области химии и химической технологии Д. И. Менделеева, обогащают науку и технику новыми замечательными достижениям

4.1. Природные каменные материалы.

Широкие разведки каменных строительных материалов и испытание их в России начались с 70-х годов ХIХ века, главным образом в связи с постройкой железных и шоссейных дорог, продолжением строительства Петербурга и других центров. Ведущая роль в исследовании каменных и других материалов принадлежала механической лаборатории, организованной в 1853 г. в Петербурге при Институте инженеров путей сообщения. Это была первая в России лаборатория по испытанию строительных материалов. Ее деятельность приобрела особый размах с 1875 г., когда лабораторию возглавил проф. Н. А. Белелюбский.

Наряду со многими другими ценными работами Н. А. Белелюбского большое значение имели его работы по исследованию морозостойкости каменных материалов. В 1886 г на международной конференции по испытанию материалов был принят его метод испытания морозостойкости, по которому насыщенные водой образцы камней подвергаются многократному попеременному замораживанию и оттаиванию. Этот метод применяется и сейчас во всем мире.

В дальнейшем каменные материалы в России исследовали проф. И. Г. Малюга в Военно-инженерной академии в Петербурге, проф. Н. К. Лахтин в лаборатории Училища живописи, ваяния и зодчества в Москве (теперь лаборатория Московского архитектурного института) и др. Но все же в царской России знание природных богатств страны было крайне недостаточным. В силу этого считалось, например, что в стране нет хороших гранитов, и они зачастую ввозились из-за границы (из Швеции). Мрамор ввозили из Италии.

Только при советской власти разведки полезных ископаемых и исследования каменных материалов получили должное развитие. Благодаря работам Академии наук СССР, трудам академиков Д. С. Белянкина, Ф. Ю. Левинсон-Лессинга, В. А. Обручева, А. Е. Ферсмана и других ученых, а также работам дорожноисследовательских и строительных институтов теперь хорошо известны и используются наши богатейшие месторождения каменных материалов (гранитов, мраморов, известняков и др.). Из отечественных каменных материалов построен мавзолей Ленина и Сталина, ими украшены станции Московского метрополитена, из них возведены многие выдающиеся сооружения последних пятилеток. С самого начала установления советской власти наша страна полностью избавилась от импорта каменных материалов, а добыча и применение отечественных каменных материалов все время расширяются.

Широко применяются в нашем строительстве новые каменные (легкие и малотеплопроводные) материалы — туф, пемза и ракушечник. Хотя ценность этих материалов была известна еще в древности строителям Закавказья и они частично применялись, но полностью изучить свойства указанных материалов и внедрить их в строительство удалось только советским ученым и инженерам. В СССР в настоящее время имеются крупнейшие в мире механизированные разработки артикского туфа, пемзы и известняка-ракушечника. Широко внедряются камнерезные машины для массового изготовления стеновых и облицовочных камней, созданные лауреатом Сталинской премии А. М. Столяровым и др.

4.2. Искусственные каменные материалы (керамические и силикатные).

По производству основного искусственного стенового строи тельного материала — кирпича — Советский Союз уже перед началом Великой Отечественной войны занимал первое место в мире (в 1940 г. в СССР было произведено 7 млрд. кирпичей, а в США — только 5 млрд.). В настоящее время первое место в мире по производству кирпича прочно закреплено за Советским Союзом

Весь длинный путь технического развития кирпично-черепичной промышленности, от ручной формовка и сушки на полянках или под навесом до современного, полностью. механизированного производства, потребовавший за рубежом около столетия, пройден в СССР за 30 лет. Это стало возможным благодаря индустриализации страны и широкому развитию научных исследований.

Отечественными учеными были подробно. изучены глины на шей страны (труды акад. В. И. Вернадского, проф. П. А. Земятченского и др.). Это способствовало созданию сырьевой базы:

для производства кирпича и керамики.

Для роста кирпичной промышленности большое значение имело создание ленточных и других прессов отёчественной конструкции. Это обеспечило массовую механизацию формовки кирпича-сырца.

В последние годы кирпичная промышленность получила отечественные мощные вакуумпрессы, а также высокопроизводительные прессы системы лауреата Сталинской премии т. Мелия и др. для производства кирпича и пустотелой керамики способом полусухого прессования.

Исследования советских ученых и работы наших инженеров позволили перейти к круглогодовому производству кирпича на основе искусственной сушки сырца в специальных сушильных установках. За последние годы на советских кирпичных заводах построено большое количество таких сушилок. Тем самым решен важнейший вопрос о круглогодовом выпуске кирпича на крупных заводах.

Благодаря достижениям мастеров кирпичного производства— лауреатов Сталинской премии ‚гг. Дуванова, Мазова, Мукосова Картавцева и других значительно ускорен срок сушки кирпича сырца и его обжига в печах непрерывного действия.

Промышленность выпускает теперь большое количество эффективного пустотелого и дырчатого кирпича, крупных керамических камней и облицовочных изделий, особенно необходимых для строительства высотных и многоэтажных зданий.

Более дешевый силикатный кирпич (из извести и песка) вы пускается в СССР также в большем количестве, чем в л другой стране мира.

Важнейшие работы об искусственных каменных (силикатных) материалах принадлежат советским ученым: проф.. Н.. Н. Смиркову (изучение петрографии силикатного кирпича) и проф. А В Волженскому (теория гидротермической обработки строительных материалов в автоклавах). Если к тому же отметить ценные практические руководства по производству кирпича, т будет справедливым утверждать, что в теории и практике данной области Советский Союз стоит на первом месте в мире.

Советские специалисты значительно расширили области производства и применения силикатных материалов; ими разработаны способы получения ряда новых строительных материалов. Это облицовочные силикатные плиты, особо легкие материалы—пеносиликат, созданный лауреатом Сталинской премии И. Т. Кудряшевым.

4.3. Вяжущие вещества.

Изобретение так называемого портландцемента, обладающего большей прочностью, чем известь, и способностью твердёть в воде и послужившего поэтому основой для железобётона, формально во всей мировой литературе приписывается английскому каменщику Аспдину, получившему патент в конце 1824 г. Однако это неверно и объясняется незнанием и зама работ русских людей. Простейший цемент изготовлялся в России уже в Х’У веке, а в 1817—1825 гг. в Москве начальник военно-рабочей команды Е. Г. Челиев изготовлял из искусственной смеси извести и глины, сильно обжигая ее и размалывая с добавкой гипса, цемент уже сравнительно высокого качества.

Е. Г. Челиев завершил свои работы опубликованием в 1825 г. книги, содержавшей не только практические данные, но и научное обоснование способа; изготовления цемента. Несомненно, что для производства и применения цемёнта в строительстве и создания книги потребовалось несколько лет. Следовательно, цемент был изготовлен в России до 1824 г., и приоритет его открытия принадлежит нашей стране.

Основоположником теории и практики промышленного производства цемента в России был профессор Военно-инженерной академии А. Р. Шуляченко, являвшийся начальником кафедры химии и технологии строительных материалов с 1864 по 1903 г.

Конференция Военно-инженерной академии в 1903 г. так оценила заслуги проф. Шуляченко:

«Он по справедливости может считаться отцом русского цементного производства, так как благодаря его энергии, практическим указаниям и руководству выделка русских портландцементов достигла такого совершенства, что почти вытеснила из России иностранные цементы, сохранив тем внутри страны не один десяток миллионов рублей, уходивших до того за границу на покупку английских, немецких и шведских фабрикатов» («Инженерный журнал», 1904 г., №1).

На той же конференции Академии отмечалось, что с. . . старейший в Петербургском районе завод портландцемента—Глухо-озёрский — обязан своим основанием, развитием и успехами трудам А. Р. Шуляченко.

По указаниям проф. Шуляченко был построен и оборудован другой цементный завод (в г. Вольске).

Профессору Шуляченко принадлежит разработка основ теории твердения гидравлической извести и цемента. Борясь с ошибочными утверждениями французского ученого Ферми о свободном состоянии извести в обожженном цементе, проф. Шуляченко создал свою теорию. обосновывающую химическое связывание извести в процессе обжига цемента. Эту правильную теорию в дальнейшем развили крупнейшие советские ученые: академик А. А. Байков, профессора В. А. Кинд и В. Н. Юнг, а в последние годы профессора А. Е. Шейкин, Ю. М. Бутт и др.

Профессора А. Р. Шуляченко, Н. А. Белелюбский и И. Г. Малюга разработали в 1881 г. первые технические условия на цемент, а также классификацию вяжущих веществ.

Проф. Шуляченко, выдающиеся русские ученые А. А. Байков, Н. Н. Лямин и В. И. Чарномский исследовали стойкость бетона в морской воде. Они изучили вопрос о введении активных кремнеземистых добавок в цемент и открыли в России эти добавки, не уступающие по своим качествам итальянским пуццоланам и немецким трасам. Тем самым наша страна была освобождена от им- порта добавок к цементу. Вопрос о стойких в морской воде цементах и бетонах полностью решен советскими учеными. Благодаря работам проф. В. Н. Юнга был найден соответствующий состав цемента. Это—высокосиликатный цемент с малым содержанием трёхкальциевого алюмината предложенный у нас намного раньше американского, так называемого сульфатостойкого цемента.

Советские учёные (А. А. Байков, С. И. Дружинин, В. А. Кинд, В. Н. Юнг и др.) полностью разрешили вопрос о создании цемента с активными кремнеземистыми добавками, так называемого пуццоланового портландцемента, используемого в основном в гидротехническом строительстве.

По производству этого цемента Советский Союз занял первое место в мире.

Необходимо особо отметить работы академика А. А. Байкова по созданию теории твердения вяжущих веществ: цемента и гипса. Его теория, базирующаяся на точных физико-химических. представлениях об образовании сначала насыщенных, а затем пересыщенных растворов и выделении из них новообразований в коллоида и в дальнейшем в мелкокристаллическом со стояниях, является основой нашей науки о вяжущих веществах.

Благодаря работам советских ученых — проф. В. А. Кинда, лауреатов Сталинской премии проф. В. Н. Юнга, действительно го члена Академии наук УССР П. П. Будникова, передовых инженеров и мастеров советская технология цемента достигла высокого развития.

Качество цемента (характеризуемое прочностью при сжатии) повысилось за годы советской власти в 2—4 раза.

Появились новые виды цементов—цемент с активными минеральными добавками, кислотоупорный цемент, белый цемент, сульфатостойкий, гидрофобный и пластифицированный цементы, расширяющиеся цементы, сульфатно-шлаковый ангидритовый и ангидрито-глиноземистый цементы. Впервые в мире доменная печь на Урале дает одновременно чугун и клинкер быстротвердеющего глиноземистого цемента. По производству цемента из доменного шлака СССР также стоит на первом месте в мире.

В области производства и применения извести в СССР так же сделано крупное открытие. Около 2000 лет известь применялась в строительстве только после гашения ее водой. При этом теплота гашения терялась, а известковое тесто медленно схватывалось и твердело. Талантливый изобретатель И. В. Смирнов коренным образом изменил старинный способ. Он предложил размалывать негашеную известь в тонкий порошок и сразу же применять ее в штукатурке, известково-шлаковом вяжущем, шлакобетонных камнях и т. п. При этом известь быстро схватывается и твердеет, теплота гидратации ее используется для ускорения твердения и высыхания. Изобретение И. В. Смирнова удостоено Сталинской премии и внедряется на ряде известковых заводов и строек.4.4. Бетоны.

Русские ученые уже с конца ХIХ века уделяли большое внимание созданию плотного бетона и правильному расчету его состава.

Крупный вклад в науку о бетоне внесли русские инженеры, в особенности И. Самович (1885—1890 гг.) и профессор Военно-инженерной академии И. Малюга. В его труде Состав и способ приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости», вышедшем в 1895 г., были даны основные принципы изготовления прочного бетона.

Наибольшее развитие технология бетона получила в советское время, начиная с 1924 г, со времени нашего первого крупного гидротехнического строительства — Волховстроя.

Особое значение в развитии технологии бетона в СССР имели работы проф. Н. М. Беляева (Ленинград) и его школы. Начиная с 1927 г., проф. Н. М. Беляев, проф. И. П. Александрин и их ученики стали внедрять в нашу практику научные методы подбора состава бетона, давшие значительное повышение его качества.

С 30-х годов школой действительного члена АН Грузинской ССР К. С. Завриева и московскими учеными (проф. Б. Г. Скрамтаевым и др.) были созданы новые, более рациональные методы расчета состава бетона, вытеснившие американский метод расчета. Советские методы расчета позволяют, в противовес американскому, экономить цемент в бетоне. Экономия цемента не только удешевляет бетон, но и улучшает его технические свойства (уменьшаются выделение тепла, усадки и ползучесть)

Заслугой советских ученых является также создание способов производства зимних бетонных работ и широкое внедрение их в практику.

Начиная с 1930 г., по указаниям партии и правительства, наше строительство перешло на непрерывный строительный год, и это имело огромное значение для успешного и досрочного выполнения пятилетних планов.

Бетонирование зимой представляло собой вначале сложную научно-техническую задачу.

После многочисленных исследований и опытов на стройках в Советском Союзе получили развитие такие научно обоснованные методы зимнего бетонирования, как способ термоса пропаривание, электропрогрев и др. Теперь по развитию всех этих методов Советский Союз занимает место в мире. В суровые ЗИМЫ 1941—1943 гг. зимнее бетонирование помогло быстрому возобновлению работы на Урале и в Сибири заводов, переведенных из районов, которым угрожали фашистские войска.

Большая группа специалистов во главе с проф. С. А. Мироновым в 1949 г. удостоена Сталинской премии за разработку и внедрение способов производства зимних бетонных я каменных работ.

Крупные достижения имеются также в создании новых видов бетона — легкого, кислотоупорного и жаростойкого. Технология легких бетонов разработана действительным членом Академии архитектуры СССР проф. Н. А. Половым (Москва) и специалистами Армении и Грузии. Проф. Н. А. Попову принадлежит также создание отрасли науки о строительных растворах для каменной кладки.

Бетонные работы в Советском Союзе почти полностью механизированы применяются машинное перемешивание бетонной смеси, широкая механизация укладки и уплотнения бетонной смеси при помощи вибрации и вакуумирования (работы лауреатов Сталинской премии С В Шестоперова, проф.А Е Десова, О. А. Гершберга и др.).

Достижения советской технологии бетона наиболее полно реализуется на крупнейших гидротехнических стройках, где общий объем бетонных и железобетонных работ достигнет огромной цифры — 18 млн.м. На строительстве Волго-Донского судоходного канала им. В. И. Ленина работали автоматизированные бетонные заводы с крупными бетономешалками. Бетонная смесь уплотнялась электрическими высокочастотными вибраторами, а поверхность некоторых бетонных сооружений обрабатывалась при помощи вакуумирования. Теперь эти методы применяются на Куйбышевгидрострое и других строительствах. Все это обеспечивает высокие темпы бетонных работ и хорошее качество бетона.

4.5. Лесные материалы.

До первой половины ХIХ века древесина была главнейшим строительным материалом. В России был построен целый ряд вы дающихся инженерных сооружений из дерева, развивалось деревянное судостроение. В связи с этим придавалось большое значение разведению корабельного леса разработке методов исследования его качества, способов сушки, изысканию средств и методов защиты древесины от гниения и от порчи древоточцами.

Вопрос о прочности древесины различных пород также занимал видное место в связи с необходимостью замены ценного дуба. В 1732 г воинской морской комиссией было внесено предложение о замене дуба лиственницей, которая по своей прочности и стойкости не уступала ему.

Необходимость найти средства и способы защиты древесины от гниения и древоточцев возникла в 1700 г. в связи с использованием древесины ля судостроения. Первые опыты по антисептированию древесины (свай) были проделаны при Петре 1.

Различные способы антисептирования древесины начали широко применяться с 40-х годов ХIХ века в железнодорожном строительстве и в службе связи. К этому же времени относятся и работы по изысканию рациональных способов сушки леса.

К концу ХIХ века эти вопросы приобрели первостепенное значение. В 1887 г. Русским техническим обществом была создана специальная комиссия по выработке технических условий на средства и способы защиты древесины от гниения. В работе этой комиссии и в; проведении больших исследований приняли деятельное участие профессор Института инженеров путей сообщения Н. А. Белелюбский, профессор Лесного института

Д. Н. Кайгородов и др.

После Великой Октябрьской социалистической революции наука о лесе и лесных материалах получила широкое развитие. В СССР созданы десятки крупнейших научных учреждений по вопросам лесоразведения и обработки леса.

Широко применяя достижения выдающихся русских ученых В. В. Докучаева, И. П. Бородина, Г. Ф. Морозова,

И. В. Мичурина и Т. Д. Лысенко, академик В. Н. Сукачев (Институт леса Академии наук СССР) вывел путем селекции и скрещивания около двадцати быстрорастущих древесных по род. Всесоюзным институтом лесного хозяйства выведенены скороспелые сорта дуба, тополя, вяза, манчжурского ореха и др.; Киевским лесохозяйственным институтом разработан метод ускоренного выращивания бессучковой сосны ( с поверхности ствола молодого деревца удаляют боковые почки).

Советскими учеными создана новая отрасль науки—древесиноведение (лауреат Сталинской премии проф. С. И. Ванин), разработана теория сушки древесины (проф. Н. Н. Чулицкий и др.) созданы новые типы деревянных инженерных сооружений и методы конструктивной защиты древесины от гниения (проф.

Г. Г. Карлсен и др.), химической защиты древесины от гниения и повышения ее огнестойкости.

Нашими учеными получены специальные клеи и новые виды клееных дощатых и фанерных конструкций, значительно более легких, экономичных и индустриальных, чем, обычные деревянные конструкции.

Советская наука о лесных материалах заслуженно занимает передовое место в мире.

4.6. Металлы.

Металлы являются основой всей современной промышленности и техники.

С давних времен металлургия и металлобработка, в особенности кузнечное и литейное дело, успешно и с любовью осваивались русскими мастерами, достигшими в них высокого совершенства.

Россия в 18 веке победила сильнейшего агрессора того времени Швецию, опираясь на собственное производство вооружения.

Во второй половине ХУIII века Россия занимала первое место в мире по производству чугуна. Русский металл успешно конкурировал с английским и шведским на европейском рынке, уральское кровельное железо под названием «сибирского» пользовалось мировой известностью.

Однако в дальнейшем,, в начале ХIХ века, крепостная Рос сия оказалась в промышленном и техническом отношениях отброшенной назад по сравнению с Западной Европой, где быстро развивался капитализм.

В 1913 г. в России было выплавлено чугуна и стали по 4,2 млн. т, и она перешла на пятое место в мире. К этому времени русская металлургия оказалась под влиянием иностранно го монополистического капитала.

Урал, являвшийся раньше основным горнопромышленным центром России, в ХI веке уступил свое место Югу, дававшему к 1913 г. три четверти всей металлургической продукции. Здесь на Юге особенно сильна была роль иностранного капитала.

В. И. Ленин перед первой мировой войной отметил: «Относительно железа—одного из главных продуктов современной промышленности, одного из фундаментов, можно сказать, цивилизации—отсталость и дикость России особенно велики»

Перед первой мировой войной русская металлургия давала стране только черные металлы, медь, золото, серебро, платину, свинец; остальные металлы, крайне необходимые для промышленности, ввозились из-за границы.

За время первой мировой войны, а затем гражданской войны добыча металлов в России почти прекратилась, и советской власти пришлось создавать металлургическую промышленность заново.

В годы восстановления и реконструкции народного хозяйства в первые же пятилетки советская металлургия начала интенсивно развиваться, опережая капиталистические страны по темпам своего роста и исключительным научно-техническим успехам.

К концу первой пятилетки в СССР была создана тяжелая промышленность, на основе которой осуществлена социалистическая индустриализация страны. Проблема снабжения нашей Родины металлом была в основном разрешена.

За годы первой и второй пятилеток ( гг.) были построены и введены в действие крупнейшие заводы черной металлургии: Магнитогорский, Кузнецкий, Криворожский, Ново-Тульский, Новолипецкий, Керченский, Запорожстйль, Азовсталь и другие.

По успешного завершения первых двух пятилеток 18 съезд ВКП (б) в 1939 г., определив пути постепенного перехода от социализма к коммунизму, выдвинул перед народами Советского Союза основную задачу—догнать и пёрегнать главные капиталистические страны также в экономическом отношении, т. е. по размерам промышленного производства на душу населения.

В третьей пятилетке социалистическая промышленность продолжала развиваться быстрыми темпами. В 1940 г. в СССР было выплавлено чугуна в 3,6 раза и стали в 4,3 раза больше, чем в 1913 г.: чугуна было выплавлено 15 млн. т, стали—18,3 млн. т.

Металлургия цветных металлов развивалась также широко. Намного увеличилось производство меди. За годы советской власти в нашей стране было создано производство алюминия, магния, вольфрама, молибдена, никеля, олова, сурьмы и др.

К двум прежним районам добычи цветных металлов—Уралу и Кавказу—добавились Казахстан Киргизия, Кольский полу остров, Дальний Восток.

В широком масштабе в металлургии стало применяться обогащение руд.

Вероломное нападение гитлеровской Германии прервало наше мирное строительство.

В начале войны мы потеряли мощную базу металлургии— Юг, который давал около 2/ всей выплавки чугуна в СССР и более половины стали и проката, но и политика партии и правительства разбила все надежды врага на быструю и легкую победу. Во время войны была проведена беспримерная в истории гигантская операция перебазирования нашей промышленности из прифронтовых районов на Восток.

В годы Великой Отечественной войны советские металлурги разрешили ряд таких трудных и важных технических проблем, как выплавка легированных и броневых сталей в больших мартеновских печах, прокатка броневой стали на обычных листовых станах, автоматическая сварка.

Советская Армия в годы Великой Отечественной войны была полностью обеспечена металлом и всей необходимой военной техникой, и это в значительной мере обусловило победу СССР над фашистской Германией и империалистической Японией.

После победы наша металлургия была быстро восстановлена) уровень довоенного, 1940 года, по производству стали и чугуна был достигнут в 1948—1949 гг., а к концу первой послевоенной пятилетки, в 1950 г., превзойден на 45%.

В четвертой пятилетке (1946—1950 гг.) произошли крупные сдвиги в советской металлургии в сторону более равномерного размеще4-юия металлургических заводов по всей стране на основе народнохозяйственного плана развития отдельных районов.

Теперь Средняя Азия, Кавказ, дальний Восток и другие районы производят свой металл. Дальние перевозки угля, руды и металла все больше и больше сокращаются.

Районы СССР, экономически отсталые в прошлом, пол индустриальную базу для нового культурного и хозяйственного подъема.

В 1952 г. в СССР произведено чугуна 25 млн. т (примерно на 70% больше, чем в 1940 г.) и стали 35 млн. т (на 90 % больше, чем в 1940г.).

Пятым пятилетним планом развития СССР предусмотрен к 1955 г. рост производства металлов по сравнению с 1950 г. при мерно в следующих размерах: чугуна на 76%, стали на 62% а цветных металлов—в еще большей степени.

В ближайшие пятилетки производство чугуна должно быть доведено до 50. млн. т в год, стали—до 60 млн.

Русская наука о металлах начинается с М. В. Ломоносова. В 1763 г. вышла книга «Первые основания металлургии или рудных дел», которая является выдающимся трудом по металлургии, в частности чугуна, и горному делу. М. В. Ломоносов описал в этой книге технологические приемы, необходимые для практика-металлурга и изложил физико-химическую сущность металлургического процесса.

Из последующих работ по металлургии особо следует отметить труды выдающегося русского металлурга горного инженера генерал-майора П. П. Аносова. Он впервые (в 1831 г.) использовал микроскоп для изучения структуры металлов при исследования строения высококачественной стали—булата, проблему изготовления которой П. П. Аносов блестяще разрешил на Златоустовском заводе (1837 г.).

Аносов, по существу, явился зачинателем производства высококачественных сталей, играющих важнейшую роль в современной технике.

Русская металлургия со времен М. В. Ломоносова развивалась в тесном контакте с химией и физикой. Наши химики и физики всегда приходили на помощь металлургам. Особенно велика заслуга великого русского ученого д. И. Менделеева, который боролся за индустриальное развитие России и много сделал для организации металлургических заводов. Однако до Великой 1 Октябрьской социалистической революции из-за отсталости экономики России, консерватизма и косности царского правительства результаты работ русских ученых не могли быть полностью использованы на практике.

Основоположниками современной теории металлургии и металловедения являются Д. К. Чернов, А. А. Байков, Н. С. Курнаков, М. А. Павлов.

Выдающийся русский металлург Д. К. Чернов (1839— 1921 гг.) сделал крупнейшее и исключительное по своим последствиям открытие. Он установил критические точки— температуры, при которых происходит изменение структуры и свойств охлажденной стали. Этим открытием Чернов разрешил основной вопрос об условиях термообработки и ковки стали. Современные русские металлурги и металловеды являются последователями Д. К. Чернова. Они создали советские школы металлургии, занявшие выдающееся место в советской и мировой науке. В области металлургии чугуна—это школа академика М. А. Павлова; в области металлургии стали—школа академика А. А. Байкова и других ученых.

Академик М. А. Павлов разработал стройную теорию доменной плавки чугуна и методику металл расчетов, на которых сейчас базируется вся теория и практика доменного дела. Его трехтомный курс Металлургия чугуна, удостоенный Сталинской премии, по глубине исследования и богатству научного и практического материала является единственным в мировой литературе. Под техническим руководством академика

М. А. Павлова при участии академиков А. . Байкова, И. П. Бардина и Н. Т. Гудцова создавались наши гиганты металлургии: Магнитогорский, Кузнецкий и другие заводы.

Академик А. А. Байков разработал теорию металлургических процессов стали, и его идеи получили дальнейшее развитие в работах школы академика М. М. Карнаухова.

В развитии нашей технологии строительных материалов огромную роль сыграли созданные при советской власти научно-исследовательские институты по всем основным строительным Материалам (цементу, керамике, стеклу, асбесту, местным строи тельным материалам и др.) и большая сеть центральных и местных лабораторий революции в России не было ни одного научно-исследовательского института в этой области.

За годы советской власти и обширная научно-техническая литература по строительным материалам. Капитальные основные труды по строительным материалам были созданы советскими учёными. Такими крупными трудами являются: «Технология вяжущих веществ проф. В. Н. Юнга и др., «Технология керамики действительного члена Академии наук УССР П. П. Будникова и др., «Технология стекла проф. И. И. Китайгородского и др.

Наши ученые, инженеры и новаторы производства успешно борются за дальнейшее развитие советской ‚ строи тельных материалов, сознавая, что расширение производства и повышение качества всех основных строительных материалов, особенности металла, кирпича, цемента и бетона, являются од ним из важных условий для матёриального обеспечения построения коммунистического общества. [1]

5. Строительные материалы в народном хозяйстве и исторические сооружения.

Строительные материалы являются основой нашего огромного строительства — промышленного, жилищного, гидротехнического, транспортного.

К числу важнейших строительных материалов относятся: металл, лесные материалы, цемент, бетон, кирпич, камень, шифер (асбестоцементный), черепица, рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы, теплоизоляционные, стекло и др.

Значение строительных материалов для народного хозяйства видно из того, что расходы на них составляют около 50% стоимости строительства (без стоимости оборудования). Для удешевления строительства чрезвычайно важно дальнейшее снижение стоимости строительных материалов и экономия их.

Более решительное внедрение новых прогрессивных стеновых материалов; увеличение производства шлакобетонных и крупных бетонных блоков; значительное увеличение выпуска новых высококачественных отделочных и облицовочных строительных материалов, деталей и конструкций заводского изготовления из керамики, гипса, бетона и железобетона, способствующих дальнейшей индустриализации строительства, снижающих его стоимость и улучшающих архитектурно строительные и эксплуатационные качества зданий и сооружений.

В начале ХХI века задаются вопросом о будущих строительных материалах. Бурное развитие науки и техники затрудняет прогнозирование: еще четыре десятилетия назад не было широкого применения полимерных строительных материалов, а о современных «истинных» композитах было известно только узкому кругу специалистов. Тем не менее можно предположить, что основными строительными материалами также будут металл, бетон и железобетон, керамика, стекло, древесина, полимеры. Строительные материалы будут создаваться на той же сырьевой основе, но с применением новых рецептур компонентов и технологических приемов, что даст более высокое эксплуатационное качество и соответственно долговечность и надежность. Будет максимальное использование отходов различных производств, отработавших изделий, местного и домашнего мусора. Строительные материалы будут выбираться по экологическим критериям, а их производство будет основываться на безотходных технологиях.

Уже сейчас имеется обилие фирменных названий отделочных, изоляционных и других материалов, которые в принципе отличаются только составом и технологией. Этот поток новых материалов будет увеличиваться, а их эксплуатационные свойства совершенствоваться с учетом суровых климатических условий и экономии энергетических ресурсов России. [3]

Строительными материалами называют разнообразные по составу, структуре, форме, техническим свойствам, исходному сырью и технологии производства вещества, применяемые в жилищно-гражданском, промышленном, сельском, гидротехническом, дорожном и специальных видах строительства.

Строительными изделиями называют отдельные элементы, изготовленные из строительных материалов (например, железо- бетонная панель, состоящая из цемента, песка, щебня и воды, армированная стержнями, сетками, каркасам кирпичный блок, сложенный из кирпича на цементном растворе и др.).

Простейшими строительными материалами, которые начал применять человек, были глина, древесина, тростник, листья, шкуры животных, лед, снег, а также легко добываемые валуны, мягкие камни и др. В горных районах человек пользовался естественными или искусственно выдолбленными в мягких породах пещерами, на болотистых и заливаемых водой местах сооружались жилища на столбах, деревьях и т. д.

Многие строительные материалы, применяемые в настоящее время, известны давно., Например, кирпич-сырец и кирпич обожженный известны в строительстве более 12 тыс. лет. Сооружения из бетона на известковом растворе применялись еще в глубокой древности.

В Южном Туркестане (возле ст. Каахка) при раскопке по селения, возникшего более б тыс. лет тому назад, найдены изделия из керамики, камня, меди.

Для сооружения города Махенджодаро в Индии, построенного 5 тыс. лет тому назад, применялись тесаные камни, гидравлические растворы.

Монументальные памятники, такие как гробницы египетских пирамида Хеопса и другие, сооружены за 2— 4 тыс. лет до я. э. из крупных каменных элементов, плоских

балочных перекрытий, в отдельных конструкциях применены деревянные связи. Внутренняя и наружная отделки осуществлялись

в то время декоративными металлами, изразцами, живописью.

За 2—З тыс. лет до н. э. на территории Украины уже применяли керамику (трипольская культура).

В Индии в г. Дели в 4 в. установлена кованая колонна из чистого железа.

Древнеримские сооружения (грандиозные театры, триумфальные арки, акведуки и др.) возведены из бетонов. Отделку их выполняли из керамики, стекла, гипса. Бетонные своды построек, давностью более 2 тыс. лет, сохранились и поныне.

Одним из величайших сооружений в Риме конца 1 в. до н. э. является Колизей, вмещавший до 50 тыс, зрителей. Он выстроен из бетона, кирпича, природных камней.

В 1—5 вв. до н. э. и позднее в Армении, Грузии, Азербайджане построены выдающиеся сооружения из местных каменных строительных материалов (пещерный город Уплис-Цихе, мавзолей в Нахичевани и др.).

При постройке Великой китайской стены (213 г. до н. э.) были применены бетон на известковом вяжущем, кирпич, камни. В сооружениях Древнего Китая для наклонных кровель использовали солому, бамбук, глиняную черепицу. Для отделки применяли кирпич, глазурованную керамику, фарфор.

Храмы Посейдона и Парфенон в Греции построены в 5 в. до н. э. из мрамора, туфа и искусственных материалов — кирпича, глазурованной керамики, позолоченного металла; для кровли применяли черепицу.

В 6 в. до н. э. в Вавилоне для постройки дорог использовали битум.

Во время раскопок на территории древнего города Ольвии найдены различные строительные художественные керамические изделия, относящиеся к 6 в. до н. э.

В 5—6 вв. и позже у народов Средней Азии при строительстве монументальных сооружений широко применяли декоративную облицовку из цветного кирпича, многоцветных глазурованных плиток.

Исторические памятники Киевской Руси — Софийский со бор, заложенный князем Ярославом Мудрым в начале 6 в. ,Золотые ворота (6 в.) — одни из первых каменных сооружений на Руси, возведенные из кирпича и камня на растворе.

Техника производства кирпича ‘была известна на Руси до Х столетия н. э. Например, стены Десятинной церкви в Киеве были сложены из обожженного кирпича (плинф) размером 340х270х40 мм. Кирпичи такого же размера встречаются в кладке Преображенского собора в Чернигове, Софийского собора и Золотых ворот в Киеве. Древние полы Софийского собора выполнены из шестигранных цветных керамических плиток Изображения на стенах расписаны фресками (окраска по свежей штукатурке земляными красками), набраны стеклянными смальтами. На территории Десятинной церкви при раскопках найдены мастерские 6 в. В них обнаружены сырье, стеклянная глазурь, стеклянная смальта и тигли (в которых плавили смальту).

В конце ХI в. в Переяславе-Хмельницком были построены из кирпича и камня церкви Михаила и Андрея, а также собор Софии в Новгороде и др.

Высокохудожественные образцы древней керамики найдены в Белгороде, Владимире на Клязьме, Новгороде и других древ них городах Руси.

В середине 7 в. в Москве, Киеве, Пскове, Новгороде и других городах Древней Руси русскими зодчими были созданы выдающиеся инженерные сооружения из древесины. Большой деревянный наплавной мост через р. Днепр в Киеве был по строен в 1115 г.

В 1156 г. князь Юрий Долгорукий воздвиг в Москве укрепления из древесины. В 1367 г. князь Дмитрий Донской выстроил каменные стены вокруг столицы. Во второй половине ХУ в. были выстроены из кирпича в Москве знаменитый Успенский собор, дворец в Угличе и другие архитектурные памятники, новые кирпичные стены и башни Кремля, сохранившиеся до настоящего времени. В 16 в. на Руси было построено большое количество крепостей, различных военных укреплений. В строительстве сооружений этого типа кирпич являлся основным строительным материалом. В 1508 г. вокруг Кремля был устроен глубокий ров, откосы которого облицованы кирпичом и камнем. В конце 15 и начале 16 вв. в общем ансамбле Кремля были возведены новые соборы, Грановитая палата и другие здания.

Крупным достижением русской строительной техники того времени является сооружение каменной колокольни Ивана Великого высотой более 80 м.

В середине 16 в. русскими зодчими Бармой и Посником для сооружения храма Василия Блаженного в Москве были широко использованы обыкновенный и цветной кирпичи, природный камень, черепица, кровельное железо, плоские железо-кирпичные перекрытия.

В тот период уже была известна техника склеивания древесины.

В 16 в. при Иване Грозном столица России Москва значительно расширилась — Китай-город, где находился торговый посад, был обнесен кирпичной стеной.

В 16—17 вв. при строительстве Успенской церкви Киево-Печерской лавры была широко применена декоративная керамика. В ХУII—ХУI1i вв. появляются большие казенные кирпичные заводы в Москве, а затем и в Петербурге.

В 18 начале 19 вв. из среды русского народа выдвинулись замечательные русские зодчие: Баженов, Казаков, Захаров, Воронихин, Ухтомский, Старов и др.

Строительство этого периода знаменуется широким применением в Москве, Петербурге, Киеве и других городах мраморов, гранитов, керамических и стеклянных облицовок и других материалов.

В 18 в. в России известно применение асфальтовых материалов.

После изгнания в 1812 г. наполеоновских войск в России начало быстро развиваться в районе Москвы (Гжель), на Украине и на востоке страны керамическое производство.

Для многочисленных уникальных сооружений, построенных в 17 и начале 19 вв. (Адмиралтейство и Казанский собор в Ленинграде, Большой театр в Москве, Андреевская церковь в Киеве и многие другие), применены высококачественные природные и искусственные материалы. Богатство скульптур Адмиралтейства, гранитная Александрийская колонна в Ленин граде высотой 25,5 м весом 500 т, монументальная колоннада Казанского собора из гранитных колонн весом каждая более 100 т, необычная красота внутренней отделки русскими само цветами, техника и искусство применения природных и искусственных материалов при сооружении многих зданий свидетель- ствуют о высоком качестве отечественных строительных мате риалов и мастерстве русских зодчих.

Научные основы технологии строительных материалов, теплотехники, горного дела и металлургии в России создал русский ученый М. В. Ломоносов. Идеи Ломоносова были использованы при постройке первых крупнейших в мире доменных печей.

Д. И. Менделеев — создатель периодической системы элементов — издал в 1859 г. труд «Стеклянное производство», который способствовал развитию и совершенствованию стекло делания в России. Массовое применение стекла в строительстве началось с 17 в.

Техническому прогрессу в области производства и приме нения вяжущих материалов способствовало изобретение портландцемента.

В 1824 г. англичанин Аспдин из г. Портланд получил па тент на изготовление вяжущего с гидравлическими свойствами путем обжига глиноизвестняковых смесей до спекания с последующим размолом их в порошок. Такое вяжущее было названо «портландцементом». Однако способ изготовления гидравлического вяжущего был известен в России в начале 19 в. Русский военный техник Егор Челиев в 1825 г. издал в Москве книгу «Полное наставление как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент». В этом труде Е. Челиев обобщил накопленный русскими строителями опыт по получению и приме нению гидравлических вяжущих в России.

В 1853 г. при Петербургском институте инженеров путей сообщения проф. Н. Я. Белелюбским была организована первая в России лаборатория по испытанию материалов.

В последующие годы технология изготовления строительных материалов как в России, так и за рубежом, благодаря развитию смежных отраслей науки и техники, развивается и совершенствуется.

В нашей стране наука о строительных материалах получила большое развитие после Великой Октябрьской социалистической революции и особенно после Великой Отечественной войны.

В послевоенный период, наряду с промышленным строительством, ведется огромное жилищное и культурно-бытовое строительство. За последние годы более 120 млн. человек переселились в новые благоустроенные квартиры.

Главной задачей в области развития промышленности строительных материалов является широкое использование местно го сырья и развитие производства эффективных элементов, обеспечивающих высокую степень сборности, уменьшение веса конструкций, повышение качества, снижение стоимости строительства.

Характеризуя общее направление в технологии изготовления строительных изделий следует отметить, что для создания современных конструкций, отвечающих условиям сборности и полной индустриальности, нужны тонкие несущие конструкции — каркасы, оболочки и легкие материалы, выполняющие роль утеплителей.

Прочные каркасы могут быть выполнены из армированных бетонов, из специальных сталей и алюминиевых сплавов, стеклопластиков, клееной древесины и др. Легкий материал (утеплитель) создают искусственным введением в массу материала воздуха в виде мелких, равномерно распределенных ячеек или прослоек, волокнообразованием, гофрированием и другими способами. Являясь хорошим теплоизолятором, воздух значительно улучшает теплофизические, а, следовательно, и технико-экономические показатели изделия.

В последнее время создано много весьма эффективных пористых искусственных строительных материалов и изделий: крупнопористые бетоны, пеностекло, пеносиликаты, керамзит, термозит, вспученный перлит, поропласты, пеноалюминий, фибролит, стекловолокно, минеральная вата и др.

При современной технологии объемный выход строительного материала нередко во много раз превышает объем затраченного сырья. Так, из одной объемной единицы перлитового камня получают 6—10 объемов вспученного перлитового песка, из единицы объема слюдяного материала — вермикулита — 10—15 объемных единиц вспученного вермикулита, из 1 м камня — базальта — 50—80 м базальтовой ваты и т. д.

Следует отметить одну важную особенность развития промышленности строительных материалов. Полной механизации и автоматизации производства поддаются изделия, изготовляемые из пластичных, рыхлых, расплавленных, текучих масс, а также из пленочных материалов. Поэтому современная технология производства строительных материалов в основном направлена на превращение даже таких, казалось бы, готовых материалов, как природные камни, древесина и другие в бес форменную массу, из которой различными путями можно изготовлять на автоматизированных линиях законченные крупноразмерные элементы любого структурного вида—плотные, ячеистые, волокнистые с последующей комплектацией из них крупногабаритных изделий.

Наряду с производством давно известных материалов (из вести, гипса, портландцемента, обыкновенного кирпича и др.) значительно увеличивается производство высокопрочных 11 быстротвердеющих цементов, вяжущих для специальных строи тельных работ, для декоративной отделки зданий, пустотелого кирпича, легких заполнителей, различных теплоизоляционных материалов.

Широкое развитие находит производство различных пленочных защитных и декоративных материалов из древесины (микрошпон), стекла (пленочное стекло, стеклошпон), синтетических смол (смоляные пленки), металла (фольга), бумаги, дуб- лированной пленкой, и изготовление на их основе индустриальных материалов различного назначения (бакелизированная фанера, стеклопластики, слоистые пластики, гофрированный кар тон и др.).

Особое внимание уделяется развитию производства материалов из минеральных расплавов, автоклавных бетонов, а также материалов специального назначения — антикоррозионных и герметизирующих, антисептиков, антипиренов и других химических средств.

Широко применяются современные способы улавливания пыли на цементных, гипсовых и других заводах, извлечения полезных составляющих газов и сопутствующих пород. Промышленные отходы (шлаки, золы, опилки, изношенная резина и др.) занимают должное место в номенклатуре сырья для производства строительных материалов. Намного повысился удельный вес синтетических материалов, металлов и сплавов с но- выми свойствами.

В создании многих групп материалов особая роль принадлежит утеплительным материалам, тонколистовой нержавеющей стали, тонкому листу из алюминиевых сплавов, клеям, клеящим мастикам, эмульсиям, техническим тканям.

Развитие новых областей техники и создание объектов специального назначения вызвало потребность в новых технологических процессах и новых материалах.

Для создания современных материалов применяют новые индустриальные методы: тонкое и сверхтонкое измельчение в мельницах и ультразвуком, высокое физическое давление, прокат, обработку паром при высоком давлении, полимеризадию, клеяние, электронную технологию, применение поверхностно активных веществ и активных смазок, пленочные покрытия напылением, гидро- и газорезание, штампование взрывом, массовый выброс породы взрывом, применение искусственных алмазов для обработки твердых тел, обработку лучом Лазера и :многие другие. Так, ультразвуковым способом можно получать :экономичные по расходу цемента бетонные смеси, красочные составы с малым расходом олифы, сваривать металлы, разрезать камни, дробить породу. Под высоким давлением изготовляют бетоны, по прочности равные прочности чугуна. В элек- трическом поле эффективно производят окрашивание, улавливание пыли, измельчение, термообработку.

На смену обычным конструкциям пришли крупноразмерные плоские и пространственные элементы, блоки, комнаты и целые квартиры, надувные конструкции из воздухонепроницаемых тканей, водонаполненные кровли, элементы из стекла, материалы из плавленых горных пород и шлаков, конструкции из алюминия, древесных пластиков, стеклопластиков, пластических масс, плосксворачивающиеся стальные и пленочные трубы и др. Для новых конструкций потребовались новые решения горизонтального и вертикального транспорта. На вооружение строителей для транспортирования материалов и изделий вступили в строй мощные цементовозы, панелевозы, вертолеты.

Для широкого развития промышленности строительных материалов в СССР есть неисчерпаемые сырьевые и топливные- ресурсы. Советский Союз обладает богатейшими месторождениями редких по красоте каменных строительных материалов.

Большую ценность для строительства представляют легко поддающиеся распиловке горные породы—туфы Армении ракушечники Черноморья, Крыма, Молдавии, опоки Приднестровья и др. Эти материалы сочетают конструктивные и архитектурные качества и могут применяться в виде крупных элементов.

По запасам древесины наша страна занимает первое место в мире, обладая более чем одной третью мировых лесных ресурсов.

Промышленность пластических масс обеспечена неисчерпаемыми источниками сырья — нефтью, газом. Так, из 1 млрд. м природного газа можно получить более 500 тыс. т различных химических продуктов, из которых на долю пластических масс приходится около 100 тыс. т.

Огромные запасы рудных и нерудных сырьевых материалов. (железных руд, боксита, асбеста, нефелинов, диатомита, слюды, обычных и огнеупорных глин, каолина, магнезита, мергелей,. известняка, гипса и др.) открывают широкие возможности для. развития производства современных индустриальных строительных материалов.

Большая роль будет принадлежать химическим материалам в производстве строительных материалов и в строительстве Развитие строительной индустрии немыслимо сейчас без глубокого понимания процессов образования материала, без умения управлять этими процессами, без умения создать необходимые условия взаимосвязи со средой в период эксплуатации конструкции.

Управлением химической природой изделия, выбором соответствующих для него компонентов, комплектацией конструкции регулированием среды службы, созданием защитных слоев на поверхности можно в значительных пределах улучшить свойства материалов и намного повысить их долговечность.

При этом особая роль принадлежит различным химическим добавкам в малых дозах. Малые дозы поверхностно активных веществ содействуют измельчению цементов, замедляют ИЛИ ускоряют процессы схватывания я твердения, повышают заданные плотность, пористость, формовочную способность, делают материал гидрофобным или гидрофильным, стойким к влияниям различных агрессивных сред.

Наукой открыты возможности направленного создания свойств материалов и управления процессами их структурообразования. Так, из природного газа и нефти получают твердые, эластичные, газонаполненные, жидкие, волокнистые строительные материалы. Из каменных пород, из шлака, пользуясь методами современной науки, изготовляют плотные, ячеистые, волокнистые материалы.

В настоящее время в стране успешно работают сотни научно-исследовательских организаций по изучению новых проблем в строительстве, тысячи заводских и строительных лабораторий, сотни проектных институтов. Разработаны новые методы исследования сырья и материалов — рентгенография, термоанализ, электрономикроскопия, ультразвуковая дефектоскопия, резонансный и другие способы, позволяющие контролировать качество материалов без их разрушения. В Советском Союзе созданы уникальные технологические процессы производства строительных изделий, например, вибропрокат панелей на стане Н. Я. Козлова, изготовление крупногабаритных изделий из силикатных бетонов, автоматизированные установки для сварки металла и др.

Большое внимание уделяется вопросам надежности материалов, бездефектности, экономической эффективности.

В целях повышения качества и художественно-эстетических достоинств строительных материалов Государственный комитет по промышленности строительных материалов ввел с 1 января 1966 г. положение об эталонах на строительные материалы и изделия. Эталоны определяют внешний вид материала, свойства, соответствующие ГОСТам, МРТУ и другим нормативным документам. утверждающимся сроком на 5 лет. Промышленные предприятия должны выпускать продукцию, соответствующую эталонам. Отступления могут быть только в сторону повышения качества. Техническое управление Комитета контролирует не реже 2 раз в год выпуск продукции предприятиями, соответствующей эталонам.

Список литературы.

1. «Строительные материалы» (Г.И.Горчаков, Ю.М. Баженов.) Строиздат 1986г.

2. «Строительное материаловедение» (И. А. Рыбьев). Высшая школа 2002г

3. «Строительные материалы» (В.Г.Микульский, Г .И. Горчаков, В.В. Козлов, В.Н.Куприянов и др.). АВС 2002г.

.

Скачать архив с текстом документа