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

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.

Страницы: 1, 2, 3, 4