Химия человека. Как железо помогает нам дышать, калий – видеть, и другие секреты периодической таблицы - [30]

Шрифт
Интервал

Сегодня при производстве цемента почти всегда берут за основу варианты рецепта, который в 1824 году британский каменщик Джозеф Аспдин запатентовал под названием «портлендский цемент». Название отсылает к известному серо-белому строительному камню, известняку с острова Портленд (Дорсет, Англия). На рынке новый цемент рекламировали как «столь же прочный, как портлендский камень». Портлендский цемент изготавливают, нагревая смесь известняка и глины до 1450 градусов. Содержащиеся в сырье минералы распадаются и образуют очень нестабильный материал, быстро вступающий в реакцию при контакте с водой. В конце примешиваются добавки, например гипсовый порошок и пепел – продукт различных производственных процессов, – для контроля того, за какое время цемент затвердеет, насколько густым или текучим он будет до затвердевания, насколько прочным будет готовый цемент. Чтобы получился бетон, перед бетонированием цемент смешивают с песком и щебнем.

Вследствие реакции между цементным порошком и водой вода в цементе становится очень щелочной (это противоположность кислоты). Благодаря этому портлендский цемент превосходно работает вместе со сталью. Благодаря щелочной среде внутри бетона – она сохраняется до тех пор, пока в реакцию не вступит весь цемент, – на стали образуется плотная оболочка, препятствующая ее ржавлению при контакте с водой. Сегодня большинство сооружений в мире строят именно из армированного сталью бетона. Сочетание стали и бетона дает такую прочность и гибкость, что построить мы можем буквально всё, на что хватит нашего воображения, включая небоскребы, тянущиеся вверх почти на километр, и плотины, чей размер превышает все когда-либо существовавшее на свете.

В то же время у бетонных сооружений из армированной стали более короткий срок службы, чем у построенных римлянами. Когда в реакцию с водой вступили все частицы цемента, вода становится менее щелочной, и защитная оболочка на стали слабеет. Однако этот процесс занимает немало времени. В огромных сооружениях, таких как плотина Гувера, чье строительство завершилось в 1935 году, эти реакции протекают по сей день, а потому сталь по-прежнему находится под защитой. В конструкциях обычного размера очень важно не допустить попадания воды на стальную арматуру.

Только что залитый бетон водонепроницаемый и очень хорошо защищает сталь. Но на протяжении многих лет и месяцев после изготовления в нем протекают химические реакции, из-за которых он трескается. Бетон становится уже не таким прочным и более пористым, из-за чего внутрь может проникнуть вода. Когда вода добралась до арматуры, та начинает ржаветь. Ржавчине нужно место, и она ломает находящийся поблизости бетон – так внутрь попадает еще больше воды. Если этим процессам никак не препятствовать, изначально прочный мост начинает крошиться и может рухнуть без предупреждения. Снаружи повреждения стальной арматуры видны не сразу. Если на крупных, открытых трещинах видны пятна красной ржавчины, значит, повреждения уже значительные.

Срок службы проектируемых сегодня бетонных конструкций составляет примерно 100 лет. Согласно имеющемуся у нас опыту, повреждения возникают раньше, особенно если конструкция стоит в морской воде или на нее попадают брызги, поскольку содержащаяся в морской воде соль ускоряет процесс ржавления. В нашей инфраструктуре – а это дороги, мосты, плотины, аэропорты, фундаменты, канализационные трубы и люки – растет количество конструкций, которым в течение нескольких десятилетий требуется обслуживание или замена. Одновременно производят огромное количество бетона, который невозможно использовать повторно. Сделать новый цемент из старого не получится.

Из-за проблемы ржавления арматуры в сфере производства бетона постоянно ищут альтернативные армирующие материалы. В отдельных случаях хорошо подходят волокна из углерода, стекла и пластика, однако альтернатив, способных конкурировать со сталью по прочности и цене, по-прежнему нет. Обработка поверхности бетона способна усложнить воде попадание внутрь, что увеличит срок службы конструкции. Также проводятся эксперименты с самовосстанавливающимся бетоном: попадая в трещины, вода запускает реакции, во время которых трещины вновь заделываются[172].

Хватит ли нам песка?

По всему миру постоянно производят новый бетон. До недавнего времени песок и щебень для производства бетона брали неподалеку от строительной площадки – или с берега реки, или из песчаных и гравийных карьеров, расположенных там, где реки или ледники оставляли рыхлые материалы на протяжении тысячелетий. Лучше всего для бетона подходит речной щебень. Извлеченные из соленой воды песок и щебень необходимо тщательно промывать, поскольку от остатков соли стальная арматура начнет ржаветь. Песок из пустынь – его в засушливых районах мира огромное количество – подходит плохо, поскольку он слишком круглый, слишком гладкий и слишком хорошо отсортирован. Чтобы получить прочный бетон, важно брать и крупные, крепкие песчинки, и мелкие – они заполнят пространство между крупными. За поверхность круглых, гладких песчинок цементу зацепиться сложнее.


Рекомендуем почитать
Тайны продуктов питания

Пища всегда была нашей естественной и неизбежной потребностью, но отношение к ней менялось с изменением социальных условий. Красноречивым свидетельством этого является тот огромный интерес к разнообразным продуктам питания, к их природе и свойствам, который проявляет сегодня каждый из нас. Только, достигнув высокого уровня жизни и культуры, человек, свободный от проблемы — где и как добыть пищу, имеет возможность выбирать из огромного ассортимента высококачественных продуктов то, что отвечает его вкусу, что полезнее и нужнее ему, и не только выбирать, но и руководить своим питанием, строить его сообразно требованиям науки о питании и запросам собственного организма.


Скорочтение со скоростью света

Курс по скорочтению рассчитан на четыре недели. Имея дело с чтением, наиболее важным является наслаждение им. Не важно, что вы читаете: техническую литературу, детские книжки, романы или статьи в журналах, наслаждение – самый важный компонент эффективного чтения. Расслабьтесь, позвольте интересу завладеть вами... .


Социально-культурные проекты Юргена Хабермаса

В работе проанализированы малоисследованные в нашей литературе социально-культурные концепции выдающегося немецкого философа, получившие названия «радикализации критического самосознания индивида», «просвещенной общественности», «коммуникативной радициональности», а также «теоретиколингвистическая» и «психоаналитическая» модели. Автором показано, что основной смысл социокультурных концепций Ю. Хабермаса состоит не только в критико-рефлексивном, но и конструктивном отношении к социальной реальности, развивающем просветительские традиции незавершенного проекта модерна.


Пьесы

Пьесы. Фантастические и прозаические.


Вторжение: Взгляд из России. Чехословакия, август 1968

Пражская весна – процесс демократизации общественной и политической жизни в Чехословакии – был с энтузиазмом поддержан большинством населения Чехословацкой социалистической республики. 21 августа этот процесс был прерван вторжением в ЧССР войск пяти стран Варшавского договора – СССР, ГДР, Польши, Румынии и Венгрии. В советских средствах массовой информации вторжение преподносилось как акт «братской помощи» народам Чехословакии, единодушно одобряемый всем советским народом. Чешский журналист Йозеф Паздерка поставил своей целью выяснить, как в действительности воспринимались в СССР события августа 1968-го.


Сандинистская революция в Никарагуа. Предыстория и последствия

Книга посвящена первой успешной вооруженной революции в Латинской Америке после кубинской – Сандинистской революции в Никарагуа, победившей в июле 1979 года.В книге дан краткий очерк истории Никарагуа, подробно описана борьба генерала Аугусто Сандино против американской оккупации в 1927–1933 годах. Анализируется военная и экономическая политика диктатуры клана Сомосы (1936–1979 годы), позволившая ей так долго и эффективно подавлять народное недовольство. Особое внимание уделяется роли США в укреплении режима Сомосы, а также истории Сандинистского фронта национального освобождения (СФНО) – той силы, которая в итоге смогла победоносно завершить революцию.