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STORIA DELLA TECNOLOGIA, DELLA TECNOLOGIA, DEGLI OGGETTI INTORNO A NOI
Cemento armato. Storia dell'invenzione e della produzione
Elenco / La storia della tecnologia, della tecnologia, degli oggetti che ci circondano Il cemento armato è un materiale composito da costruzione costituito da cemento e acciaio.
L'invenzione del cemento armato è stata preceduta dalla scoperta del cemento, un legante speciale che può indurire dopo aver aggiunto acqua. Nel 1796, l'inglese Parker, cuocendo una miscela di argilla e calce, ottenne il romance, il primo marchio di cemento della storia. Negli anni successivi furono scoperte nuove ricette per la produzione del cemento. Mescolato in determinate proporzioni con ghiaia, sabbia e acqua, cemento formato cemento. Per le sue proprietà plastiche (alla sua massa grezza può essere data qualsiasi forma, che è stata poi preservata dopo l'indurimento), il calcestruzzo nella prima metà del XIX secolo è stato ampiamente utilizzato nei lavori di costruzione. Le strutture in calcestruzzo avevano un'elevata resistenza alla compressione, resistenza al fuoco, resistenza all'acqua, rigidità e durata. Ma loro, come qualsiasi pietra, non resistevano bene al carico di trazione, quindi il loro uso era piuttosto limitato. Il calcestruzzo è stato utilizzato principalmente per la costruzione di tramezzi sottili e travi con una campata fino a 4 M. Il materiale principale per le strutture di supporto era il ferro sotto forma di vari tipi di barre e strisce forgiate. A differenza del calcestruzzo, le strutture in ferro hanno resistito perfettamente al carico di compressione, tensione e flessione, ma all'aria aperta hanno perso rapidamente queste qualità a causa della corrosione. Inoltre, è stato notato che quando riscaldato oltre i cinquecento gradi, il ferro diventa fluido e perde la sua forza. Di conseguenza, durante i forti incendi, i grattacieli, in cui il carico portante era posto sulle parti in ferro, furono distrutti. Alla fine del XIX secolo iniziò a farsi sentire forte la necessità di un nuovo materiale da costruzione che unisse i vantaggi del ferro e del cemento, ma non avesse i loro svantaggi. Il cemento armato è diventato un tale materiale. Usando separatamente cemento e ferro, i costruttori non hanno pensato a lungo di poter essere collegati tra loro. Ciò è avvenuto attraverso l'esperienza. Nel frattempo, l'armatura posta nella cassaforma è stata facilmente avvolta nel calcestruzzo e si è rivelata inglobata nella sua massa. A causa della forte adesione del ferro al calcestruzzo, entrambi i materiali hanno iniziato a funzionare nel loro insieme (è molto importante che calcestruzzo e ferro abbiano lo stesso coefficiente di dilatazione termica). Il primo brevetto per l'uso del cemento armato fu preso nel 1854 dallo stuccatore inglese William Wilkinson. In seguito, utilizzò ampiamente il cemento armato nella costruzione di solai, e nel 1865 fece erigere una casetta a Newcastle-on-Tyne, interamente con strutture in cemento armato.Non solo pareti e soffitti erano in cemento armato, ma anche scale, gradini e un camino. A quanto pare, è stata la prima casa in cemento armato della storia. Tuttavia, la scoperta di Wilkinson non fu ampiamente diffusa e passò inosservata. Contemporaneamente a Wilkinson, l'impresa edile Coignet iniziò i suoi esperimenti con il cemento armato in Francia. Con questo materiale costruì diversi edifici e nel 1861 pubblicò un piccolo opuscolo "L'uso del calcestruzzo nell'arte di costruire", in cui, in particolare, scriveva che i tondini di ferro inclusi nel calcestruzzo aumentano la capacità portante del calcestruzzo. Ma anche la scoperta di Coignet non ebbe seguito. La sua azienda è fallita. L'onore della scoperta del cemento armato è quindi associato al nome di un altro francese: Joseph Monnier. C'è una strana ironia nel fatto che due costruttori professionisti, nonostante tutti i loro sforzi, non abbiano potuto introdurre il cemento armato nella pratica edilizia, ma ciò è stato fatto da una persona molto lontana dalla costruzione, che ha realizzato la sua invenzione quasi per caso. Monier ha lavorato come giardiniere presso l'azienda orticola Fleur Brothers a Versailles. Dal 1861 iniziò a condurre esperimenti sulla fabbricazione di vasche da giardino in sabbia e cemento. Ben presto riuscì a realizzare una vasca di cemento in cui fu piantato un arancio. Qualche tempo dopo, Monnier scoprì delle crepe nelle pareti di questa vasca. Poi lo ha rinforzato con cerchi di filo di ferro. Il ferro iniziò presto ad arrugginirsi, formando macchie marroni sporche e macchie sulla superficie della vasca. Per migliorarne l'aspetto, Monnier lo ha spalmato sopra con malta cementizia. La risultante vasca in ferro-cemento si è rivelata così buona che Monier ha avuto l'idea di continuare a produrre vasche in questo modo. C'è un'opinione secondo cui Monier ha agito non solo sperimentalmente, ma aveva familiarità con il lavoro di Coignier e ha preso in prestito la sua idea. Comunque sia, è stato più fortunato. Monier non solo si guadagnò la fama ufficiale come creatore del cemento armato, ma riuscì anche a trarre alcuni benefici materiali dalla sua invenzione. Nel 1867 ottenne il primo brevetto per fioriere da giardino portatili in ferro e malta cementizia. Non soddisfatto di ciò, iniziò a effettuare nuovi esperimenti con questo materiale. Nel 1868 Monier costruì una piccola piscina in ferrocemento a Maysons-Alfort e nello stesso anno brevettò il serbatoio e i tubi in ferrocemento. Nel 1869 fece domanda per un brevetto per lastre e tramezzi in ferrocemento e costruì un soffitto in ferrocemento sopra la sua officina. A rigor di termini, da un punto di vista moderno, tutte queste invenzioni non erano ancora cemento armato.
Monier, non essendo un costruttore professionista, aveva idee molto vaghe su come il cemento e il ferro interagissero tra loro. Egli, ad esempio, consigliava di posare la rete metallica nella soletta rigorosamente al centro della sua sezione, mentre era più razionale posizionarla nella parte inferiore della struttura. Tuttavia, ciò non sminuisce in alcun modo la sua fama di scopritore di uno dei materiali da costruzione più notevoli e ampiamente utilizzati del XNUMX° secolo. Infatti, prima di Monnier, diversi inventori lavorarono alla realizzazione del cemento armato, ma è a lui che va il merito della sua versatile applicazione pratica. Una volta raggiunto il successo, Monier in futuro ha costantemente pensato di ampliare la portata della sua invenzione. Nel 1873 ricevette il brevetto per un ponte in cemento armato e nel 1875 presentò il suo modello a una commissione di esperti, che superò la prova di carico. Nello stesso anno l'inventore costruì una passerella su questo modello con una campata di 16 me una larghezza di 4 m Nel 1878 ottenne un brevetto per travi e traverse in cemento armato e nel 1880 un brevetto combinato per tutti i disegni precedentemente dichiarati. Quindi ha presentato domande per le sue invenzioni in Germania e Russia. Non si può, tuttavia, affermare che il nuovo materiale abbia ricevuto immediatamente un riconoscimento universale. L'uso su larga scala del cemento armato iniziò solo nel secolo successivo, quando le strutture in cemento armato di Monier furono migliorate da altri ingegneri e quando fu sviluppata la dottrina fondamentale del cemento armato, rivelandone le notevoli proprietà. Nel XNUMX° secolo, solo il primo passo è stato fatto in questo senso. Nel 1879 l'ingegnere tedesco Weiss, che aveva una sua impresa edile, si interessò al cemento armato e acquistò direttamente da Monier il brevetto per utilizzare il suo sistema in Germania. Dopodiché, ha acquistato tutti gli altri suoi brevetti. È stato grazie a Weiss che il nuovo materiale è diventato ampiamente noto. Nel 1886, sotto la direzione di Weiss, furono effettuati esperimenti scientifici per studiare le proprietà del cemento armato, che diedero i risultati più brillanti. Tuttavia, il cemento armato divenne un materiale da costruzione veramente autonomo e nuovo solo dopo che Weiss nel 1887 trasferì l'armatura dalla parte centrale della sezione, dove la pose Monier, alla zona inferiore della trave o soletta, che subì il maggior carico di trazione in questo parte. È noto che Monnier, dopo aver visto la produzione di una lastra in uno dei cantieri di Berlino, ha protestato contro la nuova tecnologia, chiedendo con rabbia: "Dimmi, chi è l'inventore di questo disegno - tu o io?" A questo Weiss ha risposto con calma: "Sei stato il primo a collegare ferro e cemento, e quindi chiamo questo progetto il sistema Monier, ma sono stato il primo a disporre correttamente ferro e cemento, anche se, purtroppo, non ho potuto ottenere un brevetto per questo." Grazie all'innovazione di Weiss, la campata della soletta in cemento armato è stata aumentata a 5 m Da allora, le lastre in cemento armato sono state utilizzate sempre più nelle costruzioni. Il cemento armato, ad esempio, ha fatto una vera rivoluzione nella costruzione di ponti, consentendo di risolvere molte difficoltà che prima sembravano insormontabili. In precedenza, per costruire ponti venivano utilizzate pietre tagliate di dimensioni precise e ferro di gradi speciali. Per posizionare pietre pesanti ed elementi metallici, erano necessari potenti meccanismi di sollevamento e speciali dispositivi di trasporto. Nel frattempo, l'uso delle strutture in cemento armato non ha richiesto ingenti fondi, poiché la maggior parte dei loro componenti erano sabbia e ghiaia, di natura diffusa, che potevano essere estratte in cantiere. Il ferro ricoperto di cemento non si arrugginiva e conservava la sua forza molto più a lungo. Allo stesso tempo, il cemento armato ha mostrato un'elevata resistenza al fuoco. Mentre le travi di ferro sono crollate rapidamente in un forte incendio, le strutture in cemento armato hanno resistito all'azione di un forte incendio per 4-5 ore. Un grande interesse per il cemento armato arrivò dopo il grande incendio di Baltimora nel 1904, quando circa 300 grandi edifici costruiti con strutture in ferro aperte andarono a fuoco e crollarono. Da allora tutte le strutture portanti sono state realizzate esclusivamente in cemento armato. Anche il cemento armato è stato ampiamente utilizzato nelle fortificazioni, poiché ha mostrato una resistenza quattro volte superiore rispetto al cemento convenzionale. Autore: Ryzhov KV
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