Betonin ja sementin historia

Betoni on rakennuksessa käytetty materiaali, joka koostuu kovasta, kemiallisesti inertistä hiukkasmaisesta aineesta, joka tunnetaan nimellä aggregaatti (yleensä valmistettu erityyppisestä hiekasta ja sorasta), joka on sidottu toisiinsa sementti ja vettä.

Aggregaatit voivat sisältää hiekkaa, murskattua kiviä, soraa, kuonaa, tuhkaa, palanut liuske ja poltettu savi. Hienoa kiviainetta (hieno viittaa kiviaineksen hiukkasten kokoon) käytetään betonilevyjen ja sileiden pintojen valmistukseen. Karkeaa kiviainetta käytetään massiivisissa sementtirakenteissa tai osissa.

Sementti on ollut noin paljon pidempi kuin rakennusmateriaali, jonka tunnustamme konkreettisiksi.

Sementin uskotaan olevan vanhempi kuin itse ihmiskunta, se on muodostunut luonnollisesti 12 miljoonaa vuotta sitten, kun palanut kalkkikivi reagoi öljyliuskeen kanssa. Betoni juontaa juurensa vähintään 6500 eKr., Kun Nabatea, jota tunnemme nyt Syyriana ja Jordaniana, käytti nykyajan betonin edeltäjää rakentamaan rakenteita, jotka säilyvät tähän päivään asti.

Betonin omaksuminen rakennusmateriaaliksi muutti arkkitehtuuria koko Rooman valtakunnassa, mahdollistaen rakenteet ja mallit, joita ei olisi voitu rakentaa käyttämällä vain kivenä, joka oli ollut varhaisen Rooman aikakausi arkkitehtuuri. Yhtäkkiä kaaria ja esteettisesti kunnianhimoista arkkitehtuuria rakennettiin paljon helpommin. Roomalaiset käyttivät betonia rakentaakseen edelleen seisovia maamerkkejä, kuten kylpylät Colosseum, ja Pantheon.

Pimeiden aikakausien saapuminen kuitenkin näki tällaista taiteellista kunnianhimoa tieteellisen kehityksen rinnalla. Itse asiassa Dark Ages näki monia kehitettyjä tekniikoita kadonneen betonin valmistamiseksi ja käyttämiseksi. Betoni ei ottaisi seuraavia vakavia askeleitaan eteenpäin vasta kauan pimeiden aikakausien ohi.

Vuonna 1756 brittiläinen insinööri John Smeaton valmisti ensimmäisen modernin betonin (hydraulisen sementin) lisäämällä kiviä karkeana kiviaineksena ja sekoittamalla moottoritiiliä sementtiin. Smeaton kehitti uuden betonimallinsa rakentaakseen kolmannen Eddystone-majakan, mutta hänen innovaatioensa johti valtavaan kasvuun betonin käytössä nykyaikaisissa rakenteissa. Vuonna 1824 englantilainen keksijä Joseph Aspdin keksi portlandsementin, joka on edelleen vallitseva sementin muoto betonin valmistuksessa. Aspdin loi ensimmäisen todellisen keinotekoisen sementin polttamalla maaperän kalkkikiveä ja savea yhdessä. Polttoprosessi muutti materiaalien kemiallisia ominaisuuksia ja antoi Aspdinille vahvemman sementin kuin tavallinen murskattu kalkkikivi tuottaisi.

Betoni otti historiallisen askeleen eteenpäin sisällyttämällä upotettua metallia (yleensä terästä) muodostamaan niin sanottua teräsbetonia tai teräsbetonia. Teräsbetoni keksittiin vuonna 1849 Joseph Monier, joka sai patentin vuonna 1867. Monier oli pariisilainen puutarhuri, joka teki puutarharuukkuja ja -altoja betonista, jotka oli vahvistettu rautaverkolla. Raudoitettu betoni yhdistää metallin vetolujuuden tai taivutettavuuden ja betonin puristuslujuuden kestämään suuria kuormia. Monier näytti keksintöään Pariisin näyttelyssä 1867. Ruukkujen ja kylpytynnyrien lisäksi Monier mainosti teräsbetonia käytettäväksi rautatieliitoksissa, putkissa, lattioissa ja kaareissa.

Sen käyttötarkoitukset päätyivät myös ensimmäiseen betoniterästettyyn siltaan ja massiivisiin rakenteisiin, kuten Pölynimuri ja Grand Coulee patoja.