Строительство домов — это, знаете, такая штука, которая
кажется супер-консервативной. Ну, вот посудите сами, если мы посмотрим на то,
как строили дома в середине прошлого века, то увидим, что в основном это были
деревянные срубы, каркасные конструкции с глиной внутри или дома из камня,
который нашли рядом. Эти технологии, которые появились еще в каменном веке,
когда люди стали жить на одном месте, вряд ли удивили бы наших предков, которые
жили 10 тысяч лет назад. Но, если честно, настоящий прогресс в строительстве за
всю историю был связан не с обычными домами, а с огромными дворцами, храмами и
крепостями — ну, со всем тем, что как бы показывало, что у нас тут цивилизация.
Но при этом, знаете, многие современные строительные штуки
уходят корнями в очень-очень древние времена. Например, археологи нашли в
Сербии сооружение, которому 7,5 тысяч лет, сделанный из смеси извести и гравия
— это как бы такой прадедушка бетона. Саму известь, кажется, научились делать
еще раньше, обжигая известняк. Если добавить воды, известь начинала реагировать
с воздухом и становилась твердой. Но вот эту штуку долгое время не использовали
на полную катушку.
Революция бетона: от Древнего Рима до наших дней
Раньше огромные здания строили из больших каменных блоков,
часто из мягкого известняка. А вот в Месопотамии 7 тысяч лет назад придумали
обжигать сырой кирпич, и он становился более крепким и не боялся воды. Из него
можно было строить арки и всякие сложные штуки. Но настоящая революция в
строительстве случилась в Древнем Риме. Там в III веке до нашей эры мастера
открыли бетон — смесь песка, извести, керамики и щебня. Если добавить
вулканического пепла, бетон становился еще лучше. Бетон позволил строить здания
любой формы — с куполами, арками и сводами, и это было намного быстрее и проще,
чем таскать камни. Римский Пантеон, который построили из бетона без всякого
железа, до сих пор является самым большим зданием такого рода в мире.
В Средневековой Европе строительство из бетона практически
прекратилось. Вероятно, это было связано с отсутствием мощных печей,
необходимых для обжига извести и вулканического пепла, ключевых компонентов
бетона. Лишь в XVII столетии строители вновь обратились к римским технологиям
бетонирования. Значительный прорыв произошел в 1796 году, когда Джеймс Паркер,
обжигая смесь глины и извести, создал романцемент, ставший прообразом
современного цемента. В XIX веке был разработан портландцемент, который в наши
дни является основным строительным материалом. Он представляет собой смесь
обожженного известняка, глины и гипса. В 1867 году французский инженер Жозеф
Манье, работая над усилением бетонных резервуаров, изобрел железобетон, добавив
в бетон металлические элементы. Это новшество дало мощный импульс развитию
строительной отрасли.
Бетон, как натуральный, так и искусственный, хорошо держит
нагрузку, когда его сжимают, но плохо — когда растягивают. А вот если добавить
в бетон металл, то его прочность при растяжении увеличивается в 5-6 раз! На
сегодняшний день бетон — это самый используемый материал на Земле, его
производят 2 миллиарда кубических метров в год! Интересно, что известняки, из
которых делают современные строительные материалы, это, по сути, огромные слои
костей и панцирей древних морских обитателей.
Как появились каркасные дома
В странах Запада в Новое время стало больше частных домов.
Сельские общины уходили в прошлое, становилось больше рабочих, и люди стали
делиться на богатых и бедных. Строительство дома все чаще становилось личным
делом каждой семьи. У людей было три варианта: купить квартиру, арендовать
жилье или построить дом самостоятельно. В последнем случае нужна была
технология, которая позволяла строить быстро и недорого. И вместо того, чтобы
«строить как предки», люди стали думать, как получить жилье быстро и
подешевле. К началу XIX века гвозди стали дешевле, и в США появилась технология
балун — каркас из тонких досок, обшитый ими же. Эта технология заменила мощные
средневековые фахверки. Хотя балун-каркасы сначала считались ненадежными, они
требовали меньше дерева и позволяли строить дом всей семьей.
Кирпич: от тяжелого до легкого
В многоэтажном строительстве до XX века использовали тяжелый
керамический кирпич. Но его производство было очень затратным. Первые попытки
сделать его дешевле привели к созданию пустотелого кирпича, на который уходило
на треть меньше глины и топлива. Пустоты также делали его легче и теплее. Но
при этом он становился менее прочным и больше боялся влаги и мороза. Пустотелый
кирпич стал более популярным в XX веке с появлением каркасно-монолитной
технологии, где бетонные колонны держат все здание, а кирпич просто делает
стены.
В XX веке у керамического кирпича появился серьезный
конкурент — силикатный кирпич. Изобретение автоклава в 1879 году, аппарата для
обработки материалов под давлением и высокой температурой, дало толчок
появлению силикатного кирпича. Уже в 1880 году в автоклаве получили этот
материал, смешав известь, песок и воду. Силикатный кирпич оказался более
дешевым в производстве, требовал меньше энергии и усилий, и к тому же он был
более ровным, чем керамический. В конце XIX века также экспериментировали с
цементными и гипсовыми смесями, в которые добавляли кислоты и порошки алюминия
и цинка. Это привело к созданию пористого бетона, который после обработки в
автоклаве приобретал новые качества и становился газобетоном.
Газобетон: легкий и теплый, но хрупкий
Газобетон — это искусственно созданный камень, а не просто
пена из цемента и песка. Он весит всего 20% от веса бетона такого же объема.
Это пористый материал, где поры заполнены воздухом. Газобетон хорошо держит
тепло и очень легкий, что позволяет делать большие блоки, которые быстро
кладутся. Марка прочности на сжатие, которую указывают буквами B или M, — это
больше коммерческая информация, так как несущая способность любого материала
для стен в частном домостроении избыточна. Например, саман имеет несущую
способность около 30 кг на сантиметр, а обожженный кирпич — до 300 кг, бетон —
до тонны. В Йемене из самана строят 11-этажные дома, а некоторые древние
пирамиды построены из сырцового кирпича.
Современные строительные нормы позволяют строить из
газобетона несущие стены до 5 этажей и самонесущие стены до 9 этажей. Газобетон
плотностью D500, толщиной 30 см, имеет такое же сопротивление теплопередаче,
как 1,5 метра стены из полнотелого кирпича или более 3 метров бетона. Легкий
материал позволяет экономить на доставке, а ровная форма снижает расход
раствора и уменьшает потери тепла.
Но, несмотря на все преимущества, многоэтажные дома чаще
строят из бетона. Высокая цена газобетона — это результат маркетинга, хотя на
самом деле он считается самым дешевым материалом для стен на Западе.
Себестоимость кубического метра газобетона составляет около 1500 рублей, а
продают его более чем за 7000 рублей. Главный минус газобетона — это его
хрупкость и низкая способность сопротивляться изгибу. Поэтому его не используют
в сейсмически активных зонах и в сложных многоэтажных конструкциях.
Проблемы армированного газобетона
В середине прошлого века в Европе стал популярным
армированный газобетон, в который добавляли арматуру. Он был легким, прочным и
дешевле железобетона, поэтому его использовали в строительстве социальных
объектов. Но из-за пористой структуры газобетона арматура активно
контактировала с влагой и разрушалась. Спустя 30-40 лет после постройки
перекрытия зданий, построенных из армированного газобетона, начали обрушаться.
В Великобритании закрыли более 100 школ и других социальных
объектов, построенных с использованием этого материала. Правительство продавало
здания, построенные из недолговечного материала. Европейцы использовали армированные
газобетонные плиты перекрытий, которые испытывают гораздо большие нагрузки, чем
стены. Исследования показывают, что со временем под действием углекислого газа
и влажности газобетон теряет прочность. Но как материал для стен он может
служить более полувека.
Маркетинг и реальность
В условиях агрессивного маркетинга блогеры, которые пишут о
строительстве, часто хвалят товары спонсоров и ругают конкурентов. Газобетон —
это материал с хорошими теплоизоляционными свойствами, но при увеличении
влажности эти показатели снижаются. Через стены дом теряет только треть тепла,
а значит, даже очень толстые стены не сильно уменьшат потери тепла. Кроме того,
пористые материалы плохо переносят изгибающие нагрузки.
Тенденция продавать «воздух» касается не только
газобетона. Кирпич прошел путь от полнотелого до пустотелого, а затем появились
большие керамические блоки с порами, где пустоты составляют до 70% объема. Это
позволило получать больше материала из одного объема глины, но такие блоки
также не отличаются прочностью на изгиб.
Современные тенденции и новые материалы
Рынок материалов для индивидуального строительства появился
не так давно. В отличие от многоэтажного строительства, частные дома не требуют
сложных технических решений. Поэтому появились легкие каркасные постройки,
сип-панели, газобетон и поризованные керамические блоки. У популярных
материалов есть аналоги — арболит, полистиролбетон. В наши дни пытаются строить
дома из пенопласта, а в Японии это направление получило более серьезное
развитие.
Главная тенденция современных строительных материалов — чем
больше воздуха в их составе, тем лучше. Это позволяет производителям
использовать меньше ресурсов, облегчает транспортировку и упрощает монтаж.
Проблема в том, что новые материалы преподносят как инновационные и обладающие
только положительными свойствами, что приводит к завышению цен.
В ближайшие годы может появиться технология строительства
дешевых домов из утеплителя, так как тенденция такова, чтобы продать как можно
больше воздуха. Главным фаворитом является аэрогель, на 99,8% состоящий из
воздуха. Уже существуют экспериментальные блоки «Аэробрик»,
заполненные этим веществом.
В условиях рыночной экономики и изобилия строительных
материалов нет однозначно плохих и хороших решений. Главным критерием является
цена, которая, к сожалению, часто становится не отражением качества, а
продуктом маркетинга.
Изображение в превью:
Источник: mistral.ai