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TECHNOLOGIEGESCHICHTE, TECHNOLOGIE, OBJEKTE UM UNS
Verstärkter Beton. Geschichte der Erfindung und Produktion
Verzeichnis / Die Geschichte der Technik, Technik, Objekte um uns herum Stahlbeton ist ein Bauverbundwerkstoff bestehend aus Beton und Stahl.
Der Erfindung des Stahlbetons ging die Entdeckung des Zements voraus – ein spezielles Bindemittel, das nach Zugabe von Wasser aushärten kann. 1796 erhielt der Engländer Parker durch das Brennen einer Mischung aus Ton und Kalk Romantik - die erste Zementmarke der Geschichte. In den Folgejahren wurden neue Rezepturen zur Zementherstellung entdeckt. In bestimmten Anteilen mit Kies, Sand und Wasser gemischt, bildet Zement Beton. Aufgrund seiner plastischen Eigenschaften (seiner Rohmasse kann jede beliebige Form gegeben werden, die dann nach dem Aushärten erhalten blieb) wurde Beton in der ersten Hälfte des XNUMX. Jahrhunderts häufig im Bauwesen verwendet. Betonkonstruktionen hatten eine hohe Druckfestigkeit, Feuerbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, Steifigkeit und Haltbarkeit. Aber sie hielten, wie jeder Stein, der Zugbelastung nicht gut stand, sodass ihre Verwendung eher begrenzt war. Beton wurde hauptsächlich für den Bau von dünnen Trennwänden und Trägern mit einer Spannweite von bis zu 4 m verwendet.Das Hauptmaterial für die Tragkonstruktionen war Eisen in Form von verschiedenen Arten von geschmiedeten Stangen und Bändern. Im Gegensatz zu Beton hielten Eisenkonstruktionen der Belastung durch Druck, Zug und Biegung perfekt stand, verloren diese Eigenschaften im Freien jedoch schnell durch Korrosion. Außerdem wurde festgestellt, dass Eisen bei Erwärmung über fünfhundert Grad flüssig wird und seine Festigkeit verliert. Infolgedessen wurden bei starken Bränden Hochhäuser zerstört, bei denen die Lagerlast auf die Eisenteile gelegt wurde. Ende des XNUMX. Jahrhunderts entstand ein starkes Bedürfnis nach einem neuen Baustoff, der die Vorteile von Eisen und Beton vereint, aber nicht deren Nachteile hat. Stahlbeton wurde zu einem solchen Material. Bei der getrennten Verwendung von Beton und Eisen dachten die Bauherren lange nicht daran, dass sie miteinander verbunden werden könnten. Dies geschah durch Erfahrung. Währenddessen wurde die in die Schalung eingelegte Bewehrung leicht von Beton umhüllt und erwies sich als in ihrer Masse enthalten. Aufgrund der starken Haftung von Eisen auf Beton begannen beide Materialien als Ganzes zu funktionieren (es ist sehr wichtig, dass Beton und Eisen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben). Das erste Patent für die Verwendung von Stahlbeton wurde 1854 vom englischen Stuckateur William Wilkinson angemeldet. Später verwendete er häufig Stahlbeton für den Bau von Fußböden und errichtete 1865 ein kleines Haus in Newcastle-on-Tyne, das vollständig aus Stahlbetonkonstruktionen bestand.Nicht nur Wände und Decken bestanden aus Stahlbeton, sondern auch Treppen und Stufen und ein Schornstein. Anscheinend war es das erste Stahlbetonhaus der Geschichte. Allerdings wurde Wilkinsons Entdeckung nicht weit verbreitet und blieb unbemerkt. Gleichzeitig mit Wilkinson begann der Bauunternehmer Coignet in Frankreich mit seinen Experimenten mit Stahlbeton. Er baute mehrere Gebäude mit diesem Material und veröffentlichte 1861 eine kleine Broschüre „Die Verwendung von Beton in der Baukunst“, in der er insbesondere schrieb, dass im Beton enthaltene Eisenstangen die Tragfähigkeit von Beton erhöhen. Aber auch Coignets Entdeckung hatte keine Fortsetzung. Seine Firma ging bankrott. Die Ehre der Entdeckung von Stahlbeton ist daher mit dem Namen eines anderen Franzosen verbunden - Joseph Monnier. Es liegt eine seltsame Ironie darin, dass es zwei professionellen Bauherren trotz aller Bemühungen nicht gelungen ist, Stahlbeton in die Baupraxis einzuführen, sondern dies von einem sehr weit vom Bauwesen entfernten Menschen getan wurde, der seine Erfindung eher zufällig gemacht hat. Monier arbeitete als Gärtner bei der Gartenbaufirma Fleur Brothers in Versailles. Seit 1861 begann er mit Experimenten zur Herstellung von Gartenkübeln aus Sand und Zement. Bald gelang es ihm, eine Betonwanne zu bauen, in der ein Orangenbaum gepflanzt wurde. Einige Zeit später entdeckte Monnier Risse in den Wänden dieser Wanne. Dann verstärkte er es mit Eisendrahtreifen. Das Eisen begann bald zu rosten und bildete schmutzige braune Flecken und Flecken auf der Oberfläche der Wanne. Um das Aussehen zu verbessern, schmierte Monnier es mit Zementmörtel darüber. Die daraus entstandene Wanne aus Eisenzement erwies sich als so gut, dass Monier auf die Idee kam, Wannen auf diese Weise weiter zu bauen. Es besteht die Meinung, dass Monier nicht nur experimentell agierte, sondern auch mit der Arbeit von Coignier vertraut war und seine Idee übernommen hatte. Aber wie dem auch sei, er hatte mehr Glück. Monier erlangte nicht nur offiziellen Ruhm als Erfinder von Stahlbeton, sondern konnte auch einige materielle Vorteile aus seiner Erfindung ziehen. Im Jahr 1867 meldete er sein erstes Patent für tragbare Gartenpflanzgefäße aus Eisen und Zementmörtel an. Damit nicht zufrieden, begann er, neue Experimente mit diesem Material durchzuführen. Im Jahr 1868 baute Monier in Maysons-Alfort ein kleines Ferrozementbecken und meldete im selben Jahr ein Patent für den Ferrozementtank und die Rohre an. 1869 meldete er ein Patent für Eisenzementplatten und Trennwände an und baute eine Eisenzementdecke über seiner Werkstatt. Streng genommen waren alle diese Erfindungen aus moderner Sicht noch kein Stahlbeton.
Monier, der kein professioneller Baumeister ist, hatte sehr vage Vorstellungen darüber, wie Beton und Eisen miteinander interagieren. Er empfahl zum Beispiel, das Drahtgewebe in der Platte streng in der Mitte ihres Abschnitts zu verlegen, während es am vernünftigsten war, es im unteren Teil der Struktur zu platzieren. Das schmälert jedoch keineswegs seinen Ruhm als Entdecker eines der bemerkenswertesten und am weitesten verbreiteten Baustoffe des XNUMX. Jahrhunderts. Tatsächlich haben vor Monnier mehrere Erfinder an der Herstellung von Stahlbeton gearbeitet, aber er ist es, der den Verdienst seiner vielseitigen praktischen Anwendung hat. Nach dem Erfolg dachte Monier in Zukunft ständig darüber nach, den Umfang seiner Erfindung zu erweitern. 1873 erhielt er ein Patent für eine Stahlbetonbrücke und stellte 1875 sein Modell einem Expertengremium vor, das die Belastungsprobe bestand. Im selben Jahr baute der Erfinder nach diesem Vorbild eine Fußgängerbrücke mit einer Spannweite von 16 m und einer Breite von 4 m. 1878 erhielt er ein Patent für Stahlbetonbalken und -schwellen und 1880 ein kombiniertes Patent für alle zuvor deklarierten Geschmacksmuster. Dann meldete er seine Erfindungen in Deutschland und Russland an. Es kann jedoch nicht gesagt werden, dass das neue Material sofort allgemeine Anerkennung fand. Die großflächige Verwendung von Stahlbeton begann erst im nächsten Jahrhundert, als Moniers Stahlbetonkonstruktionen von anderen Ingenieuren verbessert wurden und als die grundlegende Doktrin des Stahlbetons entwickelt wurde, die seine bemerkenswerten Eigenschaften offenbarte. Im XNUMX. Jahrhundert wurde dazu nur der erste Schritt getan. 1879 interessierte sich der deutsche Ingenieur Weiss, der eine eigene Baufirma hatte, für Stahlbeton und kaufte von Monier das Patentrecht, sein System in Deutschland einzusetzen. Danach kaufte er alle seine restlichen Patente auf. Weiss ist es zu verdanken, dass das neue Material weithin bekannt wurde. 1886 wurden unter der Leitung von Weiss wissenschaftliche Experimente zur Untersuchung der Eigenschaften von Stahlbeton durchgeführt, die die brillantesten Ergebnisse lieferten. Zu einem wirklich eigenständigen und neuen Baustoff wurde Stahlbeton aber erst, nachdem Weiss 1887 die Bewehrung von der Mitte des Abschnitts, wo Monier sie verlegte, in die untere Zone des Balkens oder der Platte verlegte, die dabei die größte Zugbelastung erfuhr Teil. Es ist bekannt, dass Monnier, nachdem er die Produktion einer Platte auf einer der Berliner Baustellen gesehen hatte, gegen die neue Technologie protestierte und wütend fragte: "Sag mir, wer ist der Erfinder dieses Designs - du oder ich?" Darauf antwortete Weiss ruhig: „Sie waren der Erste, der Eisen mit Beton verbunden hat, und deshalb nenne ich diese Konstruktion das Monier-System, aber ich war der Erste, der Eisen und Beton richtig angeordnet hat, obwohl ich leider kein Patent bekommen konnte dafür." Dank der Innovation von Weiss erhöhte sich die Spannweite der Stahlbetonplatte auf 5 m. Seit dieser Zeit werden verstärkt Stahlbetonplatten im Bauwesen eingesetzt. Stahlbeton zum Beispiel hat den Brückenbau revolutioniert und es ermöglicht, viele Schwierigkeiten zu lösen, die zuvor unüberwindbar schienen. Früher wurden behauene Steine mit genauen Abmessungen und Eisen in besonderer Güte zum Bau von Brücken verwendet. Um schwere Steine und Metallelemente an ihren Platz zu bringen, waren kräftige Hebevorrichtungen und spezielle Transportvorrichtungen erforderlich. In der Zwischenzeit erforderte die Verwendung von Stahlbetonkonstruktionen keine großen Mittel, da die meisten ihrer Bestandteile Sand und Kies waren, die in der Natur weit verbreitet waren und auf der Baustelle abgebaut werden konnten. Mit Beton ummanteltes Eisen rostete nicht und behielt viel länger seine Festigkeit. Gleichzeitig zeigte Stahlbeton eine hohe Feuerbeständigkeit. Während Eisenträger bei einem starken Feuer schnell zusammenbrachen, hielten Stahlbetonkonstruktionen der Einwirkung eines starken Feuers 4-5 Stunden stand. Großes Interesse an Stahlbeton entstand nach dem großen Brand in Baltimore im Jahr 1904, als etwa 300 große Gebäude aus offenen Eisenkonstruktionen abbrannten und einstürzten. Seit dieser Zeit wurden alle tragenden Konstruktionen nur noch aus Stahlbeton hergestellt. Bewehrter Beton wurde auch häufig in der Befestigung verwendet, da er im Vergleich zu gewöhnlichem Beton die vierfache Festigkeit aufwies. Autor: Ryzhov K.V.
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