Жидкий бетон

В Соединенных Штатах Америки автомобильные дороги традиционно строят не только из асфальта, но и из бетона. Более того, последний считается куда предпочтительным для создания дорожного полотна. Что же такого особенного в бетоне и неужели он лучше асфальта по своим характеристикам? Итак, попробуем разобраться.

В США хватает и асфальтных дорог, и плохих дорог.

Дороги – это черная дыра для денег налогоплательщиков не только в России, но и в почти любой другой стране. Наиболее красноречивым в этом отношении является пример Соединенных Штатов Америки. От штата к штату качество и состояние дорожного покрытия сильно варьируются. Так, например, в 2017 году в штате Род-Айленд в плохом состоянии было 53% дорог штата, в Калифорнии – 45%, на Гавайях – 42%, Коннектикуте и Нью-Джерси – 34%, Оклахоме – 33%. Список можно продолжить. Как и везде дороги в США разбивает два основных фактора воздействия: постоянное движение транспортных средств и причуды климата.

У бетонной дороги есть много плюсов.

И если бывшие советские республики с по-настоящему плотным потоком автомобилей столкнулись лишь недавно, то в США данная проблема имеет куда более глубокие корни. В конце концов, именно Америка в свое время была центром автомобильного производства и одной из самых автомобилизированных стран в мире. При этом, как и Россия, США – это страна с достаточно обширной территорией. В общемировом зачете Америка занимает 4-ое место с небольшим отставанием по площади от Китая и Канады, и почти в два раза уступая России. Нужно ли говорить, что для перевозки грузов по американским просторам используются, в том числе здоровенные грузовики? Дешево и сердито! Вот только первым в этом случае страдает асфальт.

Хотя бетон дороже, он крепче и надежнее. Служит около 30 лет.

Дело в том, что асфальт – это относительно дешевый материал с достаточно простой технологией укладки. Однако, за дешевизну такого дорожного покрытия приходится расплачиваться его прочностью и надежностью. Средний срок службы асфальтной дороги в США – 12 лет. Но это по документам. В реальности все гораздо хуже, особенно если по таким дорогам начинают ездить большегрузы. В некоторых штатах асфальтные дороги настолько плохи, что, если снять там видео еще и в плохую погоду, зрителю будет не просто поверить, что на картинке действительно Америка, а не родные просторы! Поэтому строить асфальтную дорогу большой протяженности между двумя городам не очень-то выгодно, особенно если знаешь, что по такому шоссе будут регулярно гонять грузовики.

Но было бы наивно думать, что в США не кладут асфальтные дороги.

Поэтому в США (на самом деле не только) крупные межштатные автомагистрали, те самые шоссе «Highways», предпочитают строить все-таки из бетона. Да, бетон намного дороже асфальта. Однако, только в первом приближении! Если стоит задача построить бетонное шоссе, по которому будут гонять тяжелые грузовики, то очень быстро оказывается, что бетон выходит еще и дешевле. Ведь перекладывать бетонную дорогу придется в 2.5-3 раза раже. По документам такое полотно в США может служить около 30 лет. Было бы ошибкой думать, что в процессе не появляется необходимость такие дороги латать. Однако, по иронии судьбы ремонт бетонной дороги дешевле и долговечнее, чем ремонт асфальтной.

Находясь под постоянно нагрузкой бетонные дороги плохо переносят холод.

Помимо этого, бетонные дороги обладают еще несколькими серьезными плюсами. Помимо высокой прочности, жесткости и надежности, такие дороги хорошо переносят летний зной в отличие от асфальтных. Бетон лучше сопротивляется деформации, более экологичен, а также лучше отражает свет, что особенно полезно при движении ночью. И здесь читателю уже впору задать главный вопрос: если бетон настолько крут, то почему же один раз не раскошелиться и не закатать в него абсолютно все дороги, что в Америке, что в России? Неужели, зеленый свет «суровому» бетону на дорогах не дают только вороватые чиновники и хитрые деляги, владеющие строительными и дорожным компаниями?!

Но там где позволяет климат, американцы действительно стараются класть именно бетонные автобаны.

Хотя компоненту коррупции никто ни в одной стране отменять не станет, есть против бетонных дорог куда более весомый аргумент, с которым не сможет поспорить ни Следственный комитет России, ни Министерство юстиции США – это физика. Дело в том, что при всех своих очаровательных плюсах бетонное дорожное покрытие обладает рядом серьезных минусов помимо высокой цены.
Во-первых, бетонные дороги строятся намного дольше. А время – это тоже деньги. Бетон набирает прочность в течение 25 дней! Во-вторых, точно также, как бетон хорошо держит высокую температуру, он абсолютно не выдерживает низкой температуры, находясь под постоянными механическими нагрузками. Ну, и в-третьих, бетонное покрытие очень, очень, очень плохо переносит перепады температур. Особенно частые перепады температур, что одинаково свойственно как части штатов США, так и для значительной части российской территории. Поэтому в Америке бетонные «Highways» кладут по большей части лишь там, где круглый год стабильная плюсовая температура.

Создателем первого бетонного судна считается француз Жан Луи Ламбо. В середине XIX века изобретатель использовал цементный раствор, металлическую арматуру и опалубку для создания небольшой лодки. Лодка могла успешно держаться на плаву и мало чем отличалась от таковых из дерева. С этого момента началась история бетонного судостроения, которая уже ко второй половине XX века сойдет практически на нет.

На воде бетонный корабль держится из-за все той же силы Архимеда.

Почему не тонет бетонный корабль? Встречный вопрос: а почему он должен тонуть? Ведь в случае с судостроением роль играет не только масса, но и плотность объекта. Корпус корабля заполнен воздухом, поэтому его плотность оказывается меньше плотности воды. А дальше начинает работать закон Архимеда: на тело, погруженное в газ или жидкость, действует выталкивающая сила, численно равная весу объема жидкости или газа, вытесненного телом. Оказавшись в воде, на судно воздействует как сила тяжести, так и сила Архимеда. Если сила тяжести окажется больше – корабль утонет_ если меньше – будет выталкиваться. Если обе силы окажутся в относительном равенстве, судно будет спокойно держаться на воде. Собственно, по этой же причине не тонут любые другие корабли хоть из дерева, хоть из металла. Бетон как материал в этом отношении - не исключение.

Сегодня бетонные суда почти не используются.

Несмотря на удачный опыт Жан Луи Ламбо, бетонные суда не снискали популярности в XIX веке. На дворе была промышленная революция, экономика росла стремительно, никаких проблем с металлическим судостроением не было. Строительство бетонных кораблей было очень дешевым. Однако, экономить на них в долгосрочной перспективе было невозможно из-за имевшихся недостатков. Из-за заметно большой массы корпуса такие суда потребляли намного больше топлива. Был и еще один серьезный недостаток. Бетонные суда не могли похвастаться хорошими мореходными качествами. Поэтому использовать их можно было по большей части лишь в качестве грузовых и пассажирских.

Севший на мель уже после войны 79-метровый Атлант.

Отношение к бетонному судостроению изменила Первая мировая война. Уже в 1915 году воюющим странам стало остро не хватать стали. В первую очередь металл уходил на строительство военных кораблей и подводных лодок. Сэкономить решили на транспортных суда. В итоге многие страны, в том числе не участвовавшие в войне, бросились строить корабли из железобетона. Так продолжалось до 1919 года. К этому моменту война кончилась, и стало возможно строить суда, паромы и баржи из более привычных материалов. Тем не менее за годы войны и сразу после ее окончания в США, Великобритании, Италии, Германии, Норвегии, Франции, Нидерландах и Дании было построено более 1000 «каменных» кораблей. При этом было бы ошибкой считать, что такие корабли были крошечными. Например, американский SS Atlantus, спущенный на воду в 1918 году, имел длину корпуса в 79 метров. Самым же большим железобетонным судном стал 130-метровый танкер «Сельма».

Бетонные суда - это шаг во многом вынужденный.

После 1919 года железобетонное судостроение сошло на нет почти во всех странах. Однако, в Германии из-за послевоенного кризиса и наложенных на нее репараций паромы и баржи из бетона активно строили все 1920-е и 1930-е годы. Похожим образом обстояли дела и в Советском Союзе, республики которого пережили к моменту образования новой страны не только империалистическую, но и гражданскую войну. В СССР бетонные корабли (по большей части транспортные баржи) стали активно строить сразу после Октябрьской революции по той же причине, что и везде – нехватка стали. Выпускались они главным образом для речного плавания. Постепенно отказываться от кораблей из железобетона начали только после Великой Отечественной войны. И хотя бетонное судостроения является по большей части экстренной мерой, отдельные «каменные» баржи, танкеры и паромы используются по сей день. Более того их продолжают штучно строить.