تاریخچه بتن

تاریخچه بتن
مقدمه
اگر کمی به دور و اطراف خود نگاه کنید در می یابید که بدون بتن، تصویر جهان امروزی به شکلی کاملا متفاوت رقم می خورد . انواع مختلف سازه ها و ساختمان ها با همین ترکیب ساده اما شگفت انگیز ساخته می شود، از پیاده رو و جاده گرفته تا سازه های سخت تر و پیچیده تر با ویژگی های خاص مانند پل ها و سدها. به قول نیویورکی ها :((ما در جنگل های بتنی زندگی می کنیم)). درست است که استفاده از بتن به صورت امروزی و گسترده یکی دو قرن قدمت دارد اما این ماده با ارزش دارای قدمت و تاریخچه طولانی و چشمگیر است که از چند هزار سال پیش، حتی پیش از ساخت بناهایی مانند اهرام مصر آغاز شده است. تاریخچه آن از زمان امپراطوری روم باستان و معماری اعجاب انگیزشان تا سازها و ساختمان های مدرن امروزی می رسد.در این نوشته نگاهی کوتاه به تاریخچه بتن، چگونگی پیدایش آن، و معروفترین و تاثیر گذارترین سازه های بتنی در تاریخ این ماده پرکاربرد را بررسی خواهیم کرد.

تاریخچه بتن، بتن اولین بار در کجا و توسط چه تمدنی استفاده شد؟
مانند بسیاری از اختراعات دوران باستان درمورد مخترع اصلی بتن نیز همچنان بحث ها و نظرات متفاوتی هست،البته این موضوع تا حدودی به اینکه کدام نمونه از نمونه های اولیه را بتن بنامیم بستگی دارد.
بتن در فلسطین و جنوب سوریه
اولین سازه های بتنی توسط تاجران و قوم نبطی و بادیه نشینان قسمت هایی از شمال کشور اردن و جنوب سوریه ی امروزی در حدود۶۵۰۰ سال قبل از میلاد ساخته شد. همچنین طی یک عملیات راه سازی در فلسطین در سال ۱۹۸۵ سازه ای مربوط به حدود ۷۰۰ سال پیش از میلاد کشف شد. دانشمندان گمان می کنند این سازه یک کف بتنی است که با حرارت دادن سنگ های آهک و ترکیب آن با سنگدانه و آب ساخته شده و بلوک های مورد استفاده در آن توسط یک ماده سیمانی به هم متصل شده.
بتن در مصر باستان
در مصر باستان نیز اشکال خام بتن در حدود ۳۰۰۰ سال قبل از میلاد ( تقریبا ۵۱۰۰ سال پیش! ) استفاده می شده.
تمدن مصر باستان از ترکیب کاه و گل به منظور چسباندن آجرها به همدیگر استفاده می کردند. همچنین در ساخت اهرام بزرگ مصر شواهد استفاده از آهک و گچ برای ساخت ملات با رویکردی جدید و نوآورانه پیدا شده. حدس زده می شود برای هرم بزرگ مصر حدودا به ۵۰۰ هزار تن ملات برای بسترسازی قراردادن سنگ های نما نیاز بوده!

بتن در چین
همزمان در بخش های شمالی چین در ساخت دیوار بزرگ چین و صنایع قایق سازی از نوعی ترکیب مانند سیمان استفاده می شد. طی تحقیقات و انجام آزمایشات طیف سنجی از نمونه ملات ها محققین متوجه شدند یکی از اجزا اصلی این ملات نوعی خمیر برنج گلوتنی با خاصیت چسبندگی بوده. این ملات ها بعد گذشت قرن ها همچنان مقاومت خود را حفظ کرده و در بناهای به جا مانده وجود دارد.
بتن در روم و یونان باستان
از جهت تکنولوژی پیشرفته و گستردگی استفاده از بتن این تمدن در بالای لیست و رتبه ۱ قرار می گیرد. یونانیان در حدود ۶۰۰ سال قبل از میلاد یک پزولان طبیعی را کشف کردند. این پزولان با ترکیب شدن با آهک از خود خاصیت هیدرولیکی نشان میداد. البته رومیان در زمینه ساخت و ساز از یونانیان بسیار فعال تر بودند. در حدود ۲۰۰ سال پیش از میلاد مسیح رومیان با استفاده از بتن به طور قابل توجه و با کیفیت بالایی مشغول ساخت بنا های متعددی بودند.البته توجه داشته باشید آن نمونه بتن با نمونه هایی که امروزه استفاده می شود تفاوت های زیادی دارد بتن مورد استفاده رومیان بیش تر به صورت خرده سنگ های سیمانی بوده. رومیان برای ساخت بنا های خود اغلب قطعات سنگی را در ابعاد مختلف قرار می دادند و فاصله ی بین آن ها را با ملات های ساخته شده پر می کردند. نوع دیگری از ملات نیز که در روم کاربرد داشته نوعی ملات سیمانی-آهکی ساده بوده که در اثر واکنش با دی اکسید کربن موجود در هوا به آرامی سفت و سخت می شدند اما هیدراسیون واقعی در آن ها انجام نمی شد به همین علت ملات ضعیفی محسوب می شد.
از آنجا که هنر یکی از ارکان اصلی فرهنگ رومیان بود در معماری و ساختمان های روم نیز بسیار تاثیر گذار بود. آن ها برای ساختمان های بزرگ که ارزش هنری داشت و باید دارای دوام و مقاومت بالا می بود نوع خاصی سیمان از ماسه های آتشفشانی به نام HERENA FOSSICIA ساختند. برای سازه های دریایی که در مجاورت آب و رطوبت بودند نیز از یک ماسه آتشفشانی دیگر به نام POZZUOLANA استفاده می کردند . در این دوره برای اولین بار انسان از سیمان در مقیاس بزرگ بهره برد. این دو ماده با آب و آهک واکنش شیمیایی می داد و پس از هیدراته شدن توده ای سخت و سنگی شکل پدید می آورد.
همچنین رومیان از برخی مواد مانند چربی حیوانی، شیر و خون به عنوان افزودنی به این ملات استفاده می کردند. از سوی دیگر علاوه بر استفاده از پزولان های طبیعی رومیان توانستد با ابداع روشی دو نوع پزولان مصنوعی هم ایجاد کنند، خاک رس کائلونی و سنگ های آتشفشانی کلسین شده. این دستاورد ها در کنار ساخت ساختمان هایی خارق العاده مانند معبد پانتئون و کولوسئوم نشان از تکنیک پیشرفته و دانش بالای تمدن روم باستان در آن دوره است.
تاریخچه بتن ، شکل گرفتن فرم امروزی بتن
پس از فروپاشی امپراطوری روم در قرن ۵ میلادی استفاده از بتن نیز تا حد زیادی رو به افول رفت و بسیاری از تکنیک های ساخت آن به فراموشی سپرده شد.
بعد از حدود ۱۰ قرن و از اواسط قرن ۱۷ میلادی تا اواخر قرن ۱۹ میلادی مجموعه ای از کشفیات و اختراعات مانند تکه های مختلف یک پازل کنار هم قرار گرفت تا زمینه ساز شکل گیری فرم امروزی بتن به شکلی که ما می شناسیم باشد. در پایین به صورت موردی و کوتاه مهم ترین های آن را بررسی می کنیم:
در سال۱۷۷۹، برای هیگینز حق ثبت اختراع سیمان هیدرولیک (سیمان مناسب برای گچ بری) صادر شد.
در سال ۱۷۹۶، جیمز پارکر از کشور انگلستان توانست یک سیمان هیدرولیک طبیعی با استفاده از کلسینه کردن گره های سنگ آهک ناخالصِ دارای خاک رس بدست آورد.
در سال ۱۸۱۸، سیمان طبیعی برای اولین بار در کشور آمریکا تولید شد.
در سال ۱۸۲۴، فردی به نام جوزف آسپدین از کشور انگلستان توانست سیمان پرتلند را اختراع کند.
در سال ۱۸۳۰، اولین تولید آهک و سیمان هیدرولیک در کانادا صورت گرفت.
در سال ۱۸۳۶، اولین تست سیستماتیک مقاوت فشاری و کششی در آلمان انجام شد.
در سال ۱۸۴۳، کمپانی J. M. Mauder, Son & Co مجوز تولید سیمان پرتلند را دریافت کرد.
در سال ۱۸۸۷، هنری لو شاتلیه از فرانسه نسبت های اکسیدی مناسب برای تهیه ی آهک در تولید سیمان بدست آورد.
ساخت بتن مسلح
در سال ۱۸۴۹ میلادی باغبانی به نام جوزف مونیه از کشور فرانسه، اولین نمونه بتن مسلح یا بتن آرمه را تولید کرد و در سال ۱۸۶۷ به ثبت رساند. از آن جا که بتن در برابر خم شدگی و نیرویی کششی بسیار آسیب پذیر بود؛ جوزف از میلگرد برای تقویت بتن استفاده کرد، به صورتی که در بتن شبکه های توری مانند میلگرد به جهت انتقال نیروی کششی به آن ها قرار داد تا از ترک خوردگی و شکست بتن جلوگیری کند.این نوآوری تاثیر بسیار زیادی در افزایش مقاومت بتن داشت.
ساخت اولین ساختمان با بتن مسلح
اولین ساختمان بتن آرمه جهان توسط مهندسی فرانسوی به نام کویگنت در سال ۱۸۵۳ در شمال شهر پاریس و در ۴ طبقه نزدیک به کارخانه سیمان خانوادگی اش بنا کرد.
در سال ۱۸۷۵، ویلیام وارد اولین ساختمان بتن آرمه آمریکا را در شهر نیویورک ساخت واین اتقاق نقطه ی عطفی در تاریخچه بتن ایجاد کرد.
همچنین در سال ۱۹۰۴ اولین ساختمان بلند جهان با استفاده از بتن آرمه در سینسیناتی اوهایو آمریکا ساخته شد. این ساختمان در ۱۶ طبقه و ۶۴ متر ارتفاع بنا شد.
اولین محموله بتن آماده در سال ۱۹۱۳ در بالتیمور مریلند آمریکا تحویل داده شد.و در سال ۱۹۱۷ اداره ملی استاندارد آمریکا، فرمول استاندارد سیمان پرتلند را معرفی کرد.

بتن پیش تنیده
در سال ۱۹۲۷، یوجین فریسینت بتنی با نام بتن پیش تنیده را ساخت. در این روش تاندون هایی مانند کابل ها در بتن استقاده می شد که امکان ساخت سازه های بزرگتر و مقاوم تر که با بتن آرمه قابل اجرا نبود را فراهم کرد.
در سال ۱۹۶۲، برج های دوقلو گلدبرگ در مارینا سیتی در کنار سواحل شیکاگو سرآغازی برای استفاده از بتن آرمه در آسمان خراش های امروزی بود .در آن زمان این برج رکورد ارتفاع ۵۸۸ فوت (تقریبا ۱۸۰ متر) را ثبت کرد.
امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی بتن های جدید تر با کاربری های خاص نیز تولید شده اند که می توانید در مقاله انواع بتن های خاص مطالعه بفرمایید.
همچنین از شما دعوت می کنیم با مطالعه مقاله مهم ترین ساختمان های بتنی دنیا با ویژگی های جذاب آن ها و طیف گسترده کاربرد بتن در صنعت ساختمان بیش تر آشنا شوید.