Σκυρόδεμα
Το σκυρόδεμα είναι ένα σημαντικό υλικό για την κατασκευή διαφόρων κτιρίων και κατασκευών. Είναι ένα σύνθετο υλικό που αποτελείται από τσιμέντο Πόρτλαντ, άμμο, χαλίκι ή αδρανή και νερό σε διαφορετικές αναλογίες ανάλογα με την εργασία.
Το σκυρόδεμα χρησιμοποιείται περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο τεχνητό υλικό στον κόσμο. Από το 2006, κάθε χρόνο κατασκευάζονται περίπου 7,5 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα σκυροδέματος - πάνω από ένα κυβικό μέτρο για κάθε άνθρωπο στη Γη.
Τα συστατικά αναμειγνύονται μαζί σε μια πάστα, λίγο σαν να φτιάχνετε ζύμη για ψωμί. Στη συνέχεια, το σκυρόδεμα χύνεται σε ένα πλαίσιο. Μετά από λίγες ώρες σκληραίνει. Το σκυρόδεμα στερεοποιείται λόγω μιας χημικής αντίδρασης που είναι γνωστή ως ενυδάτωση. Το νερό αντιδρά με το τσιμέντο, το οποίο συνδέει τα άλλα συστατικά μεταξύ τους, δημιουργώντας τελικά ένα ισχυρό υλικό που μοιάζει με πέτρα.
Το σκυρόδεμα χρησιμοποιείται για την κατασκευή οδοστρωμάτων, σωλήνων, αρχιτεκτονικών κατασκευών, θεμελίων, αυτοκινητοδρόμων, γεφυρών, πολυώροφων χώρων στάθμευσης, τοίχων, βάσεων για πύλες, φράκτες και στύλους, ακόμη και σκαφών. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημά του είναι ότι συνδέει μεταξύ τους τούβλα και πέτρες καλύτερα από οποιαδήποτε άλλη μέθοδο που γνωρίζει η ανθρωπότητα.
Το σκυρόδεμα είναι ισχυρό σε θλίψη αλλά αδύναμο σε εφελκυσμό. Για ορισμένους σκοπούς πρέπει να ενισχυθεί με χαλύβδινες ράβδους. Τα κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα μπορούν να κατασκευαστούν για να συνδέσουν όλα τα μέρη μεταξύ τους, τα θεμέλια, τους τοίχους, τα δάπεδα και τις στέγες, αλλά η κατασκευή από σκυρόδεμα δεν καθιστά τα κτίρια αντισεισμικά.
Το σκυρόδεμα είναι τόσο παλιό όσο το 5600 π.Χ. Δεν εφευρέθηκε από τους Ρωμαίους, αλλά χρησιμοποιήθηκε πολύ από αυτούς. Ορισμένα είδη σκυροδέματος είναι αδιάβροχα και ορισμένα είδη ακόμη και υποβρύχια.
Σκυρόδεμα που χρησιμοποιείται για την κατασκευή ενός κτιρίου
Εξωτερική άποψη του Ρωμαϊκού Πανθέου, που εξακολουθεί να είναι ο μεγαλύτερος (διάμετρος 43,4 μ.) μη οπλισμένος θόλος από συμπαγές σκυρόδεμα.
Ένα σύγχρονο κτίριο: Το Δημαρχείο της Βοστώνης (ολοκληρώθηκε το 1968) είναι κατασκευασμένο σε μεγάλο βαθμό από σκυρόδεμα, τόσο προκατασκευασμένο όσο και χυτό στη θέση του.
Το Πάνθεον του Αδριανού στη Ρώμη αποτελεί παράδειγμα ρωμαϊκής κατασκευής από σκυρόδεμα.
Πρόσθετα
Υπάρχουν πολλά πρόσθετα για να κάνουν το σκυρόδεμα να πήξει γρηγορότερα, να πήξει πιο αργά, να πήξει πιο δυνατά, να μειώσει τη διάβρωση και ούτω καθεξής. Οι Ρωμαίοι ανακάλυψαν ότι η προσθήκη ηφαιστειακής τέφρας παρήγαγε ένα σκυρόδεμα που πήγαινε καλά στο νερό. Οι Ρωμαίοι γνώριζαν επίσης ότι η προσθήκη τρίχας αλόγου έκανε το σκυρόδεμα λιγότερο επιρρεπές σε ρωγμές κατά την πήξη και ότι η προσθήκη αίματος το έκανε πιο ανθεκτικό στον παγετό.
Το σύγχρονο σκυρόδεμα κατασκευάστηκε το 1756 από τον Βρετανό μηχανικό John Smeaton. Πρόσθεσε βότσαλα και τούβλα σε σκόνη στο τσιμέντο. Το 1824, ο Άγγλος εφευρέτης Joseph Aspdin εφηύρε το τσιμέντο Πόρτλαντ, το οποίο παρέμεινε το κύριο τσιμέντο που χρησιμοποιείται στην παραγωγή σκυροδέματος. Έκαψε αλεσμένο ασβεστόλιθο και άργιλο μαζί. Η διαδικασία της καύσης άλλαξε τις χημικές ιδιότητες των υλικών και ο Aspdin δημιούργησε ένα ισχυρότερο τσιμέντο από ό,τι θα μπορούσε να παραχθεί μόνο με απλό θρυμματισμένο ασβεστόλιθο.
Τον 19ο αιώνα ανακαλύφθηκε το οπλισμένο σκυρόδεμα από τον Γάλλο κηπουρό Joseph Monier το 1849 (κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1867). Ο François Coignet το μελέτησε και το βελτίωσε. Πρόκειται για σκυρόδεμα με χαλύβδινες ράβδους μέσα σε αυτό, που ονομάζονται ράβδοι οπλισμού (rebars). Οι γυάλινες ή πλαστικές ίνες αρχίζουν να αντικαθιστούν τις χαλύβδινες ράβδους.
Πολλές σύγχρονες χημικές ουσίες μπορούν να προστεθούν στο μείγμα για την επίτευξη ειδικών στόχων. Οι "υπερρευστοποιητές" είναι χημικές ουσίες που βελτιώνουν την εργασιμότητα, δηλαδή την ικανότητα διαμόρφωσης του σκυροδέματος πριν αυτό σκληρυνθεί. Οι χρωστικές ουσίες μπορούν να αλλάξουν το θαμπό γκρίζο χρώμα. Οι αναστολείς διάβρωσης μπορούν να μειώσουν τη σκουριά στις χαλύβδινες ράβδους. Η "συμπαρασύλληψη αέρα" είναι η έκλυση μικρών φυσαλίδων στο σκυρόδεμα πριν αυτό πήξει. Αυτό βοηθά το σκυρόδεμα να επιβιώσει από το πάγωμα και την απόψυξη ενός ψυχρού κλίματος. Η σκωρία υψικαμίνου μπορεί να αναμιχθεί με σκυρόδεμα. Μετατρέπει το χρώμα σε σχεδόν καθαρό λευκό και κάνει το σκυρόδεμα πιο ισχυρό.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Από τι είναι φτιαγμένο το σκυρόδεμα;
A: Το σκυρόδεμα είναι ένα σύνθετο υλικό που αποτελείται από τσιμέντο Πόρτλαντ, άμμο, χαλίκι ή αδρανή και νερό σε διαφορετικές αναλογίες ανάλογα με την εργασία.
Ερ: Πόσο σκυρόδεμα παράγεται κάθε χρόνο;
Α: Από το 2006, κατασκευάζονται κάθε χρόνο περίπου 7,5 δισεκατομμύρια κυβικά μέτρα σκυροδέματος - περισσότερο από ένα κυβικό μέτρο για κάθε άνθρωπο στη Γη.
Ερ: Τι δημιουργεί η ανάμειξη των συστατικών μαζί;
Α: Η ανάμειξη των συστατικών μαζί δημιουργεί μια πάστα, παρόμοια με την παρασκευή ζύμης για ψωμί.
Ερ: Πώς στερεοποιείται το σκυρόδεμα;
Α: Το σκυρόδεμα στερεοποιείται λόγω μιας χημικής αντίδρασης γνωστής ως ενυδάτωση. Το νερό αντιδρά με το τσιμέντο, το οποίο συνδέει τα άλλα συστατικά μεταξύ τους, δημιουργώντας τελικά ένα ισχυρό υλικό που μοιάζει με πέτρα.
Ερ: Ποιες είναι μερικές κοινές χρήσεις του σκυροδέματος;
Α: Οι συνήθεις χρήσεις του σκυροδέματος περιλαμβάνουν πεζοδρόμια, σωλήνες, αρχιτεκτονικές κατασκευές, θεμέλια, αυτοκινητόδρομους, γέφυρες και πολυώροφες κατασκευές στάθμευσης. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τοίχων, θεμελίων για πύλες και φράχτες, ακόμη και σκαφών.
Ερ: Ποιο είναι ένα πλεονέκτημα της χρήσης σκυροδέματος έναντι άλλων υλικών;
Α: Ένα πλεονέκτημα της χρήσης του σκυροδέματος έναντι άλλων υλικών είναι ότι συνδέει τα τούβλα και τις πέτρες καλύτερα από οποιαδήποτε άλλη γνωστή στην ανθρωπότητα μέθοδο.
Ερ: Πότε χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το σκυρόδεμα;
Α: Το σκυρόδεμα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ήδη από το 5600 π.Χ.
