Долгое время в Риме господствовала каменная кладка насухо. С крупными блоками камня все просто, они удерживаются силой собственной тяжести.
А для мелкого камня и кирпича такой способ кладки непригоден. Ничем не связанные кирпичные стены рано или поздно рухнут. Их обязательно надо связать каким-нибудь вяжущим веществом. Древние египтяне, греки, римляне вначале склеивали кирпичи глиной, потом нашли гипс, асфальт, известь. На их основе стали готовить строительные растворы и скреплять ими отдельные кирпичи и камни, превращая их в монолит.
В Древнем Риме кто-то догадался залить мелкие камни раствором извести и песка. Когда смесь застыла, получился достаточно прочный искусственный камень. Это произошло в III веке до н. э. С тех пор римляне начали применять строительный раствор со щебнем в качестве самостоятельного строительного материала. Новый камень получил название «римский бетон».
Он был несложным в изготовлении и более дешевым, чем природный камень. Теперь не надо было тесать и подгонять тяжелые каменные блоки. Для получения бетона не требовалась высокая квалификация строителей. Дело пошло быстрее. Это обстоятельство было чрезвычайно важным для такого большого города, как Рим.
В то время бетон применяли в основном для забутовки стен. Им заполняли пустое пространство между двумя стенками из кирпича или тесаного камня. Сначала заливали слой раствора из песка, извести и воды, вверху насыпали такой же слой — сантиметров 10—15 каменного щебня. Затем щебень трамбовали. Далее операция повторялась до тех пор, пока не достигали заданной высоты. Застывая, бетон соединялся со стенами в прочный монолит. При устройстве сводов и арок бетонную смесь укладывали по деревянной опалубке необходимой формы. Уплотняли бетон очень осторожно, чтобы не повредить опалубку и не нарушить форму свода.
Всем хорош был римский бетон, но он боялся воды и довольно быстро разрушался. Для строительства требовалось водостойкое вяжущее, и его нашли. Строители заметили: если к известковому раствору добавить вулканический пепел Везувия, то прочность бетона повышалась. К тому же он не только не разрушался в воде, но и твердел в ней. Такой бетон, твердеющий в воде, мы называем гидравлическим. Добавки продукта извержения Везувия назвали пуццоланой по месту большого скопления пепла у местечка Пуццоли вблизи Неаполя.
Бетон стал основным строительным материалом во времена Юлия Цезаря. Уже более двух тысяч лет стоят в городах бывшей Римской империи сооружения тех лет: мосты, акведуки, термы, величественный Пантеон, амфитеатр Флавиев, или Колизей.
Надо сказать, что древние римляне при возведении многих сооружений использовали и так называемый природный бетон. Оказывается, в природе существует материал, подобный искусственному бетону. Это обломки горных пород, которые сама природа связала вместе каким-либо минеральным склеивающим веществом. Им могли быть кремнезем, кальцит, гипс, известь. Такие породы, как конгломерат, песчаник, брекчия, называют цементированными, они по строению очень близки к современному цементному бетону.
С падением Римской империи применение бетона прекратилось, секреты его получения были утрачены.
Возобновилось использование бетона только в XVIII столетии в европейских странах.
В России известковый раствор — основа римского бетона — применялся еще со времен Киевской Руси. Пуццоланы у нас не нашлось, поэтому в качестве гидравлической добавки догадались использовать толченый кирпич, бой керамической посуды и черепицы. Толченый кирпи на Руси называли цемянкой, а вяжущее на основе извести с цемянкой в XVIII веке у нас называли цементом. Известно, что Петр I требовал присылки именно цемента, а не извести для строительства верфей в Лодейном поле. Разумеется, этот цемент мало чем походил на современный.
Значение слова «цемент» на протяжении многих веков неоднократно менялось. Сегодня это собирательное название искусственных неорганических порошкообразных вяжущих материалов. В переводе с латинского «цемент» означает «битый камень», «щебень». Одно время цементом именовали гидравлические добавки к извести, потом цементом стали называть все вяжущие растворы: глиняные, гипсовые, известковые. Иногда цементом называли даже замазки.
Но вернемся в XVIII столетие. Строителей не удовлетворяли известковые растворы, так как кладка на их основе просыхает в полной мере только года за два и, что еще важнее, бетоны на извести легко разрушались под воздействием влаги. Приходилось искать хорошее гидравлическое вяжущее вещество, чтобы создавать прочные и водостойкие бетоны. Ведь секрет римского бетона еще не был разгадан.
В 1759 году английский инженер Джон Смитон первым при сооружении Эддистонского маяка применил вяжущее из обожженных глинистых известняков. Полученная известь твердела не только на воздухе, но и под водой. Смитон получил гидравлическую известь, что особенно важно для Англии, где в середине XVIII века в связи с развитием мореплавания, мостостроения, строительства портов требовалось много водостойкого вяжущего материала.
В конце XVIII столетия другой англичанин, Джеймс Паркер обнаружил в устье Темзы скопления окатанных камней. Ими оказались известняки, содержащие более 25 % глинистых примесей. Джеймс Паркер обжег камни, но при гашении их водой они не рассыпались в белый порошок, как обычно при получении извести. У него оказались мелкие камешки, которые при помоле дали порошок серого цвета. После затворения, или смешения его с водой, раствор быстро твердел как на воздухе, так и в воде и набирал еще большую прочность, чем уже известная гидравлическая известь. Это вяжущее назвали романцементом, что в переводе означает «римский цемент». Так через много столетий было получено вяжущее, близкое к римскому. Романцемент на долгие годы займет ведущее место в строительном производстве.
Однако месторождений известняков с необходимым строго определенным содержанием глины не так уж много. Стояла задача составить искусственную смесь, пригодную для получения прочного гидравлического вяжущего. Но без знания точных соотношений известняка и глины сделать это не так просто. Без теоретических знаний поиски искусственного вяжущего велись медленно, вслепую.
Почти одновременно, независимо друг от друга английский каменщик Джозеф Аспдин и русский строитель Егор Челиев усовершенствовали романцемент, приблизив его по свойствам к современному цементу. Но судьба распределила роли двух изобретателей не поровну. Джозеф Аспдин уже при жизни пользовался всемирной известностью. Имя Егора Челиева более ста лет находилось в полном забвении.
21 октября 1824 года каменщик Джозеф Аспдин получает патент на усовершенствование способа производства искусственного камня — портландцемента. Этот день считается днем рождения современного искусственного вяжущего. В затвердевшем виде новый цемент напоминал известняк из каменоломен близ города Портланда, отсюда и название нового строительного материала— портландцемент.
Сорокапятилетний уроженец города Лидса Джозеф Аспдин основал неподалеку в Уэйкфилде заводское производство нового цемента. Дело его процветало, и очень скоро к нему пришло признание. В 1924 году в Англии праздновали столетие со дня изобретения портландцемента. На торжества прибыла американская делегация. Она от имени Американской портландце-ментной ассоциации преподнесла городу Лидсу мемориальную бронзовую доску в память Джозефа Аспдина. Надпись на доске гласила, что изобретение портландцемента сделало весь мир должником Дж. Аспдина. В 1938 году от имени цементной промышленности Англии в кладбищенской церкви, где погребен изобретатель, была установлена мемориальная доска Джозефу Аспдину с двумя барельефами. Так отмечены заслуги англичанина в изобретении отличного вяжущего.
А что же с русским изобретателем?
Исследования советских авторов позволяют поставить рядом с именем англичанина Джозефа Аспдина забытое имя Егора Челиева. Русский изобретатель Егор Герасимович Челиев (грузин по отцу, русский по матери) родился в 1771 году. Его дед с петровского времени, а затем и отец состояли на службе в России. Грузинская фамилия Челидзе со временем превратилась в Челиевых. Егору не удалось получить сколько-нибудь серьезного систематического образования. Учился он самостоятельно всю жизнь. Службу начал с 16 лет. Сначала он был уездным землемером, потом военным, чиновником и снова землемером. Ему приходилось составлять планы городов, сел, деревень. Позднее, в 1818 году Челиев участвовал в разработке «Прожек-тированного плана столичного города Москвы». Эта его деятельность позволила составителям Биографического словаря в 1905 году назвать Егора Герасимовича географом. В то время под этим словом понимали деятельность Челиева как землемера, землеустроителя, картографа и планировщика.
