La storia del calcestruzzo e del cemento

Il calcestruzzo è un materiale utilizzato nella costruzione di edifici, costituito da una particella dura, chimicamente inerte, nota come aggregato (di solito costituito da diversi tipi di sabbia e ghiaia), che è legato insieme da cemento e acqua.

Gli aggregati possono includere sabbia, pietrisco, ghiaia, scorie, ceneri, scisto bruciato e argilla bruciata. L'aggregato fine (fine si riferisce alla dimensione del particolato aggregato) viene utilizzato nella realizzazione di lastre di cemento e superfici lisce. L'aggregato grosso viene utilizzato per strutture o sezioni massicce di cemento.

Il cemento è stato molto più lungo del materiale da costruzione che riconosciamo concreto.

Cemento nell'antichità

Si pensa che il cemento sia più vecchio dell'umanità stessa, essendosi formato naturalmente 12 milioni di anni fa, quando il calcare bruciato ha reagito con lo scisto bituminoso. Il calcestruzzo risale almeno al 6500 a.C. quando la Nabatea di ciò che oggi conosciamo come Siria e Giordania utilizzava un precursore del calcestruzzo moderno per costruire strutture che sopravvivono fino ai giorni nostri. Assiri e babilonesi usavano l'argilla come sostanza legante o cemento. Gli egiziani usavano il cemento a base di calce e gesso. Si pensa che il Nabateau abbia inventato una prima forma di calcestruzzo idraulico, che si indurisce se esposto all'acqua utilizzando calce.

L'adozione del calcestruzzo come materiale da costruzione ha trasformato l'architettura in tutto l'impero romano, rendendo possibili strutture e progetti che non avrebbero potuto essere costruiti usando solo la pietra che era stata un punto fermo della prima architettura romana. Improvvisamente, gli archi e l'architettura esteticamente ambiziosa sono diventati molto più facili da costruire. I romani usarono il cemento per costruire monumenti permanenti come le Terme, il Colosseo e il Pantheon.

L'arrivo dell'età oscura, tuttavia, vide tale ambizione artistica diminuire insieme al progresso scientifico. In effetti, il Medioevo ha visto molte tecniche sviluppate per la fabbricazione e l'uso del calcestruzzo perduto. Il calcestruzzo non avrebbe fatto i suoi prossimi passi avanti seri fino a quando non sarebbero passati i secoli bui.

L'Età dell'Illuminismo

Nel 1756, l'ingegnere britannico John Smeaton realizzò il primo calcestruzzo moderno (cemento idraulico) aggiungendo ciottoli come aggregato grossolano e mescolando mattoni alimentati nel cemento. Smeaton ha sviluppato la sua nuova formula per il calcestruzzo al fine di costruire il terzo faro Eddystone, ma la sua innovazione ha spinto un enorme aumento nell'uso del calcestruzzo nelle strutture moderne. Nel 1824, l'inventore inglese Joseph Aspdin inventò Portland Cement, che è rimasta la forma dominante di cemento utilizzata nella produzione di calcestruzzo. Aspdin ha creato il primo vero cemento artificiale bruciando insieme calcare e argilla macinati. Il processo di combustione ha cambiato le proprietà chimiche dei materiali e ha permesso ad Aspdin di creare un cemento più forte di quello che il calcare frantumato semplice avrebbe prodotto.

La rivoluzione industriale

Il calcestruzzo ha fatto un passo avanti storico con l'inclusione del metallo incorporato (solitamente acciaio) per formare quello che ora viene chiamato cemento armato o cemento armato. Il cemento armato fu inventato nel 1849 da Joseph Monier, che ricevette un brevetto nel 1867. Monier era un giardiniere parigino che produceva vasi da giardino e vasche di cemento armato con una rete di ferro. Il cemento armato combina la resistenza alla trazione o alla flessione del metallo e la resistenza a compressione del calcestruzzo per resistere a carichi pesanti. Monier espose la sua invenzione all'Esposizione di Parigi del 1867. Oltre alle sue pentole e vasche, Monier promosse il cemento armato per l'uso in legami ferroviari, tubi, pavimenti e archi.

I suoi usi finirono anche per includere il primo ponte rinforzato in cemento e enormi strutture come le dighe Hoover e Grand Coulee.