تاریخچه بتن از ماقبل تاریخ تا دوران مدرن + (برترین سازه‌های بتنی قدیمی)

بتن (Concrete)، به عنوان یکی از مصالح ساختمانی بی‌نظیر و مستحکم، نقش بسیار مهمی در ساخت‌وسازهای انسانی از دیرباز تا امروز داشته است. اغلب سازه‌های قدیمی و تاریخی در مصر باستان، کلیسا‌ها و قلعه‌های قدیمی از جنس بتن هستند. امروزه نیز در سازه‌های مدرن، بتن نقش بسیار مهمی را برای استحکام و زیبایی سازه ایفا می‌کند.

بتن از ترکیب سیمان، آب، ماسه و سنگدانه‌های دیگر تشکیل می‌شود که با فرآیند خشک و سفت شدن، پایدار می‌شود. استحکام بتن، انعطاف‌پذیری و دوام آن از مزایای اصلی استفاده از این متریال در ساختمان‌ها محسوب می‌شود. این ویژگی‌ها، بتن را به یک انتخاب اصلی برای سازه‌های مختلف از جمله خانه‌ها، پل‌ها، برج‌ها و ساختمان‌های صنعتی تبدیل کرده است. از جذابیت‌های بتن می‌توان به امکان شکل‌دهی به آن برای تولید ساختمان‌های با طراحی‌های متنوع و خلاقانه اشاره کرد. این ماده، قابلیت تحمل فشار و وزن بالا را داراست که این امر به ویژه در ساخت پل‌ها و سازه‌هایی با نیازهای خاص بسیار حیاتی است. با توجه به تاریخچه و روند استفاده پایدار از بتن، این ماده به‌عنوان یک نماد پیشرفت فناوری ساختمانی انسان محسوب می‌شود. همچنین، به عنوان یکی از موادی که قابلیت بازیافت دارد، بتن نقش مهمی در توسعه پایدار و حفظ محیط زیست خواهد داشت. درنهایت باید گفت که استفاده از بتن در تاریخ معماری جهان، قدمت بسیار زیادی دارد و به همین دلیل در طول دوران، شاهد بهبود و ارتقای کیفیت آن و نیز تنوع بیشتر در مدل‌ها و کاربردهای آن بوده‌ایم؛ این یعنی به نظر می‌رسد در آینده هم روند رو به رشد و مثبتی از آن شاهد خواهیم بود. در این مقاله از مجله تخصصی کیان برنا، ضمن بررسی جدول زمانی و تاریخچه بتن در ساخت‌وساز، قدیمی‌ترین و معروف‌ترین سازه‌های بتنی جهان را هم به شما معرفی خواهیم کرد.

تاریخچه بتن: کشف، استفاده و توسعه

اکتشافات بسیار زیادی درباره تاریخچه استفاده از بتن در قرن‌های گذشته انجام شده است. با کشف برخی از سازه‌های کهن، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که انسان‌های اولیه نیز تقریباً برای ساخت سازه از نوعی بتن استفاده می‌کردند. در این بخش، تاریخچه جدول زمانی استفاده از بتن را با هم مشاهده خواهیم کرد.

بتن در ماقبل از تاریخ

اولین ذخایر ترکیبات سیمان، حدود 12 میلیون سال پیش شکل گرفته ولی اولین شواهد استفاده از بتن که دانشمندان و تاریخ‌شناسان به آن دست پیدا کردند، در اسرائیل کشف شده است. این شواهد نشان می‌دهد که واکنش بین سنگ آهک و شیل نفتی در طی احتراق طبیعی، باعث ایجاد رسوبات طبیعی ترکیبات سیمان شده است.

این نتایج مهم توسط زمین‌شناسان اسرائیلی در دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ کشف و اعلام شده بود. مواد بتنی که توسط طبیعت تولید شده، به‌عنوان اولین نمونه‌های بتن طبیعی معرفی می‌شوند که به دوران‌های قبل از تاریخ برمی‌گردند.

با توجه به این کشفیات، می‌توان نتیجه گرفت که بتن به‌عنوان یک ماده مهم در دوران‌های باستانی به‌طور طبیعی تشکیل و برای ساختمان‌ها و سازه‌های مختلف به‌کار گرفته می‌شد. این نکته نشان می‌دهد که استفاده از بتن از زمان‌های بسیار دور از تاریخ انسان به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین مصالح ساختمانی وجود داشته و اهمیت آن از آن زمان تا امروز پابرجا است.

10000 سال قبل از میلاد: قدیمی‌ترین سازه سنگ آهک

در دوران باستان، سنگ آهک (Limestone) به‌عنوان یکی از مواد اولیه مهم در تولید بتن و سیمان به‌کار گرفته می‌شد. یکی از معروف‌ترین مثال‌های استفاده از سنگ آهک در ساختمان، معبدی‌ست که در گوبکلی تپه (Göbekli Tepe) در ترکیه امروزی واقع شده است. این معبد که حدود 6000 سال پیش از معبد سنگی مشهور دیگری به نام استون هنج (Stonehenge) ساخته شده، اولین بنای آهکی شناخته شده در جهان است. ستون‌های T شکل این معبد از سنگ آهک تشکیل شده است. تمامی ستون‌ها توسط افراد دوران باستان بدون استفاده از ابزارهای فلزی یا حتی سفالگری ساخته و تراشیده شده است؛ به همین دلیل این سازه بتنی، بنابراین ارزش زیادی در تاریخ معماری جهان دارد.

از نظر باستان‌شناسی، گوبکلی تپه به عنوان یک مکان تاریخی بسیار مهم برای عبادت شناخته می‌شود؛ به عبارت دیگر، اولین “کلیسای جامع روی تپه” بشر.

6500 سال قبل از میلاد: آب‌انبارهای صحرایی

اولین سازه‌های بتنی نظیر مخازن مخفی زیرزمینی که به منظور ذخیره آب کمیاب ساخته شدند مربوط به بازرگانان نبطان (Nabataea) یا بادیه‌نشین است. این بازرگانان، امپراتوری کوچکی را در واحدهای بیابانی جنوب سوریه و شمال اردن ایجاد کرده بودند. برخی از این سازه‌های ذخیره آب تا امروز در همان مناطق باقی‌مانده و شاهدی بر ابتکار و دانش ساختمانی این بازرگانان می‌باشد.

5600 سال قبل از میلاد: کف‌پوش بتنی

در حدود 5600 سال قبل از میلاد، در منطقه لپنسکی ویر (Lepenski Vir) در کشور سابق یوگسلاوی، کف‌های بتنی باستانی کشف شدند. مصالح این کف‌پوش‌ها عمدتاً از سیمان آهکی است که احتمال می‌رود در آن دوران از رودخانه‌های محلی استخراج شده باشد.

سازه‌های بتنی در دوران کهن

اگر نگاهی به تاریخ کهن بشر بیندازید مشاهده خواهید کرد که بسیاری از سازه‌ها نیز با مصالح بتنی ساخته‌ شده‌اند. برخی از سازه‌های بتنی در دوران کهن در ادامه این بخش، معرفی شده‌اند.

3000 سال قبل از میلاد: استفاده مصریان باستان از گِل و کاه برای آجر

مصریان باستان از گل و کاه برای درست کردن آجر استفاده می‌کردند. آنها از آجرهای ساخته شده در ساخت و سازها بهره می‌گرفتند. یکی دیگر از مواد چسبنده مورد نیاز مصریان باستان که در ملات خود از آنها بسیار استفاده می‌کردند، گچ و آهک بود.

2500 سال قبل از میلاد: مصالح مشابه بتن در ساخت اهرام بزرگ

پیشرفت بزرگ بعدی در تاریخ بتن به 2500 سال قبل از میلاد برمی‌گردد. گزارش برخی منابع حاکی از آن است که برای ساخت هرم بزرگ جیزه از ملات گچ سوخته یا مواد سیمانی بتن آهکی استفاده شده است.

اولین تصویر شناخته شده از استفاده از بتن در مصر به حدود 1950 سال قبل از میلاد مسیح برمی‌گردد: نقاشی دیواری روی دیواری در شهر طبس (Thebes) مصر.

1000 سال قبل از میلاد: ساخته شدن مقبره‌های یونانی

بسیاری از باستان‌شناسان معتقدند که شناخت بتن سبب ایجاد اولین مقبره‌ها شده است و به جوامع و مردمانی که اهل عبادت و راز و نیاز هستند برای ساخت مقبره کمک زیادی کرده است. مقبره‌های پلوپونزی (Peloponnesian tombs) در یونان که بیش از 3000 سال پیش ساخته شده‌اند، نشان‌دهنده این موضوع است.

600 سال قبل از میلاد: سخت شدن بتن در زیر آب

یونانی‌ها یک واکنش شیمیایی را کشف کردند که روش‌های استفاده از بتن را تغییر داد. با اختلاط پوزولان (Pozzolan) طبیعی موجود در جزیره سانتورینی که حاوی سیلیس- آلومینا با آهک بود، بتنی ایجاد کردند که در زیر آب و همچنین در هوا سخت می‌شد. آنها از این ماده برای ایجاد پوشش‌های محافظ بر سازه‌های ساخته شده از آجر نسوز استفاده می‌کردند.

یونانی‌های قدیمی برای ایجاد بتن، از سنگ شکسته شده با ملات آهک و ماسه استفاده می‌کردند. اما این مخلوط به نسبت قوی نبود و برای اهداف ساختمانی نمی‌توانستند از آن استفاده کنند.

300 سال قبل از میلاد: شروع ساخت دیوار بزرگ چین

دیوار چین یکی دیگر از بناهایی‌ست که قدمت استفاده از بتن را نشان می‌دهد. ساخت دیوار بزرگ چین 300 سال قبل از میلاد شروع شد و به مرور زمان آنها را تکمیل کردند.

200 سال قبل از میلاد: ساخت بتن خاکستر آتشفشان‌ها توسط رومی‌ها

در حدود 200 سال قبل از میلاد، رومی‌ها با مخلوط کردن خاکستر آتشفشان و پوزولان با آهک، واکنش شیمیایی مشابه یونانیان را کشف کردند. سیلیس، آلومینا و اکسید آهن موجود در خاکستر با هیدروکسید کلسیم موجود در آهک واکنش داده و بتن محکمی را تشکیل می‌داد. بتن ساخته شده با این ترکیب می‌توانست حین غوطه‌ور شدن در آب از خود مقاومت نشان دهد. این ویژگی دقیقاً همان چیزی بود که از مصالح قبلی مانند گچ ساخته شده از آهک و ماسه، انتظار نمی‌رفت.

2 سال قبل از میلاد: توسعه بتن رومی

اگرچه استفاده از ملات ساخته شده از ماسه، آهک و آب به‌عنوان یک ماده پیونددهنده در سنگ‌تراشی‌های باستانی تا آن زمان وجود داشت، اما رومی‌ها با استفاده از ماسه آتشفشانی ایتالیایی یا “پوزولانا” در این زمینه نوآوری داشتند.

هنگامی که معماران رومی، پوزولانا را به جای ماسه معمولی (و آب دریا به جای آب شیرین که به نظر می‌رسد مقاومت بتن را در طول زمان افزایش می‌دهد) به مخلوط ملات خود اضافه کردند، متوجه شدند که ملات حاصل به‌طور قابل توجهی قوی‌تر و بادوام‌تر است. همچنین می‌تواند در زیر آب دوام بیاورد؛ چیزی که با مواد قبلی امکان‌پذیر نبود.

اگرچه بتن از نظر زیبایی‌شناسی خوشایند نبود، به همین دلیل رومی‌ها اغلب روی آن را با آجر و کاشی گچ‌کاری می‌کردند؛ اما این بتن به‌طور کامل امکانات ساختاری معماری رومی را تغییر داد و یک انقلاب معماری را آغاز کرد.

70 تا 80 سال پس از میلاد: ساخت کولوسئوم

کولوسئوم (Colosseum)، یکی از بزرگ‌ترین و معروف‌ترین ساختمان‌های باستانی در جهان، نمادی از توانایی و ذوق معماری بی‌نظیر امپراتوران رومی است. این بنا در دوره حکومت امپراتور نرون (Nero) و وسپاسیان (Vespasian) ساخته شده و اصلی‌ترین هدف ایجاد آن برپا کردن بزرگترین تئاتر جهان بود.

کولوسئوم بر پایه‌ یک دریاچه مصنوعی ساخته شد که بخشی از کاخ امپراتور نرون بود. طراحی این بنا با توجه به تکنولوژی و دانش مهندسی آن دوران بسیار شگفت‌انگیز بود. نام اصلی این ساختمان، آمفی‌تئاتر فلاویان (Flavian Amphitheater) بود که در طی قرون وسطی به نام کولوسئوم شناخته شد.

از ویژگی‌های بارز این بنا می‌توان به بیش از 50 هزار صندلی و 76 ورودی طاق‌نما با صندلی‌های هماهنگ، اشاره کرد. حتی پس از گذشت چندین قرن، حدود یک سوم این بنا هنوز هم باقی مانده و به‌عنوان یکی از عجایب معماری باستانی، مورد توجه و بازدید گردشگران و تاریخ‌دوستان است.

کولوسئوم، علاوه‌بر نقش نمادینی که در آن دوران داشت، امروزه سمبلی از استواری و استحکام تاریخی است که در دهه‌ها و قرن‌ها از آن گذشته و همچنان به عنوان یک نماد فرهنگی و تاریخی از اهمیت بسیاری برخوردار است.

118 تا 128 سال پس از میلاد: ساخت پانتئون با استفاده از بتن غیر مسلح

در دوره ۱۱۸ تا ۱۲۸ سال پس از میلاد، پانتئون (Pantheon) رم با استفاده از بتن غیر مسلح (Unreinforced concrete) ساخته شد. این بنا که به زودی سالگرد ۱۹۰۰ سالگی خود را جشن می‌گیرد همچنان به‌عنوان یکی از پایدارترین و مهم‌ترین آثار معماری باستانی شناخته می‌شود. گنبد بتنی این معبد، دو برابر اندازه گنبدی بود که در آن دوران ساخته شده بود و با عرضی که ۱۴۳ فوت (43.5 متر) را پوشش می‌داد بی‌نظیر بود.

وزن عظیم این سازه توسط دیوارهای بتنی بسیار ضخیم و هشت طاق بشکه‌ای پشتیبانی می‌شد که همگی با استفاده از آجرهای تقویت شده پوشش داده شده‌اند. این بنا تا امروز به‌عنوان یکی از معماری‌های پیشرو و نمادین معرفی می‌شود.

300 تا 500 سال پس از میلاد: معماری رومی

دوره معماری رومی، یکی از مهم‌ترین دوران در تاریخ معماری است که تأثیرات بسیار گسترده‌ای بر ساختارها و توسعه فناوری ساختمانی داشته است. کشف خاکستر آتشفشانی در نزدیکی شهرهای پمپئی و وزوویوس باعث شد تا امکان استفاده از مخلوطی از سنگ آهک پخته‌شده، سنگ‌های زمینی، ماسه و آب برای ساختمان‌ها و زیرساخت‌های زمینی برای رومیان فراهم شود.

این مخلوط بتنی، به رومیان امکان ساخت رمپ‌ها، تراس‌ها و جاده‌هایی را داد که درنهایت قلمرو امپراتوری را به هم پیوند داد و ارتباطات بین شهرها و سرزمین‌ها را تسهیل کرد. با ریختن این مخلوط در قالب‌ها، سازندگان قادر شدند تا طاق‌ها، گنبدها، آبگرم‌کن‌ها و حمام‌های نمادین امپراتوری را ایجاد کنند.

بتن رومی به‌طور شگفت‌انگیزی توانسته زلزله، صاعقه، موج‌های دریا و همچنین هزاران سال فرسایش و خوردگی را تحمل کند. این دوره به‌عنوان یکی از مهم‌ترین فصل‌های تاریخ معماری است که با استفاده از فناوری‌های پیشرفته بتن‌سازی به ایجاد ساختمان‌های بزرگ و مقاوم بتنی کمک کرده است.

بتن در عصر اولیه مدرن

در گذشته، اغلب از ابتکارات و نوآوری‌هایی که برای مدتی در جامعه مورد استفاده قرار می‌گرفت ثبت دقیقی نداشتند یا به‌طور کامل از یاد برده می‌شد؛ این اتفاق برای سیمان بتن نیز رخ داد. از بتن از گذشته‌های دور برای ساخت‌و‌ساز بهره می‌گرفتند اما بعد از مدتی فراموش شد و از بین رفت. بیش از ۱۰۰۰ سال بعد، بتن دوباره کشف شد و این‌بار به‌عنوان یکی از مهم‌ترین و موثرترین مصالح ساختمانی در دنیای مدرن شناخته شد. در اوایل دوره مدرن با کشف مجدد بتن، فرایند تکامل این مصالح شگرف آغاز شد.

از آغاز دوره مدرن تا به امروز، بتن به‌طور مداوم اصلاحات و نوآوری‌های مختلفی را تجربه کرده است. از بهبود فرایندهای تولید و اضافه کردن مواد افزودنی برای تقویت خصوصیات مکانیکی آن تا کاربردهای جدید و پیشرفت‌های تکنولوژیکی در زمینه ساخت‌و‌ساز بتنی، بتن به‌عنوان یکی از مهم‌ترین عناصر مدرن ساختمانی همواره در حال تکامل بوده و خواهد بود.

دهه 1500: تلاش جیووانی جوکوندا برای ساخت پل بتنی در دوره رنسانس

در دوره رنسانس تلاش‌های فراوانی در جهت توسعه فنون و علوم مختلف صورت گرفت که تلاش در زمینه ساخت‌وساز نیز یکی از آنها محسوب می‌شود.

یکی از این تلاش‌ها، تلاش جیووانی جوکوندا بود؛ یک راهب ایتالیایی که در زمینه معماری و باستان‌شناسی آموزش دیده بود. او تصمیم گرفت از سیمان بتن الهام بگیرد و آن را با مدلی از آهنگری بازسازی کند. این تلاش نشان‌دهنده توانایی و ابتکار جوکوندا در کشف و تجربه با مواد جدید بود.

با مطالعه کتاب معماری ویترویوس، جوکوندا با مزیت‌های بتن هیدرولیک آشنا شد و از آن برای تلاش‌های خود بهره برد. او با استفاده از مخلوط آهک با پوزولانا که از آن به عنوان سنگ بنا استفاده می‌شد، سعی کرد تا بتواند بتنی را با خصوصیات مناسب برای استفاده در پل‌ها و سازه‌های دیگر تولید کند.

پل پونت نوتردام (Pont Notre-Dame Bridge) اولین تلاش جوکوندا برای استفاده از این نوع بتن به‌شمار می‌رفت. این تلاش برای مدتی موفقیت‌آمیز بود اما به علت ناتوانی در تحمل وزن ساختمان‌های ساخته‌شده روی آن، در نهایت تخریب شد. این تجربه نشان‌دهنده چالش‌هایی بود که در آن زمان در توسعه مصالح ساختمانی وجود داشت که نیاز به پژوهش و توسعه بیشتر در این زمینه را ابراز می‌کرد.

دهه 1700: کشف ماده تراس

در آغاز دوره‌ای از تاریخ صنعت ساختمان، یک آجرکار در آندرناخ آلمان با آزمایش و مطالعه مواد مختلف به یک کشف چشمگیر دست یافت. او خاکستر آتشفشانی به نام تراس (trass) را با ملات آهک مخلوط کرد و به ساخت ماده‌ای قوی و مقاوم در برابر آب رسید. این کشف نه تنها نقطه عطفی در تاریخ صنعت مصالح ساختمانی بود، بلکه واکنش زنجیره‌ایی را به دنبال داشت که ایجاد سیمان مدرن را رقم زد.

در همین مسیر تاریخی، هلندی‌ها که از قبل در فناوری‌های مربوط به ساخت‌وساز در آب مهارت داشتند، به فرانسه و بریتانیا تراشه‌هایی را که برای مقابله با آب به‌کار می‌بردند، عرضه کردند. این اقدام نه تنها نشان از نیاز مبرم به مصالح مقاوم در برابر آب در صنعت ساختمانی بود، بلکه رقابت فوری بین این دو کشور را برای توسعه مصالح ساختمانی هیدرولیک رقم زد.

این رقابت منجر به توسعه و بهبود روش‌های تولید سیمان و مصالح هیدرولیک شد که به دوران جدیدی در صنعت ساختمان انجامید. از آن زمان به بعد، استفاده از مصالح ساختمانی مقاوم در برابر آب به عنوان یک استاندارد در ساخت‌وسازها به شهرت و اهمیت بیشتری رسید. این تاریخچه نشان می‌دهد که چگونه یک کشف تصادفی می‌تواند تغییرات عمده‌ای در صنعت ساختمان به‌همراه داشته باشد و اهمیت توسعه مواد مصالح ساختمانی در پیشرفت جوامع را بیان می‌کند.

1759: ساخت نوعی بتن به نام “آهک هیدرولیک” توسط جان اسمیتون

اولین استفاده موفق از بتن توسط جان اسمیتون در بازسازی فانوس دریایی Eddystone انجام شد. او در حین آماده شدن برای ساختن فانوس دریایی، آهک هیدرولیک، اولین نوع بتن اختراع شده را دوباره کشف کرد و از آن برای دوام و ماندگاری در زیر آب استفاده کرد.

در این فرآیند – و بیش از 1000 سال پس از از بین رفتن اسرار بتن – اسمیتون نحوه ساخت سیمان را دوباره کشف کرد. خیلی زود، تولیدکنندگان، کشف او را به‌عنوان «سیمان رومی» بازاریابی کردند و فانوس دریایی ادیستون برای نزدیک به 118 سال (از 1759 تا 1877) پابرجا مانده بود.

تاریخچه بتن در عصر مدرن

عصر مدرن به نسبت گذشته، تفاوت زیادی داشته و سازندگان بسیار زیادی از بتن در ساخت سازه‌های مختلف خود بهره گرفتند.

1824: ثبت سیمان پرتلند توسط جوزف آسپدین

سیمان پرتلند (Portland cement)، نخستین نوع سیمان مدرن است که توسط جوزف آسپدین (Joseph Aspdin) در قرن نوزدهم توسعه یافت و انقلابی در صنعت ساخت‌وساز را به ارمغان آورد. آسپدین، با توجه به دانش و تحقیقات عمیق خود در زمینه مصالح ساختمانی، توانست روشی نوین برای تولید این نوع سیمان را کشف کند که در نتیجه آن خواص فوق‌العاده‌ای به‌دست آمد.

بیشتر بخوانید: تیپ‌های سیمان پرتلند

روش تولید سیمان پرتلند آسپدین بر پایه‌ گرم کردن خاک رس و سنگ آهک با هم بود. با این کار، او توانست مواد اولیه را به‌گونه‌ای پردازش کند که خواص بیشتری در محصول نهایی به‌دست بیاید. این روش نوآورانه با استفاده از کوره‌های شفت عمودی صورت می‌گرفت که باعث افزایش کیفیت و کارایی فرایند تولید می‌شد.

با پیشرفت صنعت و فناوری، کوره‌های دوار جایگزین کوره‌های شفت عمودی شدند اما این ایده اولیه که توسط آسپدین مطرح شده بود، همواره به‌عنوان یک نقطه عطف در تاریخ صنعت سیمان شناخته می‌شود. تلاش‌ها و کشف‌های جوزف آسپدین در زمینه ساخت سیمان، مبنایی اساسی برای توسعه و پیشرفت این صنعت ارزشمند بوده که به‌طور چشمگیری به بهبود عملکرد و کیفیت ساختمان‌ها کمک کرده است.

1843: تونل تامس، اولین کاربرد سیمان پرتلند در مقیاس بزرگ

ساخت تونل تامس (Thames Tunnel) به رهبری ویلیام آسپدین، پسر بزرگ جوزف آسپدین در دهه 1830، یکی از بزرگترین پروژه‌های مهندسی و ساختمانی تاریخ بود. این پروژه که به دستور همینگ و رهبری ایزامبارد کینگد برونل، مهندس عمران معروف و پدر برونل، به اجرا درآمد و از سیمان پرتلند به عنوان ماده اصلی برای بتن کردن تونل استفاده کرد.

تونل تامس در طول ساخت خود با چالش‌های بسیاری مواجه شد. این چالش‌ها شامل مشکلات فنی، مالی و حتی مسائل اجتماعی بودند. اما با تلاش و تحمل این مشکلات، ساخت تونل در سال ۱۸۴۳ به پایان رسید و با افتتاح آن، اتصال دائمی بین لندن و شمال فراهم شد.

استفاده از سیمان پرتلند در این پروژه تاریخی، نشان داد که این ماده ساختمانی نه تنها برای کارهای کوچک و محلی، بلکه برای پروژه‌های بزرگ و مهم مانند ساخت تونل تامس نیز مناسب و موثر است. تونل تامس نه تنها یک دستاورد فنی بلکه نمادی از همکاری و توانمندی انسان‌ها در مواجهه با چالش‌های بزرگ است.

1849: اختراع بتن مسلح با آهن توسط جوزف مونیر

جوزف مونیر (Joseph Monier) با اختراع و آزمایش روش بتن‌ریزی بر روی شبکه‌های فولادی، یکی از بزرگترین نوآوری‌های صنعت ساختمانی را به نام بتن مسلح به جهان معرفی کرد. این روش که در سال ۱۸۶۷ توسط او ثبت اختراع شد، به واقعیتی تازه در ساختمان‌سازی تبدیل شد و نقش بسیار مهمی در توسعه‌ زیرساخت‌های جهانی ایفا کرد.

پیشنهاد مطالعه: بتن ریزی در گارگاه

بتن مسلح با ترکیب بتن معمولی با فولاد به واکنشی جدید در مقابل نیروهای کششی و فشاری پاسخ می‌دهد. این ترکیب، بتن را از نظر استحکام و دوام بهبود می‌بخشد و امکان ساخت سازه‌هایی با پیچیدگی‌ها و ارتفاعات بالا را فراهم می‌کند. از پل‌ها تا ساختمان‌های آسمان‌خراش، بتن مسلح نقش بی‌قیاسی در توسعه‌ شهرها و زیربناهای جهانی ایفا کرده و به تحولاتی عظیم در صنعت ساختمانی منجر شده است.

اختراع مونیر نه تنها منجر به بهبود زیرساخت‌های جهانی شد بلکه نشان داد که از ترکیب مواد ساختمانی مختلف می‌توان به‌صورت هوشمندانه استفاده کرد تا سازه‌هایی با استحکام و دوام بالا ایجاد شود. به‌عنوان یکی از نخستین نوآوران در حوزه‌ی مهندسی عمران، مونیر ابعاد جدیدی از پیشرفت فناوری ساختمانی را رقم زد و ارثیه‌ای بزرگ برای نسل‌های آینده خود به‌جا گذاشت.

1880: ثبت فولاد پیش‌تنیده (Prestressing steel)

فرآیند پیش‌تنیدگی فولاد برای قوی‌تر کردن بتن و امکان استفاده کمتر مهندسان از فولاد و بتن به ثبت رسیده است.

1886: ایجاد اولین کوره دوار به جای کوره‌های شفت عمودی

اولین کوره دوار (Rotary kiln) برای استفاده در تولید بتن ساخته شد. تولیدکنندگان می‌خواستند کوره‌های شفت عمودی (Vertical shaft kiln) را جایگزین کنند زیرا به صرفه نبودند و کیفیت تولیدات آنها یکنواخت نبود.

1889: ساخت بتن مسلح توسط ارنست رانسوم و استفاده در قدیمی‌ترین پل بتنی

آغاز آزمایشات ارنست رانسوم (Ernest Ransome) در دهه ۱۸۸۰ نقطه عطفی در تاریخ ساختمان‌سازی بود. او با آزمایش بتن و میله‌های آهنی دو اینچی، مسیری نوین را برای ارتقاء تکنولوژی ساختمانی باز کرد.

با ایجاد سیستم میلگرد، رانسوم در توسعه امکانات جدیدی در ساختمان‌سازی پیشتاز شد. این فناوری، پل‌ها، ساختمان‌های تجاری، جاده‌ها و حتی آسمان‌خراش‌ها را به یک سطح عظیم از استحکام و دوام دست‌یافتنی تبدیل کرد. به‌علاوه، این نوآوری توسط معمارانی مانند فرانک لوید رایت (Frank Lloyd Wright) در معماری مدرن به‌کار گرفته شد و به ایجاد ساختمان‌هایی با طراحی‌های بی‌نظیر و قابل توجه منجر شد.

پیشنهاد مطالعه: ارزیابی دوام بتن (آزمایشها و معیارها)

از معبد یونیتی (Unity Temple) در امریکا که به‌عنوان اولین ساختمان مدرن جهان شناخته می‌شود، تا فالینگ‌واتر (Fallingwater) در پنسیلوانیا که به عنوان مشهورترین اثر رایت شناخته می‌شود، ساختمان‌های بتن مسلح به نمادهایی از توانایی انسان در مقابل چالش‌های فنی و معماری تبدیل شدند. به‌طور کلی، ابداعات رانسوم و بهره‌گیری معماران از آنها، به یک ارتقاء عظیم در صنعت ساختمانی منجر شد که اثرات آن هنوز هم در سازه‌های بلند و بی‌نظیر دنیا قابل مشاهده است.

1891: اولین خیابان بتنی در آمریکا

در سال 1891 مردی به نام جورج بارتولومئو (George Bartholomew) اولین خیابان سیمانی آمریکا را در بلفونتین اوهایو ساخت. امروزه بتن به‌عنوان بهترین و سازگارترین سطح برای محیط‌زیست برای خیابان‌ها مورد حمایت قرار می‌گیرد.

1899: ساخت معروف‌ترین پل بتن مسلح

پل رودخانه وین در Chatellerault فرانسه که در سال 1899 ساخته شد، یکی از معروف‌ترین پل‌های بتن آرمه در جهان است.

1903: ساختمان Ingalls، اولین آسمان‌خراش بتنی

در سال ۱۹۰۳، با ابداع و استفاده از سیستم Ransome، صنعت ساختمانی به یک دوران جدید وارد شد. ساختمان ۱۶ طبقه Ingalls که در شهر سینسیناتی واقع شده بود، این پیشرفت بزرگ را نمایان کرد. این ساختمان بتنی که به‌عنوان اولین ساختمان بلند بتنی در جهان شناخته می‌شود، با ارتفاع و ویژگی‌های خود، تبدیل به یکی از شاهکارهای بی‌نظیر و مهم در زمان خود شد.

پیشنهاد مطالعه: بزرگترین و بهترین ساختمان‌های بتنی دنیا

سیستم Ransome با امکانات جدیدش، به مهندسان اجازه داد تا ساختمان‌هایی با ارتفاع و استحکام بیشتر از قبل را طراحی و اجرا کنند. این ساختمان‌ها به ویژه ساختمان ۱۶ طبقه Ingalls، به نمادهایی از قدرت و توانمندی انسان در مقابل چالش‌های معماری و فنی تبدیل شدند. ارتفاع گردن‌شکن این ساختمان، آن را به یکی از نمادهای برجسته مهندسی بزرگ زمان خود تبدیل کرد و جایگاه ویژه‌ای در تاریخ ساختمان‌سازی جهان به‌دست آورد.

با پیشرفت فناوری و استفاده از سیستم Ransome، ساختمان‌های بتنی بلند به یک واقعیت مهم در صنعت ساختمانی تبدیل شدند و نشان دادند که امکان ساخت ساختمان‌های بلند و پایدار با استفاده از بتن و فولاد وجود دارد. این نتایج همچنین به‌عنوان انگیزه‌ای برای معماران و مهندسان برای طراحی و ساخت ساختمان‌های بلندتر و بزرگ‌تر در آینده عمل کرد و به پیشرفت‌های بیشتر در صنعت ساختمانی منجر شد.

1913: اولین تحویل بتن آماده (پیش‌ساخته)

در سال ۱۹۱۳ با معرفی بتن آماده، یک انقلاب واقعی در صنعت بتن آغاز شد. قبل از این نوآوری بی‌سابقه، تولید بتن و ساخت سازه‌ها اغلب در محل پروژه انجام می‌شد؛ اما با ورود بتن آماده به عرصه معماری، مفهوم تولید بتن در یک مکان مرکزی و سپس انتقال آن به محل کار با استفاده از کامیون‌ها، یک انقلاب واقعی در صنعت بتن به حساب آمد.

پیشنهاد مطالعه: انواع قطعات بتنی پیش ساخته پلیمری و سیمانی

این نوع بتن پیش‌ساخته، تولید و مخلوط کردن بتن با استفاده از تجهیزات و فناوری مدرن را در یک کارخانه مرکزی انجام می‌داد. بعد از مخلوط شدن، بتن با استفاده از کامیون‌های حمل‌ونقل به محل پروژه انتقال پیدا می‌کرد و برای استفاده در ساختمان‌ها و سازه‌های مختلف آماده می‌شد.

پیشنهاد مطالعه: بهترین شیوه دپو و جابجایی بتن اکسپوز

این روش نه تنها به بهبود کیفیت و استحکام بتن کمک کرد بلکه زمان و هزینه‌های ساخت‌وساز نیز به شدت کاهش داد. بتن آماده، باعث افزایش بهره‌وری و کاهش زمان اجرا در پروژه‌های ساختمانی شد و به‌عنوان یکی دیگر از نقاط عطف تاریخ صنعت ساختمانی در نظر گرفته می‌شود.

در همین سال بود که ساختمان Centennial Hall در ورشو لهستان از بتن مسلح ساخته شد. این سالن توسط Max Berg طراحی شد که در آن یک گند بتنی با دهانه 65 متری، به فهرست میراث جهانی امروز اضافه شده است.

1915: تولید اولین بتن رنگی

اولین شرکتی که بتن رنگی ایجاد کرد، L.M. Scofield نام داشت. این شرکت که توسط لین میسون اسکافیلد تأسیس شد، محصولاتی مانند سخت‌کننده‌های رنگ، موم رنگ، رنگ یکپارچه، درزگیرها و لکه‌های شیمیایی تولید کرد.

1931: تکمیل سد هوور، بزرگترین پروژه بتنی

اگرچه از بتن برای ایجاد برخی سازه‌های مدرن و چشمگیر استفاده شده بود، اما هیچ‌کدام به بزرگی سد هوور (Hoover Dam) نبودند. این سد با استفاده از بیش از چهار میلیون یارد مکعب بتن (یا پنج میلیون بشکه بتن) در ساخت خود، به بزرگترین و پیچیده‌ترین پروژه ساخت‌وساز بتنی تا این تاریخ تبدیل شد. این سد بتنی توسط یک زیرساخت لوله‌های فولادی تقویت شد.

1939: اولین سازه بتنی با پرینت سه بعدی توسط ویلیام اورشل

در سال 1939، اختراع «ماشین دیوارسازی» به نام William E. Urschel ثبت شد؛ اختراعی که از تکنیک شکل‌دهی لغزش لایه‌ای و افقی برای ساخت سازه‌های چند طبقه حاوی زیرساخت خودنگهدارنده استفاده می‌کرد. او از این روش برای ساختن اولین ساختمان چاپ سه بعدی از بتن استفاده کرد.

1956-1992: ساخت بزرگراه بین ایالتی در امریکا

در طی این سال‌ها، ساخت سیستم بزرگراه بین ایالتی ایالات متحده در حال انجام بود که درنهایت در سال 1992 تکمیل شد. این پروژه از بتن به‌عنوان مصالح ساختمانی اولیه استفاده کرد و جاده‌های ایمن‌تری ایجاد کرد که در زیر وزن و فشار وسایل نقلیه بهتر مقاومت می‌کنند. ایجاد سیستم بزرگراهی نه تنها سفر را ایمن‌تر و آسان‌تر کرد، بلکه ساخت آن را بسیار سریع‌تر و ایالات متحده را به روشی بی‌سابقه به هم متصل کرد.

1963: ساخت اولین میدان ورزشی بتنی

اولین میدان ورزشی با گنبد بتنی در محوطه دانشگاه ایلینویز در Champaign-Urbana در سال 1963 ساخته شد. این سالن که برای دهه‌ها به‌عنوان سالن اجتماعات شناخته می‌شدد، اکنون مرکز مزرعه ایالتی (State Farm Center) نامیده می‌شود و شبیه بشقاب پرنده‌ای است که در یک دایره بتنی کامل، بیش از 16000 صندلی دارد.

دهه 1970: روش تقویت الیافی برای استحکام بتن

نوآوری تقویت الیافی (Fiber reinforcement) که در آن شیشه، کربن، فولاد، نایلون یا سایر الیاف مصنوعی قبل از بتن‌ریزی با بتن خیس مخلوط می‌شوند، بتن را بیش از پیش قوی‌تر کرد. تقویت الیافی را می‌توان برای استحکام ساختمان‌ها و همچنین بخش‌های بیرونی نظیر از راهروها، دال‌های بتنی و پیاده‌روها تا استخرها و پاسیوها استفاده کرد.

1992: ساخت بلندترین ساختمان بتن آرمه

آسمان‌خراش 311 ساوت واکر درایو (311 South Wacker Drive) در شیکاگو که با آدرس خیابانش شناخته می‌شود با 65 طبقه در زمان ساخت خود، بلندترین ساختمان بتن آرمه جهان محسوب می‌شد.

1998: استفاده از دوده سیلیس برای توسعه ساختمان‌های بتنی با مقاومت بالا

دوده سیلیس (Silica fume) یک افزودنی پوزولانی است که برای ایجاد بتن با مقاومت بسیار بالا استفاده شد. این ماده در ساخت میدان Two Union Square و مرکز اول اقیانوس آرام (Pacific First Center) استفاده شد.

1998: اختراع بتن سبز و سازگار با محیط‌زیست

در دهه‌ ۱۹۹۰، با افزایش یافتن نگرانی‌ها درباره‌ تأثیرات منفی صنعت بر محیط‌زیست، دکتر WG دانمارکی با ابداع بتن سبز، گامی مهم و موثر در جهت حفظ محیط‌زیست برداشت. بتن سبز نسبت به بتن معمولی، نسخه‌ای پایدارتر و سازگارتر با محیط‌زیست است که تأثیرات منفی کمتری بر محیط‌زیست دارد.

از جمله مواد استفاده شده در تهیه بتن سبز می‌توان به سرباره کوره بلند، سنگدانه‌های زباله تخریب بازیافتی، سنگدانه‌های محلی تازه و مواد بتن بازیافتی اشاره کرد. این مواد به بتن سبز خصوصیت‌هایی همچون کاهش سرعت انقباض، مقاومت بیشتر در برابر آتش‌سوزی و خوردگی را می‌بخشد که پایداری و کیفیت بالاتر آن را نشان می‌دهد.

بتن سبز، علاوه‌بر مزایای زیست‌محیطی، امکانات بیشتری را برای ساختمان‌سازی فراهم می‌کند و به تأمین نیازهای انسانی در زمینه ساخت‌وساز با رعایت اصول حفظ محیط‌زیست می‌پردازد. این اختراع نه تنها به بهبود شرایط محیط‌زیست کمک می‌کند، بلکه به نوآوری و تحول در صنعت ساختمانی نیز منجر می‌شود و نشان می‌دهد که می‌توان با استفاده از فناوری‌های پایدار، به ساختارهایی باکیفیت‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر دست پیدا کرد.

2006: اختراع بتن خود ترمیم‌شونده برای ترمیم ترک‌ها

در سال ۲۰۰۶ با ظهور یک نوآوری چشمگیر دیگر، دنیا با ویژگی‌های خودترمیم‌شوندگی بتن آشنا شد. این تکنولوژی نوین از یک محرک باکتریایی بهره می‌برد که قابلیت ترشح سنگ آهک را دارد و می‌تواند ترک‌ها را در بتن پر و آسیب‌های جزئی را ترمیم کند. علاوه‌بر این، بتن خودترمیم‌شونده (Self-healing concrete) یک گزینه سازگار با محیط‌زیست است که از نظر زیست‌محیطی همگام با اصول حفظ محیط‌زیست عمل می‌کند.

این تکنولوژی نه تنها به افزایش دوام و استحکام بتن کمک می‌کند، بلکه در کاهش نیاز به تعمیرات و نگهداری‌های مکرر نیز مؤثر است. با استفاده از این نوع بتن، امکان ایجاد سازه‌هایی با عمر طولانی‌تر و کاهش هزینه‌های نگهداری فراهم می‌شود.

بتن خودترمیم‌شونده به‌عنوان یک گزینه محیط‌زیستی پایدار و مناسب برای کاهش تأثیرات منفی بر محیط‌زیست شناخته شده است. با استفاده از این تکنولوژی، می‌توان به حداقل رساندن زمان و هزینه‌های مربوط به تعمیرات و بازسازی سازه‌ها پرداخت و همچنین به حفظ و حفاظت از محیط‌زیست کمک کرد. این نوع بتن، نشان از پیشرفت‌های بزرگی در صنعت مهندسی عمران و حفظ محیط‌زیست دارد و به‌عنوان یک ابزار قدرتمند برای ساخت سازه‌های پایدار و با دوام در آینده معرفی شده است.

2022: چاپ سه بعدی برای ساخت‌وساز مسکونی

تکنولوژی پرینت سه‌بعدی، یکی از نوآوری‌های چشمگیر اوایل قرن بیستم بود که انقلابی در صنعت ساخت‌وساز به وجود آورد. با استفاده از این فناوری پیشرفته می‌توان دریافت که ماشین ساخت دیوار (Wall Building Machine) مسیری طولانی را در دنیای معماری و ساختمان‌سازی پیموده است.

ترکیب بتن با قاب چوبی از جمله نمونه‌هایی است که با بهره‌گیری از پیشرفت‌های اوایل قرن بیستم و استفاده از تکنولوژی چاپ سه‌بعدی مدرن ممکن شده است. این‌چنین طرح‌های هیبریدی نه تنها هزینه ساخت را بهبود می‌بخشند بلکه کمک می‌کنند تا حداقل ضایعات تولید شود.

با استفاده از پرینت سه‌بعدی، می‌توان ساخت‌وساز را بهبود داده و سازه‌هایی با کیفیتی مقرون‌به‌صرفه ایجاد کرد. این فناوری نه تنها زمینه‌های جدیدی را برای طراحی و ساخت ایجاد کرده، بلکه به حفظ محیط‌زیست نیز کمک می‌کند، زیرا حداقل میزان ضایعات را تولید می‌کند.

در نتیجه، پیشرفت‌های اوایل قرن بیستم در صنعت ساخت‌وساز، با ترکیب با تکنولوژی پرینت سه‌بعدی مدرن، به ایجاد روش‌هایی هوشمندتر و پایدارتر برای ساخت‌وساز منجر شده است که به معماران و مهندسان اجازه می‌دهد تا سازه‌هایی با کارایی بالا و سازگار با محیط‌زیست بسازند.

آینده بتن چگونه خواهد بود؟

روش‌های بسیار زیادی برای بهبود بتن در حال ظهور است؛ از جمله مواردی که برای جلوگیری از نفوذ آب به فولاد به‌کار گرفته می‌شود. از دیگر پیشرفت‌های دیگر در بتن می‌توان به توجه روزافزون جهان به پایداری اشاره کرد. به‌عنوان مثال بتن خودترمیم‌شونده حاوی باکتری‌هایی است که سنگ آهک ترشح می‌کند و سبب آب‌بندی و درزگیری مجدد هر ترک روی دیوار می‌شود.

علاوه‌بر بتن خود ترمیم‌شونده، مخلوط بتن خود تمیزشونده (Self-cleaning concrete) با دی اکسید تیتانیوم تزریق می‌شود که دود را تجزیه می‌کند و بتن را سفید و درخشان نگه می‌دارد. نسخه‌های بهبودیافته این فناوری حتی ممکن است به تمیز ماندن همیشگی ساختمان‌های شهر از دود اگزوز منجر شوند.

دستورالعمل دقیقی که گذشتگان برای ساختن بتن دنبال می کردند هرگز کاملاً کشف نشد. با این‌حال، برای محققان روشن است که خاکستر آتشفشانی پوزولانا نقش مهمی در استحکام و دوام بتن روم باستان داشته است. محققان قصد دارند از یک خاکستر آتشفشانی مشابه از سواحل کالیفرنیا استفاده کنند تا ببینند آیا می‌توانند چیزی شبیه بتن رومی‌ها را بازتولید کنند یا خیر؛ اگر این اتفاق بیفتد، ترکیب دستورالعمل مخفی بتن رم و تکنیک‌های مهندسی مدرن میلگرد ممکن است انقلابی دوباره در استفاده از بتن  و زیرساخت‌ها و معماری جهان ایجاد کند.

منابع: bigrentz.com | oceanbim.com