ТЕОРИЯ, БЕЗ КОТОРОЙ ПРАКТИКА СЛЕПА.
Строительные материалы являются основой всего строительного производства - промышленного, жилищного, гидротехнического, транспортного и др. Наука о строительных материалах имеет свою историю развития. Истоком ее служат первые исследования материалов в древности. Возникновение науки и каждый этап ее развития всегда были обусловлены производством, практикой. В свою очередь, развитие производства являлось следствием возрастающих потребностей в материалах у общества.
Условно можно выделить три основных, по своей продолжительности неравных этапа, в истории строительного материаловедения. Первый этап охватывает наиболее длительный период. В нем можно выделить более дробные подпериоды, например древнейшие и древние времена, средние и более поздние века. Имеется достаточно оснований утверждать, что исходным моментом для становления науки о стройматериалах явилось получение керамики путем сознательного изменения структуры глины при ее нагревании и обжиге. Исследования раскопок показывают, что предки улучшали качество изделий вначале подбором глин, затем с помощью изменения режима нагревания и обжига на открытом огне, а позже - в примитивных специальных печах. Со временем чрезмерную пористость изделий научились уменьшать глазурованием.
С течением значительного времени человечество познало самородные, а затем и рудные металлы, крепость и жесткость которых были известны уже с VIII тысячелетия до н.э. Холоднокованая самородная медь была вытеснена медью, выплавленной из руд, которые встречались в природе чаще и в больших количествах. В дальнейшем к меди стали добавлять другие металлы, так, в III тысячелетии до н.э. научились изготовлять и использовать бронзу как сплав меди с оловом, а также обрабатывать благородные металлы, уже широко известные к тому времени. Масштабы использования металлов возрастали, и человечество вступило из бронзового века в железный, поскольку железные руды оказались доступнее медных.
Первыми и наиболее правдоподобными суждениями о сущности качества материалов и о слагающих частицах вещества были суждения древнегреческих философов Демокрита (около 460 или 470 гг. до н.э.) и Эпикура (341-270 гг. до н.э.). Их учения об атомизме возникли под влиянием наблюдений за состоянием и свойствами природных камней, керамики, бронзы и стали. Примерно к тому же времени относится и философия древнегреческого ученого Аристотеля, который установил 18 качеств у материалов: плавкость - неплавкость, вязкость - хрупкость, горючесть - негорючесть и т.п. Три известных состояния вещества (твердое, жидкое и газообразное) и отношение их к энергии выражалось Аристотелем четырьмя элементами: землей, водой, воздухом и огнем, что с позиций физики являлось определенным достижением. Римский философ Тит Лукреций Кар (99-55 гг. до н.э.) в дидактической поэме «О природе вещей» излагал свои суждения о природе свойств материалов: «...что, наконец, представляется нам затверделым и плотным, то состоять из начал крючковатых должно непременно, сцепленных между собой наподобие веток сплетенных. В этом разряде вещей, занимая в нем первое место, будут алмазы стоять, что ударов совсем не боятся, далее - твердый камень и железа могучего крепость, так же как стойкая медь, что звенит при ударах в засовы...»
Для древнего периода науки весьма характерна нерасчлененность ее по отдельным видам строительных материалов. В значительной мере в ней прослеживается общая взаимосвязь между качеством материалов и их атомистическим составом, хотя, естественно, до подлинных научных химических знаний о составе и свойствах было еще весьма далеко. Теория строилась в основном на догадках, предположениях, хотя были и удивительные решения, например в III в. до н.э. уже умели придавать строительным растворам гидравлические свойства, т.е. способность к их твердению в водной среде с помощью природных добавок. Этим же специалисты занимаются до сих пор.
Второй этап развития строительного материаловедения условно начался со второй половины XIX века и закончился в первой половине XX века. Важнейшим показателем этого этапа явилось массовое производство различных строительных материалов и изделий, непосредственно связанное с интенсификацией строительства промышленных и жилых зданий, общим прогрессом промышленных отраслей, электрификацией, введением новых гидротехнических сооружений и т.п. Характерным является также конкретное изучение составов и качества производимых материалов, изыскание наилучших видов сырья и технологических способов его переработки.
Достижения науки о материалах в нашей стране исходят от основоположников крупнейших научных школ Ф. Ю. Левинсона-Лессинга, Е. С. Федорова, В. А. Обручева, А. И. Ферсмана, Н. А. Белелюбского, занимавшихся исследованием минералов и месторождений природных каменных материалов (горных пород). В результате строительное материаловедение обогатилось данными петрографии и минералогии при характеристике минерального сырья, используемого после механической переработки.
Быстро развивалось производство цементных бетонов различного назначения; сформировалась специальная наука о бетонах - бетоноведение. В 1895 году И. Г. Малюга издал первый в нашей стране труд «Состав и способы приготовления цементного раствора (бетона) для получения наибольшей крепости». Он впервые вывел формулу прочности бетона и сформулировал так называемый закон водоцементного отношения. Аналогичный процесс обновления и интенсификации производства с одновременным развитием соответствующих наук на этом этапе произошел и в отношении многих других материалов.
Гипертрофирование практики выразилось, в частности, в том, что фундаментальная наука о материалах именовалась как «Строительные материалы» с достаточно подробным описанием в них производимых материалов и изделий, но, как правило, вне связи между собой. Под этим названием издавались учебники для студентов высших и средних специальных учебных заведений. Одним из первых массовым тиражом в 1896 году вышел в свет учебник В.В. Эвальда, переиздававшийся затем 14 раз под названием «Строительные материалы, их изготовление, свойства и испытания». Далее следовали аналогичные учебники «Строительные материалы», подготовленные В. А. Киндом и С. Д. Окороковым (1934 г.), Б. Г. Скрамтаевым, Н. А. Поповым и др. (1950 г.), В. А. Воробьевым (1952 г.), А. Г. Комаром (1967 г.), а также другими авторами.
Третий этап развития строительного материаловедения охватывает период со второй половины ХХ в. до настоящего времени. Он характеризуется, во-первых, процессом дальнейшего расширения производства строительных материалов и углублением соответствующих им специализированных наук и, во-вторых, - интеграцией научных знаний о строительных материалах и изделиях в их сложной совокупности. Строительство было переведено на индустриальные способы, в частности, путем заводского изготовления изделий из железобетона, конвейеризации производства сборного бетона и железобетона. Этот этап строительного материаловедения характеризовался не только развитием практики, но и теории, систематизацией теоретических знаний о материалах в их сложной совокупности и взаимосвязи. Были установлены общие закономерности в свойствах искусственных и природных материалов оптимальной структуры, общие научные принципы в технологиях различных материалов, общие методы оптимизации их структуры, обобщенные критерии (качественные и количественные) прогрессивных технологий и др.
Новым импульсом развития материаловедческой науки на третьем этапе стала физико-химическая механика - пограничная наука между физической химией и механикой, разработанная П. А. Ребиндером при участии большой группы ученых (в том числе вузов). В этой области науки показаны основы управления технологическими процессами получения различных строительных и конструкционных материалов с заданными свойствами, высокой надежностью и долговечностью. С начала второй половины ХХ века возникла и получила последующее развитие теория искусственных строительных конгломератов как «важнейший компонент современного строительного материаловедения». Она была разработана И. А. Рыбьевым и его научной школой.
За прошедшие десятилетия построены новые города, возведены уникальные объекты, промышленные предприятия, атомные электростанции, научные, учебные, торговые и общественные центры. Строительный комплекс в целом не теряет своих темпов развития. Отечественная строительная наука играла и играет важную роль в развитии строительных материалов. Созданные нашими учеными технологии производства цемента, металла, бетона, керамики, теплоизоляционных материалов, заводского домостроения используются во многих странах мира.
