Том Джексон - Взламывая технологии

Глинистая масса

Это просто смесь земли и воды, очень недорогой и универсальный материал, применяемый в строительстве в сухом климате. Мокрую массу накладывают в несколько слоев, формируя стены и пол, которые после высыхания становятся достаточно прочными, чтобы держать деревянную крышу. Некоторые из ранних построек были сделаны из грязи и прутьев, уложенных внутри; такая конструкция называется «мазанка». Сооружения из глинистой массы легко размывает дождем, поэтому их приходится регулярно подновлять.

Великая мечеть в Дженне, Мали, Западная Африка, построена из глиняной массы и стоит уже 800 лет

Стол и стулья, сделанные из бетона. Бетон — дешевый и прочный материал

Бетон

Бетон по структуре имитирует камень, но изготавливается из песка или мелких камней, скрепленных цементом. Существует несколько видов цемента, которые предназначены для различных условий, но дают примерно одинаковый результат. Бетон выдерживает очень большую нагрузку, поэтому его можно использовать при строительстве плотин и небоскребов. При замешивании бетон жидкий, но когда его заливают в форму, он затвердевает. Это позволяет придать ему практически любую конфигурацию, создавая предметы, которые будут прочны, как камень.

Штукатурка

В строительстве этот материал используется для создания гладкой поверхности стен и потолка, но из него также можно делать сложные детали и украшения. Обычно штукатурку изготовляют из порошкообразного гипса или извести. Их нагревают до тех пор, пока не испарится вся вода. Для использования нужно снова смешать с водой — и материал восстановит свою первоначальную кристаллическую структуру. В это время можно наносить мокрую штукатурку на различные поверхности или придавать ей нужную форму.

Потолочный плафон, сделанный из гипса

Кирпич

Этот строительный материал отлично подходит для конструкций, которые строятся из блоков, накладывающихся один на другой и скрепляющихся, создавая стены и другие конструктивные элементы (для других кладочных работ можно использовать камни, нарезанные на блоки). Современный кирпич изготавливается из глины. Ее в жидком состоянии заливают в пресс-формы и обжигают, после чего она становится твердой, как камень. Сильный жар спекает глину в кирпич так же, как и при обжиге керамики. Кирпичи используются в строительстве по крайней мере 7000 лет и лучше всего подходят для небольших зданий в холодном и влажном климате.

Кирпичные постройки выдерживают сильное сжатие и поэтому хорошо сохраняются. Однако кирпичные здания не могут быть выше 12 этажей, потому что в этом случае стены становятся слишком толстыми

Бронза

Первый металл, получивший широкое распространение, — это бронза, сплав меди и олова. Бронзовый век начался в Восточном Средиземноморье около 5000 лет назад. Входящие в сплав металлы сравнительно инертны и поэтому их легко получить из руд, а необходимой для плавки температуры можно достичь с помощью большого костра. Бронза легко поддается обработке — ее заливают в формы, а затем корректируют. Этот сплав прочнее чистой меди или олова, но слишком тонкие бронзовые предметы хрупкие и ломкие, поэтому бронзовые изделия должны быть относительно крупными.

Шлем из бронзы не такой прочный, как из других металлов, но способен защитить от бронзового оружия

Железо

Это второй по распространенности металл в земной коре. Его температура плавления выше, чем у меди; ее удалось достичь около 3000 лет назад, когда появились печи на древесном угле. Железо практически не существует в чистом виде, зато часто используется в виде сплавов с углеродом, один из них — ковкое железо (примерно до 1 % углерода). Это пластичный, но достаточно хрупкий материал, работать с которым легче, чем с чугуном — более дешевым, но менее чистым сплавом железа (более 2 % углерода). Расплавленный чугун заливают в формы, получая при охлаждении прочный тяжелый предмет. Тем не менее чугун относительно хрупкий и его сложно ковать. Его по-прежнему используют для изготовления кастрюль и прочей кухонной утвари, а ковкое железо было вытеснено сталью.

Эйфелева башня состоит из 18 038 деталей из ковкого железа, соединенных с помощью 2,5 млн заклепок

Сталь

Это сплав железа, углерода и, как правило, других элементов. Добавление углерода (1–2 %) делает сплав гораздо более прочным, чем чистое железо. Изготовление стали было сложным и дорогим до тех пор, пока в 1850-х гг. не был разработан процесс ее массового производства. Сегодня это самый дешевый и самый распространенный металл, используемый в строительстве. Он в сотни раз прочнее бетона и легче переносит высокое давление.

Для поддержки этого моста используются стальные арки. Сталь необходимо защищать от коррозии. Самый простой способ защиты — покрасить металл, ограждая его от влияния окружающей среды

Алюминий

Это самый распространенный металл в земной коре. Он активно реагирует с другими веществами, поэтому его трудно выделить из руды. В 1880-х гг. был разработан электрохимический процесс, удешевивший производство алюминия. Алюминий не так прочен, как сталь, но значительно менее плотный и поэтому используется для создания жестких, но легких конструкций.

Алюминий не только легче стали, но и не подвержен коррозии

Пластмасса (пластик)

Термин «пластмасса» означает свойство материала — его способность под некоторым воздействием менять свою форму и впоследствии сохранять ее. Так называют большую группу соединений с этим свойством, многие из которых изготовлены из веществ, полученных из нефти. Пластмассы — полимеры, то есть они состоят из длинных цепочек молекул. Эти макромолекулы можно по-разному организовать, чтобы получить прочные и легкие предметы практически любой формы. Некоторые пластмассы (термопласты) можно многократно нагревать, меняя их форму, а в других (термореактивных) макромолекулы закрепляются и уже не могут быть изменены.