Цифры не лгут. 71 факт, важный для понимания всего на свете

Если нам удастся просуществовать еще 10 000 лет – небольшой промежуток времени для любителей научной фантастики и вечность для современной, чрезвычайно динамичной цивилизации, – мы сможем отпраздновать это, назвав в свою честь эру, которую создали. Но пока давайте подождем и проверим, не окажется ли след, оставленный нами на планете, всего лишь скромным микрослоем в геологической летописи.

Железобетонные факты

Бетон изобрели римляне; это была смесь наполнителя (песок, щебень), воды и связующего вещества. Этот материал, opus caementicium, широко применялся в строительстве. Он не содержал современного цемента (смесь извести, глины и оксидов металлов, обжигаемая в барабанных печах при высокой температуре и перемолотая в мелкий порошок), вместо которого использовалась смесь гипса и негашеной извести; лучший бетон получали из вулканического песка из Поццуоли, неподалеку от Везувия. Добавление вулканических пород повышало прочность материала, что позволяло строить огромные купола (купол римского Пантеона, 118–126 гг. н. э., до сих пор остается самым большим в мире куполом из неармированного бетона) и подводные сооружения многих портов на Средиземном море, в том числе в древней Кесарии (на территории современного Израиля).

Производство современного цемента началось в 1824 г., когда Джозеф Аспдин запатентовал процесс обжига известняка и глины при высокой температуре. В результате превращения глинозема и кремнезема в аморфное твердое тело, не имеющее кристаллической структуры (такой же процесс, витрификация, используется при изготовлении стекла), получаются маленькие друзы, или комья, стекловидного клинкера, которые перемалываются в порошок, и из них получается цемент. Затем этот цемент смешивают с водой (10–15 % общей массы) и наполнителями (песок и гравий, 60–75 % общей массы), чтобы получить бетон, пластичный материал, прочный на сжатие и хрупкий на растяжение.

Слабость к растяжению можно сделать не столь заметной, усилив бетон сталью. Первые попытки предпринимались во Франции в начале 1860-х гг., но технология была отработана только в 1880 гг. XX в. стал эрой армированного бетона. В 1903 г. в Цинциннати построили Ингаллс Билдинг, первый в мире небоскреб из железобетона; в 1930-х гг. инженеры-строители начали использовать предварительно напряженный бетон (с напряженной стальной проволокой или арматурными стержнями), а с 1950-х гг. материал использовался для строительства зданий любой высоты и назначения; самое высокое – башня Бурдж-Халифа в Дубае, а самое впечатляющее, вероятно, – здание оперного театра в Сиднее, возведенное по проекту Йорна Утзона. Железобетон позволил сооружать гигантские плотины для гидроэлектростанций: самая большая в мире плотинная ГЭС, «Три ущелья» (Китай), содержит в три раза больше бетона, чем крупнейшая американская, Гранд-Кули. Из железобетона также строят мосты: самым большим в мире железобетонным арочным мостом сегодня считается мост на реке Бэйпаньцзян, переброшенный через 445-метровое ущелье, разделяющее две китайские провинции. Но большую часть железобетона мы просто не замечаем: это миллиарды железнодорожных шпал, покрытие дорог и автострад, автостоянок, причалы в портах, взлетно-посадочные полосы и рулежные дорожки в аэропортах.

С 1900 по 1928 г. спрос на цемент в США вырос в десять раз, до 30 млн тонн, а послевоенное развитие экономики (в том числе строительство системы автострад между штатами, для которых требуется 10 000 тонн бетона на километр) еще больше увеличило спрос, который достиг пика, 128 млн тонн, в 2005 г., а в последние годы составляет чуть меньше 100 млн тонн.

Китай стал крупнейшим производителем цемента в мире в 1986 г., и теперь – в 2018 г. страна произвела больше 2,3 млрд тонн – на него приходится почти 60 % доли мирового рынка. Самой впечатляющей иллюстрацией беспрецедентного размаха строительства в Китае может служить тот факт, что за последние два года страна израсходовала больше цемента (около 4,7 млрд тонн), чем США за весь XX в. (около 4,6 млрд тонн)!

Но бетон не вечен, и необыкновенная долговечность Пантеона – редкое исключение. Бетон разрушается в любом климате, и этот процесс ускоряют самые разные факторы, от кислотных осадков до вибрации и от перегрузки конструкции до солевой коррозии, а в теплом и влажном климате бетонные поверхности чернеют от водорослей. В результате массового применения бетона после 1950-х гг. мы получили десятки миллиардов тонн материала, который в ближайшие десятилетия требуется либо заменить, либо уничтожить (либо просто бросить).

Еще одна проблема – загрязнение окружающей среды. Загрязнение воздуха (мелкая пыль) при производстве цемента можно устранить с помощью тканевых фильтров, но цементная промышленность (сжигающая такое несовершенное топливо, как уголь низкого качества и нефтяной кокс) остается значительным источником двуокиси углерода, выбрасывая около тонны углекислого газа на тонну цемента. Для сравнения: производство одной тонны стали приводит к выбросу приблизительно 1,8 тонны CO₂.