«Бизнес-администрирование: Теория, практика и применение. Том 1: Экономика бизнеса»

Tailors and tailoresses 229,649

Other textile workers 29,533

Miscellaneous industries. Broom and brush makers 10,220

Charcoal, coke, and lime burners 14,436

Engineers and firemen (not locomotive) 223,495

Glovemakers 12,271

Manufacturers and officials, etc. 243,009

Model and pattern makers 15,073

Photographers 26,941

Rubber factory operatives 21,866

Tobacco and cigar factory operatives 131,452

Upholsterers 30,821

Other miscellaneous industries 471,089

Total manufacturing and mechanical pursuits 7,085,309

Grand total 29,073,233

Мировое развитие грузоподъемности, производства и торговли, 1800–1907 гг. [Из издания «Транспортные системы мира», выпущенного Бюро статистики Министерства торговли и труда.]

Year. Population. Commerce. Carrying Power. Total. Per capita. Sail. Steam. Total.

Millions. Millions of dollars. Dollars. Thousand tons.[JJ] Thousand tons.[JJ] Thousand tons.[JJ][KK] 1800[MM] 640 1,479 2.31 4,026 … 4,026 1820[NN] 780 1,659 2.13 5,814 0.023 5,894 1830[NN] 847 1,981 2.34 7,100 .111 7,528 1840[OO] 950 2,789 2.93 9,012 .372 10,482 1850[OO] 1,075 4,049 3.76 11,470 .864 14,902 1860[OO] 1,205 7,246 6.01 14,890 1.723 21,730 1870[PP] 1,310 10,663 8.14 12,900 3.012 25,100 1880[QQ] 1,439 14,761 10.26 14,400 5.901 37,900 1890[RR] 1,488 17,519 11.80 12,640 8.295 47,800 1900 1,543 20,105 13.02 8,119 13.856 63,543 1906 1,600 26,500 16.50 5,469 21.094 89,845 1907 … … … 5,200 22.140 93,760

Year. Railways. Telegraphs. Cables. Production of Cotton, Coal, and Pig iron. Cotton. Coal. Pig iron.

Thousand miles.[JJ] Thousand miles. Thousand miles. Million pounds.[JJ] Million

tons. Million tons.[JJ] 1800[MM] … … … 520 11.6 0.5 1820[NN] … … … 630 17.2 1.0 1830[NN] 0.2 … … 820 25.1 1.6 1840[OO] 5.4 … … 1,310 44.8 2.7 1850[OO] 24.0 5 1⁄40 1,435 81.4 4.4 1860[OO] 67.4 100 1½ 2,551 142.3 7.2 1870[PP] 139.9 281 151½ 2,775 213.4 11.9 1880[QQ] 224.9 440 491½ 3,601 340.0 18.1 1890[RR] 390.0 768 1321½ 5,600 466.0 25.2 1900 500.0 1,180 2001½ 6,247 800.0 41.4 1906 [SS]562.8 1,200 2001½ [TT]9,971 [12]987.9 [13]58.1 1907 595.8 … … [TT]8,256 [UU]1,079.6 [VV]59.7

Year. Population. Commerce. Total. Per capita.

Millions. Millions of dollars. Dollars. 1800[MM] 640

1,479

2.31

1820[NN] 780

1,659

2.13

1830[NN] 847

1,981

2.34

1840[OO] 950

2,789

2.93

1850[OO] 1,075

4,049

3.76

1860[OO] 1,205

7,246

6.01

1870[PP] 1,310

10,663

8.14

1880[QQ] 1,439

14,761

10.26

1890[RR] 1,488

17,519

11.80

1900 1,543

20,105

13.02

1906 1,600

26,500

16.50

1907 … … …

Year. Carrying Power. Sail. Steam. Total.

Thousand tons.[JJ] Thousand tons.[JJ] Thousand tons.[JJ][KK] 1800[MM] 4,026

… 4,026

1820[NN] 5,814

0.023

5,894

1830[NN] 7,100

.111

7,528

1840[OO] 9,012

.372

10,482

1850[OO] 11,470

.864

14,902

1860[OO] 14,890

1.723

21,730

1870[PP] 12,900

3.012

25,100

1880[QQ] 14,400

5.901

37,900

1890[RR] 12,640

8.295

47,800

1900 8,119

13.856

63,543

1906 5,469

21.094

89,845

1907 5,200

22.140

93,760

Year. Railways. Telegraphs. Cables.

Thousand miles.[JJ] Thousand miles. Thousand miles. 1800[MM] … … … 1820[NN] … … … 1830[NN] 0.2

… … 1840[OO] 5.4

… … 1850[OO] 24.0

5

1⁄40

1860[OO] 67.4

100

1½

1870[PP] 139.9

281

15.0

1880[QQ] 224.9

440

49.0

1890[RR] 390.0

768

132.0

1900 500.0

1,180

200.0

1906 [SS]562.8 1,200

200.0

1907 595.8

… …

Year. Production of Cotton, Coal, and Pig iron. Cotton. Coal. Pig iron.

Million pounds.[JJ] Million

tons. Million tons.[JJ] 1800[MM] 520

11.6

0.5

1820[NN] 630

17.2

1.0

1830[NN] 820

25.1

1.6

1840[OO] 1,310

44.8

2.7

1850[OO] 1,435

81.4

4.4

1860[OO] 2,551

142.3

7.2

1870[PP] 2,775

213.4

11.9

1880[QQ] 3,601

340.0

18.1

1890[RR] 5,600

466.0

25.2

1900 6,247

800.0

41.4

1906 [TT]9,971

[12]987.9

[13]58.1

1907 [TT]8,256

[UU]1,079.6

[VV]59.7

Year. Area

cultivated. Gold

production,

decade

ending

year

named.

Million

acres.[JJ] Million

dollars.[LL] 1800[MM] 360

128.5

1820[NN] 402

76.1

1830[NN] … 94.5

1840[OO] 492

134.8

1850[OO] … 363.9

1860[OO] 583

1,334.0

1870[PP] … 1,263.0

1880[QQ] 749

1,150.8

1890[RR] 807

1,060.1

1900 875

2,100.0

1906 900

3,095.0

1907 … 3,259.5

[JJ] Оценка Малхолла, за исключением 1830, 1890, 1900, 1906 и 1907 годов.

[KK] Паровой тоннаж приведен к парусному путем умножения на 4.

[LL] Оценки Зетбера до 1860 года.

[MM] Оценка Мальт-Брюна за 1804 год.

[NN] Основано на оценке Бальби за 1828 год.

[OO] Основано на оценке Мишле за 1845 год.

[PP] Основано на оценке Бем-Вагнера за 1874 год.

[QQ] Оценка Левассера за 1878 год.

[RR] Оценка Королевского географического общества.

[SS] Оценки Archiv für Eisenbahnwesen.

[TT] Оценки Бюро переписи населения США.

[UU] Оценки Геологической службы США.

[VV] Оценки «Минеральной индустрии» (Mineral Industry).

1. КАПИТАЛ, ИНВЕСТИРОВАННЫЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ ПРИ КАЖДОЙ ПЕРЕПИСИ: 1850–1900 гг.

2. СРЕДНЕЕ КОЛИЧЕСТВО НАЕМНЫХ РАБОТНИКОВ, ЗАНЯТЫХ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПРИ КАЖДОЙ ПЕРЕПИСИ: 1850–1900 гг.

3. СТОИМОСТЬ ПРОДУКЦИИ ПРИ КАЖДОЙ ПЕРЕПИСИ: 1850–1900 гг.

4. ДОЛЯ, КОТОРУЮ СРЕДНЕЕ КОЛИЧЕСТВО НАЕМНЫХ РАБОТНИКОВ, ЗАНЯТЫХ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ, СОСТАВЛЯЕТ ОТ НАСЕЛЕНИЯ ПРИ КАЖДОЙ ПЕРЕПИСИ: 1850–1900 гг.

1. КАПИТАЛ, ИНВЕСТИРОВАННЫЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ В КАЖДОМ ШТАТЕ И ТЕРРИТОРИИ: 1900 г.

2. КАПИТАЛ, ИНВЕСТИРОВАННЫЙ ПО ГРУППАМ ШТАТОВ

1. СРЕДНЕЕ КОЛИЧЕСТВО НАЕМНЫХ РАБОТНИКОВ, ЗАНЯТЫХ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ: 1900 г.

2. СРЕДНЕЕ КОЛИЧЕСТВО НАЕМНЫХ РАБОТНИКОВ, ЗАНЯТЫХ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ ПО ГРУППАМ ШТАТОВ

СТОИМОСТЬ ПРОДУКЦИИ НЕКОТОРЫХ ОТРАСЛЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ: 1850–1900 гг.

МИЛЛИОНОВ ДОЛЛАРОВ

СТОИМОСТЬ ВСЕЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ В США И ПРОПОРЦИОНАЛЬНАЯ СТОИМОСТЬ КАЖДОЙ ГРУППЫ: 1880–1900 гг.

СТОИМОСТЬ ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ НА КВАДРАТНУЮ МИЛЛЮ: 1900 г.

БЕТОН И СТАЛЬ.

Дж. Ф. СПРИНГЕР.

[Нью-йоркский автор статей в Applied Science.]

Срок службы правильно изготовленного бетона неизвестен. Однако образцы времен римлян до сих пор находятся в хорошем состоянии. Этот материал обладает весьма значительной способностью сопротивляться сжатию; он практически огнеупорен и устойчив к воздействию древоточцев; при надлежащей защите он, вероятно, мало подвержен разрушению от погодных изменений; и, если он правильно изготовлен, он, вероятно, почти не подвержен химическому распаду при погружении в воду. Но есть один очевидный недостаток — он слаб при воздействии растягивающих напряжений. С другой стороны, сталь обладает большим сопротивлением растяжению и прочна при поперечном напряжении. Эти два материала — бетон и сталь — дополняют друг друга своими ценными качествами. Возможность их использования в сочетании во многом зависит от того факта, что их коэффициенты расширения практически одинаковы при умеренных температурных колебаниях. Сталь легко подвергается коррозии. Она также не является строго огнеупорной, так как температуры, которые не являются чрезмерными, вызывают изгиб и коробление. Когда сталь окружена бетоном, она защищена как от огня, так и от коррозии.

Во многих ситуациях сталь сама по себе не была бы лучшим строительным материалом. И то же самое замечание относится к бетону. Ярким примером является случай с шестью новыми доками в Балтиморе. Три из них уже были построены из дерева и камня, когда стало очевидно, что строительство оставшихся трех и длинной переборки, которая была частью проекта вдоль тех же линий, повлечет за собой большие расходы, чем использование железобетонной конструкции. Сталь сама по себе была бы невозможна для рассмотрения из-за ее подверженности коррозии. Бетон сам по себе не мог быть использован из-за чрезмерной стоимости увеличенного количества портландцемента. Говорят, что подпорная стена целиком из бетона стоила бы около 600 долларов за погонный фут. Железобетон стоит около 58 долларов за фут.

Сталь используется не просто как арматура, но и как материал для опалубки. Используемая таким образом, она может иногда не только удерживать бетон в нужном положении, но и предотвращать воздействие окружающей почвы или воды. Возможность использования стали для опалубки во многом зависит от того факта, что многие виды применения бетона быстро стандартизируются. Это позволяет повторно использовать стальную опалубку, что оправдывает расходы. Но использование стальной опалубки иногда предполагает использование стали при обращении с ней. Дальнейшее использование, хотя, возможно, и более отдаленное, связано с приспособлениями для перемещения смешанного бетона и сырья. Еще более отдаленное, но все же необходимое применение — это использование стали и железа в дробильных мельницах и тому подобном. Когда мы смотрим на этот вопрос и знакомимся с его разветвлениями, нетрудно увидеть, что бетон и сталь — это материалы, инженерное применение которых взаимно переплетено. Бетон, безусловно, заменяет сталь в некоторых областях применения. Но, несмотря на это, их следует рассматривать как не противопоставленные друг другу в целом.

Когда бетон заливается вокруг стали, возникает адгезионная связь. Но вряд ли это можно считать достаточным для того, чтобы позволить им действовать как единое целое при растягивающих напряжениях. Следует использовать механическую связь. Это объяснение несколько сложных форм стандартных арматурных стерней.

Правильно армированный бетон — отличный материал для заводского строительства. Он допускает быстрое возведение, огнеупорен, долговечен, адаптирован к погодным условиям и экономичен. Полы бетонных зданий легко чистятся и не образуют заноз.

Один из крупных автомобильных заводов — завод компании Geo. N. Pierce Company в Буффало, штат Нью-Йорк, — является хорошим примером того, с какой быстротой могут быть возведены железобетонные здания. В течение семи месяцев с даты подписания контракта с компанией Trussed Concrete Steel Company из Детройта, штат Мичиган, которая использует систему армирования Кана, некоторые крупные сооружения были готовы к использованию. Площадь пола здесь составляет 325 000 квадратных футов. Необходимо было обеспечить ряд больших площадей, не разделенных опорами. Оказалось возможным использовать балки с пролетами 55 и 61 фут. При воздействии нагрузки балка испытывает сжимающие напряжения сверху и растягивающие снизу. Бетон хорошо приспособлен выдерживать первые, но не вторые. В обычной мостовой ферме могут быть диагонали, которые также находятся под растягивающим напряжением. В системе армирования Кана горизонтальный стержень, от которого жестко прикрепленные диагонали отходят вверх и наружу, предусмотрен с целью обеспечения способности балки выдерживать растягивающее напряжение. В соответствии с этим проектом были сконструированы длинные балки. Также были сконструированы балки, обеспечивающие пути для 3-тонных кранов. Нагрузка в 14 тонн, помещенная на одну из железобетонных балок с пролетом 25 футов, вызвала прогиб всего в 1/16 дюйма. Эта балка имеет ширину 12 дюймов и глубину 22 дюйма, а ее армирование состоит из трех стержней Кана размером 1 x 3 дюйма. Здесь широко использовалась пустотелая плитка в сочетании с бетоном.

То, что известно в торговле как гофрированный стержень, поставляемый компанией Corrugated Steel Bar Company, представляет собой стальной армирующий стержень, который обеспечивает выступы, с помощью которых бетон механически сцепляется. Этот общий тип армирования, однако, не ограничивается этой фирмой. С помощью такого типа стержня инженер может обеспечить желаемое механическое сцепление. Поскольку бетон и сталь расширяются и сжимаются, они делают это вместе — если только изменение температуры не является чрезмерным — и таким образом поддерживается связь между ними. Такие стандартные типы арматурных стержней применимы к множеству конструкций. Интересным примером является железнодорожный мост через реку Вермилион недалеко от Данвилла, штат Иллинойс. Там есть три арки, центральная из которых имеет пролет 100 футов. Около 130 тонн гофрированных стержней было использовано при строительстве этого красивого моста.

Еще один хороший пример мостостроения — мост через реку Моми недалеко от Уотервилла, штат Огайо. Эта конструкция следует проектам компании National Bridge Company. Она имеет ширину 16 футов между парапетами и пересекает реку в месте, где ее ширина составляет 1000 футов. Говорят, что этот железобетонный мост выдержит нагрузку в 5 тонн на погонный фут. Арок 12 штук, самая длинная имеет пролет 90 футов, а самая короткая — 75 футов. Нагрузка на арку моста создает боковое давление на опоры. Если следующая арка не нагружена, то это давление не сбалансировано и должно быть компенсировано. В данном случае это было сделано путем использования части из 100 тонн арматуры в вертикальном положении. Этот мост, имеющий очень долгий срок службы, был построен по цене 77 000 долларов. Общее количество бетона составило около 9 200 кубических ярдов.

Город Филадельфия довольно масштабно занялся строительством городских мостов из бетона. Среди общего числа в 30 с лишним мостов есть железобетонный мост через ручей Покессинг с пролетом 71 фут. Этот мост довольно плоский, имеющий подъем всего 9½ футов. Армирование, использованное здесь, состояло частично из угловых стерней, расположенных парами для формирования своего рода таврового профиля. Основным армированием здесь были арочные ребра. Каждое из них состояло из двух тавровых стерней, расположенных один над другим таким образом, что точки их наибольшего сближения находились в замке арки. Они были соединены решеткой. Такие ребра были расположены на расстоянии 4 футов друг от друга. Поперечно расположенные стальные стержни удерживали все вместе. Механическое сцепление, на которое здесь рассчитывали, несомненно, было обусловлено взаимным расположением различных стерней и т. д.

Железнодорожная эстакада длиной полмили или более — еще один пример методов Кана. Это сооружение принадлежит железной дороге Richmond & Chesapeake Railway и расположено в Ричмонде, штат Вирджиния. Там есть пролет в 70 футов, который имеет балки глубиной почти 6 футов. На другом пролете балки, вероятно, примерно такой же глубины, просели лишь на ⅛ дюйма после снятия опалубки.

Широко используемый стиль армирования состоит из сетчатой ткани из металла. Она широко используется в полах для связывания всей массы вместе. При производстве этой сетки канадская компания сочла желательным устранять неизбежные разрывы нитей при производстве с помощью кислородно-ацетиленовой горелки компании Davis-Bournonville Company. Говорят, что сварные швы можно делать в среднем один за две минуты в случае обычного веса ткани. Эта сетка изготавливается путем расширения листов перфорированного металла от узкой до значительной ширины. Именно во время этого расширения нити иногда рвутся.

Другой стиль армирования пола — это ткань, изготовленная из проволоки. О том, что полы, правильно армированные, довольно прочны, можно судить по случаю с компанией United States Fidelity & Guarantee Company. Их здание в Балтиморе подверглось воздействию сильного жара во время великого пожара 1904 года. Фактически, значительная часть боковых стен и фасада упала, оставив бетонные полы. Груз кирпича, создающий давление 300 фунтов на квадратный фут, был размещен на одном из полов на расстоянии 5 футов с каждой стороны от одной из балок. Прогиб составил ⅛ дюйма. Это было около 1/20 от 1 процента пролета. Это пример конструкции Хеннибика.

Уже упоминалось армирование фермы Кана. С той же общей целью была спроектирована ферма Хеннибика. Есть два горизонтальных стержня, один над другим. Верхний, однако, не является идеально горизонтальным, за исключением центра. К обеим сторонам этот стержень поднимается по мере удаления от центра. Эти два стержня охвачены свободными хомутами, расположенными вертикально и с интервалами. Они открыты сверху и закрыты снизу.

Существует два вида свай — несущая свая и шпунтовая свая. Их обязанности совершенно разные. Одна выдерживает сжимающую нагрузку, другая выдерживает поперечное давление. Но бетон использовался для обоих видов. В случае несущей сваи ее собственные внутренние качества в высшей степени подходят. Она обладает хорошим сопротивлением сжатию; она устойчива к древоточцам и имеет перспективу долгого срока службы, будь то влажные, сухие условия или смесь того и другого. Дерево является отличной несущей сваей, если оно постоянно погружено в воду, но оно является добычей древоточца. Необходимость постоянного погружения ограничивает полезность деревянной сваи. Ее необходимо срезать ниже гидравлического уровня, а это требует доведения фундаментных опор до более низкого уровня, чем это обычно бывает в противном случае. С бетонной несущей сваей, напротив, опоры могут быть построены на любом желаемом уровне, так как сама свая может быть частично погружена, а частично находиться в сухом состоянии. Однако бетонная свая может подвергаться и другим напряжениям, кроме сжимающих, особенно во время ее установки. И поэтому некоторые армируют ее. Некоторые, несомненно, имеют в виду возможное коробление в земле, особенно если окружающая почва податлива. Используется как продольное, так и поперечное армирование. Продольные стержни расположены с интервалами вокруг и внутри периферии. Они могут быть связаны вместе отдельными обручами, расположенными по длине, или проволокой, намотанной вокруг продольных стерней по спирали. В случае бетонного шпунтового ограждения бетон обеспечивает поверхность и образует защитное покрытие для встроенной арматуры, что здесь является жизненно важным вопросом и, следовательно, незаменимым. При реконструкции доков в Балтиморе, о которой уже упоминалось, широко использовался железобетонный шпунт. Стальной шпунт здесь нельзя было использовать из-за его подверженности коррозии. Бетонные плиты сечением 12 × 18 дюймов выполняют функцию удержания масс земли на месте как выше, так и ниже ватерлинии. Были и некоторые другие бетонные конструктивные элементы вспомогательного характера. Общее армирование составило около 1200 тонн.

Что касается его огнеупорных качеств, красноречивым свидетельством является тот факт, что огромный отель Marlborough-Blenheim в Атлантик-Сити, бетонно-плиточная конструкция, как говорят, получает экономию в 18 000 долларов в год на страховых взносах от пожара. Страхование основано на сумме 600 000 долларов. Это сооружение имеет длину 560 футов и ширину, варьирующуюся от 60 до 200 футов.

Упоминалось о тесном совпадении коэффициентов расширения стали и бетона для умеренных температурных интервалов. Хотя это так, если температурный диапазон значителен, нельзя ожидать, что бетон и сталь будут расширяться и сжиматься вместе. В большинстве инженерных конструкций диапазон невелик, скажем, 150 градусов по Фаренгейту, но есть исключения. Одно из них относится к материалу, используемому в высоких дымовых трубах. Горячие газы, проходящие вверх по ним, вызывают довольно высокие температуры. Фактически, хорошо признанной практикой является строительство большой части таких дымовых труб двойными, одна оболочка охватывает другую, с воздушным пространством между ними. Около четырех или пяти лет назад была построена, пожалуй, самая высокая бетонная дымовая труба в Соединенных Штатах для компании Colusa Parrot Mining & Smelting Company, Бьютт, Монтана. Она имеет высоту 352½ фута и дымоход диаметром 18 футов. Сплошная стена толщиной 1½ фута составляет основание высотой 21 фут. Выше этого уровня между двумя оболочками толщиной 5 и 9 дюймов устроено воздушное пространство шириной 4 дюйма в радиальном направлении. Внутренняя оболочка тоньше. Использованной стальной арматурой были тавровые стержни. Фундамент выполнен из железобетона и опирается на насыпь глубиной 18 футов. Еще одним важным фактором, который необходимо учитывать, является серьезное воздействие повторяющихся напряжений. Отчасти из-за этого рекомендуется принять большой коэффициент запаса прочности. Кроме того, лучшей практикой, по-видимому, является полное разделение внутренней и внешней оболочек по всей высоте и единообразие толщины стенки снизу доверху. В некоторых дымовых трубах были замечены вертикальные трещины. Это указывает на целесообразность сильного кругового армирования. Считается, что бетон, следующий формуле 1:2:2, лучше подходит для внешней оболочки, чем цементный раствор. Говорят, что он прочнее, плотнее и более непроницаем для воды, чем раствор, следующий формуле 1:3. Чтобы обеспечить адгезию между слоями, свежий бетон следует наносить влажным, а старый, возможно, следует обработать инструментами.

Сопротивление сжатию обычных бетонов значительно. Однако при строительстве некоторых мостов в Нью-Йорке возникла потребность в бетоне, который должен был обладать очень высоким сопротивлением сжатию. И поэтому были проведены эксперименты с бетоном, сформированным путем замены щебня проволочными гвоздями. Было проведено около 60 испытаний с бетоном, следующим формуле 1:2:2⅔. Полученный материал был довольно тяжелым. Кубический фут весил 196 фунтов по сравнению со 130–160 фунтами для обычных бетонов. В одном кубическом футе было использовано восемьдесят восемь фунтов гвоздей, что довело стоимость примерно до 2,30 доллара. Это был, безусловно, очень дорогой материал. Но когда желательны необычайные качества, приходится тратить деньги. Были отлиты кубы размером 6 дюймов с каждой стороны. Они были испытаны на разрушение на разных стадиях зрелости. По прошествии одной недели самое низкое полученное сопротивление сжатию составило 2770 фунтов на квадратный дюйм, а самое высокое — 3330 фунтов. Через месяц минимальная прочность на сжатие составила 3050 фунтов, максимальная — 8340 фунтов, в то время как средняя составила 5645 фунтов. Когда прошел год, было обнаружено, что четыре куба дали средний показатель 10 410 фунтов. Однако среднее сопротивление в 17 235 фунтов было получено в случае кубов 15-месячной выдержки.

Поскольку бетон практически не подвержен воздействию воды и колебаниям между влажными и сухими условиями, неудивительно, что он нашел применение в строительстве канализационных систем и водонапорных башен. В Соединенных Штатах в Атлборо, штат Массачусетс, была построена высокая стоячая труба. Ее высота составляет 118 футов, а внутренний диаметр — 50 футов. Толщина стенки варьируется от 18 дюймов у основания до 8 дюймов в верхней части. Бетон был изготовлен по формуле 1:2:4. Существует еще одна башня высотой 110 футов с внешним диаметром около 35 футов. В Анахайме, штат Калифорния, большой резервуар вместе с его подконструкцией был полностью выполнен из железобетона. Дно резервуара находится на высоте около 60 футов над поверхностью земли. Сам резервуар имеет высоту 38 футов и диаметр 30 футов, а толщина его стенки варьируется от 5 до 3 дюймов. В качестве арматуры использовались витые стальные стержни.

Для предотвращения коррозии арматуры считается необходимым защитить ее от проникновения воды, которая может растворить едкую известь, контактирующую со сталью. Одним из способов является придание самому бетону очень плотной структуры. Другой способ — заполнение внешних пор битумной или олеорезиновой краской. Также при замешивании бетона в качестве одного из ингредиентов может быть добавлено нерастворимое вещество, подходящее для заполнения пор. Наконец, там, где позволяют условия, может быть применено гибкое водонепроницаемое покрытие. Что касается самой стали, то желательно, чтобы она была однородной, поскольку в этом случае можно полагаться на расчеты. По этой причине одна из крупных строительных компаний, работающих с бетоном, рекомендует использовать мягкую сталь вместо высокоуглеродистой.

Одним из главных достоинств бетона является то, что он позволяет достичь удивительной быстроты строительства. Примером этого может служить автомобильный завод Geo. N. Pierce. Другой пример связан со строительством соединительных кессонов для определенных подземных труб тоннеля компании Hudson Companies. Этих кессонов было три, и они располагались на берегу Джерси напротив Нью-Йорка. Эти сооружения были довольно крупными: около 100 футов в длину и около 45 футов в ширину. Кессоны, один или два из которых находились под давлением воздуха, были построены из бетона со стальным армированием. Использование бетона в системе тоннелей и в здании терминала было очень масштабным. По оценкам, для завершения бетонных работ потребуется около полумиллиона баррелей портландцемента. Шлюзы Гатун в Панаме потребуют лишь около четырехкратного объема. Витые стальные стержни для армирования использовались в больших количествах.

Работы на набережной в Балтиморе, о которых уже упоминалось, включали значительное разнообразие железобетонных конструкций. Для подпорных стен использовались шпунтовые сваи. Обычно они имели лицевую сторону шириной 18 дюймов, толщину 12 дюймов и длину 27 футов. Поскольку не было необходимости удерживать грунт с помощью непроницаемой переборки, эти сваи не соединялись в замок. Однако им приходилось противостоять горизонтальному давлению, поэтому вдоль внешней стороны по верху были проложены обвязочные балки. Эти балки сами были выполнены из бетона, армированного встроенными стальными решетчатыми фермами. В рабочем положении фермы лежали плашмя, тем самым передавая основную нагрузку от горизонтального давления. Балки частично опирались на бетонные опоры. Они устанавливались с помощью стальных кессонов. Эти перемычки были выполнены из листовой стали глубиной 27 футов и погружались методами открытого воздуха. После установки заливался бетон, формируя опору. Верхняя поверхность опоры обеспечивает поглощение горизонтального давления от обвязочных балок. Некоторые из опор взаимно связаны друг с другом через док; другие привязаны к железобетонным сваям, погруженным в основание дока. Сами связи также выполнены из железобетона. Сталь кессонов служила лишь формой. Теперь, по-видимому, не имеет большого значения, как скоро она подвергнется коррозии. Обширные бетонные работы в Балтиморе выполнялись компанией Raymond Concrete Pile Company.

Хотя вопрос о корабельном черве (teredo) казался важным фактором в Балтиморе из-за вероятности его присутствия в гавани при проведении определенных работ по улучшению канализации, этот вопрос стал действительно насущным в связи с причалом, построенным компанией United Fruit Company в Бокас-дель-Торо в Республике Панама. Этот причал сам по себе выполнен из железобетона. Но нас интересуют несущие сваи. По-видимому, местные деревянные сваи в этой местности серьезно повреждались корабельным червем в течение года. Можно было ожидать, что некоторые виды древесины прослужат дольше. Срок службы креозотированных свай оценивался примерно в 15 лет. Кроме того, требовались сваи длиной 70 футов. Это требование исключало использование обычных железобетонных свай. На практике использовали необработанную деревянную сваю, которую в месте прохождения через воду заключали в железобетонную оболочку. Эта оболочка была сделана такого размера, чтобы оставить пространство между ней и заключенной внутри деревянной сваей. В это пространство у дна заливался бетон высокого качества, что исключало доступ внешней воды. После откачки оставшейся воды большая часть пространства заполнялась бетоном низкого качества, а затем добавлялся верхний слой качественного бетона, в который помещалась колонная арматура. Сталь, использованная для армирования, представляла собой в основном круглые стержни из мягкой стали. Сваи имели среднюю длину 58 футов, оболочки — 18,4 фута. Стоимость этих оболочек составляла 1,78 доллара за погонный фут. Говорят, что стоимость необработанной деревянной сваи вместе с защитным покрытием была не выше, чем расходы на креозотированную сваю.

Как в доках Балтимора, так и на причале в тропиках бетон подвергается воздействию морской воды. Но это воздействие не является агрессивным. Однако недавно было осуществлено очень масштабное применение бетонных конструкций в условиях открытого моря у побережья Флориды. Расстояние от материка до острова Ки-Уэст составляет 156 миль. Вдоль этого интервала разбросано множество островов, так что в действительности общая линейная протяженность суши составляет около половины этого расстояния. Некоторые водные проходы имеют ширину всего несколько сотен футов; один из них — около 2,5 миль. Большая часть водного пути имеет небольшую глубину. Но на протяжении около 6 миль вода достигает глубины до 30 футов, причем в условиях открытого моря. Были построены железобетонные виадуки для пропуска поездов и противостояния штормам. На эти работы ушло четверть миллиона баррелей цемента и около 5700 тонн стали.

Виадук от Лонг-Ки имеет длину 2 мили и проходит через воду глубиной от 13 до 20 футов. Дно залива коралловое. Для строительства опоры забивалось около 30 свай так, чтобы их верхушки выступали над дном. Опускалась перемычка, охватывающая их, и укладывался бетонный слой толщиной 1 ярд. После этого воду можно было откачать, а форму забетонировать. Арматура, разумеется, устанавливалась до заливки бетона. Затем опоре давали 3 недели на затвердевание. Бетон замешивался на пресной воде, чтобы избежать воздействия морской воды на сталь. Для армирования стен и 184 арок использовались рифленые стержни. Уровень высокой воды находится на 31 фут ниже верха этого сооружения, так что путь надежно защищен от волн.

Может показаться удивительным, но бетон действительно использовался в качестве основного материала при строительстве лодок. Железобетонная лодка была построена тринадцать лет назад для использования на реке Тибр в Италии. Не только корпус, но и стойки, и крыша надпалубной надстройки были выполнены из бетона. Эта плавучая дача имела размеры 67 на 21 фут. Другая итальянская лодка — «Лигурия», баржа, находящаяся в эксплуатации. Ее размеры 57 на 18 футов, грузоподъемность — 150 тонн. «Гретхен» — американский пример каменной лодки. Она совершала длительные плавания по Атлантике и считалась сравнительно быстроходной в бурном море. Ее армированием служило множество мелких стержней. Эта лодка имела осадку 14 футов, длину 65 футов и ширину 16 футов.

Бетон является очевидным материалом для угольных бункеров, особенно благодаря своей огнестойкости. Дополнительным преимуществом является отсутствие больших расходов на техническое обслуживание. В Чарльстоне (Бостон) компания Lehigh & Wilkes-Barre Coal Company ежегодно тратила около 1000 долларов на ремонт угольного бункера. Теперь он заменен бетонным сооружением вместимостью 10 000 тонн. Его глубина составляет 24 фута, длина — 182 фута, ширина — 92 фута. Он стоит на 750 бетонных сваях Simplex. Если бы использовались деревянные сваи, объем необходимых земляных работ был бы весьма значительным, поскольку их пришлось бы обрезать на 10 футов ниже поверхности в соответствии со строительными нормами. Более того, потребовалось бы около 2000 деревянных свай из-за ограничения несущей способности в десять тонн на сваю. Однако при использовании бетонных свай фундаменты для колонн были построены с минимальными земляными работами. Колонны, боковые стены, фермы, балки, перекрытия — практически все, кроме крыши, — были выполнены из железобетона. При полной загрузке углем вес на квадратный ярд составляет 18 тонн.

Аналогичное применение — строительство зерновых элеваторов. Железобетон был использован в Балтиморе в двух важных зданиях такого типа, а также в третьем в Буффало. Вопрос пожарной безопасности здесь очень важен. Зерновой элеватор Пенсильванской железной дороги в Балтиморе — самый крупный из трех, рассчитан на хранение 1 000 000 бушелей. В нем 53 цилиндрических бункера общей высотой 79 футов. Они расположены четырьмя рядами по восемь штук. Оставшийся двадцать один бункер занимает пространство между ними, три ряда по семь штук. Набор из 32 бункеров имеет больший размер и внутренний диаметр 24,2 фута. Стены имеют толщину 8 дюймов и армированы как вертикально, так и по окружности. Вертикальная арматура представляет собой круглые стержни диаметром 1 3/8 дюйма. Окружная арматура состоит из переплетенных плоских стержней. С помощью запатентованного устройства бункеры отливались секциями. Эта форма крепилась к более тяжелой вертикальной арматуре и поднималась домкратами по мере необходимости.

Нет необходимости подчеркивать, что бетон, будучи экономичным, не является дешевым. Поэтому при использовании больших масс целесообразно снижать расходы за счет применения так называемых «пудинговых камней» (бутового камня). У Макколлс-Ферри большая плотина и примыкающая к ней электростанция перекрывают реку Саскуэханну. Это грандиозное применение бетона. Однако при строительстве большой плотины вполне оправданно использовались пудинговые камни. Здесь сталь применялась не столько для армирования, сколько для создания каркасов формовочных поверхностей. Для перемещения бетона и т. д. также использовались огромные стальные краны-пеликаны. Лицевая сторона плотины имеет двойной изгиб, что потребовало точной формы. Секции плотины длиной 40 футов строились в чередовании с открытыми пространствами такой же длины. Когда требовалось закрыть такие открытые пространства, на верховой стороне опускался большой стальной щит. Затем в открытое пространство можно было укладывать бетон.

Во всех рассмотренных нами до сих пор применениях железобетона речь шла либо о хорошо зарекомендовавшей себя практике, либо о тесно связанных с ней областях — за возможным исключением бетонных барж. Существует два других направления инженерного применения, в которых весьма желательно использовать бетон, но где мы вряд ли вправе считать его использование чем-то большим, чем экспериментом. Речь идет о телеграфных столбах и шпалах. Если бетонный столб действительно окажется пригодным для службы, то мы можем ожидать значительного сокращения расходов на техническое обслуживание. По оценкам, замена деревянных столбов в Соединенных Штатах обходится ежегодно в 13 000 000 долларов. Перспектива получения столба, который не потребует замены в течение длительного времени, безусловно, привлекательна. Но условия эксплуатации суровы. Это обусловлено не столько нагрузкой, которую необходимо нести, сколько горизонтальными перемещениями под давлением ветра. Однако некоторые полагают, что при использовании надлежащего армирования столб может быть сделан способным выдерживать горизонтальные нагрузки. Были проведены некоторые эксперименты с типом столба, рекомендованным компанией American Concrete Pole Company из Ричмонда, штат Индиана. Армирование состоит из четырех вертикальных стержней, связанных проволокой. Такой столб размером 7 x 7 дюймов в верхней части и 12 x 12 дюймов в нижней части был испытан до разрушения. Столб имел длину 30 футов, а его комлевая часть была погружена в землю на 5 футов. Вертикальные стержни имели диаметр 5/8 дюйма и были обвязаны проволокой № 9. Горизонтальное давление или тяга в верхней части в 840 фунтов вызвали прогиб в 6 дюймов. Когда нагрузка была увеличена до 1780 фунтов, прогиб составил 17 дюймов. При давлении в 2800 фунтов прогиб составил 30 дюймов, что сопровождалось легким растрескиванием. Прогиб в целый ярд вместе с растрескиванием на уровне земли стал результатом давления в 3640 фунтов. При давлении в 7200 фунтов растрескивание стало значительным, а прогиб составил 60 дюймов. Кедровый столб того же размера получил прогиб в 11 дюймов при тяге в 840 фунтов. При 1780 фунтах прогиб составил почти ярд (33 дюйма), а при 2200 фунтах столб сломался примерно в 3 футах от земли. Проблема телеграфного столба, вероятно, будет решена, если это еще не сделано.

Что касается шпал, то здесь дело обстоит сложнее. Обычные бетонные плиты или балки нельзя использовать по типу деревянных шпал из-за отсутствия у них эластичности. То, что называют «центральным опиранием», было бы губительным для обычного бетона. Фактором также является раскачивающее действие проходящей нагрузки. Один из методов борьбы с центральным опиранием — разделение шпалы на две части, соединенные стальными стержнями. Примером этого является шпала Корелла. В шпале Персиваля нижней части бетонного блока придается заостренная кромка. Под самой рельсой поперечное сечение имеет овальную форму. Имеется продольное армирование в виде четырех стержней: три расположены сверху и один внизу. Три стержня связаны проволокой. Имеется деревянный амортизирующий блок, который поглощает и распределяет удары от подошвы рельса. Используются винтовые костыли и металлические втулки. Около трех или более лет назад сотня таких шпал была введена в эксплуатацию на одной из железных дорог Техаса. В июне 1909 года только семь из них получили серьезные повреждения. Считается, что этот ущерб вряд ли можно отнести на счет самих шпал, поскольку в рабочем положении они находились между деревянными, износ которых легко мог стать причиной чрезмерной нагрузки на бетонные шпалы.

Мы в некоторой степени рассмотрели использование стали в качестве материала для бетонных форм. Однако это направление применения обещает стать очень масштабным. В настоящее время ведутся два крупных строительства, в которых стальная форма играет важную роль. Это великие шлюзы Гатун Панамского канала и акведук Катскилл. Три двойных шлюза в Гатуне потребуют около 2 000 000 кубических ярдов бетона. Каждая пара шлюзов находится на отдельном уровне и имеет три продольные стены. Одна отделяет шлюзовые камеры. Эта центральная стена имеет ширину 60 футов. Она не является сплошной, так как по мере приближения к уровню воды такое количество бетона не требуется. Следовательно, имеется своего рода V-образное сечение, проходящее вдоль нее. Оно заполнено, за исключением трех галерей — одной для дренажа, одной для электрических проводов и одной для обслуживающего персонала. Ниже заполнения в теле бетонной стены расположен продольный водопропуск. В боковых стенах шлюзовых камер имеются другие продольные водопропуски. От центрального подающего водопропуска под полами прилегающих шлюзовых камер отходят поперечные распределительные водопропуски. Они имеют вертикальные выходы непосредственно в шлюзовые камеры. Аналогично, но для целей опорожнения шлюзов, продольные водопропуски, расположенные вдоль внешней стороны, соединены поперечными водопропусками и вертикальными отверстиями со шлюзовыми камерами. Элементы двух систем поперечных водопропусков чередуются друг с другом. Главный подающий водопропуск имеет диаметр 22 фута на одной части пути и 18 футов на другой. Теперь эти многочисленные водопропуски, различные по форме и размеру, должны быть отлиты в бетонном массиве с помощью стальных форм. Как было объявлено изначально, для главного подающего водопропуска потребуется 12 форм из мартеновской котельной стали. Каждая из них весит 177 000 фунтов. Потребуется сто форм. Для двух главных выпускных водопропусков, имеющих размеры, аналогичные главному подающему, по расчетам требовалась 21 форма, каждая длиной 12 футов и весом 300 000 фунтов. Для поперечных водопропусков требовалось 100 форм, каждая длиной 10 футов и весом 217 000 фунтов. Таким образом, всего должно было быть 133 формы общим весом 15 000 тонн. Возможно, в этом плане будут некоторые изменения в незначительных деталях. Боковые стены шлюзовых камер в основном будут представлять собой вертикальные плоскости высотой, скажем, 81 фут. Чтобы удержать свежий бетон на месте, будут использоваться 12 лицевых панелей, изготовленных из листовой стали. Они имеют толщину 7,5 дюймов и размеры лицевой стороны 78 на 36 футов. Стальные башни, перемещающиеся по подходящим путям, управляют этими лицевыми панелями. По оценкам, башни и панели будут иметь общий вес 26 000 тонн. Таким образом, совершенно независимо от любого возможного применения армирования, для форм и непосредственных принадлежностей будет использовано в общей сложности около 41 000 тонн стали. Но эти 41 000 тонн — еще не все. Бетон должен быть отлит в виде больших монолитов, и для удержания их торцов, пока бетон свежий, будут использоваться стальные балки высотой 6 футов. Если бы эти шлюзы были каменными, сталь играла бы довольно второстепенную роль.

Компания Blaw Collapsible Steel Centering Company работает в Панаме, но они также применяют свои системы формовки бетона при строительстве большого акведука, который должен снабжать Нью-Йорк водой из региона Катскиллских гор на другой стороне реки Гудзон. Стальная опалубка используется для придания формы внутренней части. Стальные формы также используются для формирования верхней части внешней поверхности. В Балтиморе более трех миль канализационных сооружений было выполнено в соответствии с системой той же компании. Опалубка, использованная для одного участка, где высота составляла 11 футов, а ширина 12,25 фута (внутри), применялась в 50-футовых секциях. За 2 часа 6 человек могли демонтировать такую 50-футовую секцию вместе с подмостями и подготовить ее к повторному использованию. Типичная полукруглая опалубка Blaw состоит из одной или нескольких стальных пластин, изогнутых по форме полукруга. Талрепы удерживают эту оболочку в нужном положении. Если мы собираемся использовать эту форму при строительстве канализации, мы сначала выкапываем траншею таких размеров и формы, чтобы она служила формой для внешней поверхности нижней части бетонной канализации. Затем мы укладываем бетон продольной полосой вдоль дна, придавая верхней поверхности форму неглубокого желоба. Когда он достаточно затвердеет, полукруглую опалубку можно сдвинуть по нему в нужное положение. Опалубка имеет вогнутость, направленную вверх. Теперь укладывается бетон лотка канализации. Та же или дублирующая опалубка теперь может быть использована для формовки внутренней части верхней части канализации.

Портландцемент используется уже давно. Но железобетон настолько современен, что в некоторых важных областях инженерного применения фундаментальные данные, лежащие в основе практики, еще не полностью определены. В то, что можно считать первым десятилетием (1870-1880) значительного производства портландцемента в Соединенных Штатах, общее количество произведенного цемента составило всего 42 000 баррелей. Потребовалось бы пятьдесят и более лет, чтобы произвести достаточно цемента для строительства шлюзов Гатун. Более десяти лет потребовалось бы для получения достаточного количества цемента для операций компании Hudson Companies. Цена в этот период составляла около 3,00 долларов за баррель. В 1908 году она составляла 85 центов. Но производство в этом году было более чем в 1200 раз выше, чем в 1880 году. Стоимость годового выпуска в настоящее время составляет около 50 000 000 долларов.

ХИМИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ.

БЕНДЖАМИН БОЛЛ ФРЕЙД, Б. С.

[Доцент аналитической и органической химии, Технологический институт Армора.]

Химия всегда была утилитарной наукой, наукой, чье непосредственное применение к нашим повседневным интересам признавалось повсюду. Даже во времена алхимии, этого фантастического предшественника нашей современной науки, ее приверженцы были озабочены превращением неблагородных металлов в благородные, свинца в серебро, а меди в золото, а также поиском философского камня — того таинственного нечто, что даровало бы вечную молодость.

Из трудов этих исследователей с течением лет возникли факты и теории, которые были включены в науку химию. Но химия обязана своим развитием не только алхимикам. Подавляющее большинство фактов, если не теорий, дошло до нас благодаря традиционным знаниям химических производств. Многочисленные продукты животного и растительного происхождения, такие как сахар, крахмал, масла, камеди и смолы, были знакомыми товарами с тех пор, как их фиксирует история. Древние были осведомлены в таких типично химических производствах, как крашение растительными красителями, производство пигментов, изготовление лаков, мыловарение, бумажное производство и бродильные производства. Фактически, наука химия в том виде, в каком мы имеем ее сегодня, обязана гораздо больше этим неизвестным работникам промышленности, которые передавали свои химические знания от отца к сыну, чем созданиям воображения тех колоритных, если и не столь правдивых, алхимиков.

Совершенно невозможно отделить науку химию от ее промышленного применения. Наука многим обязана промышленности. Промышленность обязана науке еще больше. И если эта связь была очень тесной в прошлом, то сейчас она стала еще теснее, чем когда-либо, и продолжает укрепляться. Утилитаризм нашего века делает абсолютно необходимым, чтобы они были объединены таким образом, чтобы от этого союза был получен максимальный результат.

Применение науки в целом, и химии в частности, в промышленности имеет один общий результат. Оно выводит отрасль из класса «эмпирических» и прочно ставит ее на надежную основу. Она больше не ведется хаотично, а в соответствии с разумным замыслом, основанным на самой точной научной информации. Конечно, именно ожесточенность деловой конкуренции вызвала это изменение больше, чем любой другой фактор. Чистая наука химия развивалась бы и без промышленного применения, потому что есть исследователи, которые ищут истину независимо от каких-либо ее непосредственных применений. Но в промышленности это вопрос долларов и центов. Побеждает наиболее эффективный. А наиболее эффективен тот, кто использует в своем бизнесе всю научную информацию, которую можно применить к предмету, и кто всегда ищет новые факты, которые можно использовать.

Таким образом, химия применяется в промышленности двумя различными способами: первый — в открытиях, в поиске нового вещества, которое можно использовать, или нового процесса, с помощью которого можно получить какое-либо полезное или необходимое вещество; второй — в совершенствовании, в улучшении определенного продукта, его удешевлении, утилизации отходов или использовании более дешевого сырья.

Существует только два вида промышленности: (а) те, которые основаны на процессах, изменяющих форму материи, например, производство мебели, и (б) те, которые основаны на процессах, изменяющих состав материи, например, производство портландцемента из глины и известняка. Группа «б» включает в себя подавляющее большинство отраслей промышленности, и поскольку наука химия занимается именно такими изменениями в составе материи, очевидно, что большинство наших производств по своей природе являются химическими. Мы осознали это лишь недавно. Список таких отраслей и операций, которые по сути являются химическими, включает почти каждую отрасль, о которой мы можем подумать. Мне достаточно упомянуть тему топлива, газа и кокса, цемента, растворов, кирпича и других строительных материалов; нефти и продуктов ее переработки; асфальта; продуктов сухой перегонки древесины; целлюлозы и бумаги; пигментов, смол, лаков; каучука; мыла, жиров и жирных масел; камедей; сахара и крахмала; текстильной промышленности и красителей; кожи и клея; взрывчатых веществ; тяжелой химической промышленности, производства кислот, щелочей и солей; производства стекла и керамической промышленности; бродильных производств; производства и стандартизации лекарств; темы почв и искусственного удобрения; темы продуктов питания и питания; темы воды, канализации и санитарии; фотографии; всех электрохимических производств и процессов; производства стали, меди, свинца и всех других металлов. Мне достаточно упомянуть этот внушительный перечень предметов и отраслей, чтобы убедить самого скептичного в том, что химия действительно касается нас, прямо или косвенно, во всех наших видах деятельности.

Как я уже говорил ранее, химия влияет на промышленность двумя различными способами: во-первых, в открытии новых веществ и новых процессов; во-вторых, в совершенствовании известных веществ и известных процессов. В любой из этих областей химик гордится своими достижениями. Побед так много, что он теряется, не зная, как или с чего начать, если бы захотел рассказать о них. Вся область промышленной химии — это череда химических достижений, гигантских производств, которые имели свое скромное начало в химической пробирке, стакане или реторте; богатство побочных продуктов, спасенных для мира из того, что еще несколько лет назад было чистым отходом; и, прежде всего, повышение эффективности производства всех продуктов. Химик не претендует на большее, чем заслуживает, когда указывает, что его деятельность охватывает всю область нашего повседневного опыта и что его деятельность всегда была направлена на уменьшение отходов, на повышение эффективности, одним словом, на развитие цивилизации. Чтобы проиллюстрировать уже затронутые моменты, можно использовать историю содовой промышленности, начало современных химических производств. Начало уходит далеко в другой век, настолько тесно развитие содовой промышленности связано с прогрессом цивилизации.

Ценность того, что мы сейчас называем щелочами в качестве моющих веществ, была известна с древнейших времен. Первая щелочь, зафиксированная в истории, — это жженая известь, которую называли «едкой» из-за ее характерного свойства. Едкая известь лишь незначительно растворима в воде, поэтому ее использование сильно ограничено. История умалчивает о том, кто первым решил проблему создания более растворимой щелочи, но кто-то в начале Средневековья обнаружил, что при воздействии едкой извести на так называемый поташ — золу, остающуюся при сжигании дерева, — образуется очень растворимая едкая щелочь. И этому давно забытому химику дали название «едкий калий». Химия этого открытия такова: все растения поглощают калий, очень легкий металл, в той или иной форме из почвы, чтобы сформировать так называемую минеральную или костную структуру, другими словами, скелет растения. Когда эти растения сжигаются, в золе образуется калий в виде соли, главным образом карбоната калия. Эти соли калия можно извлечь водой и восстановить при выпаривании воды. Эти соли калия, так называемый «поташ», широко использовались в промышленности того времени, например, в производстве мыла, стекла, при крашении и в десятках других второстепенных способов. Но так же, как наши леса не могут сейчас удовлетворить спрос на древесину, так и тогда они не могли удовлетворить спрос на «поташ», поскольку требуется большое количество древесины, чтобы получить сравнительно небольшое количество поташа, так как процент содержания солей калия в древесине очень мал. Одновременно с этим, на севере Испании, на морском побережье, ряд городов занимался сжиганием морских водорослей. Было обнаружено, что зола морских водорослей, хотя и не идентична поташу, тем не менее может быть его заменителем. Это исторически зафиксировано как «барильная» промышленность. Барилла состояла на 5 процентов из карбоната натрия, металла, очень похожего на калий. Натрий делает для морских растений то же самое, что калий для наземных. Барилла была лишь заменителем поташа, причем очень плохим. Но ей суждено было предложить ключ, решивший всю проблему. Химики того времени показали химическое сходство между активным ингредиентом поташа — карбонатом калия — и активным ингредиентом бариллы — карбонатом натрия. Спрос на эти щелочи со стороны промышленности был непрерывным и постоянно растущим. Химики поняли, что прямые природные источники обоих, а именно древесина лесов и водоросли морей, были и всегда будут недостаточны для удовлетворения огромных растущих потребностей промышленности. Они увидели, что необходимо открыть какой-то другой источник или же эти вещества должны быть приготовлены искусственно. Они поняли, что, хотя поташ был лучше бариллы, тем не менее соли калия, ингредиенты поташа, были гораздо менее широко распространены в природе, чем соли натрия, ингредиенты бариллы. Поэтому они поставили перед собой определенную цель — получение карбоната натрия. В 1791 году Леблан получил патент на свой ныне знаменитый процесс. Он был не единственным, кто работал над этой проблемой; он оказался тем, кто преуспел.

Это был первый из великих триумфов химии в промышленной сфере. Значительный момент в этой истории соды заключается в том, что те отрасли промышленности, которые использовали щелочи, достигли предела своего развития, потому что предложение щелочей было столь ограничено. Помните также, что эти отрасли были фундаментальными. Какой-то историк сказал, что можно измерить цивилизацию народа количеством мыла, которое он использует. И здесь мы видим мыловаренную промышленность Европы, очаг нашей нынешней цивилизации, парализованную из-за нехватки щелочи. Положение химика, его ответственность перед обществом — вот что существенно в этой истории. Здесь был кризис в развитии цивилизации, столь же важный для нас, как кризис битвы при Марафоне. Поскольку проблема была решена в реторте, а не на поле битвы, поскольку битва велась тихой рукой химика, а не воинами Греции, мы не так много слышим об этом. Но это был триумф, и заслуга принадлежит химику. Для нас от результата битвы молекул в реторте зависело столько же, сколько от поражения великого Дария.

И эта битва в реторте не была легкой. Метод Леблана чрезвычайно сложен. Чтобы вообще проводить этот процесс, требуются химические знания самого разнообразного рода. А чтобы применить улучшения, разработанные в лаборатории, и претворить в практику многие вспомогательные производства, возникшие из этой основной отрасли, требуется столько технических способностей, что было сказано, что это производство является не только фундаментом огромной химической промышленности сегодняшнего дня, но и направляющим духом в ней.

Леблан, конечно, не мог предвидеть огромного развития, которого должна была достичь его отрасль. Не мог он и представить себе разветвления, идущие от нее в бесчисленные другие виды деятельности нашей нынешней цивилизации. Производство серной кислоты, одного из важнейших продуктов современной промышленности, тесно связано с производством соды. А для производства серной кислоты требуется азотная кислота, которая должна быть произведена. Соляная кислота является побочным продуктом содового процесса и долгое время позволяла себе уходить в отходы. Сейчас это один из самых ценных продуктов содового процесса Леблана. Она используется для производства хлорной извести, хлората калия и в других целях в промышленности. Также щелочные отходы содового процесса богаты серой. Эта сера теперь извлекается и поступает на рынок как таковая, помогая удовлетворить спрос на серу, который не могут покрыть сицилийские рудники.

Все те разнообразные отрасли промышленности, которые были либо созданы, либо поддержаны содовой промышленностью, сделали возможными почти баснословно сложные процессы, которые сейчас осуществляются в производстве анилиновых красителей, искусственных ароматизаторов, таких как ванилин, сложность которого можно понять из его формулы C6H3OHOCH3CHO, которая говорит о многом химику, но не многому обывателю, и искусственных жаропонижающих средств, таких как антипирин, формула которого C11H12N2O. Все эти химические производства, которые являются продуктом содовой промышленности и которые так тесно переплетены с нашей цивилизацией, были построены на науке химии и разработаны химиками. Я выбрал эту историю соды, чтобы показать главенствующее положение, занимаемое наукой химией в управлении курсом цивилизации. Она также показывает, как вся структура этой цивилизации построена вокруг вклада химика.

Как уже было сказано, невозможно отделить химию от промышленности. Чем дальше мы идем, чем больше развиваемся и чем сложнее становится наша цивилизация, тем теснее становятся связи, объединяющие науку и промышленность. И поскольку все, что связано с изменением состава материи, является химией, очевидно, что химия вездесуща. В свете того, чего она достигла, кто скажет, что она не всемогуща?

История соды — прекрасный пример того, как промышленность и потребности цивилизации могут служить маяком для науки химии. Эта иллюстрация покажет, как чистая наука создала новые отрасли промышленности и открыла новые виды деятельности для цивилизации. В 1838 году в Англии родился мальчик, который впоследствии стал известен как сэр Уильям Перкин. Он происходил из очень интеллигентной семьи. Кроме того, он был одарен природной склонностью к химии. Более того, он попал под руководство профессора Гофмана, одного из самых блестящих химиков. Перкина любой назвал бы идеальным куском сырого материала. Гофман, как и многие другие немецкие химики, обладал способностью внушать тот энтузиазм, который необходим для совершения эпохального прорыва. Перкин заразился этим энтузиазмом. Он оборудовал лабораторию у себя дома и работал по ночам и во время каникул над теми интересными проблемами, которые Гофман обсуждал в своих лекциях. Во время одних из таких каникул он пытался искусственно создать вещество под названием хинин, которое до того времени было чисто природным продуктом. Его работа приняла неожиданный оборот. Вместо того чтобы создать хинин, он создал то, что химики сейчас называют фенил-сафранином, или мовеином. Это было новое вещество со свойствами, которые делали его отличным красителем. Перкин основал фабрику, на которой новое вещество можно было производить в больших масштабах; и в течение года после его открытия он выпустил его на рынок. Это открытие мовеина, первого из искусственных красителей, дало большой толчок изучению каменноугольной смолы, из которой он был получен. Каменноугольная смола до того времени была отходом, образующимся в процессе нагревания угля для производства газа. Эта каменноугольная смола является сырьем, которое используется в той огромной химической промышленности, производстве производных трифенилметана, так называемых анилиновых красителей. Только в эту отрасль инвестировано 750 000 000 долларов; и вся структура, сложная, какой она является, построена на фундаменте чистого химического исследования, которое было предпринято просто для удовлетворения исследовательских желаний истинного ученого, без мысли о его финансовых результатах. Это достижение Перкина выделяется как одно из великих открытий химии. И история мовеина показывает, как наука проложила путь для промышленности, точно так же, как история соды показывает, как промышленность указала путь для науки.

Можно было бы рассказать еще много историй о победах научной промышленности. Многое сделано. Но химик не живет славой прошлого. Он живет возможностями будущего. Каждое достижение прошлого открыло много областей возможностей. Если многое сделано, то гораздо больше еще предстоит сделать. И работа будущего потребует услуг ученого больше, чем работа прошлого. Те проблемы, ответы на которые были очевидны, все решены. Проблемы сегодняшнего дня глубоки; они требуют всей изобретательности, всех способностей, которые обученный химик может применить к этим проблемам. И все они будут направлены на повышение эффективности.