История строительства в России до 1917 года

Уральский филиал ФГОУ ВПО Российская академия живописи ваяния и зодчества Ильи Глазунова Кафедра архитектуры Специальности «Архитектура» и «Дизайн архитектурной среды»

Реферат История строительства в России до 1917 года Учебная работа студентов 3 курса Вагиной И. В., Рзаевой А. А Преподаватель: Белозерова Т.А.

Пермь, 2014

• Введение
• 1. Нормирование строительства и кадры в строительном деле
• 2. Механизация строительных работ
• 3. Основные строительные материалы
• 3.1 Общая характеристика развития производства
• 3.2 Лесоматериалы
• 3.3 Кирпич
• 3.4 Вяжущие, растворы и бетоны
• 3.5 Естественный камень
• 3.6 Искусственные камни
• 3.7 Стекло
• 4. Строительные конструкции и их развитие
• 4.1 Деревянные конструкции. Общая характеристика развития
• 4.2 Несущие конструкции покрытий
• 5. Жилые и общественные здания
• 5.1 Строительство жилых зданий
• 5.2 Строительство общественных зданий
• 5.3 Каменные конструкции
• 5.4 Основные несущие конструкции
• 5.5 Армокаменные и смешанные конструкции
• 5.6 Расчет каменных конструкций
• Список литературы

В соответствии с законами развития общества процесс развития русской строительной техники рассматривается как неотъемлемая часть общеисторического процесса. Поскольку пока еще невозможно дать периодизацию каждой из специфических областей строительной деятельности, принята установленная общая периодизация русской истории.

Исходя из этого, история развития строительной техники в 19-начале 20 веков разделена на две части: первая охватывает 1801−1861 гг., вторая — с 1861—1917 гг. Развитие строительной техники в первый период связано с зарождением капитализма внутри феодально-крепостнического строя и промышленным переворотом в России, во второй — с утверждением промышленного капитализма и превращением его в монополистический капитализм — империализм.

1801−1861 гг.- время развития капиталистических отношений внутри феодально-крепостнического строя в России. В это время, особенно во второй трети 19 века, интенсивно проходил процесс разложения феодально-крепостнических отношений, проявлявшихся во всех областях жизни страны. Усиливается рост товарно-денежных отношений, внешнего и внутреннего рынка, рост капиталистических форм в промышленности. Развитие капиталистической промышленности в России, указывал В. И. Ленин, проходило через три главные стадии: мелкое товарное производство, капиталистическая мануфактура и фабрика (крупная машинная индустрия).

Мануфактурный период вполне определяется к исходу 18 века, и к первой половине 19 века капиталистические мануфактуры стали широко распространенным явлением.

Введение

машин и рост наемного труда, начавшийся процесс превращения капиталистической мануфактуры в крупную машинную индустрию свидетельствовали о вступлении России в конце 1830-х годов в полосу промышленного переворота. Успешнее всего переход от ручного к машинному производству совершился в хлопчатобумажной промышленности, где преобладали наемный труд и капиталистические методы организации производства и, наоборот, крайне медленно в горной и металлургической промышленности, где господствовал крепостной труд.

Уже во второй трети 19 века машинная промышленность вступает в решающую борьбу с мануфактурой. Но если отживающий строй не мог уже надолго замедлить неизбежную победу машинной индустрии в России, то последняя ускорила его гибель и утверждение машинной техники совпало с концом крепостного уклада в стране.

После реформы 1861 года страна решительно становится на путь капиталистического развития. Эта реформа, несмотря на всю ее ограниченность, освободила молодой русский капитализм от сдерживающих его развитие феодальных пут. Капиталистические производственные отношения, отягощенные, правда, феодальными пережитками, стали господствующими. Они сказались в концентрации промышленности, в ускоренном развитии производственных сил страны, в техническом оснащении предприятий. Так только за 8-летний период литейное производство и машиностроение увеличилось в 2,5 раза, а добыча угля в 3 раза.

Быстро развивалась промышленность, ширилась внешняя торговля, страна покрывала густой сетью железных и водных путей сообщения. По протяженности сети железнодорожных дорог Россия к этому времени вышла на первое место в Европе, а в мире на второе.

Пореформенное десятилетие — период капиталистической индустриализации в России. Крупная машинная индустрия одерживает решающую победу над мелким производством и мануфактурой. Во всех отраслях промышленности после реформы 1861 года несравнимо интенсивнее, чем это происходило в первой половине 19 века, стала развиваться машинная индустрия.

Рост крупной капиталистической промышленности стимулировал развитие банковского кредита. Увеличились иностранные капиталовложения. Русский капитализм сделал решительный шаг в области концентрации производства. Крупнейшие предприятия с числом рабочих свыше 1 тыс. человек.

В целом период 19 — начала 20 века, очень сложный и противоречивый, весьма важен для истории строительной техники. В строительстве этого времени, особенно в конце 19- начале 20 века, содержалось на ряду с консервативным немало и нового, прогрессивного. Русские строители и ученые этого времени немало внесли существенный вклад в развитие мировой строительной техники. К сожалению, характерным явлением этого периода была недооценка достижений русских ученых и инженеров правящими кругами России. Предпочтение отдавалось обычно иностранному. Пользуясь большой свободой проникновения во все отрасли промышленности, иностранный капитал тормозил технико-экономическое развитие России, сознательно стремясь сохранить Россию на положении отсталой страны.

Между тем о наличии прогрессивных устремлений в строительной промышленности, идущей к индустриализации, в известной мере свидетельствуют и патенты, выданные в это время в России. Если в 1905 году было выдано около 800 патентов, то в 1912 году это количество более чем утроилось, причем некоторые из заявленных изобретений далеко опережали общий уровень существовавшей тогда строительной техники.

Порождаемая техническим прогрессом тенденция к индустриализации строительства натолкнулась в условиях капитализма на лимитирующее воздействие частноспособственнического строя. Подлинное развитие индустриальной строительной техники стало возможным только после победы в Великой Октябрьской революции в условиях социалистического государства.

1. Нормирование строительства и кадры в строительном деле

Первый в России нормативный справочник на строительные работы — «Урочный реестр» был издан в 1811 г. Инженерным сухопутным департаментом Главного управлении путей сообщения. Фактически он включал три самостоятельных реестра. Первый из них «Урочный реестр по части гражданской архитектуры или описание разных работ, входящих в состав каменных зданий, с показанием: какие именно при оных работы встречаются, и сколько полагается на производство их вольнонаемных мастеровых и рабочих людей». Второй называется «Урочный реестр на произведение деревянных жилых и нежилых зданий». Наконец, третий, уже не носивший название реестра, — «Описание строевым материалам вообще и показание пропорций для примерного исчисления количества их на построение какого-нибудь здания, с показанием, какие именно при этом потребны материалы и сколько оных идет на погонную, квадратную и на кубическую сажень».

В 1812 г. был издан второй по счету «Урочный реестр», разработанный военным ведомством, по которому «при крепостях в летнее, осеннее и зимнее время солдатам и вольным рабочим людям фортификационные работы исправлять». Этот реестр отличается исключительной подробностью нормирования производства земляных работ. Например, «Уроки земляных работ» нормированы отдельно для летнего, осеннего и зимнего времени. Разработаны замечательные по четкости и подробности «табели отвозки земли» по ровному месту, «в гору», отдельно для людей и для возки лошадьми. По каждому виду работ приводятся также нормы для солдат и для «вольных рабочих».

Оба урочных реестра не получили законодательного утверждения и были разосланы на места с предложением подготовить на их основе материалы для разработки нового нормативного документа, который будет впоследствии оформлен в качестве законодательного акта, но выполнение этой работы задержалось и первый урочный реестр был стереотипно переиздан в 1818 г., а второй — в 1819 г. Лишь в 1822 г. была учреждена специальная комиссия для улучшения урочных реестров при Главном управлении путей сообщения, которая разработала единое урочное положение, утвержденное в 1830 г. Однако пользование им вызвало много нареканий. Переписка показывает, что государственные органы и войсковые части выражали протест против определенных дневных уроков. В 1815 г. Сухопутный инженерный департамент указывал на занижение норм рабочей силы по забивке свай. Если нормы на забивку свай были занижены, то, наоборот, нормы на перевозку земли грабарками были завышены, на что обращал внимание директор департамента путей сообщения. В 1815 г. были разосланы по округам путей сообщения журналы с формами расхода рабочей силы и материалов. Цель рассылки журналов и форм учета заключалась в том, чтобы собрать с мест фактические данные. В формах учитывались организационные затруднения, погода, квалификация работников. К журналам прилагались чертежи выполненных работ, в какой-то мере рассылаемые формы и журналы напоминали применяемые в наше время нормативно-учетные карточки.

Проводились опытные работы и позднее. В 1839 г. был произведен опыт над перевозкой земли для определения времени, потребного возчикам и на отдых. Обследование погрузки и разгрузки земли определялось по отдельным операциям путем хронометража с точностью до 1 сек.

Вновь учрежденный в 1829 г. комитет по совершенствованию урочных реестров работал более восьми лет и в 1838 г. представил новое урочное положение для законодательного утверждения.

Его изданием не прекращалась работа по нормированию труда строителей, а также по уточнению расхода строительных материалов. В 1843 г. вновь переработанное урочное положение было издано для использования его до накопления дополнительных материалов. Собрав большой и весьма ценный материал с мест, а также обобщив зарубежный опыт, комитет в 1855 г. начал систематизацию и коренную переработку действовавшего урочного положения.

Ознакомление с урочными реестрами, изданными в первой половине XIX в., приоткрывает завесу и над самым процессом организации строительного производства в то время.

Первым нормативным документом, приближающимся к понятию технологических правил, следует считать десятый раздет урочного реестра 1811 г. Несмотря на краткость проводимых рекомендаций, мы находим в них сведения о расчете и организации транспорта, о планировочных работах и распределения земляных масс, о расчете всего производственного цикла по строительству объекта, о наборе полного комплекта рабочих инструментов на одно строение.

Производственный цикл принимается равным 120 рабочим дням или «одному лету», в соответствии с чем рассчитывается примерное количество ежедневного выхода на работу «мастеровых каждого рода».

Исходя из этого расчета, определяется количество необходимых инструментов и приспособлений. Представляет интерес указание, что столярам и печникам «инструментов не полагается, ибо они работают своими». Надо полагать, что по этой же причине не указан набор инструментов и приспособлений для маляров и отчасти для каменщиков (лопатки) и плотников (топоры). Следует предположить, что каждый рабочий должен был иметь собственный инструмент и снабжался лишь приспособлениями, составляющими строительный инвентарь.

Обращает на себя внимание расчет состава низового трудового коллектива (бригады), при которой рабочий основной профессии фактически освобождался от выполнения вспомогательных операции. Эти операции выполнялись подсобными рабочими.

В 1825 г. было издано «Положение о количество материалов, какое назначать должно при составлении смет на постройку домов». Редакция некоторых статей выявляет их совпадение с рассмотренным выше документом 1811 г., что говорит о преемственности работы составителей. В Положении имеются также указания по производству работ. Об их тщательной подготовке можно судить по тому, что даже после опубликования урочного положения 1839 г. рекомендовалось все же пользоваться «Положением о количестве материалов», изданным в 1825 г.

Не утверждая, что прекратилась какая-либо деятельность по дальнейшему совершенствованию технических правил производства строительных работ и строительной технологии, мы можем, однако, прийти к выводу, что в продолжении рассматриваемого исторического периода, кроме названных выше, других правил производства строительных работ не было.

В первой половине XIX в. в номенклатуре технического персонала произошли значительные изменения. К этому времени из строительного производства исчезли подмастерья, некогда игравшие большую роль. Одновременно сильно пошатнулось положение мастеров.

В XVIII в. мастер был крупным специалистом. Он не только в совершенстве владел ремеслом, но основательно знал основы строительной инженерии. По определению арх. Монферрана, «должность таковая требует сверх практических познаний, особенной деятельности и точности» Арх. И. Старов, споря о прочности конструкций Казанского собора, указывал, что у строителя собора Л. Воронихина были прекрасные помощники, каменных дел мастера Руиджи и Краур, «производство знавшие и искусные».

В первой половине XIX в. увеличение количества инженерных кадров обесценило работу мастеров, что вызвало понижение оплаты их труда. Если в начале XVIII в. приезжие мастера-иностранцы получали по 650 руб. в год, то в начале XIX в., несмотря на то, что цены на предметы первой необходимости повысились в два-три раза, мастера получали от 375 до 450 руб. в год, и лишь на особо ответственных стройках в Петербурге получали до 1000 руб. в год.

Одной из первых архитектурных школ в России была школа Каменного приказа в Москве, основанная в 1776 г. Другой школой было Московское дворцовое архитектурное училище, созданное в начале XIX в. Из старейших инженерных школ следует указать на Институт инженеров путей сообщения, открытый в 1809 г.

В первой половине XIX в. начали развиваться среднетехнические школы и школы повышения квалификации. В 1804 г. при Инженерной экспедиции была открыта в Петербурге инженерная школа для обучения кондукторов в свободное от службы время; в 1809 г. — инженерная школа, готовящая кондукторов (техников), и вместе с ней основаны частные школы при 6 сиротских отделениях на 150 учеников. В 1817 г. разрабатывалось положение о школах подготовки казенных мастеров для военного строительства. Аналогичные школы организовались путейским и военно-морским ведомствами на крупных стройках. Например, была школа на строительстве Ладожского канала, организованная в конце XVIII в., из которой вышел инженер В. И. Маслов.

В первой половине XIX в. все чаще применяли труд казенных десятников, оплата которых постепенно повышалась. В 1782 г. при ремонте Китай-городской стены в Москве оплата труда десятников —- выборных из рабочей среды была одинакова с оплатой труда каменщиков, за работами которых десятники наблюдали, 7 руб. 50 коп. в месяц. Но прошло несколько десятилетий, и положение десятников сильно изменилось. Например, в 1825 г. на строительстве Шлиссельбургского шлюза десятникам платили уже по 90 руб., а в Виндаве на гидротехнических работах — по 100 руб. за летний месяц. Оплата труда была повышена и на таких крупнейших стройках, как Казанский и Исаакиевский соборы.

Ниже приведены данные, знакомящие с годовой оплатой труда технического персонала на строительстве Казанского собора.

С 1830 г. высоко оплачивался труд десятника и на строительстве Исаакиевского собора, а именно от 80 до 125 руб. в летний месяц, причем количество десятников было относительно небольшим — от 2 до 0 человек.

Некоторые десятники, работавшие на строительстве Исаакиевского собора, были талантливыми строителями. Так, Иван Столяров имел богатую строительную практику. При сооружении Александровской колонны он руководил устройством лесов, за что получил медаль. В 1838 г. он принимал участие в подъеме и передвижке большого московского колокола. Он построил леса и образцово организовал подъем гранитных колонн, окружающих большой купол Исаакиевского собора. Подъем каждой 65- тонной колонны на высоту около 50 м был хорошо организован и длился 2 ч 15 мин. В то время это было большой новостью.

На строительстве Исаакиевского собора работал и другой крупный десятник, Гавриил Кондратьев. Он с исключительной точностью выполнил шлифовку и полировку колонн портиков собора. При приеме этих работ расхождений с утвержденным чертежом либо не было, либо они измерялись десятыми и даже сотыми долями вершка.

В условиях крепостного строя жестокой эксплуатации подвергались не только строительные рабочие, но и инженерно-технический персонал. Летний рабочий день длился 14 ч. У преобладающего большинства архитекторов и инженеров он был сильно загружен. В военном ведомстве дополнительно ко всему на плечах инженеров находилась отчетность за выполненные работы. На него, по авторитетному свидетельству бывшего инженерного начальника Выборга, Ревеля и Нарвы, была возложена покупка материалов, инструментов и других припасов. Под его надзором и ответственностью ведутся книги и ведомости материальные, денежные, провиантские, фуражные, амуничные. Он должен раздавать воинским командирам в крепости мыло, свечи и дрова; освещать коридоры, лестницы, остроги, одевать и кормить невольников, держать отчет их прибыли и убыли… Все письменные дела производились при помощи 2 или 3 плохих писцов".

С 1799 г. в столицах были организованы ремесленные управы, регистрировавшие паспорта строителей. Обычно эти управы были также инстанцией, передававшей жалобы рабочих в суд. Суд же всегда был на стороне подрядчика, усердно обсчитывавшего рабочих, а иногда и государство. Строитель Казанского собора А. Воронихин был полон возмущения претензиями алчного подрядчика Чусового и называл его действия «наибеззаконнейшими и неслыханно наглыми».

К первой половине XIX в. строительный инструментарий получил полное развитие. Опись 1804 г. говорит о том, что в состав «обыкновенного плотничного сундука» входили все виды инструмента, известные в начале XX в., — разнообразные топоры, пилы, долота, струги, сверла, напильники, киянки молоточки, резаки, наугольники, относки и т. д. Что касается инструмента, каменщика, то он еще в XVIII в., пополнившись орудиями обработки естественного камня, продолжал оставаться без существенных изменений до начала XX в. То же можно сказать о штукатурном и малярном инструментах, которые приобрели значительное разнообразие еще в XVIII в. в связи с выполнением в то время высокохудожественных отделочных работ во дворцах.

В первой половине XIX в. количество приспособлений, применяемых в строительстве, значительно увеличилось. Еще в конце XVIII в. начали возникать механические заводы, выпускавшие многочисленные приспособления для строительства.

В первой половине XIX в. стал изживаться способ устройства так называемых «подвязных лесов, широко применявшийся ранее из-за дороговизны металла. Подвязные леса состояли из пучков стоек и горизонтальных прогонов, но которым настилали доски. Узлы соединения горизонтальных прогонов с вертикальными стойками скрепляли черемуховыми прутьями, иногда — лыком.

В 1807 г. при строительстве Казанского собора на леса уже составляли чертежи. Узлы крепили обручным железом и скобами. Леса состояли из лежней, стоек, подкосов и насадок для настила. Дерево в соединениях крепили, кроме металла, врубками. Примерно таково же было устройство лесов на строительстве Исаакиевского собора.

На строительных площадках первой половины XIX в. устраивали вспомогательные цехи в виде кузниц, помещений для камнеобработки, навесов для водолейных устройств, растворомешалок, кладовых и др. Состав вспомогательных сооружений менялся в зависимости от особенностей производства; например, при работах до нулевой отметки, в мокрых грунтах, устраивались водолейные устройства, мастерские для заготовки свай, ростверка для помола кирпича на цемент. При каменных работах большое внимание уделяли камнеобрабатывающим, мастерским, растворным узлам, навесам для хранения извести, песка, кирпича, камня.

2. Механизация строительных работ

В.И. Ленин неоднократно писал о расхищений труда человека при ручном производстве, а К. Маркс отмечал, что «отдельная машина остается карликовой, пока она приводится в движение только человеком». Это наглядно выявляется при рассмотрении исторического процесса внедрения и совершенствования машин в строительном производстве. Применение лошадей позволяло увеличить движущую силу лишь в ограниченных пределах. Как показывала практика, тяговое усилие возрастало медленнее, чем число запрягаемых лошадей. Восемь лошадей выполняли лишь в 4 раза большую работу, чем одна лошадь.

В паровых строительных машинах, создававшихся в первой половине XIX в., рабочие орудия по форме и выполняемым операциям напоминали увеличенные ручные орудия. Недаром, например, одноковшовый экскаватор в те годы в России называли «паровой лопатой», в Германии — «паровой ложкой». Это были весьма несовершенные машины. О неэкономичности тогдашних паровых двигателей можно судить по паровым каткам. Паровой каток Балейсона, применявшийся в 1862 г. для укатки улиц в Париже, потреблял от 65 до 80 кг угля в час. Давление пара в котлах было очень низким. В 1836 г. в котле экскаватора Отиса, о применении которого в России будет сказано ниже, давление не превышало 5 кг/см².

В ту пору строительные машины производили в основном вручную, мануфактурными методами. Это ограничивало их распространение. Новые возможности механизации открылись с тех десятилетий промышленного переворота, когда в машиностроении начали создавать новые машины. Совершенствование паровых двигателей строительных машин сказалось на увеличении их мощности, повышении скорости хода и давления пара в котле, замене деревянных деталей металлическими.

В России, запоздавшей с техническим перевооружением машиностроения, к концу 1850-х годов все же насчитывалось более сотни машиностроительных заводов, изготовлявших разнообразные станки, паровые машины, домкраты, лебедки, краны и т. п. Однако большинство из них было недостаточно оснащено технологическим оборудованием, и качеством продукции они уступали английским предприятиям. Например, в докладной записке военного губернатора Нижнего Новгорода говорилось: «Английские машины вдвое более прослужат и потребуют значительно менее топлива, так что скорее окупятся».

Конкуренция заграничных, и в частности английских, изделий тормозила развитие русского машиностроения.

Механизация подъемно-транспортных операций. В первой половине XIX в. подъемно-транспортные устройства, приводившиеся в движение силой человека или животного, начали заменяться паровыми. Характерна также частичная замена деревянных деталей в крапах металлическими, увеличение грузоподъемности механизмов, рост их применения.

Из простейших подъемно-транспортных приспособлений, применявшихся в России в первой половине ХIХ в., можно упомянуть канаты с железными крюками на концах, деревянные, окованные железом и чугунные блоки, лебедки и вороты, носилки деревянные и плетеные из прутьев, катальные хода, а также механизмы — лебедки и краны-укосины, бывшие сравнительно распространенными.

При сооружении Исаакиевского собора (1818—1858 гг.) и Александровской колонны (1831—1834 гг.) применялись кабестаны, приводившиеся в движение вручную и конной тягой. Подъем каждой колонны Исаакиевского собора осуществлялся 16 кабестанами и монтажными лесами, в верхней части которых укреплялись блоки. Через блоки перебрасывались пеньковые канаты, одним концом закрепленные за колонну, а другим наматывавшиеся на барабаны воротов.

Для разворота колонн применялся поворотный круг, вращавшийся на шарах, перекатывавшихся в специальных канавах. Кабестаны, обслуживаемые шестью рабочими, имели грузоподъемность около 21 т.

Подъем колонн Исаакиевского собора и Александровской колонны был крупным достижением не только русской, но и мировой строительной техники. Установленный на строительстве этого собора паровой двигатель, обслуживающий узкоколейный железнодорожный транспорт для перевозки гранитных плит, был первой паровой машиной на строительной площадке в России.

На строительных работах применялись краны, явившиеся прототипом современных дерриков. Например, в 1828 г. на строительстве в Кронштадте был применен деревянный кран инж. В. Маслова. В 1862 г. на строительстве мола в Керченском порту применили кран с вертикальной вращающейся деревянной мачтой, раскрепованной бревенчатыми раскосами. Вращение мачты облегчалось круглой чугунной пятой, опиравшейся на чугунный подпятник. Благодаря системе зубчатых колес двое рабочих, вращая рукоятку, поднимали груз почти до 6 т. Там же в Керчи, пользовались краном, установленным на передвигавшейся по рельсам платформе. Стрелой крана служило укрепленное па поворотной чугунной тележке деревянное коромысло с противовесом. В другом случае, при постройке в 1834 г. Москворецкой каменной набережной, применяли железное коромысло с чугунными гирями. Этот принцип коромысла с противовесом используется и в конструкциях ряда современных кранов, в частности башенных.

В количестве, номенклатуре и качестве используемого подъемно-транспортного оборудования Россия отставала от передовых капиталистических стран. Применение механизмов для подъема строительных материалов считалось оправданным лишь на больших постройках и при дороговизне рабочих рук. Но и в этих случаях часто применяли самодельные кустарные краны вроде использованного на строительстве одного из железнодорожных мостов козлового деревянного крана.

Рядовые стройки велись без подъемных устройств даже в тех случаях, когда те или иные органы, ведавшие строительством, признавали необходимым применить машины ввиду недостатка рабочей силы. Например, при постройке в Омске четырехэтажного здания военной гимназии было решено отказаться от простейших подъемных механизмов для подъема кирпича, воды и раствора при кладке стен третьего и четвертого этажей. Официальное сообщение объясняло это тем, что «в Омске трудно найти мастеров, которые могли бы исправлять машину при случайной порче».

Землеройные и сваебойные машины. Одними из первых машин, появившихся в строительстве, были землечерпалки, которыми производили подводную выемку грунта в гаванях и углубляли реки. Это не случайно. До появления железных дорог водные пути являлись основными и наиболее экономичными транспортными артериями, в которых остро нуждались страны с развивавшимся промышленным производством. Однако осуществляемая вручную подводная выемка была очень трудоемка, дорога и неэффективна.

В 1812 г. на Ижорском заводе построили плавучую многоковшовую паровую землечерпалку с двигателем мощностью 15 л. с. для подводной выемки грунта в Кронштадтской гавани. Проектирование и строительство машины велось под руководством известного инженера начала XIX в. Августина Бетанкура (1758—1824). Эта землечерпалка сохраняла ряд конструктивных особенностей, характерных для машин XVIII в. Например, паровой котел представлял собой деревянную бочку, окованную обручами. Маховики, балансиры и другие части паровой машины также были деревянными. Аналогичная землечерпалка была изготовлена на Ижорском заводе в 1815 г. для углубления реки Ижоры. Через восемь лет в России была построена паровая землечерпалка с двигателем мощностью 20 л.с., предназначенная для работ в Одесской гавани.

Создание этих сложных строительных машин свидетельствовало, что в России были инженеры и рабочие, способные поставить строительное машиностроение на уровень мировой техники. Но в условиях тогдашней России эти технические силы не могли получить развития. В частности, паровые одноковшовые экскаваторы, по конструктивней сложности сравнимые с паровыми землечерпалками, начали изготовляться в России только спустя почти сто лет (в 1902 г.). Разрабатывать землю предпочитали вручную, используя дешевую рабочую силу. Между тем даже первые построенные в России паровые землечерпалки с двигателями мощностью всего в 15—20 л.с. были в 14 раз производительнее крупных ручных землечерпалок, приводившихся в движение 6−9 рабочими.

Развитие железнодорожного транспорта способствовало созданию в США парового экскаватора, вскоре нашедшего применение и в России.

В 1848 г. Маркс писал, что «в Северной Америке введение машин было вызвано как конкуренцией с другими народами, так и недостатком рабочих рук, т. е. несоответствием между промышленными потребностями Северной Америки и ее населением». Рабочие, строившие в США железные дороги и каналы, получали вдвое большую заработную плату, чем в Англии. Это побудило американцев применить механические устройства, казавшиеся английским инженерам экстравагантными. Так, в США в 1834—1830 гг. появился первый паровой одноковшовый железнодорожный экскаватор В. Отиса с ковшом емкостью 1,14 м³, паровым двигателем мощностью 15 л.с. и вылетом стрелы 5,7 м. Средняя техническая производительность такого экскаватора равнялась 30—40 м³/ч, максимальная — 80 м³/ч. Машину обслуживало 11 человек.

В 1842 г. вернувшийся из поездки в США выдающийся русский инженер и ученый П. П. Мельников (1804—1880 гг.) опубликовал статью об экскаваторе Отиса. По расчетам Мельникова, каждый экскаватор мог бы заменить труд 150 землекопов. Автор описал также принятый Отисом метод производства работ: вынутый машиной грунт отвозили в вагонетках с помощью маневрового паровоза; число вагонеток подбирали из расчета предотвращении простоев экскаватора.

Готовясь к прокладке железной дороги Петербург—Москва, русское правительство купило 4 из 7 уже построенных в США экскаваторов Отиса и передало в бесплатное пользование подрядчикам.

П.П. Мельников разработал также проект «землевозного вагона» для отвозки грунта по рельсам конной тягой. На строительстве дороги Петербург—Москва применялось 465 таких вагонов. Позже образец землевозного вагона Мельникова демонстрировался на Всероссийской политехнической выставке в Москве в 1827 г.

Один из ведущих инженеров строительства Петербургско-Московской железной дороги Л. И. Штукенберг отмечал, что паровые экскаваторы «работали очень недурно, затруднения в производстве работ происходили преимущественно от нерасположения к ним подрядчиков, а также их агентов, обязанных доставлять все нужное для действия и исправления машин».

В 1848 г. еще до окончания строительных работ машины были проданы уральским горнозаводчикам Демидовым и в Нижнем Тагиле были применены на вскрышных работах для добычи руды. В связи с возвращением к ручному труду охват механизацией земляных работ на строительстве железной дороги Петербург—Москва не достиг даже 1%.

Небольшая экономия средств, полученная благодаря использованию экскаваторов — 7 тыс. руб., не представляла никакого значения для основных подрядчиков. Например, чтобы побить на торгах конкурентов и перехватить у них подряд, барон Корф уступил на торгах против сметы 200 тыс. руб. Затем он с лихвой возмещал перерасход за счет эксплуатации рабочих, набиравшихся из крепостных крестьян. Подрядчики увеличивали почти вдвое и без того высокие нормы выработки и соответственно сокращали число землекопов. Дни, потраченные на устройство шалашей, корчевку пней и другие подготовительные работы, считались прогульными, и за них с рабочих высчитывали по 1 руб. Вычеты производили также за невыполнение норм, время болезни, дождливые дни.

Таким образом, история механизации земляных работ достаточно наглядно показывает, как в условиях господства старых технических приемов создавались элементы новой капиталистической техники.

С развитием машинной индустрии различные средства механизации начали все больше проникать в такие строительные процессы, как приготовление раствора, дробление щебня, устройство дорожного покрытия, устройство свайных фундаментов, мостовые опоры.

Еще при устройстве Москворецкой каменной набережной в 1834 г. использовались деревянные катки из толстых сосновых бревен. Однако деревянные катки уже выходили из употребления. Необходимость улучшения дорог, с одной стороны, и рост производства чугуна, с другой, привели к распространению конных чугунных катков.

В дорожных работах России применялись плуги, бороны и разравниватели, так называемые «утюги» для заглаживания дорожного полотна. Они состояли из бревен, которые волоком тащили лошади.

В первой половине XIX в., когда возросла потребность в дроблении щебня для строительства дорог, механических камнедробилок еще не было, не был еще найден даже принцип их работы — раздавливание камня на фракции различной крупности. — и щебень продолжали разбивать молотками, в ручную.

Изобретатели первых в России камнедробилок предполагали измельчать камни посредством ударов. Еще в 1850 г. в Главное управление путей сообщения был подан чертеж подобной машины. Затем пришли к убеждению, что эту операцию можно успешнее производить посредством давления, принцип которого использовался в обыкновенных щипцах.

На таком принципе американец Эли Уитмен Блейк построил в 1858 г., после семилетней работы, свою токовую камнедробилку, которая в 1862 г. была привезена из США в Англию на Всемирную выставку, усовершенствована и получила распространение во всех странах, в том числе и в России. Щековые камнедробилки Блейка производительностью 3,5 и 5 м³/ч удешевляли производство щебня, по меньшей мере, в 5 раз по сравнению с ручной разбивкой и в то же время увеличивали степень возможного измельчения.

В первой половине XIX в. в России применяли ручные, конные и водяные сваебойные устройства.

Сначала подъем бабы производили непосредственно с помощью веревок, перекинутых наверху копра через блок; затем ее стали поднимать с помощью ручных воротов и лебедок. При устройстве плотин на реке Истре и Москве-реке в 1835 г. применяли копры высотой 7,5 .ч, оборудованные чугунной бабой весом 410 кг, деревянным шкивом и железным блоком. Применяли также деревянные блоки, в частности из березы, более дешевые, чем железные. В плавучих свайных молотах баба поднималась за счет вращения водяного колеса с лопатками течением воды. В 1825 г. при забивке свай на строительстве Исаакиевского собора для подъема бабы использовали конную тягу.

Для работ на строительстве железной дороги Петербург—Москва русское правительство заказало в США 4 механических подвесных молота, работавших с помощью паровых лебедок.

Приведенные факты позволяют сделать вывод, что в первую очередь механизировали строительные процессы, наиболее технически простые и массовые, а также дорогие и неэффективные в условиях ручного труда.

3. Основные строительные материалы

3.1 Общая характеристика развития производства

В начале XIX в. основными строительными материалами в России были: древесина, глиняный кирпич, естественный камень, песок, известь и гипс. Приготовляли и применяли их в основном по правилам XVIII в. Однако в начале XIX в. усилился процесс накопления и распространения новых технических знаний в этой области. Важнейшая роль здесь принадлежала последователю М. В. Ломоносова русскому академику В. М. Севергину (1705—1826), начавшему с 1804 г. издание «Технологического журнала», где публиковались новейшие сведения по технологии строительных материалов. В. М. Севергин предпринял обширные исследования минеральных ресурсов страны и в 1809 г. издал капитальный труд «Опыт минералогического землеописания Российского государства», способствовавший развитию материально-технической базы промышленности и строительства.

Попытка обобщить требования к основным строительным материалам была предпринята в «Урочном реестре, но части гражданской архитектуры» (1811 г.) и в изданной вскоре после него инструкции «Замечания, как узнавать качество и доброту главных строительных материалов».

Задачи восстановительного строительства после Отечественной войны 1812 г. вызвали значительное увеличение производства различных строительных материалов. Так, на Комиссию для строений в Москве, созданную в 1813 г., было возложено «заведение кирпичных заводов, ломки камня, жжения извести и заготовление прочих материалов, нужных для строения». В 1816 г., перед началом работ по строительству шоссейной дороги Москва—Петербург, инженеры Рыбников, Смирнов и Гермес представили на основе произведенных ими изысканий «Описание различного грунта, крупного и мелкого булыжного камня, негрохоченного гравия, хряща, крупного песку, кирпичной хорошей глины и всех других качеств грунта». В дальнейшем подобные работы производились в более широких масштабах.

Предприятия по производству строительных материалов в первую очередь сосредоточивались вокруг крупных городов, а также в районах дорожного и гидротехнического строительства. Но наряду с этим большое распространение имели карликовые установки временного характера по обжигу кирпича, извести и других материалов, которые устраивались крестьянами. Поэтому общее количество выпускавшихся материалов не поддается точному учету. Известно, например, что в 1810 г. в Москве работало 10 кирпичных заводов, т. е. почти в 2 раза меньше, чем в 1774 г. Это уменьшение вызвано сносом ряда мелких и ветхих предприятий. В конце же рассматриваемого периода в районе Москвы имелась уже целая сеть кирпичных заводов и других предприятий строительных материалов. В связи с этим в 1801 г. в Москве работало 8 поставщиков кирпича, 6 поставщиков лесных материалов, 2 поставщика извести и бутового камня.

В середине XIX в. все больше становится крупных предприятий по выпуску строительных материалов, соответствующих развитому мануфактурному производству, но наряду с ними продолжают существовать кустарные и ремесленные заведения. Начавшееся со второй трети XIX в. развитие машинного производства в стране не успело еще охватить область строительных материалов. Однако развитие промышленного капитализма в России и соответственное усиление строительной деятельности сказалось в постепенном ускорении производства и развитии техники. Наряду с импортом существовал экспорт некоторых строительных материалов, преимущественно древесины. В 30-х годах XIX в. русские лесоматериалы отправлялись в Англию, Данию, Голландию и Францию, причем заготовка бревен на экспорт производилась преимущественно в Казанской, Сибирской, Пензенской и Вятской губерниях, а их распиловка — в Новгородской, Олонецкой, Выборгской губерниях и частично даже в Петербурге.

Организованная работа по внедрению передовой для того времени техники в практику производства строительных материалов велась в первую очередь ведомствами путей сообщения, военным и горным ведомством.

Начиная с 30-х годов XIX в. возросло количество отечественных изобретений, в частности позволяющих усовершенствовать производство кирпича и других строительных материалов; но большинство из них оказывалось нереализованным. Предпринимателям было выгоднее использовать дешевый труд рабочих или купить зарубежное оборудование, которое оказывалось дешевле ввиду отставания отечественного машиностроения.

Русские специалисты вели подчас трудную борьбу за развитие техники производства строительных материалов. Еще в 1789 г. Вольное экономическое общество издало работу И. Георгиева «Исследование свойства и подражание в делании шведской каменной бумаги», а в самом начале XIX в. архитектор Н. А. Львов разработал технологию получения «каменного картона», предназначенного для кровель. В 1802 г. он организовал производство этого картона с помощью сконструированной им машины, приводимой в действие паровым двигателем.

В дальнейшем над разработкой рулонных кровельных материалов работали как отечественные, так и зарубежные изобретатели. В 1800 г. в Петербурге была издана брошюра «Весьма выгодное употребление бумаги на крытие домов, доказанное Н.Н. Утермарком». Вскоре начались практические работы по изготовлению и усовершенствованию таких кровельных материалов на заводах России. Например, в 1811 г. мастер М. С. Кузнецов изготовил на фабрике в Угличе кровельную бумагу и картон. Цветная кровельная бумага была изготовлена на бумажной фабрике в Оренбурге. Русскому изобретателю Гурьеву удалось в 1847 г. разработать рецепт пропитки картона маслом, а вслед за этим на одном из американских заводов было налажено производство кровельного толя, которое в 1851 г. было заимствовано новгородским фабрикантом Игнатьевым. Таким образом, в создании кровельных материалов на бумажной основе русские специалисты внесли значительный вклад.

Следует отметить достаточно широкий международный обмен технической информацией и часто весьма быстрый отклик на те или иные зарубежные достижения. В качестве примера назовем искусственную сушку леса. Уже в 1856 г. в Петербургском арсенале был испытан английский способ сушки посредством нагретого воздуха.

В первой половине XIX в. в России было организовано испытание строительных материалов на научной основе. Такие работы впервые были выполнены в 20-х и 30-х годах в Институте корпуса инженеров путей сообщения в Петербурге, а с 1840 г. сюда стали поступать образцы строительных материалов со всех округов путей сообщения, в связи с чем институт расширил испытания, приведшие к выработке некоторых теоретических положений в этой области.

Под руководством крупного ученого проф. П. И. Собко в 1853 г. в том же институте была создана (раньше, чем в Англии и Германии) первая в России механическая лаборатория, оборудованная прессами и другими приборами для испытания строительных материалов. В том же году П. И. Собко разработал методику этих испытаний. Первыми в лаборатории были испытаны лесоматериалы, кирпич и каменные породы.

В целом рассматриваемый этап можно охарактеризовать как период серьезных достижений и открытий, важнейшим из которых является открытие в нашей стране искусственного гидравлического цемента, и вместе с тем слабого еще их внедрения в практику. В этот период лишь накапливались экономические и научно-технические предпосылки для последующего более быстрого развития производства строительных материалов.

Ниже рассмотрены основные строительные материалы из числа применявшихся в строительной практике дореформенной России.

3.2 Лесоматериалы

К началу XIX в. в России, помимо распространенного ручного лесопиления, имелись лесопильные предприятия на водяных и паровых двигателях. В 1804 г. в России работало 32 частных завода с 118 лесопильными рамами. К 1858 г. число их, даже по неполным сведениям, составляло уже 86. В 1826 г. уже встречались пилы на паровых двигателях, причем некоторые пилы имели диаметр до 9 футов (2,7 .м).

Почти половина лесопильных предприятий в России приходилась на Прибалтийско-Приозерный край, наиболее близкий к путям вывозки.

Важным шагом на пути к систематическому изучению древесины и улучшению лесного хозяйства явилась подготовка специальных кадров. Первое специальное лесное училище в России было открыто в 1803 г. в Царском Селе (на 27 лет раньше Берлинской лесной академии).

Изучение строения древесины, ее пороков и вредителей, начатое еще в XVIII в. учеными разных стран, к середине XIX в. достигло высокого уровня и сформировалось в те знания, которые с небольшими уточнениями справедливы и в наше время. Еще в 1808 г. английским Адмиралтейством было предложено обугливание поверхности древесины, получившее распространение и в нашей стране. В 1809 г. в Германии рекламировали обмазку древесины в несколько слоев канифолью, серой, охрой и др. В 1810 г. во Франции было рекомендовано обрабатывать древесину растворами солей металлов. В 1811—1812 гг. в России Лукин предложил обрабатывать высушенную древесину паром, содержащим деготь.

Из множества антисептических средств, появившихся на протяжении 1800—1860 гг., наибольшее распространение в дальнейшем получило так называемое кианизирование, т. е. вымачивание в сулеме, технология которого разработана англичанином Кианом в 1823 г. В 1837 г. д-р Бушери (Франции) предложил пропитывать древесину всасыванием антисептических растворов растущим деревом на корню. Этим способом несколько десятилетий пользовались во Франции и некоторое время в Германии и России. В 1861 г. часть шпал Нижегородской железной дороги была пропитана, но способу Бушери.

В начале XIX в. деревянные элементы в строительных конструкциях применяли, исходя из установившейся многолетней практики. Расчет заменился практическими правилами: в руководствах приводились необходимые сечения брусьев в зависимости от перекрываемых пролетов. Очень часто фактические напряжения в таких брусьях не превышали 20 кг/см². В отношении качества строительной древесины также имелись свои правила. Лес должен быть «прямой, не суковат, без гнили и дряблости, червоточины и синевы».

В 40-х годах XIX в. известный строитель деревянных мостов в России Д. И. Журавский впервые в большом масштабе предпринял исследование механических свойств древесины различных пород. Полученные величины прочности при различных видах нагрузок были им использованы при расчетах мостов.

В большинстве же случаев древесину для строительства продолжали применять без расчетов, по установившейся ранее практике.

3.3 Кирпич

Рост объемов городского строительства в первую половину XIX в. отразился на увеличении производства кирпича. Если в 1775—1785 гг. в Москве выпуск кирпича не превышал 15 млн. шт., то в середине XIX в. он увеличился до 55 млн., а в Петербурге превысил 150 млн. шт. При этом увеличилось количество заводов и улучшилась техника производства.

На стройках Москвы. Петербурга и других городов применялся кирпич самых разнообразных размеров. В Москве в основном сохранялись кирпичи «большой меры», принятые еще Каменным приказом в 1775—1785 гг., —6*3*2 вершка (27*13,7*9 см). Одновременно с основным стеновым кирпичом производили кирпич и меньших размеров.

В Петербурге сохранились размеры стенового кирпича, установленные в XVIII в., — 6,25*3,25*1,25 вершка (28*14.7*7,5 см). Но, вместе с тем, в 1817—1823 гг. на строительстве здания б. Конюшенного ведомства (арх. В. Стасов) был применен кирпич семнадцати размеров. Размеры кирпича новых строек обычно зависели от принадлежности учреждений. Так, в церковном строительстве по всей территории страны применяли кирпичи московской меры. Дворцовое же ведомство использовало кирпич петербургской меры.

Произвол в размерах стенового кирпича стал особенно остро ощущаться после издания первых урочных реестров. В 1847 г. были утверждены и изданы «Правила для единообразной и прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться как в Петербурге, так и в других местах России, на казенных и частных заводах». Сохраняя бывшее и раньше разделение кирпича по сортам (железняк, полужелезняк, красный, алый), правила устанавливали единые его размеры: 6*3*1,25 вершка (27*13,5*6,75 см).

В первой половине XIX в. наметились пути улучшения кирпичного производства. Для мятья глины стали применять глиномялки с ручным и конным приводом. Интересная конструкция глиномяльной машины была предложена инж. В. Масловым. Его машина состояла из четырех колес: первое резало глину, второе разминало ее, а два колеса с железными лопатками окончательно доминали глину и собирали ее в кучу.

Общий технический уровень производства кирпича в интересующий нас период соответствовал технике конца XVIII в. с той разницей, что было больше крупных предприятий, оборудованных спаренными печами. В 30-х годах XIX в. был предложен ряд конструкций формовочных машин, которые по принципу работы можно разделить на три группы: машины-штампы; машины, формующие кирпич посредством непрерывного вращательного движения, и машины, выжимающие глиняную массу лопастями архимедова винта.

В конструировании этих машин приняли участие русские изобретатели К. Гормонов, В. Фадеев, А. Фантеев, А. Севастьянов и др.

Карусельная формовочная машина, предлагавшаяся слесарным мастером Гольфером. По проекту машина имела 24 формы, в которых глиняная масса уплотнялась системой рычагов, а готовый сырец снимался особыми поршнями. Кирпичезаводчнки, как правило, не стремились к механизации изготовления сырца, так как считали это невыгодным для себя. Поэтому сырец формовали преимущественно ручным способом.

В первой половине XIX в. сильно возросли цены на топливо, и в России, как и в Западной Европе, возникла острая необходимость в усовершенствовании техники обжига кирпича. Это усовершенствование шло как в части изменения формы печей, так и использования тепла отходящих газов. От квадратных печей перешли к шестигранным, затем к круглым (печи русского инженера Штральмана, 1850 г.) и овальным. Отсутствие острых углов создавало лучшие условия для движения нагретых газов внутри печи.

Стремление использовать тепло отходящих газов заставило изобретателей перейти к системе многокамерных печей. Наилучшей конструкцией из печей русских изобретателе была печь А. К. Больмана, изобретенная в 1858 г. В разрезе видны топки, а также камеры, загруженные сырцом. Принцип работы печей Больмана идентичен печам Штральмана. Газ из топки шел под свод камеры, а затем удалялся в отверстие снизу камеры. Это обеспечивало равномерный прогрев всего пространства печи. Наличие нескольких спаренных камер позволяло направлять газ из одной в другую. В первых камерах сырец подвергался предварительной просушке, в других обжигался, а в третьих охлаждался и разгружался, т. е. печи, предложенные Больманом, были непрерывно действующими.

Близкой по конструкции печи А. К. Больмаиа была печь немецкого инженера Ф. Гофмана, удостоенная на Всемирной выставке в Париже золотой медали и получившая всеобщее признание. Начальная конструкция этой печи состояла из кольцевого канала, перекрытого сводом и разделенною вставными железными щитками на загрузочные камеры. На некотором расстоянии от загрузочного канала находился кольцевой дымовой канал, соединенный с каждой камерой. Дымовой канал был центром управления работой всей печи.

В отличие от наших печей, отапливавшихся дровами, гофманские печи отапливались углем, и это позволяло загружать камеры топливом сверху сводов. Другое усовершенствование гофманской печи заключалось в придании ей более удобной опальной формы в плане.

В России первая гофманская печь овальной формы была построена в 1868 г. в Брест-Литовской крепости.