Преподобный Паркер получает озарение и патент. Злоключения Уайтов. Новые печи и контроль сырья Френсиса
Революция, начатая Смитоном, пошла не сразу после строительства маяка в Эдистоне, а несколько десятилетий спустя. Смитон не публиковал статью о гидравлических растворах до 1775 года, да и то, это была достаточно короткая статья, объёмом всего в полторы страницы, и в ней не подробно не расписывались проведённые им эксперименты, которые и привели к открытию природного цемента. Среди трудов, которые увидели свет незадолго до его смерти, был его "Рассказ о здании и описание строительства Эдистонского маяка из камня", опубликованный в 1791 году. В этой работе Смитон подробно рассказывает о своих экспериментах с различными известняками и растворами. Вскоре после публикации этой статьи будет подан патент на то, что вскоре будет называться "Роман цемент".
Во первую очередь, сначала взглянем на более ранний патент, поданный в 1779 году ирландским химиком Брайаном Хиггинсом, который в следующем году опубликовал брошюру под названием "Эксперименты и наблюдения сделанные с целью улучшения мастерства составления и применения известковых цементов и подготовки негашеной извести. Теория этого и авторская спецификация цемента дешевого и прочного для здания, покрытия или штукатурки, и искусственного камня". Поскольку Хиггинс был уважаемым химиком, предыдущие авторы, описывающие хронику истории бетона, включали его патент и книгу в рассказ о материале, но его продукт был неустойчив и не имел долговечности качественных гидравлических растворов или бетона.
Больший интерес представляют два патента, поданные Джеймсом Паркером, английским священником и инженером-строителем. (Поиск, который в последствии проводил один из историков среди многих церковных и академических записей, не смог обнаружить инженерную, архитектурную, божественную или любую другую степень, присужденную Паркеру.) Первый патент Паркера, поданный в 1791 году, о гидравлическом материале с использованием "кирпича и плитки" и о кальцинировании смеси "с материалом, ранее не использовавшимся для этой цели". Последний был просто торфом, а что касается керамических ингредиентов, то люди уже начали смешивать измельченные кирпичи или черепицу с известью после того, как в 1771 году был опубликован английский перевод Уильяма Ньютона "О архитектуре" Витрувия.
Второй патент Паркера (1796), поданный через пять лет после публикации книги Смитона, требует особенно тщательного изучения. Он о естественном цементе. Анонимная статья, опубликованная в 1830 году, основанная на рассказе "записанном им [анонимным автором] много лет назад", объясняет, как Паркер сделал свое открытие "Роман цемента":
Он был впервые обнаружен преподобным доктором Паркером в 1796 году и, как и многие другие наши наиболее полезные изобретения, был обнаружен чисто случайно. Во время визита на остров Шеппи он прогуливался под его высокими утесами с северной стороны и был поражен необычайной похожестью камней на пляже, которые также можно было увидеть, торчащими из скал здесь и там. На берегу, однако, накопленные в течение веков, они лежали очень густо. Он засунул в карман два или три образца и взял их с собой домой и, не преследуя никакой конкретной цели, бросил один из них в огонь в гостиной, в котором в течение дня этот камень полностью подвергся обжигу. Вечером он был рад увидеть своего старого знакомого в очаге, а результатом некоторых экспериментов с ним стало создание прочного, долговечного и ценного цемента.
Конечно же в известняке содержалось достаточно глины для производства природного цемента.
Этот рассказ об открытии Паркера вызывает много подозрений. Паркер приносит домой несколько камней "без какой-либо определённой цели" и бросает один из них в камин, где он полностью "кальцинируется" всего через несколько часов. Затем он проводит некоторые "непреднамеренные эксперименты " и обнаруживает природный цемент, независимо от Смитона, при этом даже не прочитав работу мастера по этому вопросу.
Давайте вернемся в прошлое на несколько лет. В 1792 году, через год после публикации книги Смитона о строительстве маяка Эдистон и его открытии природного цемента, Паркер арендовал землю в Шеппи. Его печь для обжига извести уже работала в Нортфлите, недалеко от Шеппи, и к 1773 году он открыл представительство в Лондоне. Так что история последующего открытия цемента Паркером имеет столько же дыр, сколько кусок швейцарского сыра. Человек, который пять лет назад запатентовал раствор, прогуливается по земле, которую он уже арендовал - с какой целью? - поднимает некоторые известьсодержащие камни и позже обжигает один из них (видимо, в течение всего несколько часов!) "без какой-либо конкретной цели", а затем выполняет "непреднамеренные" эксперименты на них? Эта история, очевидно, основана на каком-то личном расчёте Паркера, который, по-видимому, никто внимательно не изучил. Наиболее рациональным выводом является то, что Паркер использовал исследования Смитона для подачи патента, который, по всем правилам, должен был быть отклонен, но не был. В ходе маркетингового озарения, не редкого среди сомнительных крючкотворов, Паркер называет свой продукт "Роман цементом" (то, что голландцы должны были сделать с трассом на столетие раньше). Может, ничего подобного и не было, но название было отличным выбором. Как и в случае с работой Хиггинса, летописцы истории бетона причислили "Роман цемент" Паркера как своего рода вехам в истории развития материала, хотя, по сути, это было достижение Смитона. Нечестно полученный Паркером патент также задержал на несколько лет широкое распространение использования важного минерала, бесплатно предоставленного нам природой.
1796 год был напряженным для мистера Паркера. Где-то в феврале или марте Паркер обратился в Британское общество распространения рыболовства и улучшения морского побережья Британского королевства, чтобы заинтересовать их своим гидравлическим раствором и штукатуркой. 17 марта общество поручило одному из своих инженеров Томасу Телфорду изучить продукт Паркера. Затем Паркер убеждает Телфорда, после двух встреч в его доме, написать блестящий отзыв о его цементе (датированный 12 апреля 1796 года), который Паркер немедленно напечатал и распространил как "беспристрастный и бескорыстный отчет" от "выдающегося инженера", хотя формулировки Телфорда вряд ли были объективными. (В заключение отзыва Телфорд написал: "Я был рад воспользоваться предоставившейся возможностью, чтобы воздать должное открытию, которое может иметь большое значение для общественности и которые, как представляется, заслуживают ее внимания").
27 июля 1796 года Паркер получил свой второй и более известный патент на то, что он назвал "цемент Паркера", который он вскоре переименовал в "роман цемент". Чтобы скрыть тот факт, что это был известняк, загрязнённый глиной, он описал его в патенте как глину, содержащую "известковое вещество". Теперь, вооружившись патентом и блестящим отчетом "беспристрастного" инженера, Паркер продал свои цементные заводы, патентные права и перепродал аренду земли Сэмюэлю и Чарльзу Уайату, а затем отплыл в Америку. Нет никаких доказательств того, что Паркер произвел большое количество римского цемента, но было произведено достаточно материала, чтобы показать Телфорду его качества. Хотя Паркер арендовал землю на Шеппи, ему не принадлежали права на полезные ископаемые, этот юридический вопрос, который он оставил Уайаттам, потребовал от последних значительных финансовых затрат. Паркер, вероятно, просто взял достаточно материалов, для производства небольших партий цемента, стараясь не вызывать подозрений у местных жителей. Неудивительно, что Паркер отправился в Америку: он, несомненно, знал, что крупномасштабная добыча камня в Шеппи, в конечном итоге, приведет к судебному разбирательству. Он также, вероятно, беспокоился, что кто-то обратит внимание на работу Смитона и оспорит его патентные права, возможно, это одна из причин, почему он отложил подачу заявки на патент до тех пор, пока все не уладится. К счастью для Уайаттов и к несчастью для всего мира, никто не оспаривал патент. Что касается Джеймса Паркера, то он умер вскоре после прибытия в Америку.
Самюэл и Чарльз Уайатты
Сэмюэл Уайатт был архитектором и строителем, а Чарльз (двоюродный брат Сэмюэла) - производителем листовой меди и труб. Оба были уважаемыми бизнесменами, имевшими хорошие связи со строительной отраслью. Уайатты переименовали лондонский цементный завод "Паркер и Уайатт производители цемента и штукатурки. Имя Паркера было сохранено, чтобы предать гласности тот факт, что Уайатты теперь владели патентными правами. Сэмюэл вскоре отказался от активного участия в цементном бизнесе, и Чарльз, похоже, полностью контролировал ситуацию после 1800 года. После того, как юридические споры закончились, вопрос был урегулирован выплатой компенсации, камень из карьера Шеппи снова стал послупать в компанию в качестве сырья. Когда известняк с подобными свойствами был найден на побережье Эссекса, компания использовала и это место для добычи сырья при производстве своего товара. Фирма "Паркер и Уайатт" была настолько успешна, что в последствии весь природный цемент стал известен как роман цемент. (Это, несомненно, порадовало бы покойного г-на А. Паркер. Томас Телфорд, с которым мы познакомились ранее, использовал его для строительства мостов, портовых сооружений и красивого акведука "Чирк" в Северном Уэльсе - арочного каменного сооружения, напоминающего акведуки Древнего Рима. Увлечённость Телфорда к цементу была, по-видимому, настоящей.
Благодаря открытиям Смитона, сомнительному патенту Паркера и здоровой деловой хватке Чарльза Уайата, основным цементом, который будет использоваться для производства бетона в течение следующих шестидесяти лет в Великобритании, будет натуральный цемент. Хотя он назывался роман цементом, некоторые его разновидности на самом деле были лучшего качества, так как гидравлический элемент - глину - обжигали вместе с известняком, создавая более сильную молекулярную связь. Гидравлические растворы и штукатурки завоевали большую популярность в Великобритании, а вскоре они начали использоваться не только для прибрежного и морского строительства. Погода в Северной Европе влажная, и обычные известковые растворы и штукатурки со временем изнашиваются и нуждаются в реставрации. Штукатурки особенно ценились, так как большинство людей находили кирпичную кладку неприглядной. Преобладающий вкус заключался в том, что бы закрыть кирпичную кладку здания штукатуркой, которую затем надрезали, чтобы придать вид швов каменной кладки, что придавало сооружению благородный вид. Однако после десяти-двадцати циклов замораживания и оттаивания величественность оштукатуренного здания сильно портится. С другой стороны, были обнаружено, что гидравлические штукатурки более выносливы и, хотя они были не полностью устойчивы к воздействию окружающей среды, они служили более продолжительное время. Единственным недостатком роман цемента был его светло-коричневый цвет. По этой причине штукатурку из роман цемента после высыхания часто приходилось белить.
В начале девятнадцатого века в Британии было запатентовано и продано множество новых, и якобы более качественных, гидравлических растворов и штукатурок. Большинство производителей уверяли что "превосходство" их продукта было обусловлено применением новейших или уникальных ингредиентов или улучшенного процесса производства. Некоторые из этих товаров действительно были лучше, но большинство - нет. Представителем последних была "масляная штукатурка". Поскольку масло отталкивает воду, считалось, что добавление льняного масла сделает гидравлическую штукатурку еще лучше. Казалось, что это работает, а после высыхания поверхность можно было разгладить так, чтобы она напоминала полированный камень. Но выгода получения красивого внешнего вида и водостойкости от применения льняным маслом, уравновешивалось отсутствием адгезии. Прошло не так много лет, прежде чем "масляная штукатурка" начала отслаиваться от зданий по всей Англии, особенно в Лондоне, и большинство фирм, производящих этот конкретный вид штукатурки, тихо закрыли свои двери.
В Великобритании патенты действовали, как и сейчас, четырнадцать лет. По мере приближения 1810 года, года истечения срока действия патента Паркера, люди по всей Великобритании и на континенте готовились к производству и продаже роман цемента, торговой марки, которая стала общим названием для природного цемента (в то время срок торговой марки часто истекал вместе со сроком действия патента).
Среди тех, кто имел наилучшие возможности воспользоваться окончанием срока действия патента Паркера, был Чарльз Фрэнсис из Воксхолла, Лондон. Фрэнсис был архитектором, который в основном зарабатывал на жизнь оптовыми продажами кирпича, мрамора, трасса и цемента. У него также был причал на Темзе, который он использовал для своего обширного бизнеса. Опыт Фрэнсиса как архитектора дал ему глубокое знание строительной индустрии и ее потребностей в сырье. К 1808 году, хотя ему было всего тридцать лет, он управлял процветающим бизнесом и имел множество ценных коммерческих контактов по всей Великобритании. Имея глубокие познания в обжиге извести и цементов, Фрэнсис верил, что сможет производить роман цемент такого же, если не лучшего качества, чем Уайатт. К 1808 году он уже строил планы стать одним из первых, кто получит выгоду от истечения срока действия патента Паркера через два года.
Фрэнсис проектировал более эффективные печи и хотел обеспечить фирме права на добычу подходящего известняка с примесью глины (у него не было никакого желания быть вовлеченным в юридическую неразбериху, подобную той, что испытали Уайатты). Требуемый объем финансирования, необходимого для производства такого масштаба, не мог быть покрыт за счет его собственных средств, поэтому он обратился за помощью к партнеру. В конце 1808 года общий друг познакомил Фрэнсиса с Джоном Бэйзли Уайтом, бывшим банкиром, который в то время был исполнительным директором фирмы, импортировавшей товары из Ост-Индии. Уайт был заинтригован планами Фрэнсиса. Он также высоко оценил тот факт, что Фрэнсис зарекомендовал себя хорошим бизнесменом, хорошо знал отрасль, имел обширную базу лояльных клиентов и обладал многочисленными деловыми контактами. Юридическое партнерство между двумя мужчинами было заключено в июле 1809, и родилась фирма "Фрэнсис и Уайт". Она станет одним из самых успешных производителей роман цемента в Великобритании и затмит производство Паркера и Уайатта.
Фрэнсис немедленно начал путешествовать по Британии в поисках подходящего глинистого известняка. Он обнаружил, что большинство многообещающих обнажений, как и в Шеппи, находятся вдоль восточного и южного побережий Англии. После того, как права на месторождение были закреплены, Франциск построил большую печь, которая включала в себя и новые и старые элементы конструкции. Площадь английских лесов сокращалась веками, а огромный спрос на пиломатериалы для строительства огромного флота кораблей, использовавшихся Королевским флотом в наполеоновских войнах (для каждого из крупных судов требовалось спилить по две тысячи деревьев), уничтожил многие из оставшихся британских лесов. К счастью, новые потребности в энергетическом обеспечении индустриальной эпохи совпали с расширением угледобывающей и газовой промышленности Англии. Удовлетворение огромных потребностей в топливе для паровых двигателей, литейных заводов и печей для обжига известняка больше не было проблемой. Печи, которые построил Фрэнсис, на первый взгляд ничем не отличались от печей Катона. Древняя форма бургундской бутылки осталась, но печи стали намного больше и изменился способ их заправки топливом и процесс проведения обжига. Уголь, а позднее кокс, позволяли достигать более высоких температур и обеспечили большую эффективность, нежели древесина. За несколько пенсов в день нанимали мальчиков, чтобы они молотками разбивали известняк до размера, подходящего для обжига (ни один кусок не мог быть больше нескольких сантиметров в окружности), монотонная работа, которой подростки занимались с утра до вечера. Укладывался слой угля толщиной в 30 сантиметров, на который укладывался слой известняковых пород такой же толщины. Эта картина чередования слоев известняка и угля повторялась до тех пор, пока не достигали верхней части очага, чуть ниже дымохода. Затем печь зажгли из-под нижней железной решетки, на которой находился первый слой угля. Эти первые слои угля и известняка горели в течение нескольких суток, прежде чем их выталкивали с помощью решётки, чтобы продолжили гореть следующие слои известняка и угля (последний воспламенялся к тому времени). Количество известняка, которое можно было обжигать одновременно в такой печи, было намного больше того, что было во времена Катона - по сообщениям, более в больших бутылкообразных печах можно было обжигать до двухсот тонн. Обжигаемые куски извести и глины, которые затем измельчались, были "легкими, как пробка". По мере роста спроса было построено больше печей для обжига, часто примыкающих друг к другу, чтобы сэкономить на кладке кирпичей и пространстве для размещения производства. Огнеупорные кирпичи были предпочтительным строительным материалом. Раствор, используемый для кладки, часто содержал смесь кирпичной пыли, которая способствовали жаростойкости, но швы внутренней части печи все еще должны были регулярно заменяться из-за отслаивания. В конце концов, бутылкообразные печи были вытеснены большими квадратными печами т.к их форма была более удобна для выкладки слоёв.
По какой-то причине цемент производства "Френсиса и Уайта" стал наиболее востребованным продуктом своего времени. Компании часто использовали сырьё из тех же карьеров, что Паркер и Уайатт, но цемент, произведенный первым, был признан лучшим. Возможно, Франциск обнаружил, что взвешивая камень, он мог лучше судить об относительной пропорции глины и известняка. (Компания предлагала различные сорта цемента, хотя в то время это не было редкостью.)
Еще одной причиной успеха компании может быть высокая степень кооперации и профессиональные консультации, которые они предлагают своим клиентам, что стало важным фактором. Наиболее примечательным в этом отношении был крупный инженерный проект, который, по его завершении, будет назван "девятым чудом света". Создателем этого чуда был Марк Брюнель, чью жизнь и карьеру стоит пересмотреть, потому что, как гласит старая поговорка, "Такое и во сне не приснится."