В какой стране изобрели цемент: Цемент — Википедия – Когда изобрели цемент: кто придумал и в каком году, история появления

Когда изобрели цемент: кто придумал и в каком году, история появления

История цемента как строительного материала насчитывает много лет, в течение которых менялись его структура, состав и технические характеристики с целью улучшения качеств и определения самого удачного варианта. Сегодня цемент является одним из основных строительных материалов, ведь представить осуществление каких-либо работ без бетона очень сложно.

Цемент представляет собой неорганическое гидравлическое вяжущее искусственного происхождения, которое в процессе взаимодействия с водой и другими жидкостями создает пластичную массу, способную затвердевать и превращаться в каменный монолит с высокими прочностными характеристиками. Особенность цемента – способность набирать прочность в условиях влажности, что не могут делать другие минеральные вяжущие (воздушная известь, гипс и т.д.).

Основным показателем свойств цемента является его марка: буква М и цифры рядом обозначают уровень прочности на сжатие и другие сопутствующие характеристики (М200, М500). Производят цемент посредством тонкого помола гипса и клинкера (продукт равномерного обжига до состояния спекания однородного сырья из глины и известняка). В процессе измельчения в состав могут вводиться разные добавки для изменения свойств.

Читайте также: про строительство и ремонт.

Виды цемента по основному минералу:

Романцемент – больше белита, сейчас его не производят.

Портландцемент – больше алита, самый распространенный.
Магнезиальный (цемент Сореля) – на базе магнезита, затворяется только водным раствором солей.
Глиноземистый – преобладает алюминатная фаза.
Биоцемент – появился благодаря использованию в производстве биотехнологий.
Кислотоупорный – на базе гидросиликата натрия: смесь кремнефтористого натрия и кварцевого песка затворяют водным раствором жидкого стекла.

Чаще всего используют портландцемент, который производят путем нагрева глины и известняка до +1450-1480 градусов. Смесь плавится, формируя гранулы клинкера, который потом смалывают с гипсом.

Основные фазы типичного клинкера для производства портландцемента:

Алит – самый важный компонент клинкера (его в составе 50-70%), быстро вступает в реакцию с водой, влияет на прочность, особенно важен для 28-суточной прочности.
Белит – 15-30% в составе, в реакцию вступает медленно, на прочность влияет мало в течение 28 суток, но потом повышает показатель.
Алюминат – 5-10%, реагирует с водой быстро, может стать причиной слишком быстрого схватывания (для препятствования этому часто добавляют гипс).
Феррит – 5-15% в составе, скорость реакции с водой может быть разной, но обычно высокая вначале, замедляется позже.

Немного предыстории о материале

Содержание статьи:

На вопрос о том, когда изобрели цемент, ответить трудно. Принято считать, что основные способы производства вяжущих нашли в 3-4 тысячелетии до н.э. Случилось это при обжиге горных пород и измельчении того, что получилось. Самые первые созданные искусственно вяжущие – это строительный гипс и известь.

Именно их использовали в строительстве бетонной галереи лабиринта (Египет, 3600 год до н.э.), Великой Китайской стены, Римского Пантеона, давних домов в Мексике.

Ввиду того, что глина и гипс могут затвердевать лишь на воздухе, их называют воздушными. Прочность материалы демонстрируют сравнительно невысокую. По мере изучения свойств материалов их водостойкость начали повышать добавлением мелкосмолотой обожженной глины, вулканических пород (это «пуццоланы» — название пошло от места залегания пород в городе Поццуолли, древний Рим).

С 1584 года в Москве начал действовать «Каменный приказ», направленный на производство кирпича, заготовку камня для строительных целей, а также производство извести. В течение многих лет гипс и известь оставались основными видами вяжущего. В 18 столетии в России начала интенсивно развиваться промышленность, были попытки систематизировать знания про вяжущие вещества, создавать новые виды.

Цемент был изобретен в 1822 году, когда русский строитель Егор Челиев смешал глину с известью и получил материал, обладающий вяжущими свойствами. Через несколько лет он издал книгу, где полностью описал процесс приготовления не только цементных материалов, но и бетон, а также рассмотрел достоинства их применения в кладке кирпичей, возведении зданий и набережных.

В 1824 году Джозеф Аспдин смог придумать современный портландцемент, который после смешивания с щебнем, песком и водой можно было применять в качестве бетона. Материал прекрасно выдерживал сжатие, но боялся растяжений. Тогда же начали изучать другие материалы и знали, что железные балки хорошо выдерживают растяжение, но боятся сжатия.

Практически одновременно несколько людей решили соединить свойства двух материалов для лучшего результата. На юге Франции в 1850 году Жан-Луи Ламбо построил несколько лодок из армированного железной сеткой бетона. В 1854 году британец Уильям Уилкинсон первым использовал бетонные панели, армированные железными балками, в возведении 2-этажного дома в Ньюкасле.

Тогда же примерно еще один строитель, Франсуа Куанье, во Франции решил поэкспериментировать – он первым связал стеновые панели со стальной арматурой перекрытий. Правда, в массы это не пошло. А вот ввел в практику железобетон человек, далекий от строительства. Создание железобетона стало одним из самых важных событий за всю историю строительства.

В 1846 году Джозеф Монье был назначен садовником оранжереи в известном саду Тюильри, что возле Лувра. Ему понадобились прочные садовые кадки для пересадки на зиму апельсиновых деревьев. Монье создал несколько кадок из смеси цемента, песка, молотого кирпича, золы (бетон), но конструкция постоянно покрывалась трещинами. И тогда Монье решил укрепить их железными стержнями.

Тогда принято было считать, что железо разрушает бетон при перепадах температур, но за 3 года все кадки остались целы. Тогда Монье сделал таким же образом емкости для воды, элементы украшения ландшафта, а в 1867 году представил железобетон миру в Париже, запатентовав его использование в искусственных водоемах. Дальше были оформлены и другие патенты – на бассейны и трубы, строительные панели, конструкции мостов, шпалы и балки.

Изобретенный Монье материал в 1875 году под его же руководством был использован в строительстве небольшого моста в замке Шазелье. А потом, в 1879 году, инженер-строитель из Германии по имени Густав Вайс выкупил все патенты у Монье и усовершенствовал конструкцию, передвинув арматуру в бок максимальной нагрузки на растяжение (ведь Монье инженером не был, такие нюансы не учитывал).

Таким образом, Густав Вайс завершил работы по созданию современного железобетона. Цемент с самого момента появления был очень высоко оценен. Сегодня без него не обходится практически никакое грандиозное строительство, материал используется во всех сферах, разных изделиях, конструкциях, зданиях.

Цемент – это не какой-то отдельный строительный материал, этот термин обозначает группу веществ с определенными физическими характеристиками: порошкообразность, вязкость, способность создавать пластичную массу с водой, а после высыхания становиться монолитом. Процесс всегда односторонний, обратно вернуть ничего нельзя.

Затвердевший цемент никогда не вернется в исходное состояние. Главные компоненты цемента – маргелистые, глинистые, известковые породы, разные добавки (бокситы, шлак и т.д.). После высокотехнологичной и высокотемпературной обработки сырье сплавляется (частично или полностью), создавая алюминаты/силикаты кальция, что делает его прочным. Видов цемента много.

Добавки в цементе обозначаются буквой Д и указывают процент (Д20 – 20% модифицирующих добавок). Если цемент чистый, стоит Д0. Благодаря добавкам удается повысить такие показатели, как стойкость к воде и коррозии, морозу и солнцу, упругость и пластичность, а также другие.

Характеристики и области применения наиболее востребованных марок

Рассматривая цемент и его характеристики, нужно понимать, какой функционал возложен на материал. Главная задача вяжущего – связывание всех компонентов конструкции/изделия в монолитное целое. Существует всего 2 типа вяжущих: воздушные (твердеющие на воздухе) и те, на свойства которых оказывает воздействие вода. Воздушные вяжущие – это гипс, глина, воздушная известь, гидравлические – цемент и гидравлическая известь.

Цемент – самый часто используемый вяжущий материал, который дает возможность создавать изделия/конструкции высокой прочности. В соответствии с типом исходного сырья и добавок есть два типа цемента – портландцемент и шлакопортландцемент. Портландцемент делится на быстротвердеющий материал и вяжущее с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в производстве которых используют цемент, могут обладать самыми разными техническими характеристиками. Добавки позволяют повышать свойства стойкости к морозу, влаге, агрессивным средам, погодным условиям, нагрузкам и т.д. Так, бетон используют для возведения домов и зданий, изделий и конструкций, даже ракетно-стартовых площадок и аэродромов.

Для обозначения максимальных показателей прочности используют понятие «марка» и цифры. Так, марка М400 указывает, что в лабораторных испытаниях затвердевший кубик из цемента с ребром 10 сантиметров при раздавливании под прессом выдерживает нагрузку 400 кг/см2. Самые распространенные марки – от М200 до М500. Есть цемент М600 и выше, но он актуален для возведения военных объектов, конструкций особого назначения.

Все цементы твердеют достаточно быстро – первоначальное схватывание начинается через 40-50 минут после затворения водой, конец твердения – через 12 часов. Полную прочность цемент набирает в течение 28 суток.

Самые востребованные марки цемента:

Портландцемент М400 – прочность 400 кгс/см2, применяют в производстве бетонных/железобетонных, монолитных конструкций, сборных ЖБИ, строительных растворов для штукатурки и кладки. Также цемент используют в бетоне для производства искусственной брусчатки, элементов мощения, садовых и дорожных бордюров.
Портландцемент М500 – прочность на сжатие равна 500 кгс/см2, марка отличается быстрым схватыванием и твердением. Из цемента выполняют строительство гидротехнических сооружений, создание высокопрочных сборных ЖБИ, монолитных сооружений, проведение аварийных ремонтных работ (при условии первоначально высокой прочности) и т.д.

Сульфатостойкий цемент – используют для создания конструкций, которые будут испытывать влияние сульфатных вод, при переменном горизонте, с постоянным замораживанием/оттаиванием, увлажнением/высыханием. Делают мосты, сваи, опоры для работы в минеральных водах.
Тампонажный – для цементирования газовых, нефтяных, иных скважин.
Напрягающий – актуален для ремонта/строительства подземных емкостных конструкций бассейнов, сооружений, гаражей под землей, тоннелей и т.д.
Высокоглиноземистый цемент – дает бетонам быстрое твердение, максимальную прочность в минимальные сроки, высокую огнеупорность и стойкость к агрессивным средам. Часто такой цемент используют для восстановления прорванных труб и плотин, разрушенных мостов и дорог, в срочном создании фундаментов.
Белый и цветной портландцемент – актуален для выполнения скульптурных, архитектурно-отделочных работ, покраски бетонных, кирпичных, шлакоблочных частей сооружений/зданий.

Разные виды цемента могут отличаться по физико-техническим свойствам. Основной критерий выбора марки цемента – сфера эксплуатации изделия, конструкции, здания, предполагаемые нагрузки, условия.

Дополнительные характеристики цемента, на которые нужно обращать внимание:

Активность – проверяется путем сжимания образца до разрушения, выражается в определенных показателях.
Плотность – считают по объему свежего цемента. Имеет значение крупность помола, которая должна быть равна 1.3 т/м3, но многое зависит от условий транспортировки, хранения. Цемент может слеживаться, уплотняться, поэтому при весе 1.3 т допускается уменьшение веса, но не очень значительное.
Срок годности – с момента производства до использования должно пройти не больше 6 месяцев (но производители гарантируют заявленные характеристики лишь в течение 2 месяцев). Цемент в мешках в условиях закрытого помещения и оптимальной влажности может храниться 3 месяца, в биг-бегах – до 6.

Время застывания – добавки регулируют этот параметр, но многое зависит от сезона (в летнее время кладочный раствор застывает за 2-3 часа до первичной крепости, зимой – до 8 часов).
Стойкость к коррозии – способность твердого монолита противостоять различным агрессивным воздействиям (щелочных/химических сред).
Водопотребность – потребность сухой смеси в определенном объеме воды для получения подвижности в применении.
Тонкость помола – главный показатель дисперсности, определяется числом сухого остатка на сите при контрольном просеивании. Параметр влияет на прочность застывшего монолита.
Морозостойкость – стойкость к отрицательным температурам, способность выдерживать определенное число циклов замораживания/оттаивания. Для повышения показателя используют минеральные добавки.

История цемента показывает, что создание данного вещества стало одним из самых важных событий в ремонтно-строительной сфере. Не менее важным этапом стало и объединение бетона с металлом, открыв эру железобетонных зданий, конструкций, изделий. При выборе цемента необходимо ориентироваться на основные марки и их характеристики, обращая внимание на соответствие требованиям по проекту, условиям эксплуатации, нагрузкам и т.д.

Источник

История цемента г. Москва ООО Рустал

Навигация по сайту:

История цемента: от каменного до 21 века Что такое цементы? Это группа особых порошкообразных материалов искусственного происхождения, обладающих вяжущими свойствами, Взаимодействуя с обычной водой, соляными растворами и вообще с любой жидкостью, порошок цемента сначала преобразуется в полужидкую пластичную смесь, а затем твердеет до прочности, не уступающей прочности камня. Недаром полностью затвердевшую массы именуют цементным камнем. Человек начал использовать первое натуральное вяжущее вещество, еще не имея представления об этом термине. На практике было замечено, что размокшей глине (и даже глинистой жирной земле) легко придать нужную форму, которая сохранится и после высыхания. Так появились первые постройки из глины — несовершенные по форме и не особо прочные, они стали далекими предками современных зданий. Воодушевленные открытием, люди стали экспериментировать с другими природными вяжущими. Как и в других областях человеческих изысканий, в истории цемента были свои пионеры, значительно опережавшие время. Так, возле Дуная в Югославии (в современной географии) археологи нашли древнюю хижину, пол которой был… бетонным! Более 7 тысяч лет назад живший в каменном веке строитель залил пол смесью, слоем до 0,4м, в которую входили гравий и, как вяжущее — красная известь местных сортов. Находка действительно уникальная: повсеместное использование извести как вяжущего началось значительно позднее. Строители древнего Египта, Китая и Индии еще в III тысячелетии до нашей эры знали о вяжущих свойствах природной извести и использовали ее, но не в столь широких масштабах. Предпочтение отдавалась искусственному компоненту с вяжущими способностями — гипсу. Парадоксальная на первый взгляд ситуация разъясняется просто: на Востоке издавна привыкли экономить дефицитное топливо, а для обжига извести его требовалось гораздо больше, чем для производства строительного гипса: для последнего вполне достаточной является температура от 150 до 190 градусов. Иногда эти материалы совмещались; по мнению ученых, знаменитые пирамиды фараонов возведены с помощью именно гипсово-известковых строительных растворов. Гораздо активнее использовали известь древние греки: и в гидротехнических работах, и для отделки зданий. А чуть позже римляне практически полностью перешли на строительные растворы для кладки, приготовляемые на основе извести. В пользу строительного гения мастеров Древнего Рима свидетельствует тот факт, что многие сооружения римской эпохи сохранились до наших дней. В записях того времени найдены первые «технологические описания», согласно которым изготавливались известковые смеси для строительства. Из тех времен пришел и термин «цемент пуццолановый»: именно римляне впервые использовали вулканический пепел, в огромных количествах залегающий возле городка Поццуолли. Предки-славяне, жившие во времена Киевской Руси, также предпочитали в качсетве вяжущего известь разных сортов — благо, известняка на родных просторах хватало. Известняк сперва обжигали в особых, нарочно построенных печах, а затем укладывали в ямы для гашения. Уже тогда стройматериалы подвергались градации: обрабатывая чистый известняк, люди получали белую, «воздушную» известь, прекрасно подходящую для отделочных работ. Если же к известковой породе подмешивались глины, «на-гора» выходила так называемая серая известь — не столь красивая, но способная затвердевать даже при высокой влажности. Именно ее чаще всего применяли в растворах для скрепления каменной кладки. Впрочем, материалы могли и варьироваться — в зависимости от наиболее актуальных целей строительства; древние славяне руководствовались теми же рациональными соображениями, что и сегодняшние специалисты стройки. Как наполнитель цементных растворов, на заре истории цемента применялась цемянка. Так называлась измельченные керамические и природные материалы различных фракций и различного происхождения: это могла быть как собственно керамика, так и толченая пемза (или туф), предварительно обожженная и молотая глина, немного позднее — растолченный бракованный кирпич. Не слишком мелкая кирпичная фракция делала раствор более устойчивым к трещинам и менее склонным к усадке, почти в пыль перемолотая глина добавляла гидравлических свойств. Повсеместно использовали толченый кирпич (сурки, как его называли), перемешанный с известью, в Индии и других древних странах. Возможно, древние люди более экономно относились к природным ресурсам: как ни странно, но натуральный песок почти не употреблялся как наполнитель при изготовлений строительных растворов. Его место занимала крошка алебастра, а как вяжущее наряду с известью использовался гипс. Четыреста с лишним лет тому назад в Москве стали появляться профессиональные производители «семента» — сухой основы строительных растворов. Учрежденный в 1584 году «Каменный приказ» контролировал не только производство и заготовку стеновых материалов (камня, кирпича), но и известковое производство. Читая «рецепты» того времени, можно только поражаться фантазии и находчивости предков, стремящихся к наиболее качественному результату: для крепости в раствор добавляли не только классический белок яиц, но и творог, кровь быка, кизяк и другие порой совершенно неожиданные, но дававшие потрясающий эффект компоненты. Начало 19 века ознаменовалось подведением научной базы под производство цемента. Немецкий профессор Иоганн Непомук Фукс, специалист в области химии и минералогии, в 1829 г. обнародовал результаты своих изысканий: для изготовления цемента (гидравлического) может подойти любой минерал кремнеземистой группы — после соответствующего обжига. То есть, вместе с реабилитированной глиной ряды сырья для цемента пополнили граниты и гнейсы, порфиры, слюда и полевой шпат. Конечно, свойством затвердевать в известковом растворе обладали и «чистые» представители кремнеземистых минералов — халцедон и горный хрусталь, но такие растворы стоили бы гораздо дороже, чем возводимое с их помощью сооружение. У Фукса были предшественники, занимавшиеся исследования в своих областях. В 1812 году, пока Наполеон занимался войнами, инженер из той же Франции Луи Жозеф Вика выяснил: если смешать чистую известь с глиной в правильной пропорции, обжечь и измельчить, то при добавлении воды смесь превратится в камень безо всяких дополнительных компонентов. Через несколько лет этот же ученый поставил серию опытов, доказавших способность любых известково-глинистых минералов после воздействия высоких температур выделять вяжущую (гидравлическую) известь. Продолжив свои исследования, Луи Вика сумел опытным путем подтвердить, что почти любая из глин при обжиге может трансформироваться в пуццолан — то есть, приобрести способность твердеть при попадании воды. Научные исследования мергелей, известняком и глин, залегающих на территории Франции, не только принесли известность ученому, но и резко двинули вперед французское производство в области цементов и гидравлической извести. В отличие от интересующихся лишь наукой французских ученых, английский подданный Джеймс Паркер не только выяснил, что в устье Темзы находятся насыщенные глиной почвы, пригодные для изготовления цемента, но и получит патент на производство этого стройматериала. «Романский цемент» — так назвал свой продукт романтичный англичанин. Когда через несколько лет подобное открытие было сделано в Булони, французской провинции, название уже закрепилось. С тех пор все цементы этого типа носили имя «романские»; в основном, это были быстросхватывающиеся смеси, хотя и не без исключений. Увы, неоднородность глинисто-известковых залежей серьезно влияла на качество цемента, доставляя производителям значительные проблемы. Но, как всем известно, нет худа без добра: попытки преодолеть сложности привели к новым важнейшим открытиям. Природа заботится о своих нуждах, а не о потребностях человека. В этом более сотни лет назад убедились производители цемента: известные залежи мергелей оказались весьма неоднородны по составу, что было крайне неудобно. Ведь если в известняке мало глины — из него получится отличная гидравлическая известь, если много — какой-то подвид гидравлического цемента. А что делать, если породы с разным содержанием глины беспорядочно перемешаны? Конечно, искусственно готовить смесь, которая станет наиболее оптимальной по составу. В свое время Вика доказал, что подобное возможно, но осуществили идею не легкомысленные французы, а практичные предприниматели Англии и России. Единственной данью первопроходцу осталось наименование прибора, позволяющего тестировать сроки отвердения цементных растворов: «игла Вика». Наука и история всегда развивались за счет подвижников, и история цемента — не исключение. Российский ученый Е.Г. Челиев внес огромный вклад в отечественное строительное дело, выпустив в Петербургском издательстве уникальные книги: «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы» (1822) и «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений (1825). В основу последней книги легли практические знания по более эффективному использованию вяжущих, накопленные в процессе разрушенного нашествием Наполеона Московского Кремля. Как истинный патриот Российской Империи, Егор Герасимович просто не мог спокойно смотреть на разрушения, причиненные войной 1912 года. Восстанавливая после пожара столицу России, он усиленно искал наиболее качественный строительный скрепляющий раствор, чтобы восстановленные здания стояли «пуще изначальных». Энтузиазм увенчался открытием: Челиев обнаружил, что если смесь глины и извести накалять в горне «до жару белого», используя звонкие сухие дрова, то результатом станет спекшийся в единую массу совершенно новый продукт. При измельчении и последующем смешивании с водой, он имеет способность быстро отвердевать и отличную крепость. Стоит заметить, что «белый жар» — температура от 1100 до 1200оС. А «новый продукт», открытый Егором Герасимовичем Челиевым — не что иное, как первый вид цемента в его современном понимании. Не многие сегодня знают, что популярный портландцемент был изобретен за 30 лет до начала его широкого использования. Специалист по каменному строительству, англичанин Джозеф Aспдин, еще в 1824 году провел нехитрый опыт: у себя на кухне хорошенько нагрел в печи смешанные в определенных пропорциях известняк (привезенный с острова Портланд) и глину, и после измельчения результата получил порошок, великолепно отвердевающий при добавлении воды — гидравлический цемент. По достоинству оценено это изобретение было лишь в 1951 году, после Всемирной Лондонской выставки; с тех пор портландцемент всех разновидностей традиционно именуют «английским». Ради исторической справедливости надо пояснить: вяжущее вещество, которое получил в результате своих опытов Аспдин, портландцементом в полной мере отнюдь не являлось — по крайней мере, в сегодняшнем понимании термина. По сути, это была всего лишь качественная, обожженная при более высоких температурах, разновидность романского цемента; к свойствам нынешнего портландцемента гораздо ближе смесь, рецепт которой описан в трудах Е. Г. Челиева. Более поздняя плеяда русских ученых подхватила и развила идеи Егора Герасимовича: над темой цемента работали А.А. Байков и Р.Л. Шуляченко, В.А. Кинд и П.П. Будников, В.Ф. Журавлев, В.Н. Юнг, С.И. Дружинин и другие умы нашего государства. Даже великий Дмитрий Иванович Менделеев, создавая книгу «Основы химии», уделил внимание цементам в связи с химией силикатов. Советские времена оказались временем расцвета для отраслей науки, занимающихся цементов: руководство молодой страны прекрасно осознавало исключительную важность производства цемента для отечественной экономики. Развивались специализированные научные направления, возникали профильные организации, перспективам цементной отрасли уделялось огромное внимание. Неразбериха 90-х и последующих годов привела к плачевному результату: практический и научный потенциал отрасли утрачен, как минимум, на 70-75%. И оставшейся четверти, кое-как поддерживающей научные разработки в области производства цемента, просто не выжить без серьезных инвестиций со стороны как государства, так и наиболее заинтересованной стороны — производителей современного цемента.

Кто и когда изобрёл цемент? Недавно ковыряла стену очень древнего замка-цемент между

Примерно 3000-4000 лет до н. э. были найдены способы получения искусственных вяжущих веществ путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига. Первые искусственные вяжущие вещества — строительный гипс, а затем и известь – были применены при строительстве уникальных сооружений: бетонной галереи легендарного лабиринта в древнем Египте (3600 год до н. э.) , фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Кстати, подобные древние цементы были способны твердеть только на воздухе (известь поглощая углекислый газ превращается в известняк — очень твердый материал) . Этот процесс мог длится годами (после предварительного схватывания) . Поэтому кладку выполненную с использованием такого воздушного цемента никогда не штукатурили, — для полного затвердевания нужен был доступ воздуха к швам.

Радченко — ответил! Можно только добавить, что на крепость цементного раствора влияют качество воды и некоорых других добавок. На Руси в раствор добавляли яичный белок.

Е. Г. Челиев изобрёл цемент, твердеющий в воде. В 1825 году от опубликовал книгу, в которой изложил химические основы и советы по приготовлению цемента. Егор Герасимович Челиев работал землемером в Саратове, затем переехал в Москву, где занимал должность генерального землемера в Межевой канцлярии, а в 1817 году был зачислен в Комиссию для строений. Будучи директором чертежной этой Комиссии, он много занимался вопросами планировки и восстановления Москвы после пожара 1812 года.

Цемент изобрели (а вернее открыли) древние египтяне. Египетские пирамиды — бетонные. Они состоят из монолитных бетонных блоков, сделанные из цемента с песком. А то что видно как шов — прослойка известкового раствора. . Правда «египетский» цемент не совсем такой как мы сейчас к нему привыкли, хотя по химическому составу почти совпадает с современным цементом. Раствор (а не цемент) между кирпичами древнего заика как камень, потому что раствор набирает прочность всю время, если возраст замка — один век, то прочность раствора выросла в три — четыре раза по сравнению с моментом строительства. И главное: раньше не умели считать необходимую прочность раствора, а в наше время допускать перерасход цемента — не экономично. Сейчас умеют делать ещё более прочный.. . Хранилища (сейфы) в банках делают из фибробетона — его взрыв не берёт, не говоря уже об отбойниках и перфораторах.

Не было ни какого древнего цемента. Его открыли только в 19м веке. И все туристические объекты, типа «Китайской стены» — новоделы. Стену уже при Мао построили…. Тем более, что КИ-ТАЙ — деревянное укрытие, а времянка там называется — ЛУ-ТАЙ. Ну, а кто проповедует «древний» бетон, советую вспомнить про грибок, съедающий бетон менее чем за год! Оно головушку и попроветриет….

Примерно 3000-4000 лет до н. э. были найдены способы получения искусственных вяжущих веществ путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига. Первые искусственные вяжущие вещества — строительный гипс, а затем и известь – были применены при строительстве уникальных сооружений: бетонной галереи легендарного лабиринта в древнем Египте (3600 год до н. э.) , фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Кстати, подобные древние цементы были способны твердеть только на воздухе (известь поглощая углекислый газ превращается в известняк — очень твердый материал) . Этот процесс мог длится годами (после предварительного схватывания) . Поэтому кладку выполненную с использованием такого воздушного цемента никогда не штукатурили, — для полного затвердевания нужен был доступ воздуха к швам.

Древнеримский цемент был лучше.: alexandrafl — LiveJournal

В сфере изготовления цемента современным строителям есть чему поучиться у древних римлян, считают исследователи, которые изучали древние строительные технологии под руководством Пауло Монтейро из Департамента энергетики Национальной лаборатории Лоренса Беркли в США.

Древнеримская технология изготовления цемента оказалась более передовой, чем современная — она ​​требует меньших затрат энергии и является более экологичной, а сам кирпич по прочности превосходит современный, говорится на сайте Лаборатории Лоренса Беркли.

Сейчас в мире наиболее широко применяется портландцемент, который считается очень качественным. Но из-за того, что для его производства нужно подогревать смесь известняка и глины до 1450°С, от сгорания топлива выделяется углекислый газ. Кроме того, такой газ выделяет и сам нагретый известняк.

Римляне же, наоборот, для производства цемента использовали меньше извести и подогревали её только до 900°С. В этом процессе им нужно было меньше топлива — соответственно снижались и выбросы в атмосферу от его горения.

Древняя технология

В состав цемента у римлян входила известь и магматические горные породы. Для возведения подводных конструкций смешивали известь и вулканический пепел, и такую ​​смесь выкладывали в деревянную опалубку. Морская вода вызвала горячую химическую реакцию. Известь гасилась (проходила реакция гидратации), взаимодействовала с вулканическим пеплом, и вся смесь начинала застывать.

С древних времён сохранились и записи древних римлян о качестве цемента и вулканического пепла.

Вначале Витрувий, инженер императора Августа, а позже Плиний Старший записал, что самый лучший цемент получался из пепла, взятого в районе Неаполитанского залива, особенно в окрестностях одного из приморских городов, современного Поццуоли.

Такой вулканический пепел имеет специальное название — пуццолан. Пепел такого типа можно встретить в разных частях мира, в частности, его можно добыть в Украине и в Карпатских, и Крымских горах.

В чём разница?

Учёные выделяют несколько особенностей, которые делают древнюю технологию изготовления цемента более передовой, чем современную.

Во-первых, изменился состав бетона. Бетон на основе портландцемента состоит из кальция, силикатов и гидратов (К-С-Г). В состав римского бетона входило меньше кремния, а вместо него добавлялся ещё один компонент — алюминий. Такое сочетание кальция, алюминия, силикатов и гидратов (К-А-С-Г) позволяло создать очень прочный материал.

Во-вторых, древнеримский и современный цементы имеют разную структуру. Цемент на основе К-С-Г, застывая, становится похожим на такие природные структуры, как тоберморит и женнит. Однако он только подобен им — идеальной кристаллической структуры в современных цементах не увидеть.

Однако тоберморит обнаруживается в составе древнего римского бетона, который образуется там благодаря добавлению алюминия. Кроме того, само сочетание алюминия с тоберморитом даёт чрезвычайно прочный и долговечный материал.

Анализ показал, что по римскому рецепту для изготовления цемента требуется значительно меньше извести — его добавляется только 10% от веса всех компонентов. Температура, которой подвергается смесь, также на треть меньше, чем требуется при изготовлении портландцемента. А известь при реакции с богатым на алюминий пуццоланом и морской водой даёт очень прочные сочетание К-А-С-Г и алюминий-тоберморита.

«В середине 20-го века бетонные конструкции были рассчитаны на 50 лет, и немало таких зданий уже доживает свой век», — говорит Пауло Монтейро, профессор гражданской и экологической инженерии в Университете Калифорнии.

По словам специалиста, нынешние сооружения рассчитаны на 100—120 лет. Однако римские портовые сооружения сохранились на протяжении 2 тысяч лет и выстояли в условиях химического воздействия и подводных течений.

Немного истории цемента — Цемент и бетон

Немного истории цемента

История цемента, вяжущих материалов и бетона восходит к древним временам, хотя современный портландцементный бетон появился лишь менее 100 лет назад.

Древнейшими вяжущими материалами, о которых сохранились исторические данные, являются воздушная и гидравлическая известь. Воздушная известь не твердеет под водой. Она представляет собой продукт обжига относительно чистого известняка. Когда негашеная известь гасится водой и смешивается с песком, образуется известковый раствор. Этот раствор обладает способностью твердеть вследствие того, что составляю щая его известь поглощает углекислоту из воздуха. Таким образом, известковый компонент возвращается к своему прежнему состоянию, превращаясь в известняк. Гидравлическая же известь твердеет под водой. Ее получают посредством обжига известняка, содержащего, помимо извести, кремнезем, глинозем и окись железа. При этом образуются новые соединения, обладающие способностью схватываться и твердеть под водой.

Древние египтяне применяли цемент, состоявший из обожженного гипса с примесями. Греки и римляне применяли обожженную известь, а позднее научились получать пуццолановый цемент путем совместного размола извести и вулканического пепла, прозванного пуццоланой (по названию городка Поццуоли в Италии, на берегу Неаполитанского залива, где он был впервые обнаружен). Образец такого пуццоланового бетона, изготовленного из извести и вулканического пепла горы Везувий, был добыт одним из авторов настоящей книги в Италии в 1953 г. Этот бетон был уложен в царствование императора Юлия Цезаря (12—41 годы до н. э.) при сооружении верфи Калигулы. Он пролежал под водой в гавани Поццуоли на глубине 4,8 м больше 2000 лет.

Греки применяли аналогичный материал — санториновый туф с острова Санторин. Эти пуццолановые цементы зачастую изготовлялись путем простой добавки пуццоланового материала к извести в качестве заполнителя. Многие сооружения из пуццо-лановых цементов продолжают стоять и до сих пор, утверждая тем самым превосходство этого вяжущего над известью. Применение пуццолановых цементов свидетельствует о большом прогрессе, достигнутом греками и римлянами в развитии вяжущих материалов.

В средние века наблюдался общий упадок в области применения вяжущих материалов, характеризовавшийся возвратом к глубокой древности. Пуццоланы были забыты, качество известковых растворов и отделочных работ значительно ухудшилось. Однако в XV и XVI веках снова стали использовать пуццолану и тем самым улучшать качество строительных работ.

В 1756 г. английский парламент поручил инженеру Джону Смитону произвести перестройку Эддистонского маяка на Корн-валлийском побережье. Этот маяк подвергался действию частых и сильных бурь и поэтому должен был обладать очень высокой прочностью.

Смитон предпринял ряд опытов с различными видами извести и пуццоланами. Он испытывал их на стойкость в соленой и пресной воде. Важнейшее открытие, которое он сделал, состояло в том, что лучший гидравлический цемент получается из мягкого известняка с примесями преимущественно в виде глинистых материалов. Этот цемент и был применен Смитоном при реконструкции Эддистонского маяка.

Спустя 40 лет англичанин Джозеф Паркер из Норсфлита в графстве Кент открыл, что из зерен еще более загрязненного примесями известняка можно получить хороший гидравлический цемент. Он был назван роман-цементом, так как по цвету напоминал старинный римский цемент. В 1802 г. цемент из такого зернистого известняка был впервые получен во Франции. Эта дата знаменует зарождение французской цементной промышленности. В 1810 г. англичанин Эдгар Доббс из Саусуика изготовил цемент из известняка и глины. В 1813 г. Вика во Франции, а в 1822 г. Джеймс Фрост в Англии начали производить цемент из известняка и глины.

Последующим шагом явилось получение натурального цемента. В 1850 г. американец Дэвид Сэйлор открыл, что цементный мергель, найденный вблизи Коплей в штате Пенсильвания, образует при обжиге вяжущий материал. В 1850 г. в Коплей был построен завод для производства натурального цемента. Состав этого цемента зависел от состава мергеля. Сырье обжигалось в шахтных печах типа прежних извеетеобжигательных и затем подвергалось измельчению до желательной тонкости. Натуральный цемент еще до сих пор производится в США и других странах. Он менее прочен, чем портландцемент, но лучше гидравлической извести.

Последним по счету в ряду вяжущих материалов является портландцемент. Изобретателем его считается англичанин Джозеф Аспдин. Но следует отметить, что Смитон еще за 68 лет до

Аспдина сообщил о проведенных им опытах, результаты которых убедили его, что он может получить цемент, «равный по прочности и долговечности лучшему портландскому камню, имеющемуся в продаже». Название «портландский» произошло от сходства затвердевшего портландцемента с известным в ту пору строительным камнем из окрестностей города Портланд в Англии. Из описания, приведенного в патенте Аспдина, можно заключить, что он получил натуральный цемент более высокого качества, чем производившийся до него, но все же не выдерживающий сравнения с современным портландцементом.

Первый в Англии завод по производству портландцемента был построен в 1825 г. Джеймсом Фростом в Сванскомб. В других европейских странах производство портландцемента началось значительно позднее: примерно в 1855 г. были построены первые заводы в Бельгии и Германии. Ввоз портландцемента в США начался около 1865 г. Впервые портландцемент был произведен в США Сэйлором в 1871 г. Он обнаружил, что тонкий размол клинкера, полученного путем обжига цементного мергеля при повышенной температуре, позволяет получать прекрасный цемент, не уступающий по качеству ввозимому из Европы портландцементу.

Интересно привести некоторые сведения о первых американских цементных заводах. Около 1872 г. фирма, известная под названием Игл Симент К°, построила завод близ Каламазо а штате Мичиган. Завод пришлось закрыть в 1882 г. из-за высоких расходов на оплату персонала, хотя цемент продавался по цене около 4 долларов за бочку (примерно 170 кг). В настоящее время от этого завода не сохранилось и следа. В 1875 г. небольшой заводик по производству цемента из известняка и глины начал работать в Вампум, штат Пенсильвания. Около 1887 г. Томас Миллер из Саус Бенд в штате Индиана построил небольшой завод по производству цемента из мергеля и глины.

Из первых 10 американских цементных заводов, возникших до 1881 г., жизнеспособными оказались всего два: в Вампум и Коплей. Но к 1890 г. в США уже насчитывалось 17 заводов, которые производили 56 тыс. т цемента в год. В 1953 г. 156 действующих заводов выпустили 45 млн. г цемэнта. В 1954 г. число заводов осталось прежним, а выпуск цемента возрос до 46,2 млн. т. В 1955 г. было выпущено ’51,7 млн. г, а в 1956 г. — 54 млн. г*.

Читать далее:
Обработка шлака и легких заполнителей
Однородность заполнителей для бетона
Установка для обработки породы
Разработка месторождений заполнителей
Испытание отобранных проб заполнителей
Отбор проб
Разведка заполнителей
Поисковые работы
Легкие заполнители
Реакция между щелочами и заполнителями в бетоне