Без
цемента невозможно представить себе стройку. Он применяется при обустройстве
фундамента, возведении стен, внутренней отделке и для облагораживания
территории вокруг дома. Сейчас существует много марок цемента, который
отличается составом и своими свойствами, но так было не всегда. История цемента
начинается еще в Древнем Риме.
Что представляет собой цемент
Главное
свойство цемента – это способность при взаимодействии с водой трансформироваться
в вязкую пластичную массу, которая со временем твердеет, застывает и превращается
практически в камень. Из цемента делают бетон, готовят строительные растворы.
Еще одна особенность в том, что во влажных условиях он только крепнет, чем
сильно отличается от материалов вроде гипса.
Цемент
– это, по сути, порошок из клинкера с различными наполнителями. Он имеет серый
цвет. Когда смесь глины с известняком нагревают практически до 1500 градусов,
они превращаются в гранулы клинкера. Из перемешивают с гипсом, измельчают в
порошок и получается цемент.
В
его состав входит:
·
оксид
кальция 67%;
·
диоксид
кремния 22%;
·
окись
алюминия 5%;
·
оксид
железа 3%;
·
наполнители
3%.
Главная
характеристика стройматериала – это марка, она отмечается буквой М и цифрами.
Они обозначают нагрузку, которую после застывания выдержит материал. Чем выше
марка, тем прочнее цемент. Кроме М, в маркировке можно встретить еще букву Д,
она указывает количество введенных добавок. Технические характеристики, состав
регламентируются ГОСТами, но так было не всегда.
Первые упоминания
Сказать
точно, когда был изобретен цемент, невозможно. Первые вяжущие смеси возникли
еще 4 тысячелетия до нашей эры. Сначала применяли обычную глину, затем горные
породы обжигали и перетирали в порошок. Первыми искусственными соединениями
были гипс и известь.
Известь
использовали сначала лишь для обработки стен с внешней стороны сооружений,
чтобы лучше защитить их от непогоды. Потом покрытия становились все прочнее,
материал нашел применение и при внутренней отделки помещений. Гипс вошел в
обиход, начиная с третьего тысячелетия.
В
строительстве его использовали различными способами:
1.
Добавляли
при замешивании растворов, чтобы выполнять кладку стен.
2.
Он
стал компонентом штукатурок.
3.
Был
востребован для формирования лепнины, отделки зданий.
Известь
в это время часто смешивали с золой. Она использовалась как связующий компонент
при каменной кладке и для формирования изделий из мелких камней.
Большую
роль в развитии строительных смесей сыграли финикийцы. Сначала в 12 веке до
нашей эры они использовали гидравлическую известь для сооружения известных
объектов на Кипре, а затем в 10 веке до нашей эры ввели в строительство
кирпичную муку. Ее применяли, чтобы цистерны и древние водопроводы не
пропускали воду.
В
5 веке греки стали использовать известково-карбонатные смеси, которые уже
напоминали современный бетон. Ученый Витрувий примерно в 13 году до н.э.
написал трактат, посвященный архитектуре. В нем, кроме прочего, было описание
процесса обжига извести, получения растворов из этого вещества, особенности
отверждения, применение компонента.
Наша эра
Примерно
в 400-х годах нашей эры Иероним Стридинский под словом «цемент» подразумевал
уже строительный раствор, а его современник Апполинарий Сидоний именовал этим
словами «смесь для штукатурки». В этот период сформировалось основное
предназначение цемента.
Позже,
в 5 веке, гидравлическую известь с различными добавками (сахаристые соединения,
гипс, цемянка) широко использовали при обустройстве дорог и гидротехнических
сооружений в Индии. В 7-8 веках человечество вновь обратило свое внимание на
гипс. Его активно применяли для получения декоративных покрытий, отделки
помещений в Западной Европе. В 10 веке, благодаря своим замечательным
гидроизоляционным свойствам, в строительстве снова приобретает популярность
кирпичная мука.
С
13 века за словом «цемент» окончательно укрепилось обозначение вяжущего
вещества, раствора. С тех пор активно стало развиваться его производство,
усовершенствовался состав и технология получения.
Дальнейшее развитие истории цемента
В
16 веке в Москве был издан особый приказ, он именовался «Каменный приказ» и
содержал предписания по заготовке камня, изготовлению кирпича, производству
извести. В это время начинают делать сухие строительные смеси, которые именуют «цементом»
или «сементом».
Для
улучшения их характеристик, увеличения прочности возводившихся зданий, в состав
вводят добавки:
·
кизяк;
·
яйца
или яичный белок;
·
кровь
быков;
·
творог
и другие молочные продукты.
Большое
значение для истории цемента сыграли исследования немецкого ученого Фукса. В 19
веке он указал, что кремнеземистый минерал, если его подвергнуть обжигу,
пригодится для получения гидравлического цемента. Многие породы, кроме
кремнезема, например, глина и полевой шпат, после прохождения обжига при
смешивании с известью от воды твердеют. В те времена вопрос стоял о добыче
сырья, затратах энергии на производство.
Также
в самом начале 19 века французский инженер Вика доказал опытным путем, что
известковые минералы с добавками глины, если их прокалить, образуют гидравлическую
известь, то есть формируют смеси, которые твердеют под водой. Вика проводил
много экспериментов по обжигу глины, смешивал ее с известью, добивался их
твердости от влаги. Такие смеси именовали «цемянкой» или «пуццоланой». Вика
ставил эксперименты на разных типах обработки глины и других породах. Поэтому
во Франции стало стремительно развиваться изготовление цемента за счет
прокаливания глины с известняком.
Челиев – прародитель современного цемента
Большой
вклад в развитие цемента внес Е.Г. Челиев. В 1822 году в Петербурге была издана
его работа. В трактате речь шла об искусстве получения качественных
строительных смесей. Чуть позже в 1825 году увидела свет еще одна его книга. В
ней было подробно описано, как делать прочный и одновременно дешевый цемент,
который пригодится даже для подводных сооружений. В ней автор обобщил опыт
ученых об улучшении характеристик связующих растворов, которые были
использованы при восстановлении Кремля, пострадавшего от военных действий 1812
года.
Челиев
принимал непосредственное участие при восстановлении Москвы. В этот период он
много экспериментировал в поисках оптимального связующего соединения для каменных
кладок и кирпичей. В результате, он пришел к выводу, что обжиг при очень высоких
температурах (порядка 1200 градусов) смеси глины и известняка дает спекшийся
продукт, который после измельчения имеет исключительные механические свойства,
прекрасно твердеет от погружения в воду. Именно поэтому Челиева считают
изобретателем теперешнего цемента.
Получение портландцемента
Все
началось еще в 1824 году, когда в Британии Джозеф Аспдин получил патент на изготовление
так называемого искусственного камня. Он нагревал глину с известняком в
домашней печке, после чего дробил получившиеся комки в пыль. Так получил
цемент, который назвал портландцементом, поскольку сырье он брал из карьера
вблизи Портленда.
Изобретение
было представлено на выставке в Лондоне в 1851 году. Обжигать глинистые
известняки в печах, предназначенных для получения кирпича, стали и в Америке в
1871 году. Однако печь не давала нужного эффекта. В 1877 году была изобретена и
получила патент специальная вращающаяся печь для обжига клинкера. В сутки она
могла обработать до 30 тонн. Теперь же печи обрабатывают до 3000 тонн сырья.
Мельница для дробления клинкера и получения равномерного по размеру частиц
порошка была изобретена Дэвидсеном в конце 19 века.
К
цементу настолько все привыкли, не представляют без него ни одну стройку, что
кажется, будто он всегда был таким. На самом деле ему пришлось пройти длинную
историю развития и совершенствования, чтобы приобрести исключительную
прочность, которой могут похвастаться современный марки этого стройматериала.
