Загрузка...История цемента с древних времен
Интересная история с цементом, создание цементов. Факты
Цементом именуют искусственный, порошкообразный вяжущий материал, который при контакте с водой, водными растворами солей, а также другими жидкостями образуют пластичную смесь, со временем затвердевающую и превращающуюся в прочное тело — цементный камень.
Первым вяжущим материалом была природная глина. Она смешивалась с жирной землей и водой, а после высыхания приобретала некую прочность. Но так как ее было явно недостаточно (эту смесь использовали для строительства зданий, которые не требовали большой прочности), люди продолжали искать другие более совершенные вяжущие.
Самый ранний предок современного бетона был найден во время археологических раскопок на берегу Дуная (территория современной Югославии), в хижине древнего поселения. Пол жилища времен каменного века был выполнен из бетона 25-й толщины. Проведя соответствующий анализ, ученые установили примерную дату находки — 5000 до н.э. и состав бетона — гравий и красноватая известь. Историки утверждают, что эта находка скорее исключение, чем правило, поскольку применение извести в массовом строительстве датируется более поздними сроками.
Массовое использование при возведении построек вяжущих компонентов началось примерно 3000 лет до н.э., и тогда начали задействовать не известь, а гипс. Это объяснялось тем, что при обжиге последнего необходимо было гораздо меньшее количество топлива. Известь — это один из самых древних искусственных вяжущих материалов, впереди него только гипс. Историки предполагают, что известково-гипсовые смеси использовались египтянами еще при строительстве пирамид. Гипс, однако, долгое время был лидером, поскольку производство его было менее затратным. Как видите, сэкономить люди стараются всегда и на чем только могут, начиная использованием безлимитных тарифов и заканчивая сырьем для производства.
Впервые в большом масштабе известь начала использоваться греками для облицовки и в строительстве гидротехнических сооружений. Для производства кладочных растворов она широко стала применяться только в римский период.
Римляне внесли большой вклад в развитие строительного искусства, оставив после себя прекрасные памятники древнего мира. Они же составили самые первые правила по производству и использованию растворов на основе извести, а также впервые задействовали вулканический пепел в качестве примеси.
В Киевской Руси главным вяжущим компонентом, используемым в строительстве, была известь. Технология ее изготовления была следующая: поначалу известняк обжигался в печах, а затем гасился в специальных ямах. Из чистого известняка получали воздушную жирную известь (белая), она применялась в основном для облицовочных работ, если же добавлялись глиняные примеси, образовывалась гидравлическая известь (серая), которая использовалась при кладке, поскольку имела способность «схватываться» во влажной среде. Однако некоторые исторические исследования говорят о том, что данным правилом руководствовались далеко не всегда, впрочем, вопрос рационального применения разных типов вяжущих компонентов актуален и по сей день. В качестве заполнителя растворов использовалась цемянка — мелкотолченая керамика, туф и пемза. Применялась как обожженная и после размолотая глина, так и недообоженный кирпич, а затем мелкотолченый кирпичный бой наиболее крупных фракций, что позволяло давать меньшую усадку при затвердении и увеличивать стойкость к растрескиванию. Хотя тонкомолотая глина придавала цемянке дополнительные гидравлические свойства. Но вопрос экономии, удешевления материалов и задействования отходов производства стоял, видимо, уже тогда, и не всегда решался в пользу сохранения качества продукции.
Многие древние народы широко применяли в качестве заполнителя толченую керамику. Например, в Индии в известь примешивала сурку — молотый кирпич. Примечательно, что в раннем строительстве песок в качестве заполнителя практически никогда не применялся. В качестве вяжущего, как правило, использовался гипс, а роль заполнителя играл дробленый алебастр. В 1584 году в Москве учредили специальный «Каменный приказ», который отвечал как за производство кирпича и заготовку камня (строительного), так и за изготовление извести. В частности в нынешней столице нашей Родины появились также первые производители сухих смесей для строительства, которые именовались тогда «сементом». В эти смеси примешивали различные добавки — яйца, кизяк, бычью кровь, творог и т.д., что говорило о высоких требованиях к качеству строящихся зданий.
Немецкий химик и минеролог профессор Фукс в 1829 году продемонстрировал, что любой кремнеземистый минерал может быть использован для гидравлического цемента, если предварительно подвергнуть его обжигу. То есть абсолютно все породы, такие как гранит, полевой шпат, слюда, глина и даже кремнезем (горный хрусталь, к примеру) после обжига затвердевают с известью при добавлении воды. Вопрос стоял только лишь в доступности данного сырья и энергоемкости производства и, как следствие, его экономичности. Французский инженер Вика проводил подобные исследования многим раньше, в 1812 году он продемонстрировал, что обожженная углекислая известь и глина при измельчении затвердевает вместе с водой без всяческих добавок, а в 1818 доказал, что любой известковистый минерал, имеющий в своем составе определенное количество глины может дать после прокаливания гидравлическую (то есть затвердевающую в воде) глину. В 1841 году Вика пришел к тому, что большинство глин имеют свойство превращаться после соответствующего обжига в пуццоланы, т.е могут затвердевать с известью и водой. Далее французский инженер начал изучать свойства различных глин, мергелей, известняков и благодаря этому на его Родине производство гидравлических известей и цементов стало развиваться быстрыми темпами.
Еще одно известное имя в изучении свойств глин — Джеймс Паркер. Он обнаружил, что почва на берегах Темзы, содержащая около 30% глины, после обжига и размалывания дает цемент. Паркер присвоил ему название романского и взял патент на его производство. Чуть позже к подобному открытию пришли французы в Булони и они также приобрели имя романских. Глинистые известняки имели один существенный недостаток — неоднородности, однако этот недостаток стал причиной многих открытий в науке изготовления цементов. Из известняка с небольшим содержанием глины получают гидравлическую известь, с большим — гидравлический цемент с разнообразными характеристиками, а естественные мергели даже маленькой мощности, как правило, имеют очень неоднородный состав. А потому желание изготовить гидравлический цемент, смешав глину и известь, не могло не возникнуть. Вика продемонстрировал, что это возможно сделать, однако массовое использование технология получила в России и Англии. Примечательно, что и в нынешнее время прибор, который определяет срок схватывания цементного теста, называется иглой Вика.
В 1822 году в Санкт-Петербурге выпустили «Трактат об искусстве приготовлять строительные растворы», ее автор Е.Г. Челиев обобщил в этом труде весь опыт улучшения характеристик вяжущих материалов, накопленный русскими строителями при восстановлении Кремля, который во время Отечественной войны был разрушен. Егор Герасимович Челиев был активным участником восстановления Москвы от пожара 1812 года. Именно в то время он начал проводить различные опыты, которые были направлены на поиск состава для кирпича и камня. Желание изготовить еще более совершенный вид гидравлического вяжущего компонента привело строителя к очень важному открытию: если в горне на сухих дровах обжигать смесь извести и глины до «белого каления» (1100-1200 градусов Цельсия), то получается спекшаяся масса, которая в размолотом виде обладала прекрасными механическими способностями и свойством затвердевать в воде. Так, обыкновенный русский каменщик Егор Герасимович Челиев стал изобретателем современного цемента.
В 1824 году британский строитель — Джозеф Аспдин получил патент на усовершенствованный метод изготовления искусственного камня, который он придумал на собственной же кухне. Аспидин взял дробленный известняк и, смешав его с глиной, нагрел, затем он размолол комок полученной смеси и таким образом изобрел гидравлический цемент, который твердел при контакте с водой. Полученный продукт был назван портландцементом, (поскольку в нем были применены камни с карьера острова Портланд), однако он представлял собой, на деле, лишь одну из разновидностей романского цемента, изготовленного при чуть более высокой температуре обжига. Несмотря на это, название портландцемента закрепилось за ним и по сей день.
Гидравлическое вяжущее, придуманное Челиевым было гораздо ближе по свойствам к сегодняшнему портландцементу, и по качеству значительно превосходило продукт Аспидина.
Эксперименты Челиева были продолжены русскими учеными Шуляченко, Дружининым, Байковым, Журавлевым и др. В частности и Д.И. Менделеев в своем труде «Основы химии» рассмотрел ряд вопросов, которые связаны с химией цемента.
Октябрьская революция стала мощным толчком к развитию цементной науки, поскольку цементная промышленность стала базовой для обеспечения экономического величия страны. По всей стране создавались организации, которые занимались проблемами и возможностями развития изготовления цемента.
Сегодня цементной науке уделяют очень мало внимания, люди больше озабочены новыми гаджетами и новостями мобильной связи. В результате наша страна потеряла 75% научного потенциала этой отрасли, а оставшиеся 25% нуждаются в серьезных вложениях, как со стороны производства, так и государства.
История цемента
«Зри в корень!» — это один из знаменитейших афоризмов Кузьмы Пруткова, написанный ещё в XIX веке. Старайся искать первопричину во всем. А что же лежит в основе любого строительства? Конечно же, строительные материалы, и одно из первых мест здесь занимает цемент.
Рождение цемента произошло не так уж и давно — в 1822 году, когда русский строитель Егор Челиев получил вяжущий материал из смеси извести и глины. Свои результаты он изложил в книге «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы», изданной в Петербурге. Несколько лет спустя, он же выпустил книгу, где описал способ приготовления цемента и бетона, а так же плюсы его использования для кладки кирпичей при строительстве зданий и набережных.
Но родиной цемента нельзя считать только Россию. Так, в 1824 году англичанин Д. Аспинд получил патент на изготовление цемента. Он предложил следующий способ изготовления цемента: смешав известковую пыль с глиной и подвергнув эту смесь высокой температурной обработке, Аспинд получил ноздреватый серый материал (клинкер) и, размолов его и смешав с водой, получил при высыхании очень прочный материал. Этот строительный материал получил название портландцемент, Портланд — это город, где добывали камень, на который цветом и прочностью походил цемент, полученный Аспиндом.
Как получить дизайн-проект бесплатно?
Цемент практически сразу же оценили везде. Так, в 1875 году в России на базе нескольких цементных заводов Подольского уезда был создан цементный завод Московского Акционерного Общества. Основал этот завод, который в последствии стал крупнейшим цементным заводом, московский купец Пороховщиков. Сейчас уже невозможно представить себе какое-либо строительство (будь то строительство нового дома, или реставрация старого, или даже внутренняя перепланировка квартиры) без использования этого материала.
Цемент сам по себе не является каким-то конкретным строительным материалом. Это общее название для определенной группы веществ, основными физическими характеристиками которых являются порошкообразность, вязкость и способность при смешивании с водой (в некоторых случаях с водными растворами солей) образовывать пластичную массу, которая при высыхании принимает камневидное состояние. Важно отметить, что процесс это односторонний, т. е. раз затвердев, цемент уже не сможет вернуться в свое первоначальное состояние. Основными составляющими компонентами цемента являются известковые, маргелистые, глинистые породы и всевозможные добавки (бокситы, шлак и т. д.). Этот сырьевой материал подвергают высокотехнологичной и высокотемпературной обработке, в процессе которой начальное сырье доходит до стадии полного или частичного плавления. Так образуются силикаты и алюминаты кальция, благодаря которым цемент и приобретает своё главное качество — высокую прочность.
Существует множество видов цемента, основные из них: портландцемент, шлаковые и пуццолановые цементы, глиноземистый цемент и специальные виды цемента (такие как кислотоупорный и т. д.).
Цемент является важной составляющей и других строительных материалов, например, бетона и железобетона, для строительных растворов и т. д.
Основная характеристика, которой обладает цемент, это, несомненно, прочность. В отличие от чисто природных материалов он практически не подвержен влиянию времени. Цемент, в зависимости от состава, при затвердевании обладает разной степенью прочности (она указывается на мешках с цементом буквой М).
Дом не должен быть похожим на карточный домик — чуть дунешь и он рассыплется. Дом ассоциируется с крепостью, где можно укрыться от всех невзгод. Взгляните на замки и крепости в Европе — почему они, несмотря на свой уже очень древний возраст, стоят? Потому что строились на совесть, для себя, и из «вечных» материалов. Цемент стал современным показателем того, что «вечности» достигнуть можно.
История цемента
Вяжущие материалы для строительства стали использовать еще в глубокой древности. Одним из первых вяжущих материалов служила необожженая глина. Широкое распространение глинистых пород в природе и простота изготовления из них вяжущего материала обусловили повсеместное его применение.
Примерно 3000-4000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига.
К первым искусственным вяжущим относятся строительный гипс (получаемый обжигом гипсового камня) и известь (получаемая обжигом известняка). Они были использованы при строительстве бетонной галереи лабиринта в древнем Египте (3600 г. до н.э.), фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Глина, гипс и известь способны твердеть и служить только на воздухе, они характеризуются относительно невысокой прочностью.
Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств:
· пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);
· дроблёные или измельчённые кирпичи;
· трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).
Со временем стали повышать водостойкость известковых растворов, вводя в них тонкомолотые обожженную глину, бой кирпича или вулканические породы, известные под названием пуццоланы (от названия г. Поццуоли Италия, вблизи которого они добывались).
Возникновение древних городов (Киева, Новгорода, Москвы и др) повлекло развитие и производство вяжущих материалов на Руси. Вяжущие материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов. В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ» (название двух государственных учреждений), который ведал заготовкой строительного камня, выпуском кирпича и производством извести.
Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными вяжущими материалами, но они обладали недостаточной водостойкостью. Развитие мореплавания в XVII-XVIII вв. потребовало для строительства портовых сооружений создания новых вяжущих, устойчивых к действию воды.
В 1756 г. англичанин Д.Смит обжигом известняка с глинистыми примесями получил водостойкое вяжущее, названное гидравлической известью. В 1796 г. англичанин Д. Паркером запатентовал роман-цемент, способный твердеть как на воздухе, так и в воде. В наше время эти вяжущие утратили практическое значение, но до второй половины XIX в. они были основными материалами для строительства гидротехнических сооружений.
Интенсивное развитие промышленности в России в XVIII в., когда было построено 3 тысячи промышленных предприятий, не считая горных заводов, потребовало систематизации накопленного опыта производства и применения вяжущих, создания более эффективных их видов.
В 1807 г. академик В.М. Севергин дал описание вяжущего вещества, получаемого обжигом мергеля с последующим размолом. Полученный продукт по качеству был лучше роман-цемента.
В 1825 г. Е.Г. Челиев в книге « Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений…» обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время войны 1812 г. В Англии в этом же направлении работал Джозеф Аспдин. В 1812 г. он получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», названного им портландцементом. Полученное Д. Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность роман-цемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига, однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Е.Г. Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Д. Аспдина.
Основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450 °С, 1700 K ) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства, и их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).
Со второй половины XIX в портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его созданием и совершенствованием много работал А.Р. Шуляченко, которого называют отцом русского цементного производства. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы почти полностью вытеснили в России цементы иностранного производства. Русские ученные А.Р. Шуляченко, Н.А. Белелюбский и И.Г. Малюга в 1881 г. разработали первые технические условия на цемент и предложили классификацию вяжущих. Ими были заложены основы современной науки о твердении вяжущих материалов. В 1885 г. в России был созван первый съезд по цементному производству. В 1901 г. был основан журнал «Цемент».
В 1856 г. был пущен в действие первый русский завод по выпуску портландцемента в г. Гроздеце, затем были построены заводы в Риге (1866), Щурове (1870), Пунане-Кунда (1871), Подольске (1874), Новороссийске (1882), и т.д. К 1914 г. в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. т. цемента. Одновременно росло производство извести и гипса.
В годы первой мировой войны и гражданской войны производство вяжущих материалов в нашей стране резко снизилось, так как многие заводы были разрушены. После установления Советской власти цементную промышленность пришлось создавать практически заново. Лишь в 1927 г. производство цемента превысило довоенный (1913 года) уровень. Индустриализация и высокие темпы капитального строительства в СССР предопределили ускоренное развитие цементной промышленности. В 1962 г. по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире. В 1971 г. выпуск цемента в стране превысил 100 млн. т.
Цементная промышленность СССР отличается высокой концентрацией производства. Средняя мощность цементного завода в СССР почти в 2 раза выше, чем в США, и на 30% выше, чем в Японии. Концентрация производства улучшает технико-экономические показатели работы отрасли.
Дальнейшее увеличение выпуска цементов и других вяжущих материалов обеспечивается реконструкцией и расширением действующих предприятий, строительством новых, интенсификацией технологических процессов, повышением мощности как заводов в целом, так и отдельных технологических агрегатов, автоматизацией производства.
Расширяется ассортимент выпускаемых вяжущих материалов. Еще в начале века для строительства подземных и гидротехнических сооружений начали применять пуццолановый портландцемент с повышенной водостойкостью. Развитие металлургии дало цементной промышленности возможность использовать для изготовления шлакопортландцемента и других видов шлаковых вяжущих доменные шлаки. В разработку этих видов цементов большой вклад внесли ученные А.Р. Шуляченко, И.А. Белелюбский, А.А. Байков, С.И. Дружинин, а затем В.А. Кинд, В.Н. Юнг, П.П. Будников, Ю.М. Бутт, С.Д. Окороков, Н.А. Торопов, С.М. Рояк и др. Производство многокомпонентных цементов в наши дни приобрело важное значение, поскольку это простой и надежный путь экономии топливно-энергетических ресурсов.
Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. Для производства железобетонных изделий и конструкций нужны быстротвердеющие портландцементы; для сооружения бетонных дорог – цемент, обладающий повышенной деформативной способностью и морозостойкостью, для декоративных целей требуются белые и цветные цементы, а для ремонтных работ – расширяющиеся цементы. В соответствии с запросами строительства советскими ученными П.И. Боженовым, П.П. Гайджуровым, Л.Д. Ершовым, И.В. Кравченко, Т.В. Кузнецовой, В.В. Михайловым, В.В. Тимашевым, М.И. Хигеровичем и др. разработана технология производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется. В настоящее время в нашей стране выпускается около 30 видов цементов.
История цемента
Какой самый главный строительный материал. Поразмыслив, приходишь к выводу, что это все-же цемент. Цена его невысокая, а значимость неоценимая. Однако кто задумывался о том, когда появился цемент?
Живущее ныне поколение на протяжении всей жизни встречалось с этим строительным материалом, поэтому кажется, что цемент существовал всегда. Однако запатентовано это изобретение было в 1824 году неким Д. Аспиндом, британским каменщиком, который смог получить вяжущее вещество путем обжига глины и известняка. Он же придумал и название – портландцемент (от названия города Портланд, Великобритания, где добывался камень, похожего на цемент цвета).
Интересно, что за два года до этого, в 1822 году, похожую сухую строительную смесь получили и в России. Строитель Егор Челиев (по другим данным Делиев) также получил вещество, способное затвердевать в воде, однако запатентовать свое изобретение он тогда не удосужился.
Цемент в древнем мире и средневековье
Если в современном понимании цемент был изобретен почти 200 лет назад, то корни этого стройматериала уходят намного дальше. Первым в истории вяжущим строительным веществом считают строительный гипс, а после — известь. Эти же материалы использовались при строительстве в 3600 году до н.э. в Египте. Похожие вещества ученые находили и в древних мексиканских постройках, при изучении римского Пантеона и Великой Китайской стены.
Римляне, известные строители, подмешивали к извести специальные материалы, чтобы та приобретала гидравлические свойства. Это были:
- Дробленные либо измельченные кирпичи;
- Пуццоланы – обнаруженные отложения вулканического пепла Везувия;
- Трасс – затвердевшие вулканические отложения, обнаруженные в районе города Эйфель.
Что касается территории России и стран бывшего СССР, то во время раскопок древних поселений были обнаружены вяжущие материалы возрастом более тысячи лет. С их помощью возводились башни и стены крепостей. А в 1584 году был издан «Каменный приказ» в Москве, который регламентировал вместе с производством камня выпускать для строительных работ и кирпич с известью.
Позже человечество занялось решением проблемы слабой водостойкости вяжущих веществ, так как была необходимость строительства новых портовых сооружений. В 1756 году англичанин Д. Смитт получил гидравлическую известь, способную противостоять воде, а в 1956 году еще один представитель Туманного Альбиона Д. Паркер запатентовал роман-цемент. Он имел свойство затвердевать даже в воде.
К концу 19 века все эти вяжущие вещества утратили свое практическое значение, так как был открыт состав современного цемента.
Производство в России
После открытия Челиева (Делиева) в России начали строиться цементные заводы. Первый был запущен в 1856 году, а к концу столетия появились такие, как:
- 1866 год – завод в Риге;
- 1870 год – завод в Щурове;
- 1874 год – завод в Подольске;
- 1882 год – завод в Новороссийске.
Новые заводы появлялись как грибы после дождя, но к началу периода социалистического строительства их производительность все равно не справлялась со спросом. В 20 век Россия вступила с уже 60 заводами, однако Первая мировая война не пощадила практически ни одного из них. Советской власти пришлось восстанавливать производство фактически с нуля.
В 1962 году купить цемент можно было без всяких проблем, ведь страна заняла тогда первое место в мире по выпуску этого стройматериала. На тот момент советское производство в 2 раза было мощнее, чем американское и японское.
Сегодня же Россия замыкает пятерку лидеров в мире по производству цемента (после КНР, Индии, США и Японии). В продаже можно встретить множество видов цемента с разными добавками: портландцемент, магнезиальный цемент, евроцемент, глиноземистый цемент, сульфатостойкий цемент и другие.
Одним из российских предприятий, производящих качественный цемент, является ОАО «Мордовцемент», ассортимент продукции которого мы и предлагаем.
