Главная → Статьи

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*.

Ваш отзыв