Кто придумал цемент


Кто изобрел цемент?

Современную земную цивилизацию невозможно представить без таких сооружений, как небоскребы, мосты, железные дороги. В основе всех этих сооружений лежит конструкционный материал, появившийся всего лишь полтора столетия назад… в качестве материала для садовых кадок.

Первые данные об использовании цемента в строительстве относятся примерно ко II веку до н.э. Смесь извести с вулканическим пеплом, пемзой и туфом со склонов Везувия использовалась римлянами в качестве связующего при строительстве каменных сооружений. Римские строители изготавливали и отдельные элементы сооружений из цемента, но его прочность оставляла желать лучшего.

В 1824 году Джозеф Аспдин разработал современный портландцемент, который в смеси с песком, щебнем и водой уже можно было применять в качестве строительного материала — бетона. Он хорошо выдерживает сжатие, а вот растяжения приводят к его разрушению. А железные балки, наоборот, отлично работают на растяжение и плохо на сжатие. Идея соединить эти достоинства почти одновременно пришла в голову нескольким людям. Жан-Луи Ламбо в начале 1850-х годов построил на юге Франции несколько небольших лодок с использованием бетона, армированного железной сеткой.

Британец Уильям Уилкинсон в 1854 году стал первым, кто использовал армированные железными балками бетонные панели в строительстве двухэтажного дома в Ньюкасле. Примерно в это же время другой строитель, Франсуа Куанье, экспериментировал с железобетоном во Франции — он стал первым, кто связал стальную арматуру перекрытий со стеновыми панелями. Но в массовую практику новый материал ввел человек, не имевший к строительству никакого отношения.

Изобретение армированного железобетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Джозеф Монье в 1846 году был назначен садовником оранжереи в саду Тюильри возле Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему понадобились прочные садовые кадки. Монье сделал несколько таких кадок из бетона (цемента с песком, золой, молотым кирпичом), но они все время трескались. Поэтому он укрепил их стенки с помощью железных стержней.

В то время считали, что железные элементы при перепадах температур быстро разрушат бетон, но за три года ни одна кадка не вышла из строя! После этого Монье перешел на емкости для воды и другие элементы ландшафтного дизайна из нового материала. В 1867 году он продемонстрировал армированный бетон на международной выставке в Париже и получил первый патент на использование материала в искусственных водоемах. За первым патентом последовали другие — на трубы и бассейны (1868), строительные панели (1869), мостовые конструкции (1873), балки и шпалы (1878).

В 1875 году под руководством Монье в замке Шазелье был построен небольшой железобетонный мост. А в 1879 году немецкий инженер-строитель Густав Вайс купил права на все патенты Монье и усовершенствовал его конструкцию, сместив арматуру в сторону наибольшей нагрузки на растяжение (Монье не был инженером и не вникал в такие тонкости). Тем самым Густав Вайс сделал последний шаг в сторону современного железобетона, вскоре захватившего строительные площадки всего мира.

Статья «Серая кость цивилизации» опубликована в журнале «Популярная механика» (№9, Сентябрь 2013).

www.popmech.ru

История появления цемента

3 Фев by admin

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры. Это происходило в процессе обжига горных пород и последующего измельчения продуктов обжига. Первые искусственно созданные вяжущие вещества – известь и строительный гипс применялись во время строительства бетонной галереи лабиринта в Египте в 3600 году до нашей эры, римского Пантеона, Великой Китайской стены, фундаментов древних домов в Мексике. Вяжущие материалы известь, гипс и глина обладают способностью затвердевать только на воздухе потому они и называются воздушными. Прочность у всех воздушных вяжущих материалов довольно невысокая.

По прошествии времени водостойкость таких известковых растворов уже умели повышать путем ввода в раствор обожженной глины мелкого помола и вулканических пород, называющиеся «пуццоланы» (так назывались они потому, что залежи этих пород находились в древнем Риме возле города Поццуолли). В Москве с 1584 года действует так называемый «Каменный приказ», основной задачей которого было производство кирпича и заготовка камня для строительства, также он занимался и производством извести. На протяжении многих тысячелетий только воздушная известь и гипс были вяжущими материалами. Их большим недостатком была низкая водостойкость.

В связи с очень интенсивным развитием в 18-м веке промышленности в России возникла необходимость в систематизации знаний о вяжущих веществах, создания их усовершенствованных видов.

Нам же цемент известен с 1822 года. Егор Челиев, русcкий строитель, методом смешивания глины и извести получил материал с вяжущими свойствами. По происшествии нескольких лет он выпустил книгу, в которой описал процесс приготовления цементных материалов и бетона, а также все преимущества использования их при кладке кирпичей в строительстве набережных и зданий.

Англичанин Д. Аспинд в 1824 году получил на изготовление цемента патент. Он предложил изготавливать его следующим образом: нужно смешать глину и известковую пыль и эту смесь подвергнуть обработке при высокой температуре. Получился серый материал (клинкер). Его необходимо было измельчить до мелкого помола и смешать с водой. При высыхании получался материал высокой прочности. Этот материал назвали портландцемент. В городе Портланд добывали камень, похожий по своей прочности и цветом на цемент, который был получен Аспиндом.

После появления цемента он был оценен по достоинству. Сейчас без использования цемента даже нельзя представить себе ни одно строительство или ремонт. Цемент – не конкретный строительный материал. Это название обобщает группу веществ с такими физическими характеристиками как, вязкость, порошкообразность, способность образовывать вместе с водой пластичную массу, которая принимает, высыхая, камневидное состояние. Этот процесс полностью односторонний.

Если цемент затвердел, то в первоначальное состояние он не вернется никогда. Основные компоненты цемента – глинистые, маргелистые, известковые породы и добавки (шлак, бокситы и др.) В процессе высокотемпературной и высокотехнологичной обработки сырье попадает в стадию частичного либо полного плавления. При этом процессе образуются алюминаты или силикаты кальция, благодаря им цемент приобретает высокую прочность. Есть очень много видов цемента: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый и шлаковый цементы, специальные цементы, например кислотоупорный и др.

В 1971 году в Советском союзе выпуск цемента был больше 100 млн.тонн.

nerudr.ru

Когда появился цемент?

Самым первым вяжущим веществом в строительном деле принято считать глину. Ведь она стала применяться с 5000 тысячелетия до нашей эры во всевозможных постройках! Многие из которых, кстати, дошли до наших дней.

Уже с 4-го тысячелетия до нашей эры в строительстве применяется известь. Сперва — в качестве защитной обмазки. Затем — для создания прочных покрытий, а также основы под художественные росписи в помещениях.

Примерно с 3-го тысячелетия до нашей эры стал применяться гипс для строительных нужд. Его использовали в качестве вяжущего вещества в кладочных растворах, штукатурках, покрытиях, в лепных и отделочных работах. В это же время стала применяться известь, иногда с добавлением золы, в растворах для кладки камня и для связывания мелких камней в искусственные монолиты.

Известно, что в ХII веке до нашей эры финикийцы догадались использовать гидравлическую известь в растворах при возведении культового сооружения на Кипре.

В Х веке до нашей эры те же самые финикийцы пошли дальше и стали применять кирпичную муку (цемянку) как гидравлическую добавку для придания высокой водонепроницаемости покрытиям своих водяных цистерн и древних водопроводов. Кирпичная мука, естественно, в те годы была не такой, что сейчас.

В V веке до нашей эры греки научились использовать карбонатные заполнители в известково-карбонатном растворе. Последний был близок по свойствам к современному бетону. Из такого материала греки соорудили, в частности, площадку алтаря для жертвоприношений в Северном Причерноморье.

Около 13-го года до нашей эры учёный Витрувий составил трактат по архитектуре, в котором предпринял попытку теоретически объяснить процесс обжига извести, её твердения и применения растворов на основе извести.

В 386−405 годах (уже нашей эры) Иероним Стридонский придал слову «цемент» (обозначавшему у римлян необработанный или битый камень) новое значение строительного раствора. Его современник, Аполлинарий Сидоний, под цементом подразумевал ещё и штукатурку.

В V веке отмечено широкое применение гидравлической извести (часто с применением цемянки, гипса, сахаристых веществ) в растворах, использовавшихся в Индии при сооружении дорог и гидротехнических сооружений в джунглях.

В VII—VIII вв.еках состоялось вторичное открытие гипса как хорошего вяжущего вещества. В это время его часто использовали в набивных полах и декоративных покрытиях в Западной Европе.

В Х-ХVI веках задокументировано повсеместное использование гидравлической извести при строительных работах в Германии, Нидерландах, Австрии, Чехии, Словакии, Польши, Румынии. Интересно, что гидравлическая известь на Руси применяется несколько позднее — с ХI века.

В ХII веке состоялось повторное открытие кирпичной муки как замечательной гидроизолирующей добавки.

И лишь в 1300 году слово «цемент» стали употреблять для обозначения раствора и вяжущего вещества. С этого времени оно и обрело свой последний, известный нам смысл. А поиск наилучших технологий для производства цемента и одновременное изучение его свойств продолжалось ещё более пятисот лет — вплоть до середины ХIХ столетия… Теги: стройматериалы, строительство, хозяйство, история

shkolazhizni.ru

История бетона

Сегодня бетон и изделия из него повсеместно применяются не только в строительстве, но и во всех секторах народного хозяйства. Почти ни один объект не обходится без применения товарного бетона. Изделия из бетона, такие, как железобетонные сваи или блоки, являются основой для качественного и долговечного фундамента. Широко применяются и другие изделия из бетона: оконные и дверные перемычки, железобетонные трубы, коллекторы, колодезные кольца, лестничные марши.

История изобретения цемента

А ведь несколько тысяч лет назад нашим предкам было куда сложнее. В попытках строить надежные дома, мосты и дороги шли они нелегким путем проб и ошибок, неудач и экспериментов. Ни для кого не будет секретом, что состав компонентов первых бетонов кардинально отличается от того, что предписывает использовать современная технология производства. Оттого и главный вяжущий компонент бетона – цемент – стал таковым не сразу. Первые капитальные сооружения строились на базе глины, извести и даже гипса. При этом нельзя сказать, что такие строения отличались недостаточной прочностью: современные строители и сегодня применяют известковый раствор при кладочных и штукатурных работах. А вот гипс свою популярность с течением времени утерял: высокая стоимость и низкая влагостойкость привели к тому, что применение гипса даже во внешней отделке свелось к минимуму.

Однако вернемся к истокам. Согласно находкам археологов, появилось первое подобие современного бетона около 10 000 лет назад. В то же время утверждать о повсеместном применении бетона будет слишком наивно: подавляющее большинство находок являются лишь элементами каких-то незначительных конструкций, что указывает на то, что бетон в капитальном строительстве сооружений изначально не применялся.

Первыми использовать монолитное бетонирование начали римляне. Первые бетонные постройки на территории современной Италии историки относят к 850-900 годам нашей эры. Причем многие из строений сохранились до нашего времени в первозданном виде. Однако постоянные войны снижали эффективность преемственности поколений. Так и рецепт уникальной структуры римского бетона с использованием пуццоланового вяжущего был утерян и забыт. Причем ученые умы строительства сотни лет пытались повторить ту самую формулу приготовления бетона, да только ничего у них не получалось. Все это приводило в итоге к тому, что люди по старинке использовали песок и известь в строениях. И лишь самые обеспеченные люди могли позволить себе внутреннюю и внешнюю отделку гипсом.

Однако в 1796 году англичанину Джеймсу Паркеру наконец-то удается получить цемент путем обжига мелкозернистой глины с известью. И название дали в духе времени – «романцемент».  Отличие от современного порталандцемента только в температуре обжига – «романцемент» производился в раскаленной до 800-900 градусов печи, в то время как сегодня за предел принимается температура спекания (1500 С).

Несложно догадаться, что свойства «романцемента» не могли удовлетворить возрастающим строительным требованиям. А значит, эксперименты в векторе поиска идеального бетона продолжились. При этом в XIX веке сразу в нескольких точках планеты были сделаны приблизительно одинаковые открытия. Новый рецепт в 1824 году предложил британец Джозефф Аспдин, а уже в 1825 похожую методику изготовления цемента вывел Егор Челиев в царской России. Причем опытные исследования ученых велись абсолютно независимо друг от друга, а прототипы цемента использовались Челиевым ещё в 1813 году, во время отстройки сожженной Москвы. Так, применялся компонент в процессе сооружения Московского Кремля. Полученный связующий компонент смеси нарекли «портландцемент».

Название прижилось, а открытую смесь используют с добавлением присадок вплоть до наших дней. Таким образом, используемый сегодня в повсеместном строительстве цемент можно считать изобретенным в начале XIX века. Конечно, за эти годы цемент стал подвергаться более тонкому помолу, состав подвергся оптимальному нормированию. Но сама методика осталась незыблемой. Это был уже не тот загадочный римский бетон, а совершенно новый, уникальный материал с более высокими эксплуатационными характеристиками. Бетон теперь не боялся ни влаги, ни огня, ни мороза. 

Оценить одно из лучших изобретений XIX века в Европе смогли по достоинству. Огромное количество его достоинств привели к тому, что в середине века он уже повсеместно применялся во всем мире. Единственным недостатком бетона можно было считать лишь слабую устойчивость к нагрузкам на растяжение. Оттого и применение его ограничивалось строительными перегородками, фундаментами да небольшими пролетами. Предпочтение же отдавалось железу, несмотря на его подверженность коррозии и деформациям при высоких температурах. Пытаясь нивелировать эти недостатки, ученые шаг за шагом шли к изобретению единого материала – железобетонных изделий (ЖБИ).

Именно историю появления цемента можно приравнивать к истории бетона, поскольку именно дальнейшее смешивание цемента, гравия (щебня), песка и воды позволило людям получать бетон с высокими эксплуатационными свойствами. Сегодня абсолютно все виды цементных смесей с крупными или мелкими заполнителями на водной основе принято считать бетоном. Используемые в монолитном строительстве бетоны носят название товарных бетонов, а применяемые при производстве ЖБ изделий – конструкционных бетонов.

История появления ЖБИ

Рассказывая историю появления современного бетона, нельзя обойти вниманием важное дочернее изобретение – ЖБИ. Поскольку не будь ЖБИ, не было бы от современного бетона столько пользы в строительстве. Недаром именно ЖБИ, а не бетон, многие называют переворотным изобретением в мировом строительстве. Удивительно, но факт: до наших дней достойной альтернативы ЖБИ не придумано.

Стараясь повысить качество и долговечность сооружаемых конструкций, строители постоянно экспериментировали с бетоном и железом. Первый толковый композитный материал удалось представить на суд общественности британскому штукатуру Уильяму Уилкинсону. После получения патента в 1854 году, творение англичанина с успехом начало применятся при монолитном и сборном производстве плит перекрытий. Параллельно во Франции Франсуа Куанье не просто применяет в строительстве ЖБИ, а и полностью возводит дом на базе железобетонных конструкций. Однако «отцом ЖБИ» принято считать французского садовника Жозефа Монье, который, не имея должного образования, методом «тыка», проб и ошибок сумел поставить производство ЖБИ на конвейер, запатентовав сначала железобетонный мост, а в 1878 году – железобетонные шпалы и балки. Затем недостатки его изобретений были исключены при помощи фундаментальных исследований инженеров и материаловедов того времени. Так, например, немец Гюстав Вайс предложил перекладывать арматуру из середины конструкции в ее нижнюю, «принимающую», часть, что позволило увеличить величину пролетов до 5 метров. Именно подобная универсальность позволила бетону утвердиться в качестве главного строительного материала, а ЖБИ – как самому надежному и востребованному строительному продукту современности.

atlantbeton.ru


Смотрите также