Применение цементного бетона с начала XVIII по начало XX столетий

С общим подъемом строительства во второй половине XVIII в. связано и начало интенсивных исследований по получению новых эффективных строительных материалов, систематизации имеющегося эмпирического опыта по получению и применению традиционных материалов. В этот период были изобретены и начали применяться для получения водостойких растворов и бетонов гидравлическая известь и романцемент, а несколько позже в началеXIXв. - портландцемент.
Гидравлическая известь изобретена Джоном Смитоном (1793 г.) в связи со строительством маяка на Эддистонской скале, которое было предпринято еще в 1756 г. В результате обширных экспериментальных исследований Смитоном была установлена возможность получения извести, медленно твердеющей в воде, из известняков с повышенным содержанием глинистых примесей. Для строительства маяка Смитон выбрал раствор на основе гидравлической извести и добавки пуццоланы. Результаты своих исследований Смитон осветил в написанной им книге. Однако гидравлическая известь еще долгое время не находила широкого применения, и строители для водостойких растворов предпочитали смесь извести воздушного твердения и пуццоланы.
Развивая исследования Д. Смитона, Джеймс Паркер в 1796 г запатентовал романцемент (название этому цементу дано из рекламных соображений и не отвечает сути «римского цемента»), способный быстро схватываться, твердеть без предварительного гашения и развивать повышенную прочность. Цемент Д. Паркера широко применялся в строительстве до середины XIX в., когда он начал вытесняться портландцементом.
В России также во второй половине XVIII в. разрабатываются и осваиваются способы изготовления вяжущих веществ из мергелей (природных смесей известняков и глин) и искусственных смесей по составу подобных мергелям.
В 1807 г. академик В.М. Севергин дает полное описание свойств вяжущего вещества, получаемого обжигом мергеля с последующим размолом полученного продукта, который был типичным романцементом. В 1818 г. французский ученый Луи Жозеф Вика опубликовал работу «Экспериментальные исследования строительных известен, бетонов и обычных растворов». В ней предложена классификация гидравлических известей в зависимости от массового соотношения кремнезема и глинозема к оксиду кальция. Эта классификация применяется до настоящего времени. Профессор Петербургского института корпуса инженеров путей сообщения, французский ученый Антуан де Шарлевиль опубликовал в 1822 г. «Трактат об искусстве изготовлять хорошие строительные растворы», в котором приводит результаты исследований известковых пород Петербургской губернии с целью получения воздушной и гидравлической извести. В трактате излагаются основы технологии получения гидравлических добавок, способ подбора состава растворов. Луи Вика, дав рецепт получения искусственной гидравлической извести обжигом смеси совместно измельченного мела и глины, стал одним из «отцов» портландцемента. Идея получения гидравлического вяжущего обжигом искусственной смеси известнякового и глинистого компонента была развита независимо друг от друга Джозефом Аспдином (Англия) и Егором Челиевым (Россия). Д. Аспдин получил (1824 г.) патент на «усовершенствование способа получения искусственного камня», которое названо им портландцементом (из-за сходства с вестняками из каменоломен на острове Портленд). Д. Аспдин рекомендовал изготавливать цемент из известняковой пыли, бранной на дорогах, вымощенных известняком, которую после обжига на известь смешивают с глиняным шламом. Массовое соотношение компонентов в патенте не указывалось, а обжиг смеси рекомендовался лишь до полного удаления СО2. Цемент Д. Аспдина был использован в 1828 г. в работах по постройке тоннеля под Темзой.
Результаты работы Е. Челиева изложены в книге «Полное наставление как изготавливать дешевый и лучший мергель или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов и штукатурки каменных и деревянных строений» (1825 г.).
Е. Челиев предложил изготавливать цемент из смеси извести и глины при тщательном смешивании компонентов и обжиге при температуре «белого жара» (1100-1200 °С).
Для улучшения качества готового цемента Е. Челиев рекомендовал добавлять в него гипс. Цемент Е. Челиева был использован в восстановительных работах в Москве после войны 1812 г. А Ч. Джонсон существенно усовершенствовал технологию портландцемента, найдя необходимое соотношение известняка и глины в сырьевой смеси и применив повышенную температуру для оплавления сырья и образования клинкера.
Эра портландцемента, составы и технология которого приближаются к современным, начинается с 60-х годов XIX столетия.
Первые цементные заводы возникли в Англии, а затем производство цемента распространилось по всему миру.
Основной агрегат для производства цементного клинкера -вращающаяся печь была изобретена в 1877 г. (патент Кремптонаи Рэнсома).
Одна из первых печей имела длину 11 м и диаметр 1,5 м, а в 1900 г. уже имелись печи диаметром 2 м и длиной 35 м. Их суточная производительность составляла 30 т (современные вращающиеся печи имеют диаметр до 7 м и длину до 230 м и производительность до 3000 т в сутки). Дробилку (мельницу) для измельчения клинкера изобрел в 1892 г. французский инженер Дэвидсен. Внутри она была футерована кварцевыми плитками, а в качестве мелющих тел использовалась морская галька.
В России первый цементный завод по производству портландцемента был построен в 1856 г. в Гродзеце. В 60-х и последующих годах XIX в. были построены заводы в Риге, Новороссийске, Щурове, Брянске и других городах. Ко времени первой мировой войны цементные заводы России имели общую годовую поизводительность около 1,6 млн. тонн- В 1898-900 и 1913-914 гг. Россия занимала по производству цемента третье место в Европе. В конце XIX в. интенсивно развиваются экспериментальные исследования химико-минералогического состава цемента, предлагаются основные теоретические гипотезы механизма его твердения. Известный французский хим-мик А. Ле Шателье (рис. 2), используя оптические методы и Х-лучи, показал в 1882 г., что портланд-цементный клинкер содержит 4 основных минерала, названных в 1897 г. Торнебомомалитом,белитом, целитом и фелитом. Ле Шателье в 1887 г. опубликовал кристаллизационную теорию твердения цемента. В этот же период (1893 г.) В. Михаэлис предлагает коллоидную теорию твердения. В России в развитие науки о цементах и бетонах в XIX в. выдающийся вклад внесли Н.А. Белелюбский, Н.Н. Лямин, И.Г. Малюга, Д.И. Менделеев, А.Р. Шуляченко (рис. 3-5). В 1881 г. были разработаны первые русские нормы на портландцемент с методами определения его свойств. Д.И. Менделеевым в книге «Основы химии» (1868-1870 гг.) рассмотрен ряд вопросов химии цементов. Н.А. Белелюбским разработан ряд методов испытаний материалов, вошедших в международную практику. Уже в 1863-1864 гг. И. Езиоранский и Д. Забот кин написали книгу «Известковые растворы», представлявшую научно-практическое руководство по технологии различных вяжущих и бетонов. Авторами этой книги, а затем Н.Н. Ляминым в его диссертации было показано, что причиной разрушения бетона под воздействием морской воды является разложение силикатов с вы-делением свободного гидро-ксида кальция и магнезиальная коррозия. Было исследовано-также влияние некоторых ускорителей твердения и в частности хлористого кальция. В 1895 г. И.Г. Малюга опубликовал в «Инженерном журнале» результаты своих исследований по назначению составов бетона. Он одним из первых исследователей установил основные зависимости качества бетона от водоце-ментного отношения, расхода цемента и других факторов.
С 1872 г. стал выпускаться журнал «Зодчий», а с 1903 г. журнал «Цемент».
С 1885 по 1912 г. состоялось 14 съездов, посвященных проблемам нормирования качества цемента и бетонов, методам их испытания, изучению процессов их твердения и стойкости в агрессивных средах.
В XIX в. был предложен основ ной конструкционный материал нашего времени -железобетон. По 1янию на развитие мировой цивилизации изобретение В железобетона можно поставить в один ряд с открытиями электричества или появлением авиации.
Практическое применение этих открытий в странах Европы и Северной Америки началось примерно одновременно. Первоначально из армоцемента были изготовлены лодка (Ж. Ламбо, 1848 г.), садовые кадки (Ж. Монье, 1849 г.), а затем Монье в 1867 г. получил патенты на изготовление железобетонных строительных изделий.
В1872 г. Ж. Монье построил из железобетона первый резервуар для воды емкостью 130 м3. Железобетон начинает применяться при возведении мостов, трубопроводов и других сооружений. В России определяющий вклад в создание первых норм расчета железобетонных конструкций, которые были опубликованы в 1904 г., внесли А.Ф. Лолейти Н.А. Белелюбский.

Авторы: Л. И. Дворкин, О. Л. Дворкин

• Через системы «М350» любой физическое лицо сможет организовать доставку бетона по дмитровскому району в объеме от 10 кубов.
• Детальная информация о бетоне м250 (цена за м3, распространенность, сфера использования и местонахождение производств).
• Приведенные в разделе сведения посодействуют уменьшению стоимости раствора в Троицке.