Цемент – искусственное, порошкообразное, минеральное вяжущее вещество, приобретающее при взаимодействии с водой, водными растворами солей или другими жидкостями высокую вязкость и после затвердения - высокую прочность. Прочное каменное тело, образованное в результате затвердевания называется цементным камнем. Цемент в переводе с латинского означает «битый камень». Цемент относится к одному из основных строительных материалов и применяется при изготовлении бетона и производных материалов, например, железобетонных изделий.

Цементу часто приписывают два имени – гидравлический и минеральный. Гидравлическим его называют за то, что затвердевание происходит непосредственно в жидкости и после этого полученное твёрдое соединение в воде не растворимо. Минеральным – поскольку материалы, используемые для получения цемента – это горные породы или продукты их выветривания, т.е. минеральные породы.

История цемента

Под историей цемента будем рассматривать историю применения природных вяжущих веществ. Одним из первых применяемых таких веществ была глина. Обычно её смешивали с жирной землёй и полученную смесь сушили. Однако, такие изделия имели ограниченную прочность и их применение в строительстве было достаточно узким. Требовалось найти материал, обладающий большими вяжущими свойством, нежели чем глина.

Заменой глине стали два основных вяжущих вещества: известь и гипс. В древнем Египте при строительстве пирамид изготавливали растворы извести и гипса. Гипсовые растворы уступаю известковым по прочности, но требуют значительно меньших усилий для обжига. В связи с этим гипс долго не сдавал своих позиций в Египте, где всегда существовал большой дефицит на топливо для обжига, например, древесину.

В Китае и Индии впервые начали использовать такие вяжущие как гипс более чем за 3 тыс.лет до н.э. В то время существовал специальный строительный гипс. Температура обжига такого гипса могла быть в пределах 150-180 градусов Цельсия.

Бетон с применением извести впервые был обнаружен на берегу Дуная, сейчас это территория современной Югославии. В одной их хижин был оборудован бетонный пол, толщиной 25 см. Эта находка носила единичный характер, массовое использование бетонной смеси стало частым в гораздо более поздние годы. При изготовлении бетона был использован гравий и красноватая местная известь. Возраст находки - более 5000 лет до нашей эры.

Древние Римляне подмешивали определённые материалы к извести для придания её гидравлических свойств. В основном к таким материалам относились дроблёные или измельчённые кирпичи и отложения вулканического пепла. Общее между этими двумя материалами заключалось в содержание в их составе оксиды (диоксид кремния SiO2 и оксид алюминия Al2O3 – глинозём). Как дроблёные кирпичи, так и вулканический пепел вызывают взаимодействие с ними извести. В процессе этой реакции происходит присоединение воды с образованием соединений кремнезёма. Римляне очень много внимания уделяли строительному искусству, оставив после себя знаменитые памятники архитектуры древнего мира и первые рекомендации по изготовлению и применению известковых растворов.

В средние века производилось усиленное экспериментирование над известняковыми смесями. Совершенно случайно было обнаружено, что продукты обжига, изготовленные из загрязнённых глиной известняков по водостойкости превосходят Римские пуццолановые смеси. Много внимания уделялось соотношению концентраций известняка и глины в растворах и на разработку новых месторождений. В конце 18 века пришли к выводу, что для достаточной крепости сухой смеси кроме оптимальной концентрации необходима ещё и очень высокая температура обжига.

Если упоминать Киевскую Русь – материалом, на котором основывались все строительные смеси служила известь. Сначала известняк обжигали в специально изготовленных для этого печах, а затем гасили в ямах. Из известняка с примесями глины в Киевской Руси получали серую известь, из чистого известняка получали жирную белую известь. Белую известь применяли в штукатурных работах, серую известь использовали в условиях, где необходимым являлось свойство застывать во влажных условиях, в основном это было применимо к кладке. В Мокве, в 1584 году был создан так называемый «Каменный союз», который заведовал изготовлением извести. Кроме этого у «Каменного союза» были такие области ответственности, как заготовка строительного камня и выпуск кирпича. Первые сухие строительные смеси назывались «сементом». В качестве добавок в первые цементные смеси активно использовались такие составляющие как яичный белок, бычья кровь и кизяк.

Изготовление цемента


Как и в прошлом, сейчас для изготовления цемента используют такие строительные смеси как известняк и глина. Известняк составляет примерно 75% от общего количества, оставшиеся 25% занимает глина. Оба компонента мелко измельчают и перемешивают. Соотношение долей составляющих является достаточно трудным процессом и даже такие доли, как 0,1% могут значительно влиять на свойства бетона в последствии.

Изготовленную смесь помещают во вращающуюся печь длиной до 180-220 метров и диаметром до 7-9 метров и обжигают при температуре до 1450 о С. Эту температуру ещё называют температурой спекания. В результате обжига получаются крупные комья, так называемые клинкеры. Эти комья в последствии размельчают и добавляют немного гипса, максимально до 6% в общей доле смеси.


После этого цемент упаковывают во влаго и разрывостойкие мешки или ёмкости и доставляют к требуемому месту. Ещё одним способом транспортировки являются машины или поезда оборудованные специальными ёмкостями.

Источник: http://fortuna-snab.ru/cement-history