История цемента
В прошлом годы мы праздновали 200-летие важнейшего материала, без которого не обходится ни одна стройка, – цемента. 21 октября 1824 года Джозеф Аспдин, английский каменщик, зарегистрировал патент на вяжущее, которое получило название портландцемент.
Цемент – это материал, который играл ключевую роль в развитии архитектуры и строительства на протяжении тысячелетий. Его история начинается еще с древних цивилизаций, и на протяжении веков формула цемента становилась всё более совершенной, что позволило человечеству возводить всё более сложные и долговечные сооружения.
Первые вяжущие материалы: гипс и известь
Использование минеральных вяжущих в строительстве можно проследить ещё с времён неолита. Уже тогда люди применяли пластичные составы на основе природных материалов, таких как глина, в сочетании с армирующими компонентами – песком, соломой и тростником. Однако настоящим революционным шагом стало использование искусственных вяжущих веществ, таких как гипс и известь.
Примерно 3000–4000 лет до н.э. строители Египта, Индии, Китая, Греции и Рима научились обжигать горные породы для получения новых материалов, которые использовали для создания архитектурных шедевров. В Древнем Египте гипс применяли для покрытия стен и полов, а в Греции и Риме известь стала основным компонентом для создания бетона.
Несмотря на то, что впервые широко известь стала применяться в Греции для облицовочных работ и в гидротехнических сооружениях, ее массовое применение для кладочных растворов началось лишь в римский период. Именно римляне развили строительное искусство, оставив после себя знаменитые памятники древнего мира.
Одним из самых известных примеров древнеримского строительства с применением цементоподобных материалов является Пантеон, чья куполообразная крыша до сих пор считается техническим чудом.
“Семент” Руси: зарождение традиций
В древней Руси основным связующим материалом была известь. Получали ее путем обжига известняка в специальных печах, которая позже гасилась в специальных ямах. Для приготовления строительного раствора использовалась известь разного состава – из чистого известняка получалась жирная белая известь (воздушная), а из известняка с глинистыми примесями – серая (гидравлическая, которая обладает способностью схватываться во влажной среде и использовалась при кладке). Белую известь использовали в основном при штукатурной работе.
Заполнителем растворов являлась цемянка, то есть мелкотолченая керамика. Использовалась как специально обожженная и затем размолотая глина, так и недообожённый кирпич, а позже мелкотолченый кирпичный бой более крупных фракций. Это давало меньшую усадку при твердении и увеличивало трещиностойкость. Интересно, что в раннем зодчестве в строительных растворах в качестве заполнителя песок практически не использовался.
Уже в 1584 году на Руси был создан «Каменный приказ» – государственное учреждение, которое занималось производством строительных материалов. В его ведении было изготовление извести, кирпича и специальных строительных смесей, известных как «семент». Смеси часто включали в себя необычные добавки, такие как кровь животных, творог, яйца и даже кизяк. Эти компоненты свидетельствуют о высоких требованиях к прочности и качеству строительных материалов того времени.
Научные открытия XVII-XVIII века
Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными вяжущими материалами. Однако они отличались недостаточной водостойкостью. Развитие мореплавания в XVII-XVIII вв. стало мощным стимулом для создания новых водостойких вяжущих материалов. Необходимость в них была особенно велика для возведения портов, маяков, доков и других сооружений, требующих устойчивости к воде и способности твердеть под ее воздействием.
Одним из ключевых открытий стало выявление роли кислорода в процессе горения. Джозеф Пристли в 1774 году открыл этот элемент, что стало основой для создания научной базы производства известковых вяжущих веществ. Его работы, а также исследования Джозефа Блэка, профессора химии и анатомии из Шотландии, и Джона Смитона, инженера, известного строительством маяка Эдистона, привели к значительному прогрессу в понимании химических процессов, лежащих в основе производства цемента.
Римский цемент: начало промышленной эры
К концу XVIII века британский инженер Джеймс Паркер, благодаря работам своих предшественников, в частности, трудам Джозефа Пристли, запатентовал так называемый «римский цемент». Этот материал, получаемый из обожжённого и измельчённого мергелистого известняка, отличался высокой прочностью и скоростью твердения.
Паркер установил, что глинистые почвы устьев Темзы с 30-35% глины после обжигания и измельчения дают цемент, на производство которого он и взял патент, назвав свой цемент – романским (римским). Несколько лет спустя такое же открытие было сделано французами в Булони.
Материал нашел широкое применение в строительстве благодаря своим водостойким свойствам, что сделало его особенно полезным для возведения гидротехнических сооружений.
Более того, столь высокие технические свойства разработанного вяжущего позволили автору основать цементный завод в Лондоне под названием “Паркер и КО”.
