Когда изобрели цемент: кто придумал и в каком году, история появления

История цемента как строительного материала насчитывает много лет, в течение которых менялись его структура, состав и технические характеристики с целью улучшения качеств и определения самого удачного варианта. Сегодня цемент является одним из основных строительных материалов, ведь представить осуществление каких-либо работ без бетона очень сложно.

Цемент представляет собой неорганическое гидравлическое вяжущее искусственного происхождения, которое в процессе взаимодействия с водой и другими жидкостями создает пластичную массу, способную затвердевать и превращаться в каменный монолит с высокими прочностными характеристиками. Особенность цемента – способность набирать прочность в условиях влажности, что не могут делать другие минеральные вяжущие (воздушная известь, гипс и т.д.).

Основным показателем свойств цемента является его марка: буква М и цифры рядом обозначают уровень прочности на сжатие и другие сопутствующие характеристики (М200, М500). Производят цемент посредством тонкого помола гипса и клинкера (продукт равномерного обжига до состояния спекания однородного сырья из глины и известняка). В процессе измельчения в состав могут вводиться разные добавки для изменения свойств.

Виды цемента по основному минералу:

• Романцемент

  – больше белита, сейчас его не производят.

• Портландцемент

  – больше алита, самый распространенный.

• Магнезиальный (цемент Сореля)

  – на базе магнезита, затворяется только водным раствором солей.

• Глиноземистый

  – преобладает алюминатная фаза.

• Биоцемент

  – появился благодаря использованию в производстве биотехнологий.

• Кислотоупорный

  – на базе гидросиликата натрия: смесь кремнефтористого натрия и кварцевого песка затворяют водным раствором жидкого стекла.

Чаще всего используют портландцемент, который производят путем нагрева глины и известняка до +1450-1480 градусов. Смесь плавится, формируя гранулы клинкера, который потом смалывают с гипсом.

Основные фазы типичного клинкера для производства портландцемента:

1. Алит

   – самый важный компонент клинкера (его в составе 50-70%), быстро вступает в реакцию с водой, влияет на прочность, особенно важен для 28-суточной прочности.

2. Белит

   – 15-30% в составе, в реакцию вступает медленно, на прочность влияет мало в течение 28 суток, но потом повышает показатель.

3. Алюминат

   – 5-10%, реагирует с водой быстро, может стать причиной слишком быстрого схватывания (для препятствования этому часто добавляют гипс).

4. Феррит

   – 5-15% в составе, скорость реакции с водой может быть разной, но обычно высокая вначале, замедляется позже.

Кто придумал портландцемент?

Портландцемент/Изобретатели

Интересные материалы:

Как удалить устройство Bluetooth на Windows 10? Как удалить устройство в Windows 10? Как удалить виртуальные частные сети в Windows 7? Как удалить временные файлы в Windows 7? Как удалить все ненужные файлы с компьютера на виндовс 10? Как удалить все обновления Windows 7 через командную строку? Как удалить все с ноутбука виндовс 7? Как удалить все сохраненные пароли на компьютере Windows 7? Как удалить все учетные записи Windows 10? Как удалить встроенный антивирус Windows 10?

Немного предыстории о материале

На вопрос о том, когда изобрели цемент, ответить трудно. Принято считать, что основные способы производства вяжущих нашли в 3-4 тысячелетии до н.э. Случилось это при обжиге горных пород и измельчении того, что получилось. Самые первые созданные искусственно вяжущие – это строительный гипс и известь.

Именно их использовали в строительстве бетонной галереи лабиринта (Египет, 3600 год до н.э.), Великой Китайской стены, Римского Пантеона, давних домов в Мексике.

Ввиду того, что глина и гипс могут затвердевать лишь на воздухе, их называют воздушными. Прочность материалы демонстрируют сравнительно невысокую. По мере изучения свойств материалов их водостойкость начали повышать добавлением мелкосмолотой обожженной глины, вулканических пород (это «пуццоланы» — название пошло от места залегания пород в городе Поццуолли, древний Рим).

С 1584 года в Москве начал действовать «Каменный приказ», направленный на производство кирпича, заготовку камня для строительных целей, а также производство извести. В течение многих лет гипс и известь оставались основными видами вяжущего. В 18 столетии в России начала интенсивно развиваться промышленность, были попытки систематизировать знания про вяжущие вещества, создавать новые виды.

Цемент был изобретен в 1822 году, когда русский строитель Егор Челиев смешал глину с известью и получил материал, обладающий вяжущими свойствами. Через несколько лет он издал книгу, где полностью описал процесс приготовления не только цементных материалов, но и бетон, а также рассмотрел достоинства их применения в кладке кирпичей, возведении зданий и набережных.

В 1824 году Джозеф Аспдин смог придумать современный портландцемент, который после смешивания с щебнем, песком и водой можно было применять в качестве бетона. Материал прекрасно выдерживал сжатие, но боялся растяжений. Тогда же начали изучать другие материалы и знали, что железные балки хорошо выдерживают растяжение, но боятся сжатия.

Практически одновременно несколько людей решили соединить свойства двух материалов для лучшего результата. На юге Франции в 1850 году Жан-Луи Ламбо построил несколько лодок из армированного железной сеткой бетона. В 1854 году британец Уильям Уилкинсон первым использовал бетонные панели, армированные железными балками, в возведении 2-этажного дома в Ньюкасле.

Тогда же примерно еще один строитель, Франсуа Куанье, во Франции решил поэкспериментировать – он первым связал стеновые панели со стальной арматурой перекрытий. Правда, в массы это не пошло. А вот ввел в практику железобетон человек, далекий от строительства. Создание железобетона стало одним из самых важных событий за всю историю строительства.

В 1846 году Джозеф Монье был назначен садовником оранжереи в известном саду Тюильри, что возле Лувра. Ему понадобились прочные садовые кадки для пересадки на зиму апельсиновых деревьев. Монье создал несколько кадок из смеси цемента, песка, молотого кирпича, золы (бетон), но конструкция постоянно покрывалась трещинами. И тогда Монье решил укрепить их железными стержнями.

Тогда принято было считать, что железо разрушает бетон при перепадах температур, но за 3 года все кадки остались целы. Тогда Монье сделал таким же образом емкости для воды, элементы украшения ландшафта, а в 1867 году представил железобетон миру в Париже, запатентовав его использование в искусственных водоемах. Дальше были оформлены и другие патенты – на бассейны и трубы, строительные панели, конструкции мостов, шпалы и балки.

Изобретенный Монье материал в 1875 году под его же руководством был использован в строительстве небольшого моста в замке Шазелье. А потом, в 1879 году, инженер-строитель из Германии по имени Густав Вайс выкупил все патенты у Монье и усовершенствовал конструкцию, передвинув арматуру в бок максимальной нагрузки на растяжение (ведь Монье инженером не был, такие нюансы не учитывал).

Таким образом, Густав Вайс завершил работы по созданию современного железобетона. Цемент с самого момента появления был очень высоко оценен. Сегодня без него не обходится практически никакое грандиозное строительство, материал используется во всех сферах, разных изделиях, конструкциях, зданиях.

Цемент – это не какой-то отдельный строительный материал, этот термин обозначает группу веществ с определенными физическими характеристиками: порошкообразность, вязкость, способность создавать пластичную массу с водой, а после высыхания становиться монолитом. Процесс всегда односторонний, обратно вернуть ничего нельзя.

Затвердевший цемент никогда не вернется в исходное состояние. Главные компоненты цемента – маргелистые, глинистые, известковые породы, разные добавки (бокситы, шлак и т.д.). После высокотехнологичной и высокотемпературной обработки сырье сплавляется (частично или полностью), создавая алюминаты/силикаты кальция, что делает его прочным. Видов цемента много.

Добавки в цементе обозначаются буквой Д и указывают процент (Д20 – 20% модифицирующих добавок). Если цемент чистый, стоит Д0. Благодаря добавкам удается повысить такие показатели, как стойкость к воде и коррозии, морозу и солнцу, упругость и пластичность, а также другие.

Из чего сделан цемент, состав и пропорции сырья

Требования, предъявляемые к физическим и химическим показателям цемента, влияют на состав. Есть четкие пропорции того, из чего состоит цемент – это глина и известняк в соотношении 3:1.

Главные составляющие цемента:

• Клинкер (получают путем обжига известняка и глины. Под действием большой температуры происходит плавление и получается масса с большим содержанием кремнезема и диоксида кальция. От этих веществ зависят физические свойства материала).
• Гипс (от его количества зависит, как быстро затвердеет раствор).
• Добавки для придания тех или иных свойств.

Исходным сырьем при производстве цемента выступают различные горные породы. Это могут быть ископаемые карбонатного типа (мергель, мел, ракушечник, доломитовые породы) или осадочные породы (суглинок, лёсс, глинистый сланец).

Пропорции сырья для получения цемента:

• 60% – известь.
• 20% – кремниевый диоксид.
• 4% – алюминий.
• 2% – гипс.

К корректирующим добавкам относится: минерализаторы, железо, белитовый шлам, апатиты, глинозем и пр.

Самый распространенный состав цемента – портландцемент, имеет следующие пропорции: 25% кремниевого диоксида, 60% извести, 10% гипс и оксид железа, 5% глинозем.

Иногда говорят, что бетон – это то же, что цемент, но это неверное утверждение.

На что можно потратить маткапитал в 2022 году

Цели, на которые можно направить средства маткапитала, указаны в ст. 7 ФЗ «О дополнительных мерах государственной поддержки семей, имеющих детей». Выплату можно потратить на образование детей, получение ежемесячных выплат (если у семьи доход ниже прожиточного минимума), соцадаптацию детей-инвалидов либо направить на формирование накопительной части пенсии мамы.

Один из самых популярных способов использования сертификата — улучшение жилищных условий: строительство и покупка дома, квартиры и выплата ипотеки. По данным Минтруда, в 2022 году на эти цели тратили средства около 61% участников программы. Для сравнения, на образование — 17%, на ежемесячные выплаты — 22%, на накопительную пенсию мамы — менее 1%.

Рассмотрим подробнее самые популярные направления использования маткапиатала.

Покупка жилья и ипотека

Средства маткапитала можно использовать при покупке квартиры, дома за собственные средства или в ипотеку. Обычно сертификат направляют на погашение основного долга жилищного кредита, рефинансирование или первоначальный взнос. В последнем случае лучше добавить собственные сбережения — так выше шансы получить одобрение.

«Внесение только материнского капитала (если это предусмотрено программой банка) не может быть причиной отказа, но следует понимать, что чем больше сумма первоначального взноса, тем охотнее банк дает кредит. Это связано с рисками, ведь чем больше человек вкладывает своих денег, тем меньше вероятность, что он откажется платить и захочет потерять квартиру», — пояснила гендиректор агентства недвижимости «Бон Тон» Наталия Кузнецова.

Маткапитал можно использовать и при участии в льготных программах — дальневосточной, сельской, семейной, военной ипотеках. Начиная с прошлого года подать заявление на самое востребованное направление программы — покупку или строительство жилья в ипотеку — стало возможным непосредственно в банке, в котором открывается кредит. Сбором необходимых документов занимаются банки.

Строительство и реконструкция дома

Сертификат можно потратить на реконструкцию и строительство загородного дома, в том числе с привлечением кредита. С 2022 года за счет этих средств семья может построить жилье не только на участке для индивидуального жилищного строительства, но и дом на садовом участке. Кроме того, средства маткапитала можно направить на реконструкцию жилого дома на садовом участке либо компенсировать затраты на его строительство (реконструкцию).

Потратить маткапитал на реконструкцию и строительство загородного жилья можно лишь при условии, что помещение имеет статус жилого дома, предназначено для постоянного проживания, а у владельца сертификата (супруга) есть право собственности (пользования, владения, аренды) на землю и разрешение на строительство жилья (уведомление о планируемом строительстве). Построить или реконструировать жилой дом на садовом участке с использованием маткапитала можно своими силами либо с привлечением строительной компании и заключением договора подряда.

В марте 2022 года вступили в силу изменения, по которым для подтверждения того, что дом построен, нужно предоставить выписку из ЕГРН. Ранее требовались сведения из акта освидетельствования проведения основных работ по строительству жилого дома. Сам дом должен быть возведен после 1 января 2007 года. Если он построен до этой даты, семья может потратить маткапитал только на его реконструкцию.

Покупка земельного участка и ремонт

Средства маткапитала можно направить на покупку жилого дома, но не земли, поэтому потратить их можно только на участок под индивидуальное жилищное строительство или землю в СНТ (садоводческом некоммерческом товариществе). «Купить участок на материнский капитал нельзя. Также нельзя использовать маткапитал при покупке апартаментов», — отметила Наталия Кузнецова.

Невозможно использовать средства маткапитала и на ремонт квартиры или дома. Хотя такая опция обсуждается. В июне президент России Владимир Путин согласился рассмотреть возможность использования материнского капитала на ремонт жилья. «Можно подумать. Только критерии здесь очень размыты — надо понимать, какой ремонт, почему он не делался и не будут ли эти деньги истрачены впустую», — уточнил он.

Марки цемента, какие бывают, применение

По ГОСТу упаковка смеси должна содержать информацию о нем: наименование, производителя, класс и марку. Марка обозначает предел прочности затвердевшего образца в килограммах на один квадратный сантиметр. Прочность зависит от того, из чего делали цемент.

Смеси с маркировкой М300 используют во время монтажа сооружений без больших нагрузок.

Цемент М400 подойдет для производства железобетонных изделий и малоэтажного строительства.

Марку М500 применяют для строительства многоэтажных объектов и производства ЖБИ повышенной прочности.

Самый прочный вид цемента – М600, используют для возведения мостов и строительства военных объектов.

Маркировка по виду добавок

Марки цемента указаны в ГОСТе 31108-2016. Это последовательность букв и цифр, которая зависит от использованных в ходе производства добавок и целевого назначения смеси.

Первым идет обозначение вида смеси:

• ЦЕМ I – обычный портландцемент, не имеющий добавок.
• ЦЕМ II – портландцемент с минеральными добавками (если добавок от 5 до 20%, то в маркировку добавляют букву А, если от 21 до 35% – В).
• ЦЕМ III – шлакопортландцемент, содержит размолотый шлак (имеет три подтипа в зависимости от его количества в смеси: А – от 6 до 20%, В – от 21 до 35%, С – от 36 до 60%).
• ЦЕМ IV – пуццолановый цемент с добавками вулканического происхождения.
• ЦЕМ V – композиционный цемент, может включать в себя несколько добавок.

После латинских букв А, В и С кириллицей указывается тип присадки:

• И – известняк.
• М, МК – микрокремнезем.
• З – зола-унос.
• Ш – шлак.
• П – пуццоланы.
• Г – глиеж.
• К – композиционный, содержащий несколько присадок.

Следом в маркировке указан класс прочности застывшего материала. Нормальным принято считать набор прочности за 28 дней, хотя проверка также проводится на второй и седьмой день. После этого на 28-й день образец испытывают на специальном станке. Цифры указывают, какое давление в МПа может выдержать материал.

Соответствие класса и марки представлено в таблице:

После цифр могут идти буквы Б, Н или М. Они говорят о том, с какой скоростью затвердеет раствор: быстротвердеющий, нормальнотвердеющий или медленнотвердеющий. Этот показатель зависит от того, из чего была сделана цементная смесь.

Иногда на упаковке также встречается маркировка «СС». Она не относится к современному ГОСТу и говорит о том, что состав сульфатостойкий.

Нередко производители указывают на упаковке устаревший ГОСТ 10178-85. В нем маркировка материала отличается. Чтобы не запутаться, можно воспользоваться таблицей соответствия маркировок.