История цемента

      Вяжущие материалы для строительства стали использовать еще в глубокой древности. Одним из первых вяжущих материалов служила необожженая глина. Широкое распространение глинистых пород в природе и простота изготовления из них вяжущего материала обусловили повсеместное его применение. 

      Примерно 3000-4000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига. 

      К первым искусственным вяжущим относятся строительный гипс (получаемый обжигом гипсового камня) и известь (получаемая обжигом известняка). Они были использованы при строительстве бетонной галереи лабиринта в древнем Египте (3600 г. до н.э.), фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Глина, гипс и известь способны твердеть и служить только на воздухе, они характеризуются относительно невысокой прочностью. 

     Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств:

·        пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);

·        дроблёные или измельчённые кирпичи;

·        трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

      Со временем стали повышать водостойкость известковых растворов, вводя в них тонкомолотые обожженную глину, бой кирпича или вулканические породы, известные под названием пуццоланы (от названия г. Поццуоли Италия, вблизи которого они добывались). 

      Возникновение древних городов (Киева, Новгорода, Москвы и др) повлекло развитие и производство вяжущих материалов на Руси. Вяжущие материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов. В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ» (название двух государственных учреждений), который ведал заготовкой строительного камня, выпуском кирпича и производством извести. 

      Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными вяжущими материалами, но они обладали недостаточной водостойкостью. Развитие мореплавания в XVII-XVIII вв. потребовало для строительства портовых сооружений создания новых вяжущих, устойчивых к действию воды. 

    В 1756 г. англичанин Д.Смит обжигом известняка с глинистыми примесями получил водостойкое вяжущее, названное гидравлической известью. В 1796 г. англичанин Д. Паркером  запатентовал роман-цемент, способный твердеть как на воздухе, так и в воде. В наше время эти вяжущие утратили практическое значение, но до второй половины XIX в. они были основными материалами для строительства гидротехнических сооружений.

    Интенсивное развитие промышленности в России в XVIII в., когда было построено 3 тысячи промышленных предприятий, не считая горных заводов, потребовало систематизации накопленного опыта производства и применения вяжущих, создания более эффективных их видов.

     В.М. СеверегинВ 1807 г. академик В.М. Севергин дал описание вяжущего вещества, получаемого обжигом мергеля с последующим размолом. Полученный продукт по качеству был лучше роман-цемента. 

     В 1825 г. Е.Г. Челиев в книге « Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений…» обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время войны 1812 г. В Англии в этом же направлении работал Джозеф Аспдин. В 1812 г. он получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», названного им портландцементом. Полученное Д. Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность роман-цемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига, однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Е.Г. Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Д. Аспдина. 

     Основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450 °С, 1700 K ) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства, и их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).

А.Р. Шульшенко Со второй половины XIX в портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его созданием и совершенствованием много работал А.Р. Шуляченко, которого называют отцом русского цементного производства. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы почти полностью вытеснили в России цементы иностранного производства. Русские ученные А.Р. Шуляченко, Н.А. Белелюбский и И.Г. Малюга в 1881 г. разработали первые технические условия на цемент и предложили классификацию вяжущих. Ими были заложены основы современной науки о твердении вяжущих материалов. В 1885 г. в России был созван первый съезд по цементному производству. В 1901 г. был основан журнал «Цемент». 

     В 1856 г. был пущен в действие первый русский завод по выпуску портландцемента в г. Гроздеце, затем были построены заводы в Риге (1866), Щурове (1870), Пунане-Кунда (1871), Подольске (1874), Новороссийске (1882), и т.д. К 1914 г. в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. т. цемента. Одновременно росло производство извести и гипса. 

     В годы первой мировой войны и гражданской войны производство вяжущих материалов в нашей стране резко снизилось, так как многие заводы были разрушены. После установления Советской власти цементную промышленность пришлось создавать практически заново. Лишь в 1927 г. производство цемента превысило довоенный (1913 года) уровень. Индустриализация и высокие темпы капитального строительства в СССР предопределили ускоренное развитие цементной промышленности. В 1962 г. по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире. В 1971 г. выпуск цемента в стране превысил 100 млн. т. 

    Цементный завод Цементная промышленность СССР отличается высокой концентрацией производства. Средняя мощность цементного завода в СССР почти в 2 раза выше, чем в США, и на 30% выше, чем в Японии. Концентрация производства улучшает технико-экономические показатели работы отрасли.

     Дальнейшее увеличение выпуска цементов и других вяжущих материалов обеспечивается реконструкцией и расширением действующих предприятий, строительством новых, интенсификацией технологических процессов, повышением мощности как заводов в целом, так и отдельных технологических агрегатов, автоматизацией производства. 

     Расширяется ассортимент выпускаемых вяжущих материалов. Еще в начале века для строительства подземных и гидротехнических сооружений начали применять пуццолановый портландцемент с повышенной водостойкостью. Развитие металлургии дало цементной промышленности возможность использовать для изготовления шлакопортландцемента и других видов шлаковых вяжущих доменные шлаки. В разработку этих видов цементов большой вклад внесли ученные А.Р. Шуляченко, И.А. Белелюбский, А.А. Байков, С.И. Дружинин, а затем В.А. Кинд, В.Н. Юнг, П.П. Будников, Ю.М. Бутт, С.Д. Окороков, Н.А. Торопов, С.М. Рояк и др. Производство многокомпонентных цементов в наши дни приобрело важное значение, поскольку это простой и надежный путь экономии топливно-энергетических ресурсов. 

     Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. Для производства железобетонных изделий и конструкций нужны быстротвердеющие портландцементы; для сооружения бетонных дорог – цемент, обладающий повышенной деформативной способностью и морозостойкостью, для декоративных целей требуются белые и цветные цементы, а для ремонтных работ – расширяющиеся цементы. В соответствии с запросами строительства советскими ученными П.И. Боженовым, П.П. Гайджуровым, Л.Д. Ершовым, И.В. Кравченко, Т.В. Кузнецовой, В.В. Михайловым, В.В. Тимашевым, М.И. Хигеровичем и др. разработана технология производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется. В настоящее время в нашей стране выпускается около 30 видов цементов.