История цемента

«Сердцем» самых впечатляющих и самых запоминающихся архитектурных достижений считаются не только творческие идеи их авторов, но и чисто прагматические вещи, такие как технологии строительства, материалы и смеси. Пожалуй, самым популярным строительным материалом в истории человечества является цемент.

Цемент является основным компонентом для бетона. Каждый год используются около 3 миллиардов кубометров цемента. Если эту сумма распределить поровну на каждого человека на планете, то каждый из нас получит примерно 2 тонны цемента. Крупнейшие производителями цемента в мире являются Китай, Индия и США. Например, в 2010 году Китай произвел 54% всего мирового цемента.

Исследования показали, что некоторые формы цемента были использованы еще древними ассирийцами, вавилонянами и египтянами. Римляне смешивали известь, полученную в результате сжигания известняка с вулканическим пеплом, чтобы получить цемент. В некоторых случаях использовался т.н. пуццолан, который также являлся видом вулканического пепла. Название этого материала происходит от названия деревни, которая располагалась рядом с вулканом Везувий, откуда римляне и брали пепел. На самом деле, пуццолан это любой материал, который содержит кремний, и который развивает качества цемента при смешивании с водой и известью. Поэтому можно считать, что именно римляне открыли гидравлический цемент. Таким образом, во 2 веке нашей эры была построена с помощью такой смеси Вилла Адриана, которая представляет собой комплекс из 30 зданий, расположенных на площади 100 га. Даже сегодня, большая часть этих зданий сохранилась и охраняется ЮНЕСКО.

После падения Римской империи, однако, цемент «потерялся». Современный гидравлический цемент появился благодаря промышленной революции в районе 1700 года.

В 1756 году британский инженер Джон Смитон разработал формулу первого гидравлического цемента, и, следовательно, гидротехнического бетона, в который добавил гравий, известняк и сланец.

Сегодня гидравлический цемент изготавливается из очень тонкого клинкера, который содержит кальций силикатных материалов, образующихся при сжигании известняка при очень высокой температуре.

В 1824 году другой британский исследователь - Джозеф Аспдин - запатентовал портландцемент, названный так, потому что он использовал известняк, который добывался у острова Портленд. Аспдин обнаружил, что сжигание известняка и глины приводит к изменению химических свойств материалов, и цемент в результате этого приобретают более высокие механические свойства. После 1870 года портландцемент стал широко использоваться в США.

Общий объем производства цемента был связан с использованием огромного количества энергии, которая, как правило, производилась за счет сжигания угля, что сопровождалось выбросами большого количества углерода и углекислого газа. Каждая тонна произведенного цемента была эквивалентна одной тонне углекислого газа, который был выброшен в атмосферу.

Из-за негативных экологических последствий Джон Харрисон из Хобарта, Тасмания, стал развивать альтернативный цемент, который был основан на карбонате магния, а не на карбонате кальция, что значительно снижает вредные выбросы углерода. Этот цемент известен как эко-цемент, но это далеко не новое открытие.

В 1867 году француз Сорель Станислав создал такую же смесь, но многие ученые посчитали ее опасной из-за того, что она могла постепенно потерять свои качества под действием атмосферной воды. Поэтому развитие эко-цемента не получило одобрения.

Смесь Харрисона, однако, была успешной. Она снижала выбросы углекислого газа, поскольку требовала для производства гораздо более низких температур - 650 градусов Цельсия, а не 1450. Это в свою очередь снижало расход топлива и снижало стоимость эко-цемента, так как магний гораздо проще добывать.

Сейчас эко-цемент может быть использован для двух третей зданий, так как его пористая структура не позволяет достичь максимальной степени стабильности. Исследования и опыт работы с ним до сих пор продолжаются.

Другие документы раздела: