Кто изобрел цемент

Современную земную цивилизацию невозможно представить без таких сооружений, как небоскребы, мосты, железные дороги. В основе всех этих сооружений лежит конструкционный материал, появившийся всего лишь полтора столетия назад… в качестве материала для садовых кадок.

Дмитрий Мамонтов

Все дороги ведут в Рим

Первые данные об использовании цемента в строительстве относятся примерно ко II веку до н.э. Смесь извести с вулканическим пеплом, пемзой и туфом со склонов Везувия использовалась римлянами в качестве связующего при строительстве каменных сооружений. Римские строители изготавливали и отдельные элементы сооружений из цемента, но его прочность оставляла желать лучшего.

Песок, щебень и вода 

В 1824 году Джозеф Аспдин разработал современный портландцемент, который в смеси с песком, щебнем и водой уже можно было применять в качестве строительного материала — бетона. Он хорошо выдерживает сжатие, а вот растяжения приводят к его разрушению. А железные балки, наоборот, отлично работают на растяжение и плохо на сжатие. Идея соединить эти достоинства почти одновременно пришла в голову нескольким людям. Жан-Луи Ламбо в начале 1850-х годов построил на юге Франции несколько небольших лодок с использованием бетона, армированного железной сеткой.

Железобетон 

Британец Уильям Уилкинсон в 1854 году стал первым, кто использовал армированные железными балками бетонные панели в строительстве двухэтажного дома в Ньюкасле. Примерно в это же время другой строитель, Франсуа Куанье, экспериментировал с железобетоном во Франции — он стал первым, кто связал стальную арматуру перекрытий со стеновыми панелями. Но в массовую практику новый материал ввел человек, не имевший к строительству никакого отношения.

Изобретение армированного железобетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.

Джозеф Монье в 1846 году был назначен садовником оранжереи в саду Тюильри возле Лувра. Для пересадки апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему понадобились прочные садовые кадки. Монье сделал несколько таких кадок из бетона (цемента с песком, золой, молотым кирпичом), но они все время трескались. Поэтому он укрепил их стенки с помощью железных стержней.

Армированный бетон: прочнее некуда 

В то время считали, что железные элементы при перепадах температур быстро разрушат бетон, но за три года ни одна кадка не вышла из строя! После этого Монье перешел на емкости для воды и другие элементы ландшафтного дизайна из нового материала. В 1867 году он продемонстрировал армированный бетон на международной выставке в Париже и получил первый патент на использование материала в искусственных водоемах. За первым патентом последовали другие — на трубы и бассейны (1868), строительные панели (1869), мостовые конструкции (1873), балки и шпалы (1878).

В 1875 году под руководством Монье в замке Шазелье был построен небольшой железобетонный мост. А в 1879 году немецкий инженер-строитель Густав Вайс купил права на все патенты Монье и усовершенствовал его конструкцию, сместив арматуру в сторону наибольшей нагрузки на растяжение (Монье не был инженером и не вникал в такие тонкости). Тем самым Густав Вайс сделал последний шаг в сторону современного железобетона, вскоре захватившего строительные площадки всего мира.

кто его придумал, год и история создания

Не всем современным людям известно, когда конкретно изобрели цемент. История этого материала насчитывает уже несколько тысячелетий. За это время менялись его технические свойства, состав, структура. Это давало возможность улучшить качества материала и найти наиболее удачный вариант. В настоящее время цемент считается одним из ключевых материалов в строительстве. Проводить какие-либо работы без бетона довольно сложно.

Содержание

Виды цемента

Цемент представляет собой неорганическое гидравлическое вещество синтетического происхождения. При взаимодействии с водой и прочими жидкостями оно формирует пластичную массу, которая может становиться твердой и трансформироваться в каменный монолит. Он отличается повышенными прочностными характеристиками.

Главной особенностью этого материала, который придумал человек, считается способность увеличить прочность в условиях высокой влажности. Это не характерно для других минеральных вяжущих элементов, таких как гипс или воздушная известь.

Производство цемента осуществляется при помощи тонкого помола гипса и клинкера, который считается продуктом равномерного обжига до спекания однородного сырья из известняка и глины. В ходе измельчения в состав могут добавлять различные компоненты, которые меняют его свойства.

К наиболее востребованным видам этого материала стоит отнести следующее:

1. Портландцемент М400. Его прочность составляет 400 килограмм-силы на 1 квадратный сантиметр. Этот материал используют для изготовления монолитных и бетонных конструкций. Из этого вещества часто делают растворы для кладки и штукатурки. Также цемент применяют в бетоне, чтобы изготавливать синтетическую брусчатку. Из него можно делать садовые и дорожные бордюры, а также элементы мощения.
2. Портландцемент М500. Прочность на сжатие этого материала составляет 500 килограмм-силы на 1 квадратный сантиметр. Из этого вещества строят гидротехнические конструкции. Его применяют для создания прочных железобетонных изделий и монолитных зданий. Также это вещество подходит для проведения аварийных ремонтных работ, однако это допустимо только при условии изначально высокой прочности.
3. Сульфатостойкий цемент. Этот материал применяют для изготовления конструкций, на которые воздействуют сульфатные воды. Он подходит к применению при переменном горизонте. Материал допустимо использовать при постоянном замораживании и оттаивании, увлажнении и высыхании. Сульфатостойкий цемент подходит для сооружения свай, мостов, опор.
4. Тампонажный цемент. Этот материал применяют при сооружении нефтяных, газовых и других видов скважин.
5. Напрягающий цемент. Вещество подходит для ремонта и сооружения подземных емкостных бассейнов. Его можно применять для строительства туннелей и подземных гаражей.
6. Высокоглиноземистый цемент. Этот материал обеспечивает быстрое затвердевание бетона. С его помощью удается добиться максимальной прочности за короткий период времени. Также вещество отличается огнеупорными свойствами и устойчивостью к влиянию агрессивных факторов. Нередко такой цемент применяют для восстановления прорванных труб и плотин. Его можно использовать для ремонта разрушенных мостов и дорог. Помимо этого, материал применяется для срочного создания фундаментов.
7. Белый и цветной портландцемент. Этот материал можно применять для проведения отделочных и скульптурных работ. Его допустимо использовать для окрашивания сооружений из бетона, кирпича, шлакоблока.

Что означает марка цемента

Как и любой другой материал, который используется в строительстве, цемент отличается по физико-техническим параметрам. При этом имеют значение условия его эксплуатации.

Ключевым показателем свойств цемента считается его марка. Буква М и цифры, которые располагаются рядом, говорят об уровне прочности на сжатие и других сопутствующих свойствах, – к примеру, М200 или М500.

Так, маркировка М500 говорит о том, что этот вид цемента способен выдерживать нагрузку в 500 килограмм-силы на 1 квадратный сантиметр. Такую информацию получают в заводских лабораториях, проводя обязательные пробные испытания каждой новой партии вещества. К наиболее востребованным относят марки от 350 до 500. Но для особенно важных работ делают вещество с маркировкой, которая достигает 700.

Еще одной важной особенностью материала, которая отражается в его маркировке, считается процентное содержание добавок. Его обозначают буквой Д. К примеру, вещество с пометкой Д20 содержит 20 % добавок. Эта особенность имеет значение, поскольку процент таких компонентов сказывается на параметрах прочности и пластичности материалов.

Если для цемента характерны какие-то дополнительные особенности, об этом говорят специальные обозначения. К примеру, сульфатостойкая разновидность маркируется аббревиатурой СС.

Добавление цемента в другие вещества наделяет их особыми характеристиками. Прежде всего, это относится к прочностным параметрам. Ни для кого не секрет, что цементные добавки применяют в бетонных и железобетонных конструкциях. Это относится не только к сооружению домов, но и других важных объектов. К примеру, это могут быть взлетные полосы аэродромов или ракетно-стартовых площадок. Там параметры прочности играют ключевую роль.

Итак, наиболее востребованным относятся марки цемента от 350 до 500. Для них характерны определенные особенности:

1. Марка М (ПЦ) 400-Д20 говорит о том, что материал отличается высокой прочностью и устойчивостью к влаге. Такое вещество преимущественно используют в строительстве. Это касается разных типов объектов – жилищных, промышленных, сельскохозяйственных. Также вещество применяют для изготовления стеновых перекрытий, сборного железобетона, фундамента.
2. Марка М 500-Д20 отличается почти теми же характеристиками и областью использования. Помимо высокой степени устойчивости к морозам и влаге, этот вид цемента характеризуется низкой сопротивляемостью влиянию коррозии. Вещество используют для строительства. Также оно подходит кладки, штукатурных и других строительно-ремонтных работ. Также вещество применяют для изготовления разных строительных растворов.
3. Марка М 500-Д0 обладает высокой устойчивостью к морозам и влаге. Материал характеризуется прекрасной долговечностью. Он часто используется в промышленном строительстве – прежде всего, при проведении восстановительных и аварийных работ.
4. Марка ПЦ (М) 400-Д0 используется при возведении сооружений, которые связаны с влиянием пресной или минерализованной воды. Это вещество используется для сооружения бетонных конструкций с использованием термовлажностной обработки. Также вещество подходит для приготовления строительных и бетонных растворов. Еще одной особенностью материала считается длительность его твердения. Этот процесс протекает поэтапно. Вначале цемент схватывается. На это уходит 40-50 минут. Затем наступает конец твердения. Этот этап занимает 10-12 часов.

Правильный выбор цемента для проведения строительных работ напрямую влияет на длительность и эффективность эксплуатации готового сооружения.

История материала

До того как придумали бетон, люди использовали для строительства не слишком прочные материалы. После появления цемента конструкции, возводимые людьми, стали более долговечными и надежными.

Как строили до появления цемента

В Древнем Риме известь смешивали со специальными компонентами, которые помогали придать ей гидравлические характеристики. К таким составляющим относили:

• измельченные кирпичи;
• пуццоланы – этим термином называли отложения вулканического пепла Везувия;
• трасс – представляет собой твердые отложения пепла из вулканов.

Несмотря на определенные отличия, перечисленные материалы включают оксиды. К ним относят следующее:

• оксид алюминия – глинозем;
• диоксид кремния – кварц или кремнекислота;
• оксид железа.

Перечисленные вещества вступают с известью во взаимодействие. В результате к ним присоединяется вода. Этот процесс называется гидратацией. Как следствие, наблюдается кристаллизация нерастворимых гидросиликатов кальция. В Средневековье один из мастеров изобрел процесс обжига известняков, загрязненных глиной. Благодаря этому удалось установить, что новый материал не уступает пуццолановым составам древних римлян и даже их превосходит.

Вклад Егора Челиева

В каком же году был изобретен цемент? Это случилось в 1822 году. Именно тогда русский строитель Егор Челиев догадался соединить глину и известь. В результате вышел материал, обладающий хорошими вяжущими характеристиками. Спустя несколько лет изобретатель написал книгу, в которой детально изложил процесс изготовления не только цемента, но и бетона. В этой же работе мастер проанализировал плюсы их использования в строительстве сооружений, кладке кирпичей и создании набережных.

Разработки Аспдина

В 1824 году ученые придумали портландцемент. Автором этого изобретения стал Джозеф Аспдин. После соединения с песком, водой и щебнем этот материал можно было использовать в качестве бетона.

Вещество отлично переносило сжатие, однако отличалось восприимчивостью к растяжениям. В тот же период началось изучение других материалов. Оно показало, что железные балки способны отлично переносить растяжение, но плохо выдерживают сжатие.

Французские изобретатели и их вклад

Почти в одно и то же время несколько ученых решили соединить свойства портландцемента и железных балок, чтобы добиться нужного эффекта. В 1850 году французский ученый Жан-Луи Ламбо соорудил несколько лодок, используя бетон, армированный металлической сеткой. В 1854 году английский исследователь Уильям Уилкинсон первым использовал бетонные панели, армированные железными балками, для возведения двухэтажного здания в Ньюкасле.

Примерно в тот же период еще один французский строитель Франсуа Куанье провел эксперимент. Он использовал арматуру перекрытий из стали для связывания стеновых панелей. Однако его разработка не стала востребованной. Заслуга введения железобетона в практику принадлежит другому человеку, который был весьма далек от строительной сферы.

В 1846 году Джозеф Монье начал работать садовником оранжереи в Тюильри, расположенной около Лувра. Ему требовались прочные садовые кадки для того, чтобы пересаживать на зиму деревья апельсинов. Монье изготовил несколько таких конструкций, используя состав на основе цемента, золы, измельченного кирпича и песка. Однако его сооружение все время трескалось. Тогда изобретатель решил использовать железные стержни для укрепления конструкции.

В те времена считалось, что железо приводит к разрушению бетона при температурных колебаниях. Однако и через 3 года кадки сохранили свою целостность. Тогда изобретатель аналогичным образом изготовил тару для воды. В 1867 году он презентовал железобетон широкой общественности и даже получил патент на его использование.

Роль Густава Вайса в открытии железобетона

В 1875 году полученный Монье железобетон использовался для сооружения небольшого моста в замке Шазелье. Спустя еще 4 года немецкий инженер Густав Вайс купил у Монье все патенты и внес в конструкцию изменения. Таким образом именно Вайсу удалось завершить работы по изготовлению современного железобетона. С того времени цемент стали высоко ценить и активно использовать.

Где сегодня применяется цемент

Основная задача материала заключается в связывании всех компонентов конструкции в единое целое. Бетонные сооружения, в основе которых используется цемент, отличаются разными техническими характеристиками. Благодаря добавкам удается увеличивать стойкость сооружений к морозу, воде, агрессивным факторам, погоде, нагрузкам. Это дает возможность использовать материал для строительства зданий и сооружений самого разного назначения.

Цемент – это весьма распространенный и востребованный материал, который активно применяется сегодня в разных сферах жизни. При этом существуют самые разные виды и марки этого вещества. За время своего существования оно претерпело много изменений и усовершенствований.

Краткая история изобретения цемента

На протяжении всей истории люди использовали цемент в качестве основного строительного материала. Египтяне использовали кальцинированный гипс для строительства, а римляне и греки добавляли к извести песок и грубые камни для приготовления раствора. Однако римлянам приписывают изобретение цемента. Римляне использовали вулканический пепел и пуццолановый бетон при строительстве гавани.

Не имея доступа к вулканическому пеплу, британцы использовали в качестве бетона дробленую плитку или кирпич. Таким образом, римляне, вероятно, были первой цивилизацией, которая использовала подобный цементу материал для строительства.

Так идет Рим

Использование цемента в качестве строительного материала сократилось после распада Римской империи. Многие люди начали использовать раствор, затвердевший путем карбонизации извести, что было относительно медленным процессом. Средневековые соборы в Англии и Франции были построены каменщиками, у которых не было технологий обращения с цементными материалами, как у римлян тысячу лет назад.

Изобретение цемента и промышленная революция

Эпоха Просвещения и Возрождения положили начало новому мышлению, которое привело к промышленной революции. В Британии в 18 веке непрерывная потеря военных кораблей и торговых судов способствовала дальнейшему развитию технологии цемента благодаря строительству маяков, чтобы свести к минимуму потери кораблей в бою.

В 1759 году Джон Смитон, инженер и каменщик, строил маяк у побережья Корнуолла, когда обнаружил, что из смеси глины, воды и дробленого шлака, полученного из железа и извести, можно приготовить раствор.

бетонная комната

Позже Джозеф Аспдин получил патент на материал под названием «Портландцемент», который он производил путем обжига смеси мелкоизмельченной глины и известняка до тех пор, пока известняк не прокалялся. Хотя Аспдин считается первым, кто изобрел портландцемент, его цемент был более низкого качества по сравнению с современным портландцементом, поскольку более ранняя форма производилась при гораздо более низкой температуре. Тем не менее, его нововведение рассматривается как большое достижение в бетонном строительстве.

Современный цемент Затвердевший в 1845 году

Исаак Джонсон произвел первый современный портландцемент в 1845 году путем смешивания глины и мела и обжига смеси при очень высоких температурах. Высокая температура производила цемент прекрасного качества, подобный тому, который используется сегодня.

Хотя материалы, которые Джонсон использовал для производства портландцемента, такие же, как те, которые мы используем сегодня, три важных изменения в процессе производства цемента привели к производству современного портландцемента:

• Разработка вращающихся печей
• Добавление гипса в настройку управления
• Измельчение клинкера и другого сырья с использованием шаровых мельниц

В начале 20-го века вертикальный вал был заменен вращающимися печами, первоначально использовавшимися для производства извести. Это позволило обжигать материалы, используемые в производстве цемента, до гораздо более высокой температуры за счет передачи излучаемого тепла. Кроме того, поскольку клинкер постоянно движется внутри печи, внутри печи достигается постоянная температура, создавая зону обжига.

Мы в Del Zotto уже не одно поколение помогаем нашим клиентам экономить время и деньги. Мы известны своей вежливостью, профессионализмом, оперативностью, компетентностью и конкурентоспособными ценами. Поэтому, если есть работа или покупка оборудования, требующая нашего опыта, свяжитесь с нами  сегодня.

Что вы думаете о нашем путешествии по истории? Комментарий ниже.

Изобретение цемента | 1824-год важного открытия в строительной отрасли

Изобретение цемента стало очень важным событием в строительной отрасли. Джозеф Аспдин в 1824 году впервые изобрел цемент, совершив революцию в строительной отрасли.

Содержание

1. Что такое цемент?
2. Цемент в 1800-х годах
3. Изобретение портландцемента
4. Ключевые выводы

Что такое цемент?

Цемент – вяжущий материал, затвердевающий при смешивании с водой. Когда цемент добавляется к твердым частицам, таким как песок, заполнитель или камни, и смешивается с водой, он связывает их вместе в компактную прочную массу.

Если рассматривать раннюю историю цемента, то известно, что древние цивилизации, такие как римляне, египтяне и индийцы, использовали вяжущие материалы в своих древних конструкциях. В то время они использовали известь, вулканический пепел и другие подобные вяжущие материалы в качестве вяжущего для приготовления раствора. Чтобы узнать больше об этой ранней истории цемента, вы можете прочитать нашу статью История цемента.

Кремнистый вулканический пепел получил название пуццолана, так как он был обнаружен недалеко от деревни Поццоли.

Цемент в 1800-х годах

Переходя к более поздним временам, Джон Смитон сделал важный шаг вперед в понимании цемента и сделал важные выводы о производстве извести с превосходными гидравлическими свойствами.

Гидравлический цемент изготавливали путем лампового прокаливания глинистых известняков. Цемент, полученный в 1800-х годах, назывался римским цементом, который позже устарел портландцементом после 1850-х годов.

Позднее Л.Дж. Вика прокалил смесь известняка и глины, получив искусственную гидравлическую известь. Это считалось ведущим знанием в производстве портландцемента. В 1811 году Джеймс Фрост запатентовал такой цемент и основал фабрику в районе Лондона.

Изобретение портландцемента

Современным цементом, который мы обычно используем, является портландцемент. Изобретение портландцемента приписывают Джозефу Аспдину, который был строителем и каменщиком. Патент на портландцемент был зарегистрирован 21 октября 1824 года Джозефом Аспдином. Поскольку внешний вид цемента после затвердевания был очень похож на природные камни, найденные в Портленде в Англии, он был назван портландцементом.

В способе, изобретенном Аспдиным, твердые известняки размалывают и смешивают с тонкоизмельченной глиной в виде суспензии. Затем этот оклад прокаливался в печи, похожей на конвейерную, до образования и вытеснения из него углекислого газа.

После этого прокаленная смесь была измельчена в очень мелкий порошок, который был назван портландцементом. В своем процессе Аспдин мог использовать температуру ниже температуры спекания.

Позднее, в 1845 году, Исаак Чарльз Джонсон обжег эту смесь глины и известняка до стадии спекания, чтобы получить более качественный цемент. Исаак Чарльз Джонсон основал заводы в 1851 году для производства этой версии портландцемента.

Поскольку в дальнейшем использование портландцемента увеличилось, для крупных строительных работ потребовалось более высокое качество и стандарт материала. Это привело к созданию ассоциации инженеров, потребителей и производителей цемента для определения стандартов цемента.

Key Takeaway

Определение: Цемент — это вяжущий материал, который при смешивании с водой и твердыми частицами, такими как песок, заполнитель или камни, связывается в прочную компактную массу.

Изобретение портландцемента обычно приписывают Джозефу Аспдину, который был строителем и каменщиком.

• Цемент Изобретен : Джозеф Аспдин
• Цемент Запатентован: 21 октября 18240038 : Портленд, Англия

Позднее, в 1845 году, Исаак Чарльз Джонсон обжег эту смесь глины и известняка до стадии спекания, чтобы получить более качественный цемент.