Главное меню

Цемент когда придумали


кто это сделал и в каком году?

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:

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.

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.

Характеристики и области применения наиболее востребованных марок

Рассматривая цемент и его характеристики, нужно понимать, какой функционал возложен на материал. Главная задача вяжущего – связывание всех компонентов конструкции/изделия в монолитное целое. Существует всего 2 типа вяжущих: воздушные (твердеющие на воздухе) и те, на свойства которых оказывает воздействие вода. Воздушные вяжущие – это гипс, глина, воздушная известь, гидравлические – цемент и гидравлическая известь.

Цемент – самый часто используемый вяжущий материал, который дает возможность создавать изделия/конструкции высокой прочности. В соответствии с типом исходного сырья и добавок есть два типа цемента – портландцемент и шлакопортландцемент. Портландцемент делится на быстротвердеющий материал и вяжущее с минеральными добавками.

Бетонные конструкции, в производстве которых используют цемент, могут обладать самыми разными техническими характеристиками. Добавки позволяют повышать свойства стойкости к морозу, влаге, агрессивным средам, погодным условиям, нагрузкам и т.д. Так, бетон используют для возведения домов и зданий, изделий и конструкций, даже ракетно-стартовых площадок и аэродромов.

Для обозначения максимальных показателей прочности используют понятие «марка» и цифры. Так, марка М400 указывает, что в лабораторных испытаниях затвердевший кубик из цемента с ребром 10 сантиметров при раздавливании под прессом выдерживает нагрузку 400 кг/см2. Самые распространенные марки – от М200 до М500. Есть цемент М600 и выше, но он актуален для возведения военных объектов, конструкций особого назначения.

Все цементы твердеют достаточно быстро – первоначальное схватывание начинается через 40-50 минут после затворения водой, конец твердения – через 12 часов. Полную прочность цемент набирает в течение 28 суток.

Самые востребованные марки цемента:
  • Портландцемент М400 – прочность 400 кгс/см2, применяют в производстве бетонных/железобетонных, монолитных конструкций, сборных ЖБИ, строительных растворов для штукатурки и кладки. Также цемент используют в бетоне для производства искусственной брусчатки, элементов мощения, садовых и дорожных бордюров.
  • Портландцемент М500 – прочность на сжатие равна 500 кгс/см2, марка отличается быстрым схватыванием и твердением. Из цемента выполняют строительство гидротехнических сооружений, создание высокопрочных сборных ЖБИ, монолитных сооружений, проведение аварийных ремонтных работ (при условии первоначально высокой прочности) и т.д.

  • Сульфатостойкий цемент – используют для создания конструкций, которые будут испытывать влияние сульфатных вод, при переменном горизонте, с постоянным замораживанием/оттаиванием, увлажнением/высыханием. Делают мосты, сваи, опоры для работы в минеральных водах.
  • Тампонажный – для цементирования газовых, нефтяных, иных скважин.
  • Напрягающий – актуален для ремонта/строительства подземных емкостных конструкций бассейнов, сооружений, гаражей под землей, тоннелей и т.д.
  • Высокоглиноземистый цемент – дает бетонам быстрое твердение, максимальную прочность в минимальные сроки, высокую огнеупорность и стойкость к агрессивным средам. Часто такой цемент используют для восстановления прорванных труб и плотин, разрушенных мостов и дорог, в срочном создании фундаментов.
  • Белый и цветной портландцемент – актуален для выполнения скульптурных, архитектурно-отделочных работ, покраски бетонных, кирпичных, шлакоблочных частей сооружений/зданий.

Разные виды цемента могут отличаться по физико-техническим свойствам. Основной критерий выбора марки цемента – сфера эксплуатации изделия, конструкции, здания, предполагаемые нагрузки, условия.

Дополнительные характеристики цемента, на которые нужно обращать внимание:
  • Активность – проверяется путем сжимания образца до разрушения, выражается в определенных показателях.
  • Плотность – считают по объему свежего цемента. Имеет значение крупность помола, которая должна быть равна 1.3 т/м3, но многое зависит от условий транспортировки, хранения. Цемент может слеживаться, уплотняться, поэтому при весе 1.3 т допускается уменьшение веса, но не очень значительное.
  • Срок годности – с момента производства до использования должно пройти не больше 6 месяцев (но производители гарантируют заявленные характеристики лишь в течение 2 месяцев). Цемент в мешках в условиях закрытого помещения и оптимальной влажности может храниться 3 месяца, в биг-бегах – до 6.

  • Время застывания – добавки регулируют этот параметр, но многое зависит от сезона (в летнее время кладочный раствор застывает за 2-3 часа до первичной крепости, зимой – до 8 часов).
  • Стойкость к коррозии – способность твердого монолита противостоять различным агрессивным воздействиям (щелочных/химических сред).
  • Водопотребность – потребность сухой смеси в определенном объеме воды для получения подвижности в применении.
  • Тонкость помола – главный показатель дисперсности, определяется числом сухого остатка на сите при контрольном просеивании. Параметр влияет на прочность застывшего монолита.
  • Морозостойкость – стойкость к отрицательным температурам, способность выдерживать определенное число циклов замораживания/оттаивания. Для повышения показателя используют минеральные добавки.

История цемента показывает, что создание данного вещества стало одним из самых важных событий в ремонтно-строительной сфере. Не менее важным этапом стало и объединение бетона с металлом, открыв эру железобетонных зданий, конструкций, изделий. При выборе цемента необходимо ориентироваться на основные марки и их характеристики, обращая внимание на соответствие требованиям по проекту, условиям эксплуатации, нагрузкам и т.д.

История цемента

Цементами называют искусственные, порошкообразные вяжущие материалы, которые при взаимодействии с водой, с водными растворами солей или другими жидкостями образовывают пластичную массу, которая со временем затвердевает и превращается в прочное камневидное тело – цементный камень.

Первым природным вяжущим была глина. Глина и жирная земля после смешивания с водой и высыхания приобретали некоторую прочность. Однако в виду низких потребительских качеств данных материалов (с использованием глины возводились постройки, не требующие значительной прочности) – люди занимались поиском более совершенных вяжущих.

Первый ранний предшественник бетона был обнаружен на берегу Дуная на территории современной Югославии – в хижине древнего поселения каменного века находился пол из бетона толщиной до 25 см. Бетон для этого пола приготавливался на гравии и красноватой местной извести. Ориентировочный возраст находки – более 5000 лет до н.э. Но это скорее относится к исключению из правил, массовое применение извести при строительстве датируется гораздо более поздними сроками.

В плане массового использования при строительстве, более чем за 3 тыс. лет до н. э., в Египте, Индии и Китае начали изготавливать искусственные вяжущие – такие как гипс. Это обуславливалось тем, что при обжиге строительного гипса использовалось гораздо меньше топлива (температура обжига 140–190 С), чем для производства извести. Известь является древнейшим искусственным минеральным вяжущим веществом после гипса, есть сведения, что египтяне использовали смешанные известково-гипсовые растворы при строительстве пирамид. Однако гипс долгое время не терял своих позиций – в следствии меньшей энергоемкости при производстве, в том же Египте топливо было чрезвычайно дефицитным.

Впервые широко известь стала применяться в Греции для облицовочных работ и в гидротехнических сооружениях. Но лишь в римский период началось массовое применение извести для кладочных растворов.

Римляне развили строительное искусство, оставив после себя знаменитые памятники древнего мира. Римляне так же составили первые рекомендации по изготовлению и применению известковых растворов. Впервые применив вулканический пепел в качестве добавок – был изобретен предок так называемого «пуцоланнового цемента», названного по месту залежей сырья близ города Поццуолли.

В Киевской 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. Хотя согласно некоторым исследованиям этим правилом не всегда руководствовались – вопрос рационального применения различных видов вяжущих также актуален и в современном строительстве. Заполнителем растворов являлась цемянка, т.е. мелкотолченая керамика, а также туф и пемза. Использовалась как специально обожженная и затем размолотая глина, так и недообоженный кирпич, а позже мелкотолченый кирпичный бой более крупных фракций – что давало меньшую усадку при твердении и увеличивало трещиностойкость. Однако тонкомолотая глина придавала дополнительные гидравлические свойства цемянке. Но видно уже тогда вопрос экономии и удешевления материалов и использования отходов производства (брак кирпича) не всегда решался в соответствии с задачей сохранения качества продукции. Использование толченой керамики в качестве заполнителя – прием, широко применявшийся многими древними народами. К примеру, в Индии применялась известь в смеси с сурки – молотым кирпичом. Интересно, что в раннем зодчестве в строительных растворах в качестве заполнителя песок практически не использовался. В качестве вяжущего также использовался гипс, а заполнитель – дробленый алебастр.

В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также изготовлением извести. В частности в Москве появились первые производители – cухих строительных смесей – назывались они цементом (или «сементом»). Активно использовались добавки – бычья кровь, творог, яичный белок, кизяк и другие вещества, что свидетельствует о высоких требованиях к качеству возводившихся сооружений.

В 1829 г. профессор Фукс (Johann-Nepomuk Fuchs, 1774.1856) – немецкий химик и минералог показал, что всякий кремнеземистый минерал может быть годен для гидравлического цемента, если его подвергнуть обжигу. Такие породы, как граниты, гнейсы, порфиры, полевой шпат, слюда и даже простая глина, не говоря о чистом кремнеземе (горный хрусталь, халцедон), все после обжига затвердевают под водой с известью. Вопрос стоял только в доступности сырья и энергоемкости производства.

Еще ранее Фукса были проведены исследования французским инженером Вика, работы которого начались в 1812 г. (Луи Жозеф Вика еще в 1812 г. показал, что обожженная смесь чистой углекислой извести и глины в известной пропорции по измельчении затвердевает с водой без всяких прибавок.), а в 1818 г. он высказал мнение и доказал опытом, что всякий известковистый минерал, содержащий глину в известном количестве, способен дать так называемую гидравлическую (т.е. твердеющую под водой) известь после надлежащего прокаливания. С 1837 по 1841 гг. Вика показал, что большая часть глин владеет свойством превращаться в пуццоланы вследствие обжига, т.е. затвердевать с известью под водой, почему продукт обжига глин и назвали искусственной пуццоланой (цемянкой). Вика предпринял затем исследование разных французских глин, мергелей, известняков, благодаря которому, во Франции быстро стало развиваться производство гидравлических известей и цементов, получаемых прокаливанием естественных глинистых известняков.

Незадолго до Вика, Джеймс Паркер открыл, 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. Несколько лет спустя такое же открытие было сделано французами в Булони. Во Франции они тоже получили название романских цементов, или быстротвердеющих (быстросхватывающих), но впоследствии из естественных глинистых известняков стали делать и медленно схватывающие цементы, почему за всеми цементами этого рода оставлено только название «романских», без других характеристик. Большие неудобства, зависящие от неоднородности глинистых известняков, повели к дальнейшим весьма важным открытиям в приготовлении цементов. Известняки с малым содержанием глины дают гидравлическую известь, с большим содержанием – гидравлические цементы разных характеристик, а естественные толщи мергелей даже незначительной мощности обыкновенно очень неоднородны по составу. Поэтому возникло естественное желание приготовить гидравлический цемент из смеси глины и извести. Вика показал, что это возможно, но практическое осуществление эта мысль получила в России и Англии. Интересно, что до настоящего времени для определения сроков схватывания цементного теста применяется прибор, который по имени его изобретателя называется иглой Вика.

В 1822 г. в Петербурге вышла книга Е.Г. Челиева «Трактат об искусстве приготовлять хорошие строительные растворы», а в 1825 году 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 Отечественной войны 1812 года. Егор Герасимович Челиев начинал работать в Саратове, затем стал участником восстановления Москвы после пожара в 1812 году. Именно тогда он начал проводить эксперименты с различными материалами, чтобы найти скрепляющий состав для кирпича и камня. Стремление получить еще более совершенный вид гидравлического вяжущего привело русского строителя Челиева к важному открытию: при обжиге в горне на сухих дровах смеси извести и глины до «белого жару» (при температуре свыше 1100–1200 С) получался спекшийся продукт, обладавший в измельченном виде высокими механическими свойствами и способностью твердеть в воде. Егор Герасимович Челиев является изобретателем современного цемента.

В 1824 году Джозеф Aспдин, британский каменщик, получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», который он создал на собственной кухне. Изобретатель нагрел смесь хорошо подробленного известняка и глины в кухонной печи, после раздробил комок смеси в порошок и получил гидравлический цемент, который затвердел при добавлении воды. Aспдин назвал полученный продукт – портландцементом, потому что при производстве он использовал камни с карьера, который находился на острове Портланд. Однако только 30 лет спустя после этого открытия английские портландцементы получили распространение, а затем и преобладание. Толчок дала Лондонская всемирная выставка 1851 г., после которой на континенте весь портландцемент назывался английским.

Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность романцемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига (900–1000 С), однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Е.Г. Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина.

Дело Челиева продолжили русские ученые Р.Л. Шуляченко, А.А. Байков, В.А. Кинд, С.И. Дружинин, В.Н. Юнг, П.П. Будников, В.Ф. Журавлев и др.

Д.И. Менделеев в книге «Основы химии» рассматривает ряд вопросов, связанных с химией силикатов, в частности цементов.

После Октябрьской революции развитию цементной науки уделялось большое внимание – так как цементная промышленность является базовой в обеспечение экономической мощи страны. Была создана научная основа цементной промышленности – по всей стране были созданы организации, занимающиеся проблемами и перспективами развития производства цемента.

Последние 15 лет недостаточного внимания к цементной науке привело к тому, что утеряно как минимум 75% научного потенциала отрасли. Оставшиеся 25% нуждаются в инвестициях со стороны производителей и поддержке со стороны государства.

Источник: cement.ru

Кто изобрел цемент

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.

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.

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.

История возникновения цемента | Нерудные материалы в Петербурге

3 Фев by admin

Способы производства вяжущих веществ были изобретены где-то в 3-4 тысячелетии до нашей эры. Это происходило в процессе обжига горных пород и последующего измельчения продуктов обжига. Первые искусственно созданные вяжущие вещества – известь и строительный гипс применялись во время строительства бетонной галереи лабиринта в Египте в 3600 году до нашей эры, римского Пантеона, Великой Китайской стены, фундаментов древних домов в Мексике. Вяжущие материалы известь, гипс и глина обладают способностью затвердевать только на воздухе потому они и называются воздушными. Прочность у всех воздушных вяжущих материалов довольно невысокая.

По прошествии времени водостойкость таких известковых растворов уже умели повышать путем ввода в раствор обожженной глины мелкого помола и вулканических пород, называющиеся «пуццоланы» (так назывались они потому, что залежи этих пород находились в древнем Риме возле города Поццуолли). В Москве с 1584 года действует так называемый «Каменный приказ», основной задачей которого было производство кирпича и заготовка камня для строительства, также он занимался и производством извести. На протяжении многих тысячелетий только воздушная известь и гипс были вяжущими материалами. Их большим недостатком была низкая водостойкость.

В связи с очень интенсивным развитием в 18-м веке промышленности в России возникла необходимость в систематизации знаний о вяжущих веществах, создания их усовершенствованных видов.

Нам же цемент известен с 1822 года. Егор Челиев, русcкий строитель, методом смешивания глины и извести получил материал с вяжущими свойствами. По происшествии нескольких лет он выпустил книгу, в которой описал процесс приготовления цементных материалов и бетона, а также все преимущества использования их при кладке кирпичей в строительстве набережных и зданий.

Англичанин Д. Аспинд в 1824 году получил на изготовление цемента патент. Он предложил изготавливать его следующим образом: нужно смешать глину и известковую пыль и эту смесь подвергнуть обработке при высокой температуре. Получился серый материал (клинкер). Его необходимо было измельчить до мелкого помола и смешать с водой. При высыхании получался материал высокой прочности. Этот материал назвали портландцемент. В городе Портланд добывали камень, похожий по своей прочности и цветом на цемент, который был получен Аспиндом.

После появления цемента он был оценен по достоинству. Сейчас без использования цемента даже нельзя представить себе ни одно строительство или ремонт. Цемент – не конкретный строительный материал. Это название обобщает группу веществ с такими физическими характеристиками как, вязкость, порошкообразность, способность образовывать вместе с водой пластичную массу, которая принимает, высыхая, камневидное состояние. Этот процесс полностью односторонний.

Если цемент затвердел, то в первоначальное состояние он не вернется никогда. Основные компоненты цемента – глинистые, маргелистые, известковые породы и добавки (шлак, бокситы и др.) В процессе высокотемпературной и высокотехнологичной обработки сырье попадает в стадию частичного либо полного плавления. При этом процессе образуются алюминаты или силикаты кальция, благодаря им цемент приобретает высокую прочность. Есть очень много видов цемента: портландцемент, глиноземистый цемент, пуццолановый и шлаковый цементы, специальные цементы, например кислотоупорный и др.

В 1971 году в Советском союзе выпуск цемента был больше 100 млн.тонн.

настоящий философский камень : lifestroi — LiveJournal

Думаю подлинным философским камнем был именно цемент. Его изобретение позволило людям строить в любом месте - больше, быстрее и лучше. Сегодня я расскажу немного традиционной истории о происхождении цемента, хотя думаю, что ему намного больше лет, чем мы думаем.

Каждый из нас имеет какое-то представление о строительстве, не профессиональное, так личное, связанное с собственным опытом поклейки обоев, например. И о новинках среди строительных материалов мы осведомлены – благо об этом нас постоянно информирует навязчивая реклама. Но, зная о предложениях строительного рынка, мы редко задумываемся о том, откуда, собственно, растут ноги у современного строительства. Вот вы знаете, как появился кирпич? А откуда взялась сама идея скрепления цементом? А кто и когда сделал керамзитоблок?

На самом деле, тема происхождения строительных материалов невероятно широкая. И сегодня я решил приоткрыть, так сказать, завесу тайны над историей материала, без которого сегодняшнее строительство просто немыслимо, - о цементе.


Итак, что же такое цемент? В исходном виде – это порошок искусственного происхождения, обладающий высокой вязкостью. Взаимодействуя с жидкостями, цемент приобретает пластичность; цементная масса быстро твердеет и превращается в камнеобразное тело.

Знаете, сколько лет насчитывает история использования цемента? Более семи тысяч: первый предок бетона был найден в Югославии – в древней хижине был устроен бетонный 25см пол, изготовленный из красной извести и гравия.

Использование извести – это редкий случай, в те времена в качестве «связующего звена» для изготовления цемента использовалась глина. В сочетании с землей и водой масса на основе глины каменела, но ее прочность оставляла желать лучшего, и человек не переставал искать другие, более надежные, решения.

Массовое применение цемента в мире началось примерно в третьем тысячелетии до н.э. в Китае, Индии и Египте. Для связки применялся гипс: обжиг гипса требовал куда меньшего количества топлива, чем известь. Последняя, кстати, заслуженно считается наиболее древним из вязких минеральных материалов искусственного происхождения: есть данные, что древние египтяне применяли растворы на основе извести и гипса при возведении пирамид. Однако гипс не сразу уступил извести – исключительно за счет минимальных затрат топлива при производстве.

«Зеленый свет» извести дала Греция: древние греки использовали ее и для облицовки, и в строительстве. Но использование извести как основы раствора для кладки получило широкое распространение только в римский период. Именно римляне когда-то написали первые своды правил по производству и использованию растворов на основе извести. С составами раствора римляне много экспериментировали: в частности, ими был изобретен предок «пуцоланнового цемента» - материала с добавками вулканического пепла.

Ну, с Европой понятно; а как появился цемент на Руси?

В древности у славян в качестве связующего вещества кладочного раствора использовалась известь, изготавливаемая из обожженного в печи известняка и гашеная в специальных емкостях. Известь знали двух видов: воздушную (белая, жирная известь, которую получали из чистого известняка и применялась для штукатурных работ) и серую, которая добывалась из известняка с примесью глины. Последняя как раз и использовалась для кладки: во влажной среде она прекрасно схватывалась и быстро твердела.

В качестве заполнителя в цементном растворе применялась мелко растолченная керамика, так называемся цемянка (от этого вещества и появилось название «цемент»). Применялась она как в виде не до конца обожженного кирпича, так и мелкотолченого боя кирпича; также использовалась обожженная и перемолотая глина. Тонко размолотая глина добавляла цемянке гидравлические способности, а кирпичный бой – увеличение трещиноустойчивости и снижение усадки при отвердевании. Помимо глины, также заполнителем являлись туф, пемза, дробленый алебастр. Интересно, что до XVI-XVIIв практика использования в строительном растворе песка как заполнителя почти отсутствовала.

Массовый выпуск цемента (чаще он назывался «семент») в России начался в конце XVIIв: производством ведал «Каменный приказ», который также регламентировал изготовление кирпича и заготовку камня для строительства.

Сухие строительные смеси, которые непосредственно на стройплощадке нужно было разводить водой, приобретали все большую популярность и производители активно экспериментировали с добавками – в частности, применялись творог, кровь, белок куриных яиц, кизяк и пр.

В начала XIXв минералог Фукс выяснил, что любой минерал кремнеземистого происхождения можно использовать для изготовления гидравлического цемента – при условии, что вещество будет обожжено.

Профессор ставил опыты с применением порфира, гранита, халцедона, полевого шпата, горного хрусталя и слюды, - весь кремнезем застывал, приобретая высокую прочность, будучи предварительно обожженным, а затем помещенным в раствор извести.

Предшественник Фукса, инженер Вика, доказал, что любой известковый минерал, в котором содержится определенное количество извести, после прокаливания дает гидравлическую известь (твердеющую под воздействием воды). Благодаря Вика, во Франции быстро разрослось массовое производство гидравлического цемента, изготавливаемого путем обжига естественного глиносодержащего известняка. У Вика много заслуг перед сегодняшней строительной сферой, - в частности, для проверки схватывания цементной массы до сих пор используется аппарат, называемый иглой Вика.

Англичане от французов не отставали: примерно в одно время с Вика верноподданный королевы Паркер Джеймс изобрел так называемый романский цемент, для производства которого он использовал глину из грунта в устье реки Темзы.

Но глинистые почвы были неоднородными, и изобретатели двигались дальше – к мысли об изготовлении гидравлического цемента на основе смеси извести и глины.

В начале XIXв в России активно работали над рецептурой хорошего строительного раствора, и результаты поисков были использованы при восстановлении разрушенного во время наполеоновского похода Кремля.

Известный русский зодчий Челнев, работая над изготовлением скрепляющего раствора, пришел к выводу, что, обжигая на сухом топливе в горне смесь глины и извести до так называемого «белого жара» (имеется в виду температура 1200 С и выше), получается камнеобразный продукт, который, будучи измельченным, обладает не только способность затвердевать при взаимодействии с водой, но и высочайшими механическими характеристиками. Так в России был изобретен цемент.

А современный портландцемент был изобретен в Англии: каменщик по имени Джо Аспдин создал его на своей собственной кухне, нагревая в печке смесь глины и дробленого известняка до получения запекшегося комка, который он впоследствии растирал в порошок. Назвал он свой цемент портландом потому, что для его изготовления он применял камни, добытые в карьере одноименного острова. Но к изобретению Аспдина строительное сообщество начала XIX веке отнеслось с осторожностью, и распространяться портландцемент стал только через 30 лет после получения каменщиком патента на свое изобретения.

В годы советской власти в России проблемам использования и перспективам развития цементного производства уделялось много сил: именно цементная промышленность являлась базисом экономики страны. Но с годами интерес к данной теме поутих, и за последние двадцать лет никаких инноваций в производство цемента привнесено не было.

Читайте также интересное в блоге:

Очаровательная старая Москва
Как перестраивалась Москва
Сталинские высотки - символ, украшающий столицу
Яффо - самый древний город на земле
Цфат – город алхимиков, мистиков и потрясающей архитектуры
Как Эйфелеву башню на металлолом продали
История одного мошенничества: самый маленький небоскреб
Архитектурные путешествия: в гостях у итальянского хоббита
Архитектурные путешествия: необычная Португалия
Архитектурные путешествия: лучшие городские лестницы
Архитектурные путешествия: Саленто

Постоянная рубрика хенд-мейд:

Дом за 7 часов
Как превратить старый хлам в полезные вещи?
Хенд-мейд: настольная лампа руками ребенка
Хенд-мейд: простой абажур своими руками

Подписаться в три клика на обновления моего блога в жж - невероятно просто, но зато читать каждый день невероятно приятно! Я именно тот блогер, которого очень не хватает топу:)

Также можно подписаться в твиттере и в вк.

Когда появился цемент? | Дом и семья

Самым первым вяжущим веществом в строительном деле принято считать глину. Ведь она стала применяться с 5000 тысячелетия до нашей эры во всевозможных постройках! Многие из которых, кстати, дошли до наших дней.

Уже с 4-го тысячелетия до нашей эры в строительстве применяется известь. Сперва — в качестве защитной обмазки. Затем — для создания прочных покрытий, а также основы под художественные росписи в помещениях.

Примерно с 3-го тысячелетия до нашей эры стал применяться гипс для строительных нужд. Его использовали в качестве вяжущего вещества в кладочных растворах, штукатурках, покрытиях, в лепных и отделочных работах. В это же время стала применяться известь, иногда с добавлением золы, в растворах для кладки камня и для связывания мелких камней в искусственные монолиты.

Известно, что в ХII веке до нашей эры финикийцы догадались использовать гидравлическую известь в растворах при возведении культового сооружения на Кипре.

В Х веке до нашей эры те же самые финикийцы пошли дальше и стали применять кирпичную муку (цемянку) как гидравлическую добавку для придания высокой водонепроницаемости покрытиям своих водяных цистерн и древних водопроводов. Кирпичная мука, естественно, в те годы была не такой, что сейчас.

В V веке до нашей эры греки научились использовать карбонатные заполнители в известково-карбонатном растворе. Последний был близок по свойствам к современному бетону. Из такого материала греки соорудили, в частности, площадку алтаря для жертвоприношений в Северном Причерноморье.

Около 13-го года до нашей эры учёный Витрувий составил трактат по архитектуре, в котором предпринял попытку теоретически объяснить процесс обжига извести, её твердения и применения растворов на основе извести.

В 386−405 годах (уже нашей эры) Иероним Стридонский придал слову «цемент» (обозначавшему у римлян необработанный или битый камень) новое значение строительного раствора. Его современник, Аполлинарий Сидоний, под цементом подразумевал ещё и штукатурку.

В V веке отмечено широкое применение гидравлической извести (часто с применением цемянки, гипса, сахаристых веществ) в растворах, использовавшихся в Индии при сооружении дорог и гидротехнических сооружений в джунглях.

В VII—VIII вв.еках состоялось вторичное открытие гипса как хорошего вяжущего вещества. В это время его часто использовали в набивных полах и декоративных покрытиях в Западной Европе.

В Х-ХVI веках задокументировано повсеместное использование гидравлической извести при строительных работах в Германии, Нидерландах, Австрии, Чехии, Словакии, Польши, Румынии. Интересно, что гидравлическая известь на Руси применяется несколько позднее — с ХI века.

В ХII веке состоялось повторное открытие кирпичной муки как замечательной гидроизолирующей добавки.

И лишь в 1300 году слово «цемент» стали употреблять для обозначения раствора и вяжущего вещества. С этого времени оно и обрело свой последний, известный нам смысл. А поиск наилучших технологий для производства цемента и одновременное изучение его свойств продолжалось ещё более пятисот лет — вплоть до середины ХIХ столетия…

Кто изобрел цемент и когда?

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

Первые данные об использовании цемента в строительстве относятся примерно ко II веку до нашей эры. Смесь извести с вулканическим пеплом, пемзой и туфом со склонов Везувия использовалась римлянами как связующее при строительстве каменных сооружений.Римские строители также изготавливали отдельные элементы цементных конструкций, но прочность его оставляла желать лучшего.

В 1824 году Джозеф Аспдин разработал современный портландцемент, который в смеси с песком, гравием и водой уже можно было использовать в качестве строительного материала - бетона. Он хорошо выдерживает сжатие, но растяжение приводит к его разрушению. А железные балки наоборот отлично работают на растяжение и плохо на сжатие. Идея объединить эти добродетели почти одновременно пришла в голову нескольким людям.Жан-Луи Ламбо в начале 1850-х построил на юге Франции несколько небольших лодок из бетона, армированного железной сеткой.

Британец Уильям Уилкинсон в 1854 году первым применил железобетонные панели при строительстве двухэтажного дома в Ньюкасле. Примерно в это же время другой строитель, Франсуа Куанье, экспериментировал с железобетоном во Франции - он первым соединил стальную арматуру потолков со стеновыми панелями. Но в массовую практику новый материал ввел человек, не имевший отношения к строительству.
Изобретение железобетона стало одним из важнейших событий в истории строительства.
Жозеф Монье в 1846 году был назначен садовником оранжерей в саду Тюильри около Лувра. Для переноса апельсиновых деревьев на зиму в теплицу ему потребовалась прочная садовая кадка. Монье сделал несколько таких бетонных ванн (цемент с песком, ясень, молотый кирпич), но они все время давали трещины. Поэтому он укрепил их стены железными прутьями.

В то время считалось, что железные элементы при перепадах температуры быстро разрушают бетон, но за три года ни одна ванна не вышла из строя! После этого Monje перешла к резервуарам для воды и другим элементам ландшафтного дизайна из нового материала.В 1867 году он продемонстрировал железобетон 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 г.), строительные панели (1869 г.), мостовые конструкции (1873 г.), балки и шпалы (1878 г.).

В 1875 году под руководством Монье в замке Шатле был построен небольшой железобетонный мост. А в 1879 году немецкий инженер-строитель Густав Вайс купил права на все патенты Monjeu и усовершенствовал свою конструкцию, сместив арматуру в направлении наибольшей нагрузки на растяжение (Монье не был инженером и не углублялся в такие тонкости).Таким образом, Густав Вайс сделал последний шаг к современному железобетону, который вскоре захватил строительные площадки по всему миру.

.

Как делается бетон (новое исследование) Бетон

Как производится бетон: - Бетон представляет собой жидкую смесь цемента, воды, песка и гравия . Бетон можно заливать в формы или формы, и он затвердеет, чтобы создать необходимые компоненты бетонной конструкции. Вам интересно узнать о микроструктуре бетона? Вот Новое исследование по микроструктуре бетона.

Химическая реакция и гидратация

схватывание и твердение бетона вызвано химической реакцией между портландцементом и водой, это может быть продемонстрировано путем добавления небольшого количества цемента в воду, содержащую индикатор, быстрое развитие синего цвета отражает выделение гидроксила. Ионы из растворяющегося цемента химическая реакция между цементом и водой называется гидратацией.

Связанные: - Высокопрочные свойства бетона, прочность, добавки и состав смеси

Рис.1. Состав бетона

Растворение цемента увеличивает уровни кальция и кремния в растворе, когда концентрация растворенных веществ достигает критических уровней, в результате реакции осаждения образуются новые твердые продукты. Это эскиз цементных зерен, взвешенных в воде.

Твердые продукты Hydration образуют покрытия вокруг частиц цемента и постепенно заполняют пространство между ними, когда покрытия впервые начинают схватываться, происходит устойчивое увеличение прочности по мере того, как покрытия растут вместе, величина прочности, достигаемая за счет смесь цемента и воды зависит от того, насколько эффективно заполнено пространство между зернами.

Бетон затвердеет в течение нескольких часов, , но гидратация продолжается в течение недель, даже лет после укладки. Вот изображение частиц цемента до воздействия воды. Сухой цемент представляет собой мелкодисперсный порошок, и частицы не прикрепляются друг к другу после того, как цемент смешан с водой и оставлен стоять.

Сейчас картина совсем иная, частицы сгруппированы вместе и прикреплены твердым материалом, обеспечивающим структурную целостность.Ученые из Национального института стандартов и технологий научились моделировать гидратацию цемента на компьютере с помощью компьютерного моделирования.

Гидратация происходит быстрее, чем за несколько дней до гидратации. Моделирование частиц цемента размещаются на дисплее компьютера, компьютер определяет области частиц, которые могут растворяться в воде.

Кусочки растворенного цемента случайным образом диффундируют в воде и реагируют с образованием твердых фаз.Согласно определенным правилам после завершения цикла , растворения, диффузии и осаждения , компьютер переходит к другому циклу, поскольку этот процесс повторяется снова и снова.


Микроструктура бетона

Микроструктура развивает мосты между частицами, которые обеспечивают прочность материала. Компьютерное моделирование оказалось ценным, поскольку позволяет исследователям тестировать условия и проводить измерения, которые трудно достичь в реальной жизни.В конце моделирования гидратации структура затвердевшего цементного теста очень похожа на ту, что наблюдается под микроскопом.

Гидратация - это экзотермический процесс, при котором в результате химических реакций выделяется тепло, за процессом гидратации можно легко следить, отслеживая выделение тепла, которое сопровождает реакции,

это делается путем отхаркивания раствора из партии бетона и его взвешивания в бутылку, которая помещается в изотермический контейнер, термистор встраивается в свежий раствор , выходной сигнал термистора можно регистрировать с помощью На компьютере результаты этого эксперимента можно представить в виде кривой зависимости температуры от времени .

Подробнее : Производство портландцемента - процесс и материалы

Площадь под основным пиком может быть связана с ранним развитием прочности, первоначальное растворение цемента Purdue - это кратковременное выделение тепла, показанное первым пиком на калориметрической кривой.

После того, как продукты гидратации начального растворения быстро осаждаются на поверхности каждой частицы цемента, слой действует как защитный барьер и временно задерживает дальнейшее растворение частицы, что замедляет реакцию на период нескольких часов и называется период покоя.

Наличие периода покоя позволяет транспортировать бетон на строительную площадку, укладывать и обрабатывать формы, конец периода покоя представляет собой начало схватывания, после чего цемент снова начинает реагировать. быстро с водой, поскольку образуются новые продукты гидратации.

Ученые используют измерения других свойств для контроля схватывания и твердения бетона, исследователям часто необходимо знать, какая часть цемента гидратирована.


Степень гидратации

Степень гидратации можно оценить путем нагревания образца цементного теста и измерения потери веса в зависимости от температуры с использованием оборудования для термогравиметрического анализа . , свободная вода в образце удаляется путем нагревания до 105 градусов Цельсия при 105 градусах. . Образец сухой, но сохраняет свою прочность.

Вода, участвующая в реакциях гидратации, химически соединяется с цементом. Ее можно удалить из образца путем нагревания до 1000 градусов при 1000 градусов всей исходной смеси.вода была удалена из образца. Степень гидратации рассчитывается по весу химически объединенной воды, типичное цементное тесто, отвержденное во влажных условиях, достигает степени гидратации около 80% за 28 дней с,

Электрические свойства образцов цемента или раствора можно отслеживать с течением времени, что приводит к профилям изменений электрического сопротивления. Электрические свойства этого образца цемента измеряются с помощью двух металлических дорог и оборудования, которое измеряет сопротивление и импеданс.

Эта диаграмма показывает, как сопротивление электричества через цемент увеличивается по мере того, как цемент гидратируется в раннем возрасте, вода легко проводит ток через образец, но когда продукты гидратации заполняют открытые пространства внутри образца, электрический ток не может проходить так же легко, в этом Таким образом, электрические свойства могут быть связаны со степенью гидратации.

Сопротивление и импеданс цемента - это тема исследований, которые когда-нибудь могут изменить методы испытаний свежего бетона в полевых условиях.Текучие свойства бетона очень важны в этой области, потому что качественное строительство требует соответствующего уплотнения.

Стандартное испытание на осадку обеспечивает грубую оценку удобоукладываемости бетона, это испытание широко используется, потому что его легко проводить в полевых условиях, свойства жидкости также являются предметом исследования в лаборатории из-за потока изменений цемента по мере гидратации. Такие свойства, как вязкость и начальное сопротивление потоку, используются для характеристики жидких материалов.

Вода - это жидкость с низкой вязкостью и низким начальным сопротивлением текучести, но бетонный раствор и свежий цементный клей имеют гораздо более высокую вязкость, чем вода.

Вибрация часто используется для преодоления этого сопротивления в бетоне в лаборатории, текучие свойства цементного теста могут быть измерены с помощью этого реометра Brookfield , исследователи используют более крупное оборудование, такое как реометр Tattersall, для измерения свойств раствора и бетона.


Реологическое оборудование т можно использовать для измерения начального сопротивления потоку, которое во время схватывания называется пределом текучести.Предел текучести начинает увеличиваться, и способность к течению теряется, исследователи заинтересованы в характеристиках потока, чтобы понять, как процесс гидратации делает свежий бетон жестким и приводит к его затвердеванию.

Скорость гидратации можно контролировать несколькими способами, такими как температура, тип цемента и примеси . влияет на скорость, одной из наиболее важных переменных является температура окружающей среды, высокие температуры ускоряют гидратацию, так что схватывание также происходит быстрее. как последующее развитие силы.

Когда температура понижается, происходит обратное, хорошее практическое правило состоит в том, что на каждые 10 градусов Цельсия изменение температуры скорость гидратации изменяется в два раза, например, повышение температуры с 20 градусов Цельсия до 30. градусов Цельсия удваивает скорость гидратации , важно помнить, что когда погода становится более прохладной, бетон медленно затвердевает и его необходимо хранить в форме в течение более длительного периода времени.

Гидратацию бетона также можно контролировать, используя различные типы цемента для противодействия влиянию высоких или низких температур в полевых условиях, например, использование 3 типов цемента противодействует холоду, поскольку они быстрее гидратируются, также есть специальные химические вещества которые регулируют гидратацию, могут быть добавлены в бетон, чтобы ускорить процесс гидратации.

Установить замедлители гидратации этих материалов широко доступны.

Таким образом, гидратация - это химическая реакция между цементом и водой, которая связывает частицы цемента и заполнитель в бетоне в прочный, и во время массирования одним из важных преимуществ бетона перед другими строительными материалами является то, что он смешивается. и формируется на месте и может принимать очень большие и гибкие . Способность бетона быстро набирать прочность делает его ценным материалом для дорог, зданий, мостов и других важных сооружений .

Вам также понравится:

(Посещали 1725 раз, сегодня 2 раза)

Продолжить чтение

.

Дополнительные цементные материалы

Дополнительные цементирующие материалы (SCM) вносят свой вклад в свойства затвердевшего бетона за счет гидравлической или пуццолановой активности. Типичными примерами являются летучая зола, шлаковый цемент (измельченный, гранулированный доменный шлак) и микрокремнезем. Их можно использовать отдельно с портландцементом или цементом с добавками или в различных комбинациях. В бетон часто добавляют дополнительные вяжущие материалы, чтобы сделать бетонные смеси более экономичными, снизить проницаемость, повысить прочность или повлиять на другие свойства бетона.

Летучая зола , пуццолан, наиболее часто используемый в бетоне, является побочным продуктом тепловых электростанций. Коммерчески доступная летучая зола представляет собой тонкоизмельченный остаток, который образуется в результате сгорания пылевидного угля и уносится из камеры сгорания печи с выхлопными газами.

Шлаковый цемент , ранее называвшийся измельченным гранулированным доменным шлаком, представляет собой стекловидный гранулированный материал, образующийся при быстром охлаждении расплавленного железного доменного шлака, обычно путем распыления воды или погружения в воду, а затем измельчения до мелкости цемента.Шлаковый цемент является гидравлическим и может добавляться в цемент в виде SCM.

Дым кремнезема , также называемый конденсированным дымом кремнезема или микродиоксидом кремния, представляет собой мелкодисперсный остаток, образующийся в результате производства элементарного кремния или ферросиликоновых сплавов, который уносится из печи с выхлопными газами. Дым кремнезема, с золой или шлаком или без них, часто используется для изготовления высокопрочного бетона.

.

Часто задаваемые вопросы о грунте-цементе

МЕТОД ИСПЫТАНИЯ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОЧВЕННО-ЦЕМЕНТНОГО МАТЕРИАЛА

A. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Этот метод испытаний охватывает процедуры изготовления и испытания образцов затвердевшего грунта-цемента, приготовленных с портландцементом. Лабораторная максимальная плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги определяются для образцов с тремя различными процентными содержаниями цемента. Затем образцы уплотняются в форме перед гидратацией цемента до установленной в лаборатории максимальной плотности в сухом состоянии и оптимального содержания влаги и испытываются на прочность при неограниченном сжатии.

B. МАТЕРИАЛЫ

Материалы должны состоять из следующего:

    1. Почва
    Почва может состоять из любого сочетания гравия, камня, песка, ила, глины, калиши, шлака, шлака, песчаника, шлак, зола, отходы заводов по производству заполнителей, высококачественные щебеночные и гравийные заполнители, а также вышедшие из строя битумные покрытия.

    2. Портландцемент
    Портландцемент должен соответствовать последним спецификациям ASTM, AASHTO или CSA для портландцемента или смешанных гидравлических цементов.

    3. Вода
    Вода не должна содержать веществ, вредных для надлежащего твердения грунтово-цементного материала.

    4. Пуццоланы
    Пуццоланы, если они используются, должны соответствовать последним спецификациям ASTM, AASHTO или CSA для летучей золы, шлака и дыма кремнезема.

C. АППАРАТ

Устройство должно состоять из следующего:

    1. Форма
    Цилиндрическая металлическая форма диаметром примерно 4,0 дюйма (100 мм) и высотой 4,6 дюйма (115 мм), имеющая объем примерно 1/30 кубического фута (940 куб. см).Эта форма снабжена съемной опорной плитой и съемное расширением приблизительно 3,1 дюйма (80 мм) в высоте.

    2. Трамбовка
    Металлическая трамбовка с плоской круглой поверхностью диаметром 2 дюйма (50 мм) и весом 5,5 фунтов (2,5 кг). Трамбовка должна быть оборудована подходящим устройством для контроля высоты падения до свободного падения на 12,0 дюймов (300 мм) над отметкой образца грунта.

    3. Сито
    Сито ¾ дюйма (19 мм) должно соответствовать «Стандартным техническим условиям на сита для целей тестирования», AASHTO Обозначение: M-92.

    4. Экструдер для образцов
    Домкрат, рычажная рама или другое устройство, приспособленное для выдавливания образцов из формы.

    5. Весы
    Весы или весы емкостью не менее 10 000 граммов с чувствительностью к 1,0 грамму.

    6. Полиэтиленовые пакеты для заморозки
    Полиэтиленовые пакеты для замораживания представляют собой обычные пакеты для замораживания коммерческого типа емкостью 1 кварту (950 см3).

    7. Влажное помещение
    Влажное помещение или подходящий закрытый контейнер, способный поддерживать температуру 73 ° C.4 ° F ± 3 ° F (23,0 ° C ± 2 ° C) и относительной влажностью не менее 90 процентов.

    8. Машина испытание
    Испытательная машина может быть гидравлическим или винтовым типа с достаточным отверстием между верхней опорной поверхностью, а нижняя опорная поверхность машины, чтобы позволить испытания образцов указанных здесь. Машина должна выдерживать нагрузку не менее 20 000 фунтов (9 070 кг) с точностью ± 1% от общей нагрузки.

    9. Линейка
    Стальная линейка длиной 12 дюймов (300 мм).

    10. Большие кюветы
    Кастрюли достаточного размера для тщательного перемешивания материала, проходящего через сито ¾ дюйма (19 мм).

    11. Лопатки
    Лопатки или другие подходящие устройства для перемешивания и отбора проб материала, проходящего через сито ¾ дюйма (19 мм).

    12. Градуированный цилиндр
    Стеклянная или пластмассовая градуировка емкостью 1000 мл, используемая для измерения воды для смешивания.

    13. Маленькие сковороды или тарелки
    Сковороды или чашки для выпаривания, подходящие для взвешивания цемента и / или других примесей.

D. ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦА

Просейте достаточное количество материала почвы через сито ¾ дюйма (19 мм), чтобы определить максимальную плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги, а также обеспечить не менее девяти, 4,0 дюйма (100 мм). мм) диаметром 4,6 дюйма (115 мм) уплотненными образцами, имеющими общий объем 1/30 кубического фута (940 куб. см). (Обычно требуется около 100 фунтов (45 кг) сухой почвы.)

E. ПРОЦЕДУРА

    1. Определите максимальную сухую плотность и оптимальное содержание влаги

    а.Взвесьте три партии сухой почвы по 4000 грамм.

    г. Взвесьте три партии сухого цемента, чтобы они составили 4 процента (160 грамм), 6 процентов (240 грамм) и 8 процентов (320 грамм) партий сухой почвы.

    г. Поместите одну 4000 грамм сухой почвы плюс первый процент сухого цемента (4 процента) в большую кастрюлю и смешайте сухие ингредиенты до однородного цвета.

    г. Определите лабораторную максимальную плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги для грунтово-цементной смеси, следуя ASTM D558 - Стандартные методы испытаний для соотношений влажность-плотность грунто-цементных смесей.

    эл. Определите лабораторную максимальную плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги для 6- и 8-процентных партий цемента так же, как в шагах E.1.c. и E.1.d.

    2. Подготовить и испытать образцы на прочность при неограниченном сжатии

    a. Взвесьте три порции сухой почвы по 10 000 грамм.

    г. Взвесьте три партии сухого цемента, чтобы они составляли 4 процента (400 грамм), 6 процентов (600 грамм) и 8 процентов (800 грамм) партий сухой почвы.

    г. Поместите одну порцию сухой почвы 10 000 грамм плюс первый процент сухого цемента (4 процента) в большую кастрюлю и перемешайте сухие ингредиенты до однородного цвета.

    г. Добавьте достаточно воды, чтобы довести грунтово-цементную смесь до оптимальной влажности, как было определено ранее в шаге E.1.d. выше. Перемешивайте до достижения однородного содержания влаги во всей партии.

    эл. Сформируйте образец путем уплотнения подготовленной грунтово-цементной смеси в три равных слоя в форме в соответствии со стандартными процедурами испытаний Проктора.

    ф. Выдавите образец из формы и запечатайте в полиэтиленовый пакет для замораживания.

    г. Подготовьте еще два образца, как на шагах E.2.e. и E.2.f. от замеса грунтово-цементной смеси.

    ч. Приготовьте 6-процентную и 8-процентную партии цемента так же, как на шагах E.2.c. через E.2.g. и поместите все девять формованных образцов во влажную комнату для отверждения.

F. ИСПЫТАНИЯ

Три образца для каждого содержания цемента испытываются без крышки на прочность при неограниченном сжатии после 7 дней выдержки во влажном помещении.Эти образцы вертикально нагружают в испытательной машине со скоростью 0,05 дюйма / мин (1,25 мм / мин) до разрушения.

G. РАСЧЕТЫ

Прочность на сжатие (PSI) = Нагрузка (фунты) в зоне разрушения образца (дюйм²)

Прочность на сжатие (кг / м²) = Нагрузка (кг) в зоне разрушения образца (м²)

ПРИМЕЧАНИЕ: Отношение длины к диаметру (K-фактор) не учитывается.

.

Смотрите также