Экспериментальное исследование цемента Челиева

24 Июль 2009

В библиотеке Ленинградского института инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В. Н. Образцова хранится описанная выше книга Е. Челиева. Поднесенная Институту автором, эта небольшая книга в темно-зеленом сафьяновом, с золотым тиснением переплете хранится в деревянном, изготовленном в форме книги, с теми же отделкой и надписью, футляре. В нижней части (днище) футляра, отделанной черным бархатом, под книгой имеются три углубления размерами ок. 88Х54Х Х12 мм, в которых находились отвердевшие образцы трех, предложенных Челиевым и описанных им в книге мертелей или цементов, с вытисненными на поверхности обозначениями «мертель I, II и III» (рис. 38). До нашего времени дошел неполностью сохранившийся образец мертеля I, часть которого в июне 1956 г. была любезно предоставлена нам для исследования начальником библиотеки Н. В. Крицук.
Образцы мертелей были препровождены Челиевым при книге в конце 1826 г. В Московских ведомостях за 21 апреля 1826 г. было сообщено о выходе книги Челиева, «при коей по желанию, прилагаться будут три сорта образцов оного мертеля, сделанных с употреблением в № 1-м извести, 2-м мусора стенного и 3-м мусора штукатурного, смешанных с глиною и первые два на гипсовой воде», и указано, что «цена книги в Москве в бу-мажном переплете 5 рублей ассигнациями».
Мертель Челиева светло-кремового оттенка, отличается плотной структурой и значительной прочностью. При отделении образца для исследования он весьма трудно поддавался распиливанию ножовкой и мало выкрашивался. Несмотря на относительно небольшой возраст образца, порядка 130 лет, свободный Са(ОН)2 в нем отсутствует. Условия обжига, по-видимому, привели к связыванию части окиси кальция преимущественно в силикаты и алюминаты, гидраты которых в небольшой мере сохранились в некарбонизированном состоянии. Остаточная окись кальция карбонизировалась в процессе твердения.Равномерное введение гипса в сырьевую смесь, обжиг которой завершается при 1100—1200°, по-видимому, обусловливает образование в составе обожженного материала эстрих-гипса. Затворение же измельченного вяжущего гипсовой водой приводит к активизации твердеющего1 вяжущего, а при большом количестве гинса — к созданию своего рода гипсового романцемента. Оба эти мероприятия и по теперешним представлениям вполне соответствуют поставленным Челиевым целям.
В связи с природой дополнительных, возникающих при этом процессов твердения цемента, предпосылкой для эффективности практикуемой в настоящее время активизации некоторых цементов сульфатом кальция является повышенное содержание в цементе глинозема за счет окиси железа. Это как раз и свойственно цементу Челиева, глиноземный модуль которого, по табл. 25, составляет 3.5 при средней его величине у современных романцементов порядка 2.6.85 Эти соображения полностью, подтверждают рациональность указаний Челиева о значительном введении гипса в его цемент.

Filed in Гипс в 5:02

Comments Off

Относительное место Челиева среди современных ему ученых и техников в общем развитии цементного производства

16 Июль 2009

Цемент Челиева отличается значительно меньшим содержанием окиси кальция (31.25% в прокаленном веществе) и несколько пониженным основным модулем (1—1.35) от своих предшественников — естественных романцементов Паркера в Англии и Лесажа во Франции (55% и 1.34—1.25, по данным 1802—1823 гг.). Современных Челиеву данных полного химического анализа портландцемента (по существу искусственного роман-цемента) Аспдина не имеется. По анализу Петтенкофера-Хопфгартнера 1849 г., этот цемент содержал 54.11% СаО и имел основной модуль 1.58.
Более молодой, естественный романцемент Петербургского завода П. Е. Роше, по данным 1862 и 1869 гг., имел 36.4% СаО (при 10.3% MgO) и модуль 1.76 при работе на тосненском мергеле и 45.0% СаО' (при 3.8% MgO) и модуль 1.62 — на волховском мергеле. Завод Роше, основанный в 1848 г., в течение 57 лет выпускал отличный романцемент, который находил широкое применение в Петербурге, Москве и особенно в Кронштадте. Здесь им с огромным экономическим эффектом заменяли в разнообразных подводных и наземных сооружениях английский портландцемент, стоивший при одинаковом качестве втрое дороже.
Только потому, что Роше и его преемники упорно придерживались распространенных в 50-х годах неправильных представлений Минара (Франция) о необходимости неполного обжига сырья (в противоположность взглядам Челиева), завод Роше не перешел на выпуск портландцемента. Это было осуществлено при том же сырье (волховский мергель) А. Р. Шуляченко на основанном им в 1884 г. Глухоозерском заводе в Петербурге. Замечательно то, что точно такая же, как у цемента Роше 1869 г., характеристика (основной модуль 1.63) естественного роман-цемента из волховского мергеля вытекает из анализа, приведенного' Клапейроном в статьях 1823—1825 гг. о русском цементе.92
Еще больше отличается цемент Челиева от сильно гидравлической извести Смитона (1756 г.) из Аберто с 81.5% окиси кальция и основным модулем 4.3. Насколько значительно различие цемента Челиева и предшествующих ему известей, применявшихся в различных районах нашей страны, показано ранее при обсуждении данных табл. 25—27 (стр. 391 — 395).
Современный нам романцемент разных стран, по данным анализа 46 проб, имеет 41.0—63.4% окиси кальция. Основной модуль романцемента лежит в пределах 1.7—1.2. У современных гидравлических известей он составляет 10—5 (слабо гидравлические извести) и 5—1.7 (сильно гидравлические), у портландцементов — 2.4—1.9.
Однако заслуга Челиева и Аспдина и значение их открытия заключаются не только в усовершенствовании процесса производства роман-демента и расширении для него сырьевых ресурсов введением в практику искусственной сырьевой смеси. Романцемент и поныне изготовляют преимущественно из естественного сырья. Неизмеримо большее значение имело то обстоятельство, что созданный ими негасящийся (в отличие от гидравлической извести) продукт явился одним из чрезвычайно существенных этапов постепенного совершенствования гидравлического вяжущего вещества, приведших человечество к современному портландцементу.
Предшественники Аспдина и Челиева, передовые ученые, инженеры и изобретатели разных стран, уже рассеяли заблуждение, которое в результате некритического восприятия римских традиций повсеместно господствовало до XVIII в. Но предметом их работ ко времени Аспдина и Челиева еще оставались преимущественно искусственные гидравлические извести и естественные романцементы.
Крупнейшие ученые-технологи Москвы и Петербурга И. А. Двигубский, В. М. Севергин и Ф. Н. Денисов в своих курсах технологии 1807— 1828 гг. продолжали придерживаться известных римских канонов, узаконивших известково-пуццолановые смеси. Хотя Денисов и был в 1825 г. цензором книги Челиева, он не упоминает его в своем курсе 1828 г. Даже П. А. Ильенков в фундаментальном труде 1851 г. осветил опыт римлян, Смитона, Паркера, но не пошел далее искусственных гидравлических известей Вика и умолчал о Шарлевиле, Челиеве, Роше. Работа Челиева прошла совершенно бесследно для Петербургской Академии наук и ученых обеих столиц, но нашла достойную оценку в других, более прогрессивных научно-технических кругах, о чем говорится ниже.
Все это дает основание констатировать не только оригинальность и независимость изобретения Челиева, но в значительной мере и отход изобретателя от представлений его современников. Об одновременных работах своего единомышленника Аспдина Челиев не знал и это не удивительно, если вспомнить, что до 1851 г. не знал о них даже Пэсли и нто первые упоминания об английском портландцементе в России относятся к 1847 г.

Filed in Гипс в 5:03

Comments Off

Оценка труда Челиева современниками

8 Июль 2009

Поскольку Челиев очень скоро был забыт, а труд его вторично открыт только в наше время, уместны вопросы — кто же знал Челиева как изобретателя цемента и если современники знали труд Челиева, то как они •его оценивали? Ответить на эти вопросы помогают обнаруженные в архивах материалы, из которых выясняется следующее.93
26 марта 1826 г. Управляющий III округом путей сообщения (Москва) инженер-полковник Яниш, известный администратор по дорожному делу, обратился к Главноуправляющему путями сообщения герцогу А. Вюртембергскому с рапортом, при котором препроводил по просьбе «начальника мастерских команд Московской Военно-рабочей бригады, 6 класса 94 Челиева» его труд с образцами мертеля — «плод долговременных его практических работ». Яниш очень лестно характеризовал работу Челиева и указал, что у нескольких, устроенных Челиевым в Москве бассейнов для фонтанов каменная кладка «совершенно противустоит действию воды от качества твердеющего в оной мертеля». Он отметил, что эти «опыты действительны в отношении жирных известей (chaux grasses), употребляемых в Москве», что «служит подтверждением теории Виката, изложенной в творении полковника Рокурта».95
Считая, что труд Челиева заслуживает внимания и поощрения, а также «тщательного разбора для придания его опытам, относящимся только до жирных известей, достоинства быть полезным», Яниш в заключение подчеркнул «общую пользу обнародования оного».96
Труд Челиева был разобран Комиссией для рассматривания дел построениям разных зданий, смет и проектов и Советом путей сообщения. Комиссия б мая 1826 г. констатировала, что сравнение способов Челиева с опытами Вика (по Рокуру) устанавливает полное сходство мертеля № 1 с мертелем, описанным у Рокура (chap. 4, § 30);97 состав двух остальных мертелей устанавливается предварительными опытами. Комиссия одобрила методы составления мертеля Челиева, но отметила, что затворение («смачивание») его гипсовой водой «требует еще опытов; ибо из сочинения его не видно, чтобы мертель, смоченный гипсовою водою, был употребляем в подводных строениях».98
Совет путей сообщения в своем заключении в журнале Совета от 12 мая 1826 г. также дал положительную оценку труду Челиева: «Во внимание к трудам г. Челиева и в поощрение усердия его к общей пользе, как о том представляет полковник Яниш, Совет мнением полагает: купить до 200 экземпляров. . . сочинения для разсылки оных инженерам путей сообщения с тем, чтобы они, рассмотрев внимательно предлагаемые в изъясненном сочинении способы составления и употребления мертеля, принимали оные способы в соображение при построении гидравлических сооружений.»99
Главноуправляющий путями сообщения в резолюции предписал также «купить для библиотеки Института [путей сообщения] 10 экземпляров сочинения Челиева», вопрос же о поощрении Челиева — предоставить Московскому военному генерал-губернатору, которому направить заключение Комиссии. Главное управление путями сообщения 30 сентября того же года направило соответствующее отношение генерал-губернатору, о чем уведомило Яниша, а также сообщило директору Института о 10 книгах.
Узнав о принятом решении, Челиев обратился 19 октября 1826 г. к Янишу с отношением, в котором писал: «Получив отношение ваше, уведомившее меня о воле Его Королевского Высочества Главнокомандующего путями сообщения, купить для библиотеки Института путей сообщения, сочинения моего книги, о приуготовлении для подводных строений мертеля или цемента 10 экземпляров мне весьма лестно иметь сие одобрение столь малому моему труду; и весьма желательно иметь честь представить для сего полезнейшего заведения оных 10 экземпляров, не в виде продажи, но в виде усерднейшего пожертвования, и моей признательности ко одобрению Совета путей сообщения и Комиссии рассмотрения проектов и смет».

Filed in Гипс в 5:03

Comments Off