Вяжущие вещества

Смешение извести и портландцемента

admin — Fri, 05 Mar 2010 10:23:32 +0000

Смешение извести и портландцемента с различными естественными гидравлическими добавками явилось основой производства разнообразных современных известково-пуццолановых цементов и пуццолановых порт-ландцементов, особенно пригодных для гидротехнических и морских сооружений. Еще более эффективными оказались цементы: известково-шлаковый, различные шлаковые и шлако-портландцемент.
Для специальных целей, наряду с обычным, выпускаются, например, быстротвердеющий, пластифицированный, сульфатостойкий и гидрофобный портландцементы; тампонажный, дорожный, песчанистый, декоративные (белый и цветной) портландцементы; глиноземистый и ангидрито-глиноземистый, кладочный, кислотоупорный цементы. Наряду с цементом сохраняют определенное значение и его предшественники — гипс и строительная известь. Выпуск этих трех видов вяжущих в нашей стране, например, составил: в 1913 г. цемента 68.5, гипса 9 и извести 22.5%, в 1961 г. соответственно 78.6, 6.9 и 14.5%, а на 1965 г. намечен: 76, 8.8 и 15.2%.
Прогресс в развитии вяжущих веществ на протяжении тысячелетий привел к переходу от тяжелых, массивных каменных инженерных сооружений к легким, изящным конструкциям из искусственного камня — бетона. В седой древности устойчивость сооружений обеспечивалась огромным весом каменной массы. В начале нашей эры и вторично в новое время фактором устойчивости сооружений стало применение цемента — материала для связывания камней, кирпича и изготовления бетона.Древние сооружения превосходно выполняли предназначенные им функции, были прочны, долговечны, красивы. Будут ли современные сооружения более прочными и долговечными — покажет время. Однако несомненно, что прогресс в области строительной техники, включая производство строительных материалов, освободил колоссальное количество человеческого труда и чрезвычайно сократил сроки строительства. Поэтому он явился одной из предпосылок не только индустриального, но и социального прогресса.

Производство цемента

admin — Sat, 27 Feb 2010 11:22:12 +0000

Производство цемента в настоящее время является одним из разделов химической технологии силикатов и основано на физико-химических процессах превращения исходных сырьевых компонентов, взаимодействующих во время обжига, в цемент. Твердение цемента и служба его в строительных сооружениях основаны на физико-химических процессах взаимодействия цемента с водой (и другими компонентами раствора или бетона) с последующей коллоидацией, кристаллизацией и уплотнением продуктов этого взаимодействия. Исследования выдающихся химиков и технологов А. Ле Шателье, А. Ляфюма, В. Михаэлиса, Г. Кюля, Р. Бога, А. Р. Шуляченко, А. А. Байкова, П. П. Будникова, В. Н. Юнга, П. А. Ре-биндера и многих других ученых разных стран создали научную основу современного цементного производства, но еще не раскрыли полностью сложных процессов химии образования, твердения и коррозии цемента. Сказанное определяет связи развития химии и технологии цемента с развитием химии и химической технологии вообще.
До возникновения современной цементной (гипсовой, известковой) промышленности производство вяжущих веществ — предшественников теперешнего цемента, равно как и приготовление из них штукатурных и кладочных строительных растворов и бетонов, обычно являлось первоначальным этапом строительного производства. Химиками и технологами-практиками по вяжущим и раннему цементу были строители, которые являлись и потребителями этого продукта. Поэтому история вяжущих веществ до XIX в. по существу является историей строительных растворов.
Позднее производство цемента и других вяжущих стало задачей технологов-силикатчиков, а за строителями остались лишь изготовление и использование растворов и бетонов на строительных площадках. В последнее время сильно развивается заводское производство товарных растворов, бетонов, сборных бетонных и железобетонных конструкций, возглавляемое технологами-бетонщиками. Функция же строителей все больше ограничивается применением готовых растворов, бетонов и монтажом бетонных и железобетонных элементов, поставляемых на строительную площадку. Однако тесная связь цементного и строительного производства не только сохраняется, но с развитием обеих отраслей увеличивается.
Использование в цементном производстве методов и средств массовой механической обработки (дробления и помола) минерального сырья и полупродукта производства — клинкера определяет значительную зависимость развития цементного производства от прогресса машиностроения. Наряду с этим возрастающая потребность цементного производства в сложном, мощном оборудовании (трубчатые мельницы размерами до 3.6x15 и 4.2x14.8 м, вращающиеся печи величиной до 5x185 и 5.2/5.6 X Х178 м) в какой-то мере стимулирует развитие тяжелого машиностроения.
Заимствуя у других отраслей промышленности оборудование для горных работ, транспортирования материалов, дробления и помола, обеспыливания, производства и передачи энергии, развивающаяся цементная промышленность, в свою очередь, предоставляет им собственный опыт в области приготовления и транспортирования пылевидного топлива, обжига сырья ит. д.
Производство цемента является в конечном счете одним из значительных звеньев тяжелой промышленности, оказывающим существенное влияние на развитие остальных ее отраслей, а сам цемент, наряду с углем и металлом, относится к важнейшим факторам индустриального развития общества и роста его материальной культуры. Эта функция цемента и его предшественников во все увеличивающейся степени проявляется на всех этапах исторического развития. Цемент позволил осуществить и сохранить величайшие сооружения древности, обеспечил строительство навигационных каналов и мостов в эпоху промышленного переворота, а в дальнейшем — быстрое развитие шоссейного и железнодорожного транспорта, машиностроения и промышленного строительства.
В периоды, образно характеризуемые как век металла, пара, электричества, цемент сыграл большую роль в строительстве металлургических предприятий, теплосиловых установок, тепловых и гидравлических электростанций. А в эпоху использования энергии атома надежная биологическая защита от радиоактивных излучений стационарных ядерных реакторов и ускорителей (обязательное условие их эксплуатации) немыслима без использования цементного бетона. Важнейшими предпосылками для радикального развития производства и применения цемента явились создание во второй половине XIX в. современного портландцемента и использование его совместно с железом в универсальном строительном материале — железобетоне.

Народнохозяйственное значение цемента

admin — Sat, 20 Feb 2010 11:31:37 +0000

В. И. Ленин характеризовал народнохозяйственное значение цемента, строительных материалов и строительной промышленности следующим образом: «Одним из необходимых условий роста крупной машинной индустрии (и чрезвычайно характерным спутником ее роста) является развитие промышленности, дающей топливо и материалы для построек, и строительной промышленности».34 В свою очередь, «крупная машинная промышленность и перенесение ее в земледелие есть единственная экономическая база социализма», единственная материальная основа его.35 Анализируя промышленную статистику России 1866—1890 гг., Ленин подчеркнул, что «особенно замечателен быстрый рост последнего [цементного] производства, свидетельствующий о развитии строительной промышленности», и привел данные об увеличении стоимости производства цемента более чем в семь раз, а количества предприятий в пять раз.36
О роли строительной индустрии (включая сюда и производство строительных материалов) в социальном развитии Ленин писал, рассматривая формирование пролетариата как класса. При этом он специально выделил категорию строительных рабочих, количество которых, по его мнению, к концу XIX в. «в Евр. России должно составлять не менее 1 миллиона человек. Эту цифру надо скорее признать минимальной, ибо все источники свидетельствуют, что число строительных рабочих быстро возрастает в пореформенную эпоху. Строительные рабочие представляют из себя образующийся промышленный пролетариат, связи которого с землей, — очень слабые уже в настоящее время, — с каждым годом ослабевают все более и более. . . Если падающая лесная промышленность характеризует малоразвитые формы капитализма, мирящегося еще с патриархальным строем жизни, то развивающаяся строительная промышленность характеризует высшую стадию капитализма, ведет к образованию нового класса промышленных рабочих и знаменует глубокое разложение старого крестьянства».37 «Скачкообразное развитие капиталистического хозяйства, смена продолжительных плохих годов периодами „строительной горячки" (подобно переживаемой ныне, в 1898 г.) дает громадный толчок расширению и углублению капиталистических отношений в строительном деле».38 Говоря о значении цемента, нельзя не упомянуть еще о двух аспектах этого вопроса, о функции цемента как заменителя дерева и металла. Как указывает В. И. Ленин, в пореформенную эпоху «развитие торговли, промышленности, городской жизни, военного дела, жел. дорог и пр. и пр., — все это вело к громадному увеличению спроса на лес для потребления его не людьми, а капиталом».39 Отпуск лесного материала за границу в 1856, 1881 и 1894 гг. возрастал в пропорции 100 : 500 : 650. Объем внутренних перевозок лесных строительных материалов и дров с 1866— 1868 к концу восьмидесятых годов возрос более чем вчетверо. Стоимость дров за 5—7 лет увеличилась вдвое. Аналогичная картина наблюдалась не только в России, но и в других странах.
Перед человечеством возникла важнейшая, для некоторых стран угрожавшая стать трагической, проблема изыскания заменителя дерева как источника энергии и как строительного материала, чтобы приостановить быстрое хищническое истребление лесов.40 Спасительными заменителями леса явились каменный уголь (как источник энергии) и цемент в растворах каменных сооружений, бетоне и железобетоне (как строительный материал). Они не только с успехом заменяли дерево, но и открывали новые возможности для расширения промышленного производства, особенно химической и текстильной промышленности.

Глина

admin — Sat, 13 Feb 2010 11:32:08 +0000

Человек начал строительную деятельность еще в доисторическое время, устраивая себе простейшие жилища, а позднее возводя культовые, оборонительные и производственные сооружения. Характер строительства зависел от географических и климатических условий, наличия доступных для использования материалов, уровня техники и характера домашнего уклада в связи с развитием семейных и общественных отношений, а в дальнейшем и от религиозных представлений. В свою очередь, взаимоотношения и верования людей определялись уровнем производительных сил и общественно-экономических условий.42
В эпоху палеолита жильем для людей зарождавшегося первобытнообщинного (родового) строя в межледниковое время служили легкие шалаши и ветровые заслоны из ветвей, сучьев и коры, законопаченные листьями, травой или мхом. Во время последнего оледенения это были естественные навесы и пещеры, шалаши летом и хижины из снега и льда зимой, легкие постройки из кольев и переплетенных ветвей, обтянутые шкурами и берестой, большие землянки с плоским покрытием.
Повышение температуры земной поверхности и переход к оседлому земледельческому образу жизни, развитие производительных сил и общественных отношений в послеледниковое время вызвали значительное развитие строительного дела и возникновение неизвестной палеолиту керамики в эпохи неолита и бронзы. Изготовляя глиняную посуду, человек оценил вяжущие свойства глины и начал применять ее в строительстве. Люди этих эпох устраивали жилища разнообразных типов, размеров и формы из земли, глины, дерева, камня, бересты и шкур. Это были и землянки и огромные, обычно несколько заглубленные дома, стоящие отдельно или связанные в комплексы.
Так как обработка кремневыми орудиями дерева была затруднительна, а камня — почти невозможна, глина стала одним из основных строительных материалов в постройках неолита. Ее использовали не только для обмазки плетневых стен, перекрытий и устройства печей, полов, мебели, но и для возведения глинобитных домов. Это обстоятельство и повсеместное распространение глиняной посуды определили исключительно важное с этого времени значение глины в строительстве, технике и культуре.
Глинобитные дома трипольской (Днепро-Днестровский бассейн, III— 11 тысячелетия до н. э.) и придунайской культур в связи с сыростью почвы не были заглублены и имели толстые, до 0.2 м, полы из обожженной с поверхности глины, а иногда из обожженных глиняных плит, уложенных на глиняном растворе. В домах из глины, а затем и дерева камень применялся очень редко и служил для обкладки низа и еще роже — для вымостки пола.
Создание металлических орудий, кооперация труда и возникновение культовых представлений к концу неолита вызвали применение неотесанного или очень грубо обработанного камня в сооружениях культового назначения и погребениях. Большие мегалитические (крупноблочные) сооружения возводились из огромных, иногда в несколько десятков тонн, глыб камня и в разных районах различались (в отличие от жилья) разнообразием местного камня, приемов работы и внешнего оформления. К ним относятся коллективные гробницы (дольмены, гробницы с ходами, крытые галереи и цисты) и культовые, иногда меморативные сооружения (менгиры, кромлехи и каменные аллеи).
В отдельных случаях камни соединяли при помощи шипов и гнезд (покрытие трилитов) или связывали глиняным раствором (циклопические купольные гробницы из небольших камней конца бронзовой эпохи). Однако основным средством скрепления камней и придания мегалитическому сооружению устойчивости и прочности являлась тяжесть покрытия. Для утяжеления покрытие часто обмазывали глиной или засыпали землей. Только в более поздних циклопических сооружениях, постройках из мелких камней и сырцового кирпича, деревянных срубных постройках самостоятельное значение приобретает стена. Мегалитическая кладка насухо — следствие несовершенства применявшихся орудий — предшествовала кладке из мелких камней правильной формы с применением растворов.
Наряду с камнем (и деревом) глина сохраняла тогда (в определенной мере сохраняет и теперь) свое значение материала для постройки глино-деревянных, глинобитных и сырцово-кирпичных жилищ, а позднее и для изготовления обожженного кирпича и других изделий строительной керамики.

Глина — тонкообломочная, дисперсная, пластическая горная порода

admin — Sat, 06 Feb 2010 11:49:10 +0000

Глина — тонкообломочная, дисперсная, пластическая горная порода — продукт выветривания изверженных и метаморфических горных пород, богатых полевыми шпатами. Основным минералом ее является каолинит А1203 • 2Si02 ' 2Н20 с расчетным количеством 39.5% глинозема, 46.5% кремнезема и 14% химически связанной воды и колеблющимся содержанием примесей, обусловливающих характер глины, и механически связанной воды, придающей глине пластичность.
В отличие от остальных горных пород, глина при высушивании теряет гигроскопическую воду и связанную с ней пластичность, а при затворе-нии водой впитывает ее и образует легко формующуюся пластичную массу. Последняя при высыхании на воздухе (но не под водой) отвердевает и приобретает значительную прочность. Так, например, при испытании девяти разновидностей глины на Филиппинах, прочность на растяжение после высушивания в течение нескольких суток трех разновидностей составила 21, а одной даже 31 кг/см2. Прочность на сжатие самана — сырцового кирпича из глины, песка и соломы, высушенного на воздухе — обычно не менее 20 кг/см2.
При обжиге глина теряет не только гигроскопическую, но и конституционную воду и превращается в твердое камневидное тело, уже не впитывающее воду и не восстанавливающее пластичность. Прочность обожженного глиняного кирпича на сжатие обычно составляет, например, 75— 150 кг/см2. И высушенная и обожженная глина сохраняет форму, приданную ей в исходном пластичном состоянии.
В противоположность более поздним вяжущим (гипсу, извести, цементу), глина как вещество с вяжущими свойствами первоначально использовалась в виде битой массы и сырца — своеобразного мелкозернистого бетона и только позднее — в качестве раствора для связывания камня и обожженного кирпича. Поэтому раннюю историю вяжущих приходится изучать для глины — на глинобитных конструкциях и сырце, а для извести — на растворах прошлого.
Прогресс в строительном использовании глины и переход от примитивного раннего глиняного вяжущего к более совершенным вяжущим — гипсу и извести, в связи с эволюцией стеновых материалов, особенно наглядны на опыте Древнего Египта.

Гидравлические добавки и цемент в России

admin — Thu, 28 Jan 2010 22:28:06 +0000

Через семь лет после основания Петербурга в собственноручно подписанном письме — распоряжении коменданту Москвы кн. М. П. Гагарину — Петр предлагает: «Господин полковник и камендант. По получении сего писма пришли сюда, не мешкав, извести [слово «извести» зачеркнуто Петром] цемента бочки две или три. Piter. Из Санкт Петербурха в 22 день майя 1710» (рис. 26).89 По-видимому, московский цемент истребовался в качестве образца для организации местного производства этого продукта.
В «Реестре разным ведомостям и другим письмам с 1700 по 1721 г.» из Петровского кабинета под 1714 г. значится «ведомость за рукою рижского полку поручика Сурмина, сколько из Ямбурга послано в Петербург семениту бочек и стекол круглых».90 В 1717 г. кабинет-секретарь Петра I Алексей Васильевич Макаров в письме к торговому комиссару в Голландии Осипу Алексеевичу Соловьеву в Амстердам упоминает об образцах семента, отправленных в столицу из Голландии: «Государь мой, Благодарствую за Ваше писмо и за посылку извести сементу 10-ти бочек, которые изволили отправить в Санкт-Питербурх. . . А. Макаров. В 22 день апреля, из Кале». 91 Письмо было написано во время заграничной поездки Петра I, после приезда его из Амстердама во Францию.
В дальнейшем из Петербурга в губернии был разослан «при указе из Сената образцов камень, из чего делается семент, велено такого камня искать, и ежели против той пробы найдется о том в Сенат писать и для пробы оного по малой части присылать в Сенат». С мая 1719 г. до января 1720 г. из провинций и уездов Киевской, Смоленской, Рижской, Архангел огороцкой (Архангельской), Казанской и Сибирской губерний были присланы 28 проб камня с точным указанием месторождений. По указу Петра образцы были отосланы через «канцелярию полицемейстерских дел. . . для освидетельствования. . . при указе в коллегию Берг и Мануфактур. Того ради, что всякие рудокопные дела ныне ведомы в той коллегии».92
В 1720 г. петербургский купец Герасим Пустынников донес Сенату: «В прошлом 719-м году приискал я вышеимянованный в Копорском уезде в Скворецкой вотчине. . . камень, который годен на семент. А как я оного сементу изучился делать, то оного наделал я пуд з две тысячи [32. 8 т], которой привез в Санкт Питербурх и отдал в Адмиралтейство. . . А каков семент из оного камня делаетца, тому прилагаю при сем пробу».Широкое развитие в производстве цемента получила частная инициатива, поддерживавшаяся правительством. По-видимому, одним из первых заводчиков, получивших привилегию на изготовление цемента, был обер-комендант Петербурга с 1704 г., в дальнейшем генерал-лейтенант Роман Вилимович (Вильямович) Брюс, брат генерал-фельдмаршала графа Якова Брюса. В это время ввоз цемента в Петербург был запрещен. В дальнейшем владельцем цементных предприятий был и первый государственный канцлер граф Гавриил Иванович Головкин.
«Прошлых 725 генваря 25 дня и в 726-м годе марта 9 чисел по Ея Императорскому Величества [Екатерины I] указу и по приговору Берх-коллегии определено. . . семент в Копорском уезде в Скворецкой вотчине Брюсовой [вдове и наследнице умершего в 1720 г. Р. В. Брюса], тако ж и в даче Ея Императорского Величества на Славянке, где такой камень семент отыскан, производить помянутой генералше Брюсовой с ком-панейщиками Пустынниковым и Маричем».98
В решении Верховного тайного совета от 16 декабря 1726 г. также упоминается первый из названных заводов генерал-лейтенантши Брюсовой в связи с донесением вице-президента Берг-коллегии Зыбина, ходатайствовавшего, «чтоб повелено было в селе Красном мельницу, которая построена для сементного заводу и строением отдать к тому медному заводу».99 9 сентября 1726 г. подпрапорщику Борису Сенковскому и Никите Радчинскому было разрешено устройство сементно-известкового завода в том же Копорском уезде, где они обнаружили «камень белой к делу семента и извести».100
В 1728 г. та же генерал-лейтенантща Сарра Ивановна Брюсова с Юрием Маричем снова просила привилегию на изготовление семента из камня, приисканного на мызе Славянской в Скворецкой волости Копорского уезда. В случае предоставления им монополии, компанейцы обязывались поставлять семент в Петербург зимой по 30 коп. и летом по 35 коп. за пуд, чтобы не нужно было как прежде выписывать этот продукт для «палатного и канального строения по дорогой цене [68 коп. за пуд в 1744 г.] из-за моря».101 На протяжении 1728—1729 гг. на строительстве Ладожского канала было израсходовано 38.5 тыс. пуд. (630 т) семента с заводов Брюсовой. 11 мая 1730 г. в Берг-коллегию обратился за разрешением построить заводы и «камень ломать к делу семента» Руцынский; разрешение было дано.

Экспериментальные исследования строительных растворов

admin — Thu, 21 Jan 2010 22:29:05 +0000

Проведенные нами экспериментальные исследования строительных растворов из сооружений петровского и послепетровского Петербурга и изыскания лингвистического характера, а также дополнительные-письменные источники того времени, в сопоставлении с аргументами Б. Ратенберга позволили установить подлинное значение петровского-цемента. Это измельченная, иногда обожженная, добавка, придававшая воздушной извести водостойкость (старый прием римлян) и ускорявшая твердение и нарастание прочности воздушной и гидравлической известей (цемянка, глинит, карбонаты кальция, магния и т. д.).
В записке С. Н. Богомолова — служащего компании Руцынского — описаны элементы технологии цемента того времени: «Цемент делаетца таким образом: собирают из земли камень белой и разбивают оной молотами в мелкие куски, а потом в ступах толкут и сеют ситом, а которые на севке явятца те мелютца на жерновых на мельницах, и что высеетца и смелятца мелкое то и семент называетца. Токмо во время проб по усмотрению архитекторскову в тот семент прибавляетца известь серая по третей доле или сколько за удобно рассудитца. А кроме оного никаких материалов не кладетца».106
Описание Богомолова исчерпывающе характеризует и процесс производства семента и сам раннепетербургский цемент, или семент — безобжиговую тонкомолотую известняковую (карбонатную) добавку (микронаполнитель) к серой, т. е. тощей воздушной, или гидравлической извести. Она вводилась в раствор в количестве, соответствовавшем классическому составу известковых растворов 1 : 3, или по надобности.
Имеются указания о практиковавшемся на карьерах отборе камня по слоям для производства семента и извести — «а оного камня верхней слой [обычно отличающийся повышенным содержанием глинистых веществ] беретца на дело семента, а средний и нижней на дело извести»' (месторождение по реке Пудости). В донесении Беретина об израсходовании «на зжение семента дров 150 сажен ценою 225 рубли» 107 речь идет о другом сементе того времени — обжигаемых добавках к извести в виде глины (глинит), мергеля, доломита и т. д. Широко применявшейся обжигаемой и глинистой добавкой к извести оставался и популярный в древней Руси семент в виде кирпичной или черепичной муки, позднее названный цемянкой.
Исследование нами строительных растворов ряда петербургских монументальных сооружений XVIII—начала XIX в. (см. стр. 300—306) обнаружило следующее. В растворах Петропавловского собора (1712— 1733 гг.), наряду с обычными естественными заполнителями, применены цемянка различной степени обжига и доломитизированный известняк, отчасти обожженный, при величине зерен от 0.02 до 1.5 мм, иногда и до< 2—3 мм. Растворы Большого Гостиного двора (1761—1775 гг.) и Исаакиевского собора (1796—1820 гг.) менее прочные, чем у. Петропавловского' собора, содержат из добавок только цемянку. В качестве вяя^ущего вещества использована раньше, чем в других странах гидравлическая, чаще' сильно гидравлическая известь с различным содержанием окиси магния. С самого начала каменного строительства в Алексапдро-Невском монастыре (1717 г.) использовали «кирпичную щебень» с новых кирпичных заводов «для буту».108
Что касается упомянутых Богомоловым «проб», т. е. испытаний семента в смеси с известью, то известен метод испытания его на водонепроницаемость, примененный 1 июня 1736 г. для допуска поставщика к участию в публичных торгах на поставку семента. Испытание заключалось в изготовлении из известково-сементной смеси сосудов (ящиков), наполнении их водой и наблюдении за сохранностью во времени. Отмечены случаи сохранности ящиков в течение четырех и даже семи недель.
Наибольший размах использование семента получило в гидротехническом и крепостном строительстве. Около 75% семента, изготовленного в первой половине XVIII в., было израсходовано на строительстве Ла-.дожского канала. В феврале 1736 г. три раза (19, 23 и 26 числа) было объявлено о том, что «к строению кронштацкого канала, доков и военной гавани потребно доброго сементу несколько тысящь бочек. . . и кто оные ставить желает, теб привозили пробы сементу. . . сем месяце господину Генералу от фортификации Лубрасу в Санктпетербурге а по том в Крон-штат в Кантору от строеней немедленно».

Эффективность сементов

admin — Wed, 13 Jan 2010 22:29:32 +0000

Эффективность сементов — гидравлических и ускоряющих твердение добавок к извести — и развитие строительства вызывали дальнейшее увеличение потребности в цементе, или сементе, иногда превышающей возможности местного производства. В 1724 г. по одобрению «полатного дела мастера Франца Девал я» были приняты от трех поставщиков 111 «реньсковых бочек галанской сементи» по 8 руб. 16 коп. 41 гр. за бочку для работ в Летнем доме е. и. в. в Петербурге. Ренсковая бочка вмещала около Зх/2 голландских бочек семента.110
В 1744 г. в С.-Петербургских ведомостях три раза сообщалось, что ч<к казенным строениям надлежит поставить из заморя сементу Голанского [трасса] до тысячи семи сот пуд. [28 т], и ежели кто оное число сементу сего 1744 года первым вешним путем поставить желает, те б явились к Канцелярии от строений в сем марте месяце неотменно».111 В 1759 г. там же было напечатано: «К строению каменного Зимнего дому [дворца, созданного В. В. Растрелли, 1754—1764 гг.] желающим поставить композиции называемой Пунцалона [пуццолана], то есть Сегменту, 14 000 пуд. [ок.230 т] и взять ниже 68 копеек за пуд, явиться в канцелярии от строений будущего генваря 4 дня».112 Стоимость с доставкой заграничного семента в два-четыре раза превышала стоимость сементов отечественных заводов и в 23 раза — стоимость сясьской извести (58 коп. за бочку, или ок. 3 коп. за пуд в 1759 г.).
В 1748 г. потребовалось «для некоторого в селе Царском исправления сементу италианского или; галанского до 60 бочек». Голландский семент (трасс) был доставлен со складов Петергофской Конторы строения по цене 60 коп. за пуд, «свидетельствован обер-архитектором Растрелли и [оказался] к делу годен». В 1817 г..в Царском селе начали снова устраивать машины для выработки цемецта и. переделывать террасы в Большом саду.113 , ■ .
Требования на семент, в отличие от извести, публиковались в ведомостях XVIII в. редко. Для государственного строительства в основном использовался семент местного производства, изготовлявшийся на заводах и крупных строительных площадках.

Исследования 1821—1822 гг. Института Корпуса инженеров путей сообщения

admin — Tue, 05 Jan 2010 22:30:49 +0000

Новый Институт, организованный с учетом программ, методов и опыта работы Политехнической школы и Школы мостов и дорог Франции, вскоре стал научным центром в области дорожного, гидротехнического, гражданского строительства и производства строительных материалов. В 1821—1822 гг. по поручению Главноуправляющего путями сообщения генерал-лейтенанта Огюстена (Августина Августиновича) Бетанкура (A. de Betancourt, 1758—1824) обширные исследования известей ряда месторождений провели приглашенные из Франции молодые талантливые инженеры Корпуса, профессора Института Антуан Рокур де Шарлевиль (1799—1841), Габриель Ламе (G. Lame, 1795—1870) и Бенуа Поль Эмиль Клапейрон (В. P. Е. Clapeyron, 1799—1864).2 Наибольший интерес для нас представляет деятельность Шарлевиля.
Окончив Политехническую школу, Шарлевиль решил применить только что опубликованные Вика методы превращения обычных воздушных известей в гидравлические в широком производственном масштабе. Он воспользовался предложением принять участие в строительстве морских сооружений в Тулонском порту, где мог осуществить свои опыты. Продолжавшиеся в течение 1819—1820 гг. опыты показали возможность и эффективность отказа от дорогостоящей итальянской пуццоланы за счет легкого и дешевого превращения местной воздушной извести Прованса в гидравлическую. Оптимальным по прочности, стойкости и экономичности в морских сооружениях явился раствор 1:1 из искусственной гидравлической извести и песка. Морское ведомство решило возводить подводные части сооружений только на искусственной гидравлической извести. Такого решения главный инженер Тулона добился и от Военного департамента.
В 1821 г. Шарлевиль приступил к работе в Петербурге в качестве профессора по курсу построений (строительного искусства) в Институте Корпуса инженеров путей сообщения. В это время многие работы по строительству дорог, каналов и мостов (особенно в подводных частях) осложнялись вследствие затруднений с получением хороших растворов.3 Искусственные гидравлические цементы Аспдина и Челиева еще не были известны. Поэтому Бетанкур поручил Шарлевилю наряду с чтением лекций также проектирование моста через р. Нарову и исследование известей России с последующим опубликованием полученных результатов в печати.Мостовые устои из каменной кладки на сколько-нибудь значительных реках обычно сносились водой. Существовало мнение, что сооружение моста на Нарове со скоростью течения 10—15 фт./сек. (3—4.5 м/сек.) и глубиной более 30 фт. (9.1 м) — невозможно. Местная нарвская известь считалась совершенно непригодной; она так плохо гасилась, что обычную воздушную известь для городских построек завозили из других мест. Однако на деле она оказалась отличной сильно гидравлической (а потому и плохо гасящейся) известью, которую после обжига оставалось только измельчить и затворять, чтобы удовлетворить любым требованиям. Выполненные на ней бетонные устои нарвского моста были безупречны.4
Образцы известняков для изучения Шарлевилем были получены из разных районов страны, однако основные исследования проведены над четырьмя характерными разновидностями известей из сырья, залегавшего в окрестностях Петербурга в районах Нарвы (две разновидности), Ладожского озера и Тосно. Эти извести представляли практический интерес для проводившегося здесь крупного строительства и охватывали весь диапазон естественных воздушных и гидравлических известей.
Опыт работы в Тулоне и деятельное участие в работе Ламе и Клапейрона помогли Шарлевилю выполнить и опубликовать поразительные по масштабу, разнообразию и обстоятельности исследования в течение всего двух лет (1821—1822 гг.). О масштабе этих работ можно судить по тому, что в процессе изучения четырех основных разновидностей извести было проведено около 1500 опытов. А для исследования отдельных закономерностей и характера процессов производства вяжущих и растворов ряд опытов был повторен на 2000 образцов различных естественных и искусственно изготовленных известей.5
Это позволило разработать новые практические указания для рационального в техническом и экономическом отношениях применения четырех детально изученных типических разновидностей известей Петербурга и после экспериментальной проверки распространить их на все подобные им извести различных районов страны. Эти указания расходились с существовавшими тогда представлениями о вяжущих и растворах и вносили в эти представления необходимые коррективы. В отношении петербургских известей были установлены следующие оценки и рекомендации.
Нарвская известъ-1. Жирная воздушная известь, наиболее подходящая для применения в тесте или очень жирных растворах. Для использования в гидравлических растворах ее необходимо смешивать с очень сильными пуццоланами или превращать в искусственную гидравлическую известь.

Возможность изготовления искусственной гидравлической извести

admin — Tue, 29 Dec 2009 22:31:55 +0000

Возможность изготовления искусственной гидравлической извести до Шарлевиля была «печатно» указана Смитоном (1791 г.), Ионом (1815, 1817, 1819 гг.) и Вика (1817, 1818 гг.). В описанных в трактате Шарлевиля способах производства естественной и искусственной гидравлических известей («именуемых в искусстве цементами») заложена принципиальная возможность производства собственно гидравлических цементов при увеличении содержания глины в сырье, повышении температуры его обжига и помоле продукта обжига.8
Но Шарлевиль, подобно Вика (в его ранних работах), никогда не рекомендовал при обжиге сырья выходить за пределы гасимости продукта, как это делали после Паркера англичане в производстве естественного романцемента. Напротив, уменьшенный расход топлива на обжиг сырья и замену дорогостоящего дробления продукта гашением его в порошок в производстве слабо обожженной гидравлической извести Шарлевиль, подобно Вика, рассматривал как важные факторы экономики производства и основание для предпочтения романцемента гидравлической извести. Правда, Шарлевиль, в отличие от учителя (maitre), признавал и аргументировал преимущество использования гидравлических известей в негашеном молотом состоянии, как это делают англичане «для своего романцемента, который представляет собою весьма гидравлическую известь» (§ 260, 357).
В трактате приведена классификация исходных известняков по химическому составу как сырья для различных известей, охарактеризованы свойства и области применения последних, описаны способы и режимы обжига разного сырья, рассмотрены конструкции печей и разнообразного оборудования (рис. 27—30). Изложены также способы определения прочности образцов растворов на растяжение, излом, сжатие, удар и твердости образцов при сверлении, установлено соотношение между показателями прочности на растяжение и на сжатие и удар. Не обойдены существенные и теперь вопросы предварительной гидратации растворов и повторного использования лежалых и отвердевших растворов; наконец, изложены основы подбора состава растворов, теория которого исчерпывающе не разработана и поныне.
На основании исследования древних и средневековых растворов и опытных растворов близкого состава в трактате показана возможность изготовления по принципам Вика не менее прочных гидравлических растворов, чем древние растворы и мягкие известняки. Наряду с этим Шарлевиль описал здесь свои опыты приготовления из гидравлических известей искусственного литографского камня и дал технические указания по этому интересному вопросу.
Трактат Шарлевиля сочетал обобщение достижений прошлого с постановкой проблем будущего, в определенной мере он созвучен нашему времени. Поэтому он был очень одобрительно воспринят и современниками Шарлевиля, за отдельными, впрочем, исключениями. Трактат поступил в Публичную и Академическую библиотеки и Фундаментальные библиотеки Путейского института, Главного Инженерного училища и основанных позднее Архитекторского училища (1830 г.) и Училища гражданских инженеров (1832 г.). Он использовался инженерами путей сообщения, гражданскими и военными.
В 1825 г. генерал-инспектор по Инженерной части, вел. князь Николай Романов (будущий имп. Николай I) приказал Шарлевилю представить сокращенное изложение трактата для перевода и опубликования на русском языке. Шарлевиль в своем экстракте изложил только установленные им факты и вытекавшие из них указания.