Сочинения античных авторов — Геродота, Теофраста (Феофраста), Калликсена, Филона Византийского, Агатархида Книдийского, Катона Старшего, Диодора Сицилийского, Страбона, Плиния Старшего, Витру-вия, Сенеки, Фронтина, Диоскорида, Корнелия Тацита, Арриана, Пав-саиия, Афинея, Поллукса, Палладия и др. Эти сочинения V в. до н. э.— IV в. н. э. относятся к философии и литературе, истории и географии, естествознанию, медицине и земледелию, строительному искусству и фортификации. В них можно найти сведения об определении и свойствах, способах производства и применения вяжущих веществ. Витрувий попытался даже дать теоретическое объяснение процессов обжига и твердения извести.
В каждом сочинении автор отражает представления и практику своего или предшествующего времени. У античных (греческих и римских) авторов отсутствуют специальные термины для обозначения штукатурки, раствора, бетона. Их обозначали по исходным, входящим в их состав, компонентам (например, известь и песок), а применявшееся римлянами слово «цемент» имело первоначальное значение необработанного или битого камня.
3. Труды средневековых писателей. Сюда мы относим духовно-философские и церковно-политические труды конца IV—VI вв. Иеронима Стри-донского (Восток), Августина (Аврелия) Гиппопского (Африка), Сидо-ния Аполлинария, Примазиуса (Франция); сочинения научно-энциклопедического и общетехнического характера XIII в. Варфоломея Глэнвил-ского (Англия) и Теофила (Феофила) Тегернзейского (Швейцария); труд начала XVI в. по медицине Яна Черного (Чехия); переводы Витрувия и Корнелия Тацита, выполненные в XVI—начале XVII в. Гуальтером Ривиусом (Базель) и Яковом Мициллусом (Франкфурт), а также некоторые сочинения общестроительного характера, рассматриваемые несколько ниже. Переводы Ривиуса и Мициллуса интересны тем, что излагаемые в них произведения античного времени трактуются с точки зрения технических представлений XVI—начала XVII в.
Во всех перечисленных трудах в соответствии с уровнем знаний IV— XVII вв. описываются 11 свойства обожженной и гашеной извести, способы гашения извести и происходящие при этом явления, даются определения извести и цемента, под которым уже подразумевались строительный раствор и штукатурка.
Первое применение слова «цемент» в этом новом смысле встречается в латинском переводе Библии, сделанном с еврейского подлинника в 386— 405 гг. Иеронимом Стридонским. В Библии (Ветхий Завет), создававшейся на протяжении большого исторического периода до нашей эры,12 содержатся сведения о строительном деле и строительных материалах того времени, в том числе о битуме, глине, извести и растворах. Переводчики Библии отражали в переводах терминологию и практику своих стран и своего времени.
В рассматриваемой группе средневековых источников несколько обособленно стоят сочинения общестроительного характера XV—середины XVIII в. Хотя некоторые из них опубликованы в первой половине XVIII в., по своей сущности они остаются на уровне знаний XVII в. Подлинные научные исследования в области вяжущих и растворов начались только во второй половине XVIII в.
В трудах XV и XVI вв. Л. Б. Альберти и А. Палладио (Италия) по архитектуре, охватывавших различные области строительного дела и строительные материалы, описан по данным римской практики бетон. Довольно скудные сведения об извести, гидравлических добавках и строительных растворах содержатся в руководствах по строительному делу Ф. Делори (XVI в., Франция), Л. Френшпергера (1564 г.) и И. Фур-тенбаха (1628 г., Германия), Гере (1705 г., Голландия), в Архитектурном словаре А. С. Давиле (1710 г., Франция) и Экономическом словаре Цинкена (1753 г., Германия). Производство извести и других материалов и использование их в горнопромышленном строительстве России в первой половине XVIII в. кратко охарактеризовал В. де Геннин в рукописном описании Уральских и Сибирских заводов (1735 г.).

Сочинения путешественников содержат сведения о состоянии строительной техники и производства строительных материалов в посещавшихся авторами странах. Будучи очень многочисленными, такие сочинения связаны с разнообразными целями путешествий и иногда иллюстрированы рисунками и чертежами. Остановимся на некоторых использованных нами сочинениях X—XVIII вв.
Еврейский путешественник из Аравии Ибрагим ибн Якуб (965 г.) писал о поразившей его Праге X в., выстроенной из камня и извести. В ряде сочинений сообщается о строительстве и строительных материалах в Москве XVII в.: член голштинского посольства А. Олеарий (1634— 1639 гг.) описал сущность организации строительного дела, антиохий-ский архидиакон Павел Алеппский (1655 г.) — качество и способы применения извести, раствора и бетона, а член шведского посольства И. Ф. Кильбургер (1674 г.) — качество и цены извести.
Более систематические сведения об организации производства строительных материалов и строительного дела в Московском государстве того времени приводит Г. К. Котошихин (подьячий Посольского приказа,изменивший родине и бежавший за границу) в своем сочинении, написанном в Стокгольме по требованию шведских властей (1666—1667 гг.).
В сочинении путешественника-ориенталиста К. Нибура (1761 г.) и материалах французских ученых, участников военной экспедиции Наполеона в Египет (1798 г.) подробно описаны оборудование и процессы обжига и помола гипса и извести в этой стране.
5. Эпистолярные источники, представившие для нас интерес (частично неопубликованные и используемые нами впервые), относятся к XVIII—первой половине XIX в. Среди них письма Петра I коменданту Москвы М. П. Гагарину (1710 г.) и кабинет-секретаря А. В. Макарова торговому комиссару в Амстердаме О. А. Соловьеву (1717 г.) о присылке оттуда в Петербург образцов семента (т. е. гидравлической добавки), письмо петербургского генерал-полицеймейстера А. М. Девиера А. Д. Мен-шикову (1722 г.) о доставке в Петербург извести. Зодчий В. И. Баженов в письмах государственному деятелю П. В. Завадовскому (1776 г.) писал об особенностях применения извести с сементом при строительстве Царицынского дворца.
Профессор Института путей сообщения А. Рокур де Шарлевиль в письме к академику П. Н. Фусу (1827 г.) критиковал тогдашнюю науку составления растворов и предлагал меры к усовершенствованию ее. В письме Николаю I, быв. генерал-инспектору по Инженерной части, (1839 г.) создатель научных основ цементного производства, французский ученый и инженер Л. Ж. Вика изложил философию своих исследований и высоко оценил роль русских инженеров во внедрении их в практику.
К эпистолярным источникам примыкают дарственные надписи авторов и пометы их современников на книгах, иногда имеющие значение источника (книги русского изобретателя искусственного цемента Е. Челиева, Шарлевиля).
6. Литературные произведения и мемуары, авторы которых излагают современные им события и представления, могут быть источниками сведений о производстве и применении вяжущих. Так, например, в сочинении «Roman de la Rose» (1237 г.) говорится о затворении известкового раствора (для увеличения прочности) на уксусе. Участник вторжения англо-американских войск на европейский континент во время второй мировой войны Ральф Ингерсолл в книге «Совершенно секретно» (1947 г.) образно описывает прочность мощной каменной кладки на известных нам вяжущих в средневековых и современных укреплениях Меца (Франция), обнаруживавшуюся при авиаобстрелах.

С древнейших времен и поныне огромное значение в жизни человечества имеют материалы, которые служат для связывания между собой камней, кирпичей или отдельных конструктивных элементов жилых домов, инженерных 33 и архитектурных сооружений, для штукатурки, отделки и гидроизоляции их. Из них же изготовляют искусственные строительные материалы (для стен, кровель, полов) и изделия. Наконец, их используют для производства строительных растворов и бетонов для возведения бетонных и железобетонных зданий и сооружений — непосредственно или путем сборки предварительно изготовляемых их элементов.
Для всех этих целей применяют минеральные строительные вяжущие или цементирующие вещества (цементы), которые, будучи в порошкообразном состоянии затворены (замешаны) водой, образуют пластичное, легко обрабатываемое тесто, со временем высыхающее и затвердевающее в прочную камневидную массу. В зависимости от способности затвердевшего теста длительно сохранять достигнутую прочность только на воздухе или же и под водой, различают воздушные и гидравлические (водостойкие) вяжущие, соответственно чему и применяют их.
К воздушным вяжущим относятся глина, гипс, воздушная известь, к гидравлическим — известково-пуццолановая смесь, гидравлическая известь, романцемент и портландцемент (здесь перечислены лишь основные представители вяжущих). Тощая воздушная известь, содержащая некоторое количество природных глинистых примесей, по степени гидра-вличности занимает промежуточное положение между жирной (чистой) воздушной известью и гидравлической известью, выжигаемой из глинистых известняков или мергелей.
Вяжущее тесто, смешанное с песком, образует строительный раствор, а смесь раствора с гравием или щебнем — бетон. Песок, гравий, щебень являются при этом так называемыми инертными заполнителями. Пуц-цоланические или гидравлические добавки придают воздушному вяжущему способность твердения под водой и являются активными заполнителями. К ним относятся естественные добавки осадочного и вулканического происхождения и искусственные добавки — обожженная глина, отходы гончарного производства, бой кирпича, золы и шлаки. Имеются также активные добавки, которые не придают растворам гидравлических свойств,, но интенсифицируют их твердение. Таковы, например, карбонатные добавки или заполнители.
Первым воздушным вяя^ущим веществом и одним из основных строительных материалов была глина. Это естественное вяжущее не требует предварительной термической обработки, помола и нуждается лишь в разминании и увлажнении; поэтому оно очень просто в использовании. Применение глины уже в глубокой древности нашло отражение в сказании о создании элефантинским богом Хнумом из глины на гончарном: круге первых людей (Египет), в предании о том, что божественный Прометей вылепил людей из глины (Древняя Греция). Этот мотив от древних вавилонян перешел в Библию древних евреев и затем христиан (человек: создан из «праха земного»).
Для предотвращения усадки и растрескивания при высыхании теста из чистой (жирной) глины первобытный человек отощал ее песком, получая строительный раствор, или же использовал запесоченную (тощую) глину. Для увеличения прочности построек он вводил в тщательно обработанное глиняное тесто или раствор траву, рубленую солому, волос и другие волокнистые вещества, применяя своеобразное армирование пластичной массы.
С развитием строительства и применением огня возникло изготовление-искусственных вяжущих веществ с термической обработкой сырья. Простейшие очаги древние люди складывали из камней на глиняном растворе. Наблюдение за превращением в них под действием огня глиняного раствора в прочный гончарный черепок постепенно привело человека к изготовлению керамической посуды и кирпича. Импровизированный очаг, представлявший собой заглубление, выложенное камнями известняка или гипса, явился предметом дальнейших наблюдений человека. Случайно-попадавшийся между камнями порошок известняка или гипса под действием огня подвергался декарбонизации или дегидратации (обжигался). Первый же дождь превращал обожженный порошок в тестообразную массу, которая, высыхая, прочно связывала прилегающие камни в монолитную кладку.
Таким же превращениям со стороны обжигавшейся поверхности подвергался известняк или гипс примитивного очага, сложенного из обломков камня, которыми окружали огонь костра, и более совершенного очага, складывавшегося из камня на глиняном растворе. Наблюдая повторявшийся в течение годов и столетий процесс, человек делал практические выводы. Домашний очаг постепенно стал печью для обжига известняка и гипсового камня при изготовлении искусственных воздушных вяжущих веществ — извести и гипса, которые применялись при устройстве оград,, оборонительных стен и жилищ.
Выкапывая в земле воронку и заполняя ее частично, у стен, известняком или гипсом, а затем забрасывая в оставшуюся в середине шахту древесное топливо, человек постепенно создал простейшую воронкообразную печь для обжига извести и гипса. Производству и применению этих вяжущих предшествовало изготовление гончарных изделий и кирпича.

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.

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.

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».

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 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.

Опыты с гидравлическими известями в связи с сооружением крупнейшего (с 11 пролетами общей длиной ок. 240 м) по тому времени моста через Волхов в Новгороде (1824—1831 гг.) на первой в России шоссейной дороге Петербург-Москва и с проектированием Волго-Донского канала (1826—1831 гг.) проводили инженеры путей сообщения К. Я. Рейхель и Н. О. Крафт. Гидравлическая известь, открытая по берегам реки Великой и исследованная при работах по Динабургскому шоссе от г. Острова до ст. Нестери инж.-полковником Борейшей, была с успехом использована при постройке двух мостов через р. Лья^у и Великую в Острове.30
По указанию ГУПС управляющий работами соединения верховий рек Москвы и Волги (канала Волга-Москва) инж .-полковник Н. М. Бугай-ский в течение 1831—1834 гг. при исполнителе инж .-поручике Терне проводил опыты с искусственной гидравлической известью по способу Вика. Известь обжигали в специально выстроенной печи и исследовали в растворах. Обстоятельные опыты включали испытание растворов различного состава на искусственных известях, содержащих от х/4 до х/э части глины, с песком, «кирпичным цементом» и без каких-либо добавок. Эти растворы оказались значительно менее прочными и гораздо более дорогими, чем обычные, применявшиеся растворы из естественных известей. В начале 1835 г. опыты были прекращены.31
Бугайский объяснил неудачу тем, что количество глины, вводившейся, по данным Вика, в жирную подмосковную известь (х/4—1/9), было совершенно недостаточным для превращения ее в гидравлическую известь. Справедливость этого объяснения полностью подтверждается опытами и практикой Е. Челиева, получившего из той же извести, но с добавлением глины в пропорции 1 : 1 подлинный гидравлический цемент (см. стр. 380—381), о чем, по-видимому, не знал Бугайский.
Главное управление путями сообщения знало и использовало практику департаментов Военного министерства, в больших количествах изготовлявших и применявших воздушную и гидравлическую извести. Вклад военных инженеров в развитие вяжущих и растворов заключался, наряду с выполнением исследований, также в подготовке общих и ведомственных нормативных руководств (см. стр. 366). В частности, Штабом военных поселений в 1827 г. было прислано Департаменту путей сообщения для использования 500 экземпляров «Положения о ежегодном приготовлении извести для округов военного поселения 1-й Гренадерской дивизии».32
Положение, составленное на основании материалов о давнишнем производстве извести в Свинорте на р. Шелони и данных современной практики, было отпечатано в типографии ГУПС. Оно содержало обстоятельный раздел «об обожжении плиты на известь и нагрузке на суда» с описанием устройства и эксплуатации «удобнейших печей» и рассмотрением вопросов об обеспечении строительства рабочей силой, об оплате труда и качестве продукции. Впервые Положение было опубликовано в 1821 г.
В 1836 г. военный министр препроводил Главноуправляющему путями сообщения ген.-адъютанту К. Ф. Толю чертежи и описание машины для мятья кирпичной глины и изготовления известковых растворов «для применения их по высочайшему повелению Николая I к строительным работам. . . по ведомству путей сообщения». Машины применялись в Цозен-ской крепости и были испытаны инженерной командой Иовогеоргиевской крепости. Машина для раствора была применена на Сестрорецком заводе. Она работала от конного привода или водяного колеса и обеспечивала значительное удешевление раствора и полную его однородность. Обе машины были одобрены Комиссией проектов и смет ГУПС.33
Практическое значение для строительства имела небольшая, но очень содержательная книга 1830 г. крупного специалиста инж.-майора Матвея Степановича Волкова 1-го, ставшего после Клапейрона с 1831 г. профессором курса построений в Институте.34 Автор полностью придерживался трактата Шарлевиля, внеся лишь два терминологических уточнения и дав в книге дополнительный способ изготовления искусственной гидравлической извести.

Эволюция теоретических представлений о производстве и применении извести в отечественной науке первой половины XIX в. отражена в трудах и университетских курсах технологии ведущих ученых того времени. По И. А. Двигубскому (1807 г.),41 «известку» для связывания кирпичей выжигают из известных и мраморных камней и «известной земли».42 Чем чище исходные материалы, тем известь лучше (старое правило римлян). Небольшая примесь песка или «я^елезной земли» в известняке мало или совсем не ухудшает известь, большое его содержание приводит к «ненужной стекловатости». Известняки, растрескивающиеся в огне, и известковый шпат для жжения .извести не годятся, давая «худой мертель». Пригодны для этой цели также раковины и кораллы.
Предпочтительны для обяшга извести наиболее чистые камни, находящиеся в нижних слоях «гор слоевых» и до обжига выдерживаемые некоторое время на воздухе. Двигубский не знает или не одобряет указания Белидора о преимуществе обжига свежедобытого и еще несколько влажного камня. При отсутствии камня можно обжигать известную землю, предварительно смачивая ее водой и формуя из нее кирпичи, высушиваемые на солнце. Мояшо пережигать и старый мертель. В результате обжига, пишет Двигубский, камни известняка теряют половину своего веса и толщины (по-видимому, объема). В действительности камни, теряя при обжиге почти половину (44%) веса, уменьшаются в объеме только на 9—18%, чаще 13—14% и становятся пористыми, более или менее сохраняя первоначальную форму.
Для кладочного известного раствора в наземных строениях Двигубский рекомендует свежепогашенную мореную известь, хорошо перемешанную в твориле с чистым песком, или при его отсутствии [!] с толченым кирпичом. Как добавки к раствору он называет «жирные вещества» — кровь, сажу. В качестве гидравлических добавок к извести для растворов «водяных строений» Двигубский перечисляет каменноугольную золу, пережженные кости, негашеную живую, едкую известь, рекомендовавшиеся для этой цели в XVIII в. Белидором, Хиггинсом и Лорио. Пуццоланы и цемянки Двигубский здесь не называет.
В. М. Севергин (1821 г.) весьма обстоятельно и более научно описывает углекислую известь.43 Она состоит в основном («наипаче») из известной земли и угольной кислоты, с кислотами вскипает, накаленная паяльной трубкой дает едкую известь острого и жгучего вкуса, чертится железом, имеет уд. вес («тяя^есть») менее 3. К «известковым сросткам» — структурной разновидности углекислой извести — Севергин относит и алебастр. Приводимые им определение, характеристика и область применения алебастра (карбоната кальция) соответствуют принятым в Древнем Египте и расходятся с применяемыми теперь для современного алебастра (сульфата кальция).
Наилучшим материалом для обжига на известь, по Севергину, является белый мрамор, затем следует серый плотный известняк, пригодны также ископаемые и морские раковины. «Вонючий камень» (так называемый вонючий известняк, загрязненный органическими примесями) при обжиге дает хорошую-известь (стр. 258), а известнякг содержащий окись марганца, буреет на воздухе и дает «сухую»,, с особыми свойствами, известь..