Історія застосування мінеральних в'яжучих речовин

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ

Федерального державного освітнього закладу СЕРЕДНЬОГО ОСВІТИ

Далекосхідного державного КОЛЕДЖ

МІСТОБУДУВАННЯ І БІЗНЕСУ

Кафедра технічних дисциплін

Спеціальність: «Архітектура»

реферат

Тема: «Історія застосування мінеральних в'яжучих речовин»

Виконала: студентка групи А-21

Тимчук Катерина Іллівна

Перевірила: Мимрін Оксана Вікторівна

Благовєщенськ, 2011

Зміст

Вступ

1. Перше застосування мінераловяжущіх

2. Застосування і розвиток в Європі. Середньовіччя

3. Застосування в Росії

3.1. Київська Русь

3.2. XVI - XIX ст

3.3. ХХ століття - наші дні

висновок

бібліографічний список

Мінеральні в'яжучі речовини - тонкомолотиє порошки, які при взаємодії з водою утворюють пластичне тісто, яке в результаті фізико-хімічних процесів переходить в штучний камінь. Уявіть собі, сучасне будівництво без складових, що входять до складу штучного каменю? Без цементу не було б бетону, а це значить, що будівельники не будували б бетонні будівлі, а їх в сучасному світі переважна більшість. Крім бетону, з мінеральних в'яжучих речовин отримують: різні розчини, азбестоцементні вироби, барвисті склади.

Готові вироби з мінеральної в'язкої речовини отримують за одним принципом, але, тим не менше, під різними фізичними умовами, це температура, тиск, умова насиченого пара. Саме з цього приводу, за умовою експлуатації виробів зі штучного каменю, мінеральні в'яжучі поділяються на повітряні і гідравлічні.

До в'язких речовин повітряного твердіння відносяться: вапняні, низько-і високообжіговие гіпсові і магнезіальні речовини. До мінеральних речовин повітряного тверднення відноситься і рідке скло.

Гідравлічні мінеральні в'язкі речовини утворюють водостійкий штучний камінь. До гідравлічним речовин належать: гідравлічна вапно, романцемент, портландцемент і спеціальні види цементів.

З чого ж почалося застосування мінераловяжущіх?

Першим природним в'яжучим була глина. Глина і жирна земля після змішування з водою і висихання набували деяку міцність. Однак на увазі низьких споживчих якостей даних матеріалів (з використанням глини зводилися споруди, які не потребують значної міцності) - люди займалися пошуком більш досконалих в'яжучих.

Перший ранній попередник бетону був виявлений на березі Дунаю на території сучасної Югославії - в хатині древнього поселення кам'яного століття знаходився підлога з бетону товщиною до 25 см. Бетон для цієї підлоги приготовлявся на гравії і червонуватою місцевої вапна. Орієнтовний вік знахідки - більше 5000 років до н.е. Але це швидше відноситься до виключення з правил, масове застосування вапна при будівництві датується набагато більш пізніми термінами.

У плані масового використання при будівництві, більш ніж за 3 тис. Років до н. е., в Єгипті, Індії та Китаї почали виготовляти штучні терпкі - такі як гіпс. Це зумовлювалося тим, що при випалюванні будівельного гіпсу використовувалося набагато менше палива (температура випалу 140-190 С), ніж для виробництва вапна.

Вапно є найдавнішим штучним мінеральним в'язкою речовиною після гіпсу, є відомості, що єгиптяни використовували змішані вапняно-гіпсові розчини при будівництві пірамід. Однак гіпс довгий час не втрачав своїх позицій - внаслідок меншої енергоємності при виробництві, в тому ж Єгипті паливо було надзвичайно дефіцитним.

Вперше широко вапно стала застосовуватися в Греції для облицювальних робіт і в гідротехнічних спорудах. Але лише в римський період почалося масове застосування вапна для розчинів кладок.
Римляни розвинули будівельне мистецтво, залишивши після себе знамениті пам'ятники Стародавнього світу. Римляни так само склали перші рекомендації по виготовленню і застосуванню вапняних розчинів. Вперше застосувавши вулканічний попіл в якості добавок - був винайдений предок так званого "пуцоланнового цементу", названого за місцем покладів сировини поблизу міста Поццуоллі.

У 1829 р професор Фукс - німецький хімік і мінералог показав, що всякий кремнеземний мінерал може бути придатний для гідравлічного цементу, якщо його піддати випалу. Такі породи, як граніти, гнейси, порфіри, польовий шпат, слюда і навіть проста глина, не кажучи про чистому кремнеземі (гірський кришталь, халцедон), все після випалу тверднуть під водою з вапном. Питання стояло тільки в доступності сировини і енергоємності виробництва.

Ще раніше Фукса були проведені дослідження французьким інженером Віка, роботи якого почалися в 1812 р, а в 1818 він висловив думку і довів досвідом, що всякий ізвестковістого мінерал, що містить глину в певній кількості, здатний дати так звану гідравлічну вапно після належного прожарювання . З 1837 по 1841 рр. Віка показав, що велика частина глин володіє властивістю перетворюватися в пуцолани внаслідок випалювання, т. Е. Укріпляти з вапном під водою, чому продукт випалу глин і назвали штучної пуццоланой (цем'янкою). Віка зробив потім дослідження різних французьких глин, мергелів, вапняків, завдяки якому, у Франції швидко стало розвиватися виробництво гідравлічних вапна та цементу, одержуваних прокаливанием природних глинистих вапняків.

Незадовго до Віка, Джеймс Паркер відкрив, що глинисті грунти усть Темзи з 30-35% глини після випалювання і подрібнення дають цемент, на виробництво якого він і взяв патент, назвавши свій цемент - романським. Кілька років по тому таке ж відкриття було зроблено французами в Булоні. У Франції вони теж отримали назву романських цементів, або швидкотверднучих (бистросхвативающегося), але згодом з природних глинистих вапняків стали робити і повільно хапають цементи, чому за всіма цементамі цього роду залишено тільки назва "романських", без інших характеристик. Великі незручності, які залежать від неоднорідності глинистих вапняків, повели до подальших вельми важливих відкриттів в приготуванні цементів. Вапняки з малим вмістом глини дають гідравлічну вапно, з великим вмістом - гідравлічні цементи різних характеристик, а природні товщі мергелів навіть незначної потужності звичайно дуже неоднорідні за складом. Тому виникло природне бажання приготувати гідравлічний цемент з суміші глини і вапна. Віка показав, що це можливо, але практичне здійснення ця думка отримала в Росії і Англії. Цікаво, що до теперішнього часу для визначення термінів схоплення цементного тесту застосовується прилад, який на ім'я його винахідника називається голкою Віка.

У 1824 році Джозеф Aспдін, британський муляр, одержав патент на "Вдосконалений спосіб виробництва штучного каменю", який він створив на власній кухні. Винахідник нагрів суміш добре подробленного вапняку і глини в кухонній печі, після роздробив грудку суміші в порошок і отримав гідравлічний цемент, який затвердів при додаванні води. Aспдін назвав отриманий продукт - портландцементом, тому що при виробництві він використовував камені з кар'єру, який знаходився на острові Портланд. Однак тільки 30 років по тому після цього відкриття англійські портландцементи набули поширення, а потім і переважання. Поштовх дала Лондонська всесвітня виставка 1851 року, після якої на континенті весь портландцемент називався англійською.

Отримане Аспдін в'яжучий не було портландцементом в сучасному розумінні цього слова, а являло собою різновид романцемент, отриманого при кілька підвищеній температурі випалу (900-1000 С), проте назва "портландцемент" збереглося і понині.

3.1 Київська Русь

У Київській Русі основним матеріалом була вапно. Отримували її шляхом випалу вапняку в спеціальних печах, яка пізніше гасилась в спеціальних ямах. Для приготування будівельного розчину використовувалася вапно різного складу - з чистого вапняку виходила жирна біла вапно (повітряна), а з вапняку з глинистими домішками - сіра (гідравлічна, яка має здатність схоплюватися у вологому середовищі і використовувалася при кладці). Білу вапно використовували в основному при штукатурної роботі. Хоча згідно з деякими дослідженнями цим правилом не завжди керувалися - питання раціонального застосування різних видів в'яжучих також актуальний і в сучасному будівництві. Заповнювачем розчинів була цем'янка, тобто мелкотолченого кераміка, а також туф і пемза. Використовувалася як спеціально обпалена і потім розмелених глина, так і недообожённий цегла, а пізніше мелкотолченого цегляний бій більших фракцій - що давало меншу усадку при твердінні і збільшувало тріщиностійкість. Однак тонкомолоті глина надавала додаткові гідравлічні властивості цемянку. Але видно вже тоді питання економії і здешевлення матеріалів та використання відходів виробництва (шлюб цегли) не завжди вирішувалося відповідно до завданням збереження якості продукції. Використання товченим кераміки як заповнювач - прийом, широко застосовувався багатьма древніми народами. Наприклад, в Індії застосовувалася вапно в суміші з бабаки - меленим цеглою. Цікаво, що в ранньому архітектурі в будівельних розчинах як заповнювач пісок практично не використовувався. В якості в'яжучого також використовувався гіпс, а заповнювач - подрібнений алебастр.

3.2 XVI - XIX ст.

У 1584 р в Москві був заснований "Кам'яний наказ", який поряд із заготівлею будівельного каменю і випуском цегли відав також виготовленням вапна. Зокрема в Москві з'явилися перші виробники - сухих будівельних сумішей - називалися вони цементом (або "Сементів"). Активно використовувалися добавки - бичача кров, сир, яєчний білок, кізяк та інші речовини, що свідчить про високі вимоги до якості зводилися споруд.

У 1822 р в Петербурзі вийшла книга Є.Г. Челиев "Трактат про мистецтво готувати хороші будівельні розчини", а в 1825 році Челиев в книзі "Повний повчання, як готувати дешевий і кращий мертель або цемент, вельми міцний для підводних будов" узагальнив досвід поліпшення властивостей в'яжучих матеріалів, накопичений при відновленні Кремля, зруйнованого під час Великої Вітчизняної війни 1812 року. Єгор Герасимович Челиев починав працювати в Саратові, потім став учасником відновлення Москви після пожежі в 1812 році. Саме тоді він почав проводити експерименти з різними матеріалами, щоб знайти скріплює складу для цегли і каменю. Прагнення отримати ще більш досконалий вид гідравлічного в'яжучого привело російського будівельника Челиев до важливого відкриття: при випалюванні в горні на сухих дровах суміші вапна і глини до "білого жару" (при температурі понад 1100-1200 С) виходив спечений продукт, який володів у подрібненому вигляді високими механічними властивостями і здатністю тверднути у воді. Єгор Герасимович Челиев є винахідником сучасного цементу.

Гідравлічна в'язка, описане Є.Г. Челиев, ближче за властивостями до сучасного портландцементу, а за якістю перевершувало портландцемент Аспдін.

Справа Челиев продовжили російські вчені Р. Л. Шуляченко, А. А. Байков, В. А. Кінд, С. І. Дружинін, В. Н. Юнг, П. П. Будников, В. Ф. Журавльов та ін.

Д.І. Менделєєв в книзі "Основи хімії" розглядає ряд питань, пов'язаних з хімією силікатів, зокрема цементів.

3.3 ХХ століття - наші дні

Після Жовтневої революції розвитку цементної науки приділялася велика увага - так як цементна промисловість є базовою в забезпечення економічної могутності країни. Була створена наукова основа цементної промисловості - по всій країні були створені організації, що займаються проблемами і перспективами розвитку виробництва цементу. Останні 15 років недостатньої уваги до цементної науці привело до того, що втрачено як мінімум 75% наукового потенціалу галузі. Решта 25% мають потребу в інвестиціях з боку виробників і підтримки з боку держави.

будівельний камінь цементний мінераловяжущій

Ще в державах Стародавнього Світу (Давня Греція, Древній Єгипет, Древня Індія, Древній Рим і т.д.) в широке користування увійшли мінеральні в'язкі речовини, такі як цемент, вапно, гіпс. Протягом тисячоліть розчини з цих речовин піддавали випробуванням і знаходили найбільш оптимальні способи приготування розчинів. Так наші предки отримали портландцемент, романцемент, вапно та інші в'яжучі розчини.

Зараз будівництво немислимо без мінеральних в'яжучих. Ці речовини і розчини з них необхідні для зведення будинків і споруд, для їх внутрішньої і зовнішньої обробки. Завдяки дослідженням учених XIX століття, зараз використовується цемент високо якості, стійкий до агресивних середовищ і володіє високими в'яжучими властивостями.

1) http://www.rucem.ru/museum/chistory.html

2) http://fortuna-snab.ru/cement-history