Скорость

Такое вяжущее было, наконец, найдено. Им ока­зался цемент, или каменный клей. Его получил русский строитель Е. Челиев в начале XIX века, обжигая смесь глины и извести до спе­кания, а затем ее размалывая. Одновременно цемент был изобретен англичанином Аспдином и назван "портландцементом" (по сходству в затвердевшем виде с известняками из каменоломен близ города Портланда). Позднее, уже во второй половине XIX века, способ произ­водства цемента был усовершенствован профессором Петербургской военно-инженерной академии А.Р. Шуляченко. Его по справедливости считают отцом русского цементного производства. Под руководством А.Р. Шуляченко качество цемента было настолько улучшено, что оте­чественный цемент в России почти вытеснил иностранный портландце­мент.

В России были построены цементные заводы и цемент стал изготавливаться промышленным путем. Сейчас производство цемента в нашей стране достигло огромного размаха: в год его производится более 110 млн. т, больше, чем в любой другой стране мира!
В чем же секрет клеящей способности цемента? В высокой прочности и исключительном свойстве превращаться в камень не только на возду­хе, но и в воде.

Как же образуется цементный камень? При смешивании цемента с водой начинается химическая реакция, в процессе которой одни мине­ралы, входящие в состав цемента, распадаются на более простые хими­ческие соединения, присоединяя к себе воду.

Другие цементные ми­нералы соединяются с водой без химического разложения. На границе соприкосновения воды и зерен цемента образуются растворимые про­дукты реакции. Вода, воздействуя на цемент, все более и более проника­ет в глубь цементных зерен и обнажает следующий слой цементного зер­на. Этот слой в свою очередь вступает во взаимодействие с ней. В резуль­тате образуются соединения, также растворимые в жидкости, окружаю­щей цементное зерно. Процесс продолжается до тех пор, пока эта жид­кость не превратится в насыщенный раствор. Получается густое и вяз­кое, как сметана, цементное тесто. Наконец, растворение продуктов реакции прекращается и вокруг каждого цементного зерна образуется студнеобразная клейковидная масса - гель. Он обладает склеивающей способностью, которая тем больше, чем он меньше разбавлен, т.е. раз­жижен водой. Гель склеивает между собой зерна цемента, а в смеси с заполнителями - и зерна песка, гравия, щебня.

Однако на этом процесс не останавливается. Ведь зерна цемента продолжают химически взаимодействовать с водой образованием геля, окружающего зерна. А это приводит к тому, что цементный "клей" густеет и теряет подвижность, как говорят строители, начинает "схва­тываться". Затем начинается кристаллизация их раствора. Это значит, что гидроокись кальция — трехкалышевый гидроалюминат и другие новообразования создают структуру цементного раствора. Образую­щиеся в результате этого мельчайшие кристаллики все больше и больше пронизывают гель и срастаются. По мере сгущения цементного клея ко­личество выпадающих в нем кристалликов увеличивается. Так, цемент­ный клей превращается в прочный камень!
Пытаясь получить "искусственный камень", строители смешивали разнообразные по форме камни и мелкий песок, а затем скрепляли их цементом, растворенным в воде, после чего всей смеси давали за­твердеть. Новый материал по прочности не уступал природным конгло­мератам. Он был назван бетоном. Применение цемента для изготовления бетона сделало его незаменимым материалом в современном строитель-

СВОЙСТВА БЕТОНА Самым важным свойством бетона является его прочность, т.е. спо­собность сопротивляться внешним силам не разрушаясь. Как и природ­ный камень, бетон лучше всего сопротивляется сжатию (рис. 2), поэто­му за критерий прочности бетона строители приняли предел прочности бетона при сжатии.

Чтобы определить прочность бетона, из него изготов­ляют эталонный кубик с ребром 200 мм. Затем на гидравлическо!У прессе такой кубик подвергают сжатию, доводя до разрушения, этому, зная разрушающую нагрузку и площадь поперечного сечения об­разца, можно определить прочность. Например, если бетонный кубик с ребром 200 мм разрушился при нагрузке 800 кН (80 тонн), то предел прочности при сжатии будет равен 20 МПа (200 кгс/см2).

В зависимости от прочности на сжатие бетон делится на марки. Марку бетона строители определяют по пределу прочности эталонного кубика с ребром 200 мм. Так, в Советском Союзе в строительстве применяют следующие             марки бетона: 600,500, 400, 300, 250, 150, 100
и ниже. Выбор марки определяется условиями, в которых будет рабо­тать бетон.
Прочность бетона зависит от прочности каменного заполнителя (щебня, гравия) и от качества растворенного в воде цемента: бетон будет тем прочнее, чем прочнее каменные заполнители и чем лучше они будут скреплены цементным клеем. Прочность природных камней не изменяется со временем, а вот прочность бетона со временем даже растет.

Другим важным свойством бетона является средняя плотность — отношение массы материала ко всему его объему (выражается в кг/мЗ, г/смЗ или процентах). Средняя плотность бетона всегда меньше 100%. Средняя плотность сильно влияет на качество бетона, в том числе и на его прочность: чем выше средняя плотность, бетона, тем он проч­нее. Поры в бетоне, как правило, появляются при его изготовлении: в результате испарения излишней воды, не вступившей в химическую реакцию с цементом при его твердении, при плохом перемешивании бетонной смеси и, наконец, при недостатке цемента. , Свойство, обратное средней плотности бетона, — пористость — есть отношение объема пор к общему объему материала, т.е. пористость "дополняет" среднюю плотность бетона до 100%. Как бы плотен ни был бетон, в нем всегда есть поры!