Мебель
  • Register

Портландцемент и бетон

Портландцемент и бетон

Гидравлический цемент (густая паста, которая отверждается по мере гидратирования компонентов), был известен еще в Древнем Риме. В 100 г. н.э. римляне построили из этого материала Пантеон, круглый купол которого (диаметр его 40 м) сохранился до наших дней. Первоначально его покрыли бронзой, которую впоследствии сняли и перевезли в Константинополь, поэтому литой бетон в течение почти 2000 лет подвергался воздействию атмосферных условий, доказывая тем самым свою прочность. Римляне получали цемент при смешивании вулканического пепла и свежей обожженной извести; при добавлении песка, крупнозернистого гравия и воды до пастообразного состояния он затвердевал в течение нескольких дней, превращаясь в вещество, которое сейчас мы называем бетоном.

В Средние века это искусство было забыто, но в начале XVIII века было возрождено в Великобритании и процветает до настоящего времени. Гидратированный и «отвержденный» английский цемент напоминал по цвету и прочности портландит; отсюда – название цемента.

В настоящее время цемент получают размолом смеси известняка, глины, глинистого сланца и, часто, доменного шлака с последующей загрузкой тонкоизмельченной смеси в длинную вращающуюся печь. Огромный стальной цилиндр расположен почти горизонтально (он наклонен вниз таким образом, чтобы готовый материал выходил из противоположного конца цилиндра после соответствующего пребывания в печи). Для обогрева печи используется угольная пыль, так как зола увеличивает массу исходного материала. Температура в печи повышается от выходного отверстия по направлению к поступающему материалу (противотоком), достигая в центральной части 1500-1600 градусов. Этой температуры недостаточно для расплавления материала, но вполне достаточно для завершения реакции; вначале известняк теряет CO2 и превращается в CaO, который затем вступает в реакцию с алюмосиликатами (и любым оксидом железа или силикатом). При этом образуется спекшаяся масса безводных силикатов кальция, алюминия и железа, называемая «клинкером». Клинкер измельчают в тонкодисперсный порошок, который мы называем цементом. При смешивании сухого порошка с чистым сухим песком и раздробленным камнем (в пропорции 1:2:4) и добавлении воды (до образования густой массы) получается хорошо нам знакомый бетон. При этом могут быть использован принудительный бетоносмеситель или бетоносмеситель гравитационного типа. Этот бетон в течение нескольких часов схватывается во влажную твердую массу, которая за 2-3 недели медленно упрочняется, по мере того как силикаты гидратируются с образованием плотной массы. В ходе реакций гидратации выделяется тепло, поэтому во время отверждения необходимо предусмотреть отвод тепла и сохранение оптимального температурного режима. Введение арматуры, работающей на растяжение (стальные стержни), дает весьма прочный композит; это позволяет создавать не только массивные сооружения. Но и грациозные арки и мосты. Следовательно, железобетон – перспективный материал для современного строительства.

Строительные материалы