В. Н. Чубуков дорожно-строительные материалы

3 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ


3.1 Общие сведения и классификация вяжущих веществ

Минеральными вяжущими материалами называются порошкообразные вещества, которые при смешивании с водой образуют пластичное тело, способное твердеть, превращаясь в камневидное тело высокой прочности. Исключение составляют магнезиальные вяжущие, которые затворяются водными растворами солей.

Вяжущие подразделяются на воздушные, гидравлические и автоклавного твердения.
Воздушные вяжущие в затвердевшем состоянии сохраняют прочность только на воздухе.
Гидравлические вяжущие обладают гидравлическими свойствами. После первоначального затвердения на воздухе они способны сохранять прочность как на воздухе, так и в воде.
Вяжущие автоклавного твердения твердеют при, давлении 0,8–1,6 МПа и температуре 174,5–200 °С.
Одним из первых вяжущих, которые применил человек, была глина. Однако она имеет низкую прочность и размягчается при увлажнении. Поэтому начали изготовляться более качественные вяжущие, получаемые обжигом разных горных пород.
Воздушная известь была известна египтянам более 3 тыс. лет до н. э. Они строили сооружения из необожженного кирпича на известковом растворе. В отдельных случаях применяли гипсовые вяжущие. В Древнем Риме известь являлась основным вяжущим веществом, гипсовые вяжущие не применялись.
Необходимость строить сооружения во влажной среде и в воде потребовало создание гидравлических вяжущих. За 2 тыс. лет до н. э. римляне для придания известковым растворам гидравлических свойств в их состав добавляли обожженную и измельченную глину, толченый кирпич, вулканический пепел (пуццолану). До конца ХVII столетия пуццолана являлась практически единственным материалом для изготовления гидравлических растворов. И только в 1682 г. голландец Ван Сантем в известковый раствор начал добавлять трасс, добываемый в районе реки Рейн. Постепенно в качестве гидравлических добавок начали применяться и другие вещества: золы, шлаки и пр.
Гидравлическая известь была получена англичанином Джоном Смитоном. В 1756 г. после проведения испытаний он установил, что обожженные желтоватые или бурые известняки (содержащие глину) обладают гидравлическими свойствами. Исследования были опубликованы в 1791 г. Однако широкое применение гидравлическая известь получила после исследований берлинского профессора Йона и особенно французского инженера Вика с первой четверти ХIХ столетия. В своей книге, изданной в 1818 году, Вика предложил вяжущее, получаемое обжигом смеси известняка и глины с последующим измельчением в порошок.Термин «гидравлическая известь» был тоже введен им. Благодаря исследованиям Вика во Франции были построены несколько заводов, выпускающих гидравлическую известь.
В 1796 г. англичанин Джем Паркер получил вяжущее из глинистых камней, пронизанных известковыми прожилками (мергелистых известняков). После умеренного обжига оно не гасилось водой как воздушная известь. Однако после измельчения в порошок и затворения водой твердело на воздухе и в воде. Он назвал его романцемент (римский цемент). Вяжущее начало изготавливаться в Англии и экспортироваться за рубеж.
Минеральные вяжущие вещества на Руси применяли с Х века. В Киеве при строительстве Десятинной церкви использовалась известь. В ХI веке при возведении Софийского собора в известь добавляли толченый кирпич (цемянку). В ХV веке на известковом растворе были сложены стены Московского Кремля. В связи с большими объемами строительства требовались более эффективные вяжущие вещества. В 1824 г английский каменщик Джозеф Аспдин взял патент на изготовление портландцемента. Хотя фактическим изобретателем портландцемента следует считать Егора Герасимовича Челиева – начальника военно-инженерной команды г. Москвы, в 1825 году издавшего книгу, в которой описал технологию получения и свойства нового гидравлического вяжущего материала по свойствам ближе современному портландцементу, чем вяжущее, предложенное Д. Аспдином.
В настоящее время портландцемент является основным вяжущим в мире. Его выпускают 1,7 миллиарда тон в год. Беларусь полностью обеспечивает потребность строительства в высококачественных портландцементах, изготавливаемым по самым передовым технологиям на отечественных заводах, значительную его часть экспортирует в ближнее и дальнее зарубежье.


3.2 Воздушные вяжущие вещества

К воздушным относят гипсовые и ангидритовые вяжущие, воздушную известь, магнезиальные вещества, растворимые силикаты натрия и калия (растворимые стекла).