Занимательно о бетоне [Лоренц Богданович Пирожников] (epub) читать постранично, страница - 4

велись многочисленные научные исследования, чтобы изыскать полноценное гидравлическое вяжущее.

И успех пришел. 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 — трехкальциевый 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 строительстве.

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 гидравлическом прессе такой кубик подвергают сжатию, доводя до разрушения. По 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