Когда изобрели современный цемент, и чем его заменяли в древности

Многим сразу становится понятно, что когда речь идёт о современном цементе, подразумевается один из важнейших материалов любой стройки. Разумеется, если только вынести за скобки постройки из дерева или чего-то подобного. Однако построить мост, высотку или какое-либо другое современное инфраструктурное сооружение без цемента практически невозможно. Цемент является основным связующим элементом в различных бетонных и растворных смесях. Несмотря на свою значимость, цемент, который мы сейчас можем встретить в любом строительном магазине, — это относительно новое изобретение человечества. Предлагаю в этой публикации разобраться, когда и как придумали современный цемент, и чем его заменяли в древности.

Когда изобрели современный цемент

Современный цемент, известный нам под названием портландцемент, был запатентован в 1824 году англичанином Джозефом Аспдином. Будучи каменщиком по профессии, он придумал состав цемента в том виде, в котором мы его знаем и сейчас. Свое название он дал в честь известняка с острова Портланд, который использовался в его «рецепте». Суть технологии заключалась в обжиге смеси известняка и глины при высокой температуре с последующим измельчением образовавшегося так называемого клинкера. После чего и получился тот самый портландцемент.

Первоначально производство велось в примитивных печах, но с развитием промышленности процесс стал более точным и масштабным. Сегодня портландцемент производят, обжигая сырьевую смесь при температуре около 1450°C, после чего клинкер смешивают с небольшим количеством гипса, регулирующим скорость твердения. Рецепт, по сути, остался тем же, что и почти 200 лет назад, но технологии измельчения, контроля качества и добавок значительно усовершенствовались. К примеру, в цемент могут добавлять элементы, способствующие выделению тепла при затвердевании бетона при низких температурах окружающей среды. Также могут производиться цементы и для других сложных условий. В наших регионах эти добавки можно встретить как отдельные элементы, не входящие в состав цемента.

Как портландцемент изменил индустрию строительства

Появление портландцемента стало революцией в строительстве. В отличие от старых известковых растворов, новый материал схватывался быстрее, был значительно прочнее и устойчив к влаге. Это позволило строить более высокие здания, создавать монолитные конструкции, возводить плотины и мосты, способные выдерживать большие нагрузки. Портландцемент стал основой для железобетона, что в корне изменило архитектурные возможности XIX и XX веков.

Кроме того, портландцемент оказал сильное влияние на экономику стран, поскольку строительство стало дешевле и быстрее, а что самое главное — долговечность зданий повысилась в разы. Кроме того, современный цемент позволил ускорить и увеличить такие инфраструктурные объекты, как канализации, мосты и водопроводы (оросительные каналы). Стоит добавить, что по данным Глобальной ассоциации цемента и бетона, на сегодня в мире производится около 4,1 миллиарда тонн портландцемента. Из этой цифры на долю Китая приходится 51,6%.

Чем раньше заменяли портландцемент

Разумеется, в прошлом были другие рецепты цементов. До XIX века человечество применяло разные связующие материалы. К примеру, в наших регионах ещё можно встретить здания на основе цемента из гашеной извести. Этот цемент получали путем обжига известняка, а затем смешивали с водой и песком. Известковые растворы были прочными, но медленно твердевшими и слабо устойчивыми к влаге. Если я не ошибаюсь, то ещё штукатуры, совсем недавно, в 90-е годы, просили, чтобы им привозили готовый известковый раствор для работы. Им можно было работать на протяжении нескольких дней, пока он не затвердеет.

Если заглянуть ещё дальше в прошлое, то, к примеру, в Древнем Египте и Месопотамии использовали гипсовые смеси. А в Древнем Риме к извести добавляли ещё и вулканический пепел, что позволяло создать растворы, устойчивые к воде и влаге. Именно римские гидротехнические сооружения, такие как акведуки и гавани, обязаны своей долговечностью пуццолановым смесям (вулканический пепел). Интересно, что римский бетон, основанный на пуццоланах, в ряде случаев оказался долговечнее ранних версий портландцемента, хотя между этими изобретениями прошло около 1500 лет. В этом плане римский бетон из пуццолана имеет уникальное свойство «самовосстановления». В присутствии морской воды он постепенно образует новые кристаллы, укрепляя конструкцию. Современные цементы пока не могут в полной мере повторить этот эффект, хотя исследования в этом направлении ведутся.

Глину также можно назвать одним из основных связующих элементов при строительстве древних построек. Ее смешивали с соломой или песком для постройки сооружений или их отделки. В наших регионах такая технология также сохранялась достаточно долго, но отнести такие смеси к цементным, мне кажется, не совсем корректным.

Заключение

Изобретение портландцемента в XIX веке стало переломным моментом в истории строительства. Этот материал в сочетании доступности, высокой прочности и универсальности применения, стал незаменимым. Тем не менее, древние технологии, начиная от римского бетона до известковых растворов, показывают, что и раньше люди на их базе умели создавать долговечные сооружения. Возможно, важные открытия для человечества нас ждут не только в новых научных достижениях, а и в исследовании древнего опыта предков. А на этом у меня всё, спасибо всем за внимание.