Общие сведения

Под вяжущим принято понимать любой материал, который после смешивания с водой может менять свое физическое состояние, превращаясь из жидкого или тестообразного в твердое тело с различной прочностью и другими техническими свойствами. Вяжущие материалы могут быть природные и искусственные; минеральные (глина, известь, гипс, магнезиальные вяжущие, жидкое стекло, различные цементы) и органические (битумы, смолы, дегти, клеи). Способность вяжущего связывать в монолит мелкие минеральные зерна (песок, гравий, щебень) и крупные куски камня определяет понятие «цементирование», а группу вяжущих можно назвать цементами.

Сохранившиеся документы свидетельствуют о том, что цемент стали применять в России еще в начале XVIII столетия. Так, при строительстве Ладожского канала (1728—1729) применяли цемент, изготовленный на заводе в Копорском уезде Петербургской губернии. После 1812 г. в Москве развернулись большие строительные работы, в том числе по восстановлению Кремля. Егор Челиев обобщил опыт, накопленный русскими строителями, и описал его в 1825 г. в работе «Полное наставление как приготовлять дешевый и лучший мертель, или цемент, весьма прочный для подводных строений, как-то: каналов, мостов, бассейнов, плотин, подвалов, погребов и штукатурки каменных и деревянных строений». Гидравлическое вяжущее, по рекомендации Челиева, изготовляли из извести и глины в пропорции 1:1с водой. Затем смесь подвергали брикетированию и обжигу при температуре до 1100—1200° С. Интересна рекомендация о введении гипса в порошок, полученный после помола обожженных брикетов. Следовательно, и тогда прибегали к регулированию сроков схватывания цементного теста.

В Англии в 1824 г. Аспдин предложил изготавливать вяжущее, аналогичное описанному Челиевым, но, по-видимому, несколько худшего качества, о чем можно судить по температуре обжига (900—1000° С), которая была ниже примененной в России. Указанное вяжущее назвали портландцементом, так как по цвету и прочности в затвердевшем виде оно походило на природный портландский камень, добываемый близ города Портланда.

По способности твердеть на воздухе и в воде вяжущие делят на две основные группы: воздушные (твердеющие только на воздухе) и гидравлические (твердеющие в любых условиях). Следовательно, указанная классификация основана только на условиях твер­дения вяжущего и не зависит от условий производства работ и эксплуатации объекта. Разнообразие условий эксплуатации вызвало необходимость разработки значительного количества цементов, различных по своим строительно-техническим характеристикам.

В ГОСТ 10178—62 и ГОСТ 969—66 дан перечень цементов, применяемых для приготовления бетона и железобетона. Кроме портландцементов с большим разнообразием строительно-технических свойств и глиноземистых цементов на их основе наша промышленность выпускает большую группу цементов с минеральными и ор­ганическими добавками, свойства которых отличаются от свойств исходных цементов. Минеральные и органические добавки вводят в тех случаях, когда на чисто клинкерных цементах не удается получить бетоны с проектными свойствами. Следовательно, с помощью различных минеральных и органических добавок, вносимых в сырьевую смесь или при помоле клинкера, можно корректировать свойства цемента: для увеличения содержания в сырьевой смеси SiO2 добавляют трепел, кварцевый песок и др., Fe203 — железные руды, Аl203 — глины с высоким содержанием глинозема и др.

Следует отметить, что ряд новых видов цемента получен в связи с применением иной технологии производства бетонных работ. Например, на строительстве канала им. Москвы требовалось часть работ выполнить на пуццолановых цементах, которых в те годы выпускалось в недостаточном количестве. Производство таких цементов с относительно невысоким содержанием гидравлической добавки (трепела) было решено путем введения ее в бетоносмеситель без традиционного смешивания цемента и добавки в помольном агрегате.

Этот прием использовали на строительстве волжских гидроузлов (около Углича и Рыбинска). Там впервые применялась помольная установка, на которой цемент приготовлялся в две стадии. На первой стадии вместе с кварцевым песком размалывали клинкер (получали песчаный портландцемент), на второй — при приготовлении бетонной смеси в бетоносмесители вместе с водой добавляли трепел — третий компонент цемента. Последний поэтому назван трехкомпонентным.

В СССР в последнее время широко практикуется способ приготовления цементов разных видов и марок на местных помольных установках. Указанные способы характеризуются широкими возможностями использования вяжущих свойств материала.