Цемент является одним из важнейших строительных материалов. Его применяют для изготовления бетонов, бетонных и железобетонных изделий, строительных растворов, асбестоцементных изделий. Производство цемента существует и совершенствуется более 180 лет. Нет страны в мире, которая не производила бы или не покупала бы портландцемент. Этот продукт выпускается в огромных объемах и остается важнейшим строительным материалом. Причины, определяющие повсеместное распространение цемента – дешевизна и неограниченные возможности применения.
Если обратиться к истории, то мы вспомним, что первым вяжущим материалом, которые использовали для строительства – была необожженная глина. Однако она не давала ожидаемого результата во влажных условиях. Около 3000-4000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига. Первым был строительный гипс (получаемый обжигом гипсового камня), а затем и известь (получаемая обжигом известняка). Есть сведения, что египтяне использовали смешанные известково-гипсовые растворы при строительстве пирамид. Однако гипс долгое время не терял своих позиций – вследствие меньшей энергоёмкости при производстве, в том же Египте топливо было чрезвычайно дефицитным.
Впервые широко известь стала применяться в Греции для облицовочных работ и в гидротехнических сооружениях. Но лишь в римский период началось массовое применение извести для кладочных растворов.
Римляне развили строительное искусство, оставив после себя знаменитые памятники древнего мира. Римляне так же составили первые рекомендации по изготовлению и применению известковых растворов. Для строительства Пантеона они подмешивали к извести определенные материалы – отложения вулканического пепла (пуццоланы), измельченный кирпич, трасс. Эти примеси позволяли придать извести гидравлические свойства.
В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязнённых глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их. И началась череда экспериментов и поисков оптимального соотношения компонентов, для получения новых вяжущих, которые были бы устойчивы к воде.
В 1756 году англичанин Д. Смит обжигом известняка с глинистыми примесями получил водостойкое вяжущее, названное гидравлической известью. В 1796 году англичанином Д. Паркером был запатентован роман-цемент, способный твердеть как на воздухе, так и в воде. Только в начале ХIX века пришли к выводу, что, помимо точного соотношения компонентов сырьевой смеси, прежде всего необходима высокая температура обжига (порядка 1450 °С, 1700 K) для достижения прочного соединения извести с оксидами. Это три оксида, обусловливающие гидравличность – диоксид кремния (кварц), оксид алюминия (глинозем) и оксид железа.
В начале 20-х годов ХIХ в. Е.Челиев получил обжиговое вяжущее из смеси извести с глиной и опубликовал результаты своей работы в книге, изданной в Москве в 1825 г. В 1856 г. был пущен первый в России завод портландцемента.
Параллельно 1824 году Джозеф Aспдин, британский каменщик, получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», который он создал на собственной кухне. Изобретатель нагрел смесь хорошо подробленного известняка и глины в кухонной печи, после раздробил комок смеси в порошок и получил гидравлический цемент, который затвердел при добавлении воды. Aспдин назвал полученный продукт – портландцементом, потому что при производстве он использовал камни с карьера, который находился на острове Портланд. Однако только 30 лет спустя после этого открытия английские портландцементы получили распространение, а затем и преобладание. Толчок дала Лондонская всемирная выставка 1851 г., после которой на континенте весь портландцемент назывался английским.
Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность роман цемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига (900-1000 С), однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Е.Г. Челиевым, ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина.
Технологии производства цемента постоянно совершенствовались и сегодня цемент это высокотехнологичный продукт высокого качества, широко используемый в строительстве.
