Что такое наука цемента

Что такое наука цемента

Цемент

Цемент (лат. caementum — «щебень, битый камень») — искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело. В основном используется для изготовления бетона и строительных растворов. Цемент является гидравлическим вяжущим и обладает способностью набирать прочность во влажных условиях, чем принципиально отличается от некоторых других минеральных вяжущих — (гипса, воздушной извести), которые твердеют только на воздухе.

Марка цемента — условная величина, которая обозначает, что прочность при сжатии будет не ниже обозначенной марки (200, 300, 400, 500, 600)

Цемент для строительных растворов — малоклинкерный композиционный цемент, предназначенный для кладочных и штукатурных растворов. Изготавливают совместным помолом портландцементного клинкера, активных минеральных добавок и наполнителей.

Римляне подмешивали к извести определённые материалы для придания ей гидравлических свойств. Это были:

  • пуццоланы (отложения вулканического пепла Везувия);
  • дроблёные или измельчённые кирпичи;
  • трасс, который они нашли в районе г. Эйфеля (затвердевшие отложения вулканического пепла).

Несмотря на различия, все эти материалы содержат в своем составе оксиды: диоксид кремния SiO2 (кварц или кремнекислота), оксид алюминия Al2O3 (глинозём), оксид железа Fe2O3 — и вызывают взаимодействие с ними извести; при этом происходит присоединение воды (гидратация) с образованием в первую очередь соединений с кремнезёмом. В результате кристаллизуются нерастворимые гидросиликаты кальция. В средние века было случайно обнаружено, что продукты обжига загрязнённых глиной известняков по водостойкости не уступают римским пуццолановым смесям и даже превосходят их.

После этого начался вековой период усиленного экспериментирования. При этом основное внимание было обращено на разработку специальных месторождений известняка и глины, на оптимальное соотношение этих компонентов и добавку новых. Только после 1844 года 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. Эти три оксида после спекания с известью определяют гидравлические свойства, и их называют оксидами, обусловливающими гидравличность (факторами гидравличности).

Портландцемент получается при нагревании известняка и глины или других материалов сходного валового состава и достаточной активности до температуры +1450…+1480 °С. Происходит частичное плавление, и образуются гранулы клинкера. Для получения цемента клинкер размалывают совместно примерно с 5 процентами гипсового камня. Гипсовый камень управляет скоростью схватывания; его можно частично заменить другими формами сульфата кальция. Некоторые технические условия разрешают добавлять другие материалы при помоле. Типичный клинкер имеет примерный состав 67 % СаО, 22 % SiO2, 5 % Al2О3, 3 % Fe2O3 и 3 % других компонентов и обычно содержит четыре главные фазы, называемые алит, белит, алюминатная фаза и алюмоферритная фаза. В клинкере обычно присутствуют в небольших количествах и несколько других фаз, таких как щелочные сульфаты и оксид кальция.

Алит является наиболее важной составляющей всех обычных цементных клинкеров; содержание его составляет 50—70 %. Это трёхкальциевый силикат, Са3SiO5, состав и структура которого модифицированы за счёт размещения в решетке инородных ионов, особенно Mg 2+ , Al 3+ и Fe 3+ . Алит относительно быстро реагирует с водой и в нормальных цементах из всех фаз играет наиболее важную роль в развитии прочности; для 28-суточной прочности вклад этой фазы особенно важен.

Содержание белита для нормальных цементных клинкеров составляет 15—30 %. Это двукальциевый силикат Ca2SiO4, модифицированный введением в структуру инородных ионов и обычно полностью или большей частью присутствующий в виде β-модификации. Белит медленно реагирует с водой, таким образом слабо влияя на прочность в течение первых 28 суток, но существенно увеличивает прочность в более поздние сроки. Через год прочности чистого алита и чистого белита в сравнимых условиях примерно одинаковы.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Содержание алюминатной фазы составляет 5—10 % для большинства нормальных цементных клинкеров. Это трехкальциевый алюминат сокращенно обозначаемый 3СaAS (состав — 3CaO*Al2O3*SiO2), существенно изменённый по составу, а иногда и по структуре, за счёт инородных ионов, особенно Si 4+ , Fe 3+ , Na + и К + . Алюминатная фаза быстро реагирует с водой и может вызвать нежелательно быстрое схватывание, если не добавлен контролирующий схватывание агент, обычно гипс.

Ферритная фаза составляет 5—15 % обычного цементного клинкера. Это — четырёхкальциевый алюмоферрит, сокр. 4СaAFS (4CaO*Al2O3*Fe2O3*SiO2), состав которого значительно меняется при изменении отношения Al/Fe и размещении в структуре инородных ионов. Скорость, с которой ферритная фаза реагирует с водой, может несколько варьировать из-за различий в составе или других характеристиках, но, как правило, она высока в начальный период и является промежуточной между скоростями для алита и белита в поздние сроки.

Выдающийся учёный химик Шуляченко Алексей Романович считается отцом русской цементной промышленности. Широкое применение получила шахтная печь Антонова для обжига и производства клинкера. По вопросам цементной технологии и твердения гидравлических вяжущих много работ провели Ю. М. Бутт, С. М. Рояк, И. Ф. Пономарев, Н. А. Торопов и другие.

Профессии гуманитарного профиля

Выше мы привели примеры некоторых востребованных профессий, требующих гуманитарного склада ума. Перечислим ещё несколько направлений гуманитарного профиля с отличными перспективами для трудоустройства.

Юриспруденция

Юрист — одна из самых востребованных гуманитарных профессий с широкими перспективами карьерного роста. Чтобы добиться успеха в юриспруденции, необходимы внимательность, развитые навыки коммуникации и умение работать с большими массивами информации.

Управление (менеджмент)

Проектный менеджер, исполнительный директор, рекрутер — профессии, подразумевающие управление людьми, всегда престижны и высоко оплачиваются. Для этой специализации необходимо умение находить подход к разным людям, проявлять мягкость и твёрдость в зависимости от обстоятельств и не бояться ответственности.

Продвижение и реклама

С развитием интернета PR-менеджер, бренд-менеджер и маркетолог стали одними из самых популярных и востребованных гуманитарных профессий. Чтобы хорошо выстроить концепцию бренда и правильно преподнести товар покупателям, требуется не только умение чувствовать потребности клиентов, но и хорошая коммуникабельность, фантазия, а порой и чувство юмора.

Педагогика

Принято считать, что преподаватели в России получают мало. Однако это относится только к работникам государственных образовательных учреждений. Множество частных школ готовы предложить классным специалистам достойную зарплату. Ещё более прибыльным делом при должном мастерстве может стать репетиторство. Кроме того, эта работа всегда остаётся востребованной. Помимо отличного знания своего предмета, педагог должен обладать хорошей эмпатией и коммуникативными способностями.

Психология

Высокая эмпатия, развитый эмоциональный интеллект, умение слушать и анализировать позволят построить карьеру в области психологии. В последнее время всё более востребованной становится профессия конфликтолога — специалиста, занимающегося разрешением сложных ситуаций между сотрудниками компании.

Переводы

Человек, хорошо владеющий иностранными языками, всегда может найти хорошую работу в компании, имеющей дело с иностранными подрядчиками, импортом или экспортом. Особенно высоко оплачиваются услуги синхронного переводчика на международных встречах. Самыми востребованными языками на настоящий момент являются английский, китайский, испанский, французский и немецкий.

Дипломатия

Попасть в эту гуманитарную профессию непросто, зато работа в области международных отношений весьма престижна, хорошо оплачивается и может послужить основой отличной карьеры. Дипломатам необходимы проницательность, блестящее знание языков и развитые навыки коммуникации — умение не только говорить, но и слушать.

Журналистика и копирайтинг

Вся текстовая информация на любом сайте (включая данную статью) создана копирайтерами. Мастера печатного слова всегда могут рассчитывать на должности в интернет-компаниях с достойной оплатой труда. Не менее востребованной профессией в интернете является и журналистика. В условиях жёсткой конкуренции СМИ постоянно требуются люди, способные писать грамотно, осмысленно и интересно.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Дизайн

Визуальный образ продукта в современной культуре является одним из важнейших факторов популярности. Поэтому люди, способные создавать оригинальные образы и находить изящные и функциональные решения, в наше время востребованы как никогда. Большие перспективы перед творческими людьми открывает направление веб-дизайна. Профессии, связанные с ландшафтным, промышленным и интерьерным дизайном также остаются популярны.

Фото и видео

Человек, у которого есть талант и оборудование, никогда не останется без работы. Популярность визуального контента в интернете сделала фотографа и видеооператора одними из самых востребованных профессий. А ещё это отличная возможность совмещать работу и увлечение. Хорошего специалиста в области фото- и видеосъёмки отличает умение нестандартно мыслить, создавать яркие художественные образы и ответственное отношение к работе.

  • Виды цементов
  • Цементные заводы России
  • Продавцы цемента
  • Статистика отгрузки
  • Статистика потребления
  • Обзоры рынка
  • Цементные заводы мира
  • Энциклопедия цемента
  • ГОСТы и СНиПы
  • Отгрузка щебня
  • Отгрузка песка
  • Потребление щебня
  • Потребление песка
  • Производители и продавцы
  • Обзоры рынка
  • ГОСТы и СНиПы
  • Добавки и пигменты
  • Оборудование
  • Перевозки
  • Стеновые материалы
  • Сухие строительные смеси
  • Научные учреждения

Дата публикации: 04.03.2006 Количество просмотров: 12035

Цемент и изготовляемые из него бетон и железобетон являются в настоящее время основными строительными материалами, которые используются в самых разнообразных областях строительства. Цемент представляет собой вяжущий материал, который при затворении водой превращается в пластичную массу, со временем затвердевающую в прочное камневидное тело. Для строительных нужд вяжущие материалы стали использовать уже в глубокой древности. Одним из первых вяжущих материалов служила природная необожженая глина. Широкое распространение глинистых пород в природе и простота изготовления из них вяжущего материала обусловили повсеместное его применение. Однако со временем из-за слабых вяжущих ее свойств и малой стойкости во влажных условиях глина перестала удовлетворять требованиям строителей.

Примерно 3000-4000 лет до н.э. были найдены способы получения искусственных вяжущих путем обжига некоторых горных пород и тонкого измельчения продуктов этого обжига. Первые искусственные вяжущие — строительный гипс (получаемый обжигом гипсового камня), а затем и известь (получаемая обжигом известняка) – были применены при строительстве уникальных сооружений: бетонной галереи легендарного лабиринта в древнем Египте (3600 год до н.э.), фундаментов древнейших сооружений в Мексике, Великой Китайской стены, римского Пантеона. Глина, гипс и известь способны твердеть и служить только на воздухе, поэтому эти вяжущие материалы получили название воздушных. Все воздушные вяжущие характеризуются относительно невысокой прочностью. Со временем научились повышать водостойкость известковых растворов, вводя в них тонкомолотые обожженную глину, бой кирпича или вулканические породы, известные под названием «пуццоланы». Так их называли древние римляне по месту залежей близ города Поццуолли. На Руси развитие производства вяжущих материалов связано с возникновением древних городов — Киева, Новгорода, Москвы и др. Вяжущие материалы использовали при возведении крепостных стен, башен, соборов. В 1584 г. в Москве был учрежден «Каменный приказ», который наряду с заготовкой строительного камня и выпуском кирпича ведал также производством извести.

Несколько тысячелетий гипс и воздушная известь были единственными вяжущими материалами. Однако они отличались недостаточной водостойкостью. Развитие мореплавания в XVII — XVIII вв. потребовало для строительства портовых сооружений создания новых вяжущих, устойчивых к действию воды. 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. В наше время эти вяжущие утратили практическое значение, но до второй половины XIX в. они были основными материалами для строительства гидротехнических сооружений. Интенсивное развитие промышленности в России в XVIII в., когда было построено 3 тысячи промышленных предприятий, не считая горных заводов, потребовало систематизации накопленного опыта производства и применения вяжущих, создания более эффективных их видов. В 1807 году академик В.М. Севергин дал описание вяжущего вещества, получаемого обжигом мергеля с последующим размолом. Полученный продукт по качеству был лучше роман-цемента.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

В 1825 году Е.Г. Челиев в книге «Полное наставление, как приготовлять дешевый и лучший мертель или цемент, весьма прочный для подводных строений» обобщил опыт улучшения свойств вяжущих материалов, накопленный при восстановлении Кремля, разрушенного во время Отечественной войны 1812 гда. В Англии в этом же направлении работал Д. Аспдин. В 1812 году он получил патент на «Усовершенствованный способ производства искусственного камня», названного им портландцементом. Полученное Аспдином вяжущее не было портландцементом в современном смысле этого слова, а представляло собой разновидность роман цемента, полученного при несколько повышенной температуре обжига, однако название «портландцемент» сохранилось и поныне. Гидравлическое вяжущее, описанное Челиевым , ближе по свойствам к современному портландцементу, а по качеству превосходило портландцемент Аспдина. Со второй половины XIX века портландцемент прочно вошел в строительную практику. В России над его созданием и совершенствованием много работал А.Р. Шуляченко , которого называют отцом русского цементного производства. Его заслуга состоит в том, что высококачественные отечественные портландцементы почти полностью вытеснили в России цементы иностранного производства. Русские ученные А.Р. Шуляченко , Н.А. Белелюбский и И.Г. Малюга в 1881 году разработали первые технические условия на цемент и предложили классификацию вяжущих. Ими были заложены основы современной науки о твердении вяжущих материалов. В 1885 году в России был созван первый съезд по цементному производству. В 1901 году был основан журнал «Цемент».

В 1856 году был пущен в действие первый русский завод по выпуску портландцемента в г. Гроздеце, затем были построены заводы в Риге (1866), Щурове (1870), Пунане-Кунда (1871), Подольске (1874), Новороссийске (1882), и т.д. К 1914 г. в России работало 60 цементных заводов общей производительностью около 1,6 млн. тонн цемента. Одновременно росло производство извести и гипса. В годы первой мировой войны и гражданской войны производство вяжущих материалов в нашей стране резко снизилось, так как многие заводы были разрушены. После установления Советской власти в нашем государстве цементную промышленность пришлось создавать практически заново. Лишь в 1927 году производство цемента превысило довоенный (1913) уровень. Индустриализация и высокие темпы капитального строительства в СССР предопределили ускоренное развитие цементной промышленности. В 1962 году по выпуску цемента СССР вышел на первое место в мире. В 1971 году выпуск цемента в стране превысил 100 млн. тонн. Цементная промышленность СССР отличалась высокой концентрацией производства. Средняя мощность цементного завода в СССР была почти в 2 раза выше, чем в США, и на 30% выше, чем в Японии. Концентрация производства улучшает технико-экономические показатели работы отрасли. Дальнейшее увеличение выпуска цементов и других вяжущих материалов обеспечивается реконструкцией и расширением действующих предприятий, строительством новых, интенсификацией технологических процессов, повышением мощности как заводов в целом, так и отдельных технологических агрегатов, автоматизацией производства.

Одновременно с совершенствованием технологии производства расширялся и ассортимент выпускаемых вяжущих материалов. Еще в начале века для строительства подземных и гидротехнических сооружений начали применять пуццолановый портландцемент с повышенной водостойкостью. Развитие металлургии дало цементной промышленности возможность использовать для изготовления шлакопортландцемента и других видов шлаковых вяжущих доменные шлаки. В разработку этих видов цементов большой вклад внесли ученные А.Р. Шуляченко , И.А. Белелюбский , А.А. Байков , С.И. Дружинин, а затем В.А. Кинд, В.Н. Юнг, П.П. Будников , Ю.М. Бутт, С.Д. Окороков, Н.А. Торопов, С.М. Рояк и другие. Производство многокомпонентных цементов в наши дни приобрело важное значение, поскольку это простой и надежный путь экономии топливно-энергетических ресурсов. Современная строительная техника предъявляет к вяжущим материалам новые высокие требования. Для производства железобетонных изделий и конструкций нужны быстротвердеющие портландцементы; для сооружения бетонных дорог-цемент, обладающий повышенной деформативной способностью и морозостойкостью, для декоративных целей требуются белые и цветные цементы, а для ремонтных работ-расширяющиеся цементы. В соответствии с запросами строительства советскими ученными П.И. Боженовым, П.П. Гайджуровым, Л.Д. Ершовым, И.В. Кравченко, Т.В. Кузнецовой, В.В. Михайловым, В.В. Тимашевым, М.И. Хигеровичем и другими разработана технология производства соответствующих специальных цементов. Их ассортимент постоянно расширяется. В настоящее время в нашей стране выпускается около 30 видов цементов. Одновременно повышается качество цемента, растет средняя его марка. Сбывается предсказание Д.И. Менделеева, писавшего в 1891 году, что цемент, составляющий одно из важнейших приобретений между приложениями химии к потребности жизни, есть строительный материал будущего.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Псевдонаука: примеры

Человечество постоянно попадает в сети лженаучных верований и учений. Даже в современном мире можно найти идеи, далёкие от научного подхода, но захватившие разум многих людей. Мы приведём несколько наиболее знаменитых и диких примеров.

Френология

Это учение, которое утверждает, что физическая форма черепа влияет на характер и черты личности. Австрийский анатом Франц Йозеф Галль по впадинам и выпуклостям «доказывал», насколько развит или недоразвит человек. Эта идея позволила работорговцам оправдывать рабство и своё нечеловеческое отношение к людям других рас и национальностей.

Нейрофизиология в XX веке полностью показала несостоятельность такого подхода. Однако, несмотря на это, и в наше время проводят курсы, на которых обучают «читать» людей и их характер по внешности.

Гипотеза о плоской Земле

В древние века люди не только верили, что Солнце и звёзды вертятся вокруг Земли, но и что наша планета плоская. Опровержения этого мифологического убеждения стали появляться уже в работах Пифагора и Аристотеля. Однако это не помешало многим средневековым религиозным деятелям верить, что Земля имеет форму диска.

Казалось бы, в современном мире этот миф давно ушёл в небытие. Но не тут-то было. Знаете ли вы, что в 1956 году организовали «Общество плоской Земли»? А некоторые пользователи интернета до сих пор уверены, что наша планета действительно выглядит как диск, а все доказательства обратного — снимки из космоса, спутники и так далее — лишь часть мирового заговора.

Представления о плоской Земле живы до сих пор

Телегония

Эта теория уверяет, что женщина должна беречь девственность и хранить верность только одному партнёру, потому что её дети будут похожи именно на того мужчину, с которым у неё была первая близость. А если таких связей было много, то ребёнок может взять черты от разных мужчин.

Этой теорией активно пользовались в нацистской Германии. Там считали, что женщины, которые были близки с представителями других наций, не могут дать здоровое и чистое арийское потомство.

Несмотря на достижения генетики, которая опровергла идею телегонии, в интернете и религиозных общинах до сих пор можно найти тех, кто искренне в неё верит.

Гомеопатия

Гомеопатия, как метод альтернативной медицины, известна с XIX века. Основная идея — подобное излечивается подобным. Это значит, что в гомеопатические препараты добавляют сильно разведённые вещества, которые при высокой концентрации могут вызвать симптомы болезни.

Всемирная организация здравоохранения давно доказала, что процент таких веществ в гомеопатических лекарствах крайне низок, а их действие ничем не отличается от плацебо. Однако это не мешает людям по всему миру покупать подобные препараты, иногда вместо реально работающих средств.

Новая хронология

И в конце давайте вспомним ещё одну лженаучную теорию, которую разработал и защищал реальный учёный Анатолий Фоменко. Хотя он был математиком и к истории не имел никакого отношения, Фоменко придумал новую историческую хронологию. В ней он утверждал, что история человечества начинается только в XI веке. А все события, описанные до этого времени — всего лишь искажения и фальсификации.

Против этой псевдотеории выступили учёные разных дисциплин: историки, археологи, филологи, астрономы, математики и химики. Но так, как научные методы в лженауках не работают, создателя новой хронологии и его последователей это не убедило.

Click here to preview your posts with PRO themes ››

Как же борются с лженауками настоящие учёные? Один из методов — создавать фейковые научные статьи, чтобы привлечь внимание сообщества к проблеме. Так, профессор физики Алан Сокал опубликовал статью со сложным названием «Преодолевая границы: к трансформативной герменевтике квантовой гравитации». Её разместили, а когда выяснилось, что это фейк, возник скандал. Это заставило пересмотреть научные журналы их политику рецензирования.

Фото © Facebook / Организация Объединённых Наций

Самое время выяснить, к чему же мы пришли. Эту задачу на себя взяли исследователи из Института имени Вейцмана в Израиле. Они сравнили биомассу, то есть общий вес всего живого на Земле, и массу антропогенную — это всё неодушевлённое, что создано человеком и прямо сейчас используется. В основном сюда входят здания, всевозможные мосты и прочие сооружения, дороги, автомобили и вся остальная техника. Дерево, используемое в строительстве и для изготовления бумаги, тоже отнесли к антропогенному. А вот выращенные человеком сельскохозяйственные культуры записали всё-таки к биомассе. Может быть, поэтому общий вес всего живого за последнюю сотню лет, по подсчётам, практически не изменился. Зато вес всего НЕживого — другое дело.

© Springer Nature Limited

Итак, на сегодняшний день (точнее — по состоянию на 2020 год) на планете 1,1 триллиона тонн антропогенной массы. И самое потрясающее в том, что это ровно столько, сколько весит сейчас всё созданное природой. Правда, это если не считать воду, то есть иметь в виду сухую массу. С водой биомасса вдвое больше — 2,2 триллиона тонн. Впрочем, если даже взвешивать вместе с водой, то и тут человеческое довольно скоро перевесит. По прогнозам учёных, примерно к 2040 году.

Как выяснилось, пластик, который уже образовал в океане целые континенты и в котором утопают берега некоторых стран, весит в общей сложности 8 миллиардов тонн — это лишь одна 137-я доля всего рукотворного. А с другой стороны, это на порядок больше, чем весит человечество, вместе взятое. Население Земли, по последним данным, составляет 7 миллиардов 836 миллионов 525 тысяч человек. Средний вес человека в 2012 году составлял 62 кг. Итого общая масса всех жителей планеты должна быть на уровне 500 миллионов тонн. Как пишут израильские учёные, КАЖДУЮ НЕДЕЛЮ на Земле прибавляется примерно столько антропогенной массы. За год накапливается уже 30 миллиардов тонн. А за 20 лет общий вес сделанного людьми удваивается. В такой геометрической прогрессии прирост идёт со времён Второй мировой войны.

Как сделать свою смесь специй?

Если вам хочется сделать что-то интересное на один ужин, то найдите книгу специй или подсмотрите что-то у африканских народов. Они еще могут удивить.

Но если вам нужно создавать бленды на постоянной основе, то лучше всего создать матрицу доступных специй. Разбейте лист на квадраты и создайте некое подобие периодической системы химических элементов.

Разместите изображения и названия в квадратах и пометьте их различными цветами в зависимости от того, как вам удобнее работать. Хотите хардкора? Разбейте на функциональные группы: кетоны, альдегиды, терпены, тиолы, фенолы и так далее.

Можно просто по описаниям: «фруктовые», «кисло-сладкие», «землистые». Можно к каждой специи добавить названия блюд, где она традиционно используется, а можно нарисовать ингредиент, с которым она отлично сочетается.

Это только кажется сложным. На самом деле в книгах и интернетах можно найти подобные классификации и взять их в работу. Когда у вас появится система, вы сможете быстро создавать бленды, исследуя таблицу и объединяя специи по любому признаку.

На картинке пример того, как это реализовано в книге Стюарта Фарримонда «Специи».

Строительство и Ремонт
Добавить комментарий