О цементе Егора Челиева - 2

Продолжаю публикацию текста, относящегося к изобретению Егором Челиевым цемента из книги И.Л. Значко-Яворского "Очерки истории вяжущих веществ". При этом я не конспектирую, а привожу текст так, как он есть в книге, по той простой причине, что самой 28-мистраничной книги изобретателя я в сети пока не нашла, а в книге Значко-Яворского очень много цитат из неё. Думаю, что экспериментаторам эти сведения пригодятся :о)

"Идея предварительной гидратации вяжущего возрождена в нашей стране проф. С. А. Мироновым, разработавшим технологию строительных растворов и бетонов с применением предварительно выдержанного -цементного теста. Происходящая при предварительной обработке портландцемента водой гидратация части его зерен в сочетании с тщательным перемешиванием теста обнажает глубинные слои цементных зерен. Это ускоряет последующее взаимодействие их с водой после приготовления раствора или бетона и обусловливает высокую прочность растворов в начальной стадии твердения.[11]

Челиев хорошо представляет себе различие в свойствах извести и своего цемента и вполне учитывает это при использовании цемента. В «общем примечании» он снова подчеркивает: «d) Остынувший мертель немедленно перемять, просеять и растворить водою в густоту сметаны или кашицы хотя бы он и не так скоро потребовался к употреблению. Если же несколько и затвердеет, то перебивание лопатками или пестами доставляет ему большую прочность и твердость; а хотя бы он и очень затвердел, то воды подливать в него не должно, а продолжать разбивание и перемешивание его дотоле, как придет он в соразмерную для употребления густоту» (стр. 25—26).

Для активизации лежалого цемента и для увеличения прочности и атмосферостойкости растворов из свежеизготовленного цемента Челиев рекомендует добавление гипса — средство, применяемое для улучшения твердения и активизации цемента и в современном цементном производстве.

«е) Если обозженый мертель, по вынутии его из горна, в кирпичах, или перемятый и просеянный, пробудет без растворения несколько времени, а паче в сырости, тогда он много потеряет своей прочности. В таком случае должно в воду, при растворении мертеля всыпать крепко перезженого гипса, но не более как столько чтоб вода получила белый цвет. Тогда мертель приобретает вновь надлежащую твердость, делается весьма прочным и с пользою употребляться может.

«f) Заметить должно и то, что мертели № 1 и 2 способны только для строений, которые состоят во всегдашней сырости; ибо в сем случае они крепчают, и по времени в твердости своей не уступают известковым камням. Если же сии мертели употреблять для строений поверхностных, или на оштукатурку оных; в таком случае растворять их должно всегда, как выше сказано, на гипсовой воде; тогда уже они постоянно выдерживают и перемены атмосферного воздуха.

«g) Вообще же можно заметить, что растворение мертеля № 1 и 2-го гипсовою водою,[12] оставление его на некоторое время в сем состоянии, рачительное по затвердении его перебивание, доставляет такую им твердость, что из самых сих мертелей можно делать бассейны, каналы, разные постройки, черепицы, выдавливать в формы карнизы, лепные фигуры и проч. Но для чистоты и прочности последних должно глину, известь или мусор разводить всегда на гипсовой воде и потом перемолоть раствор сей ручным жерновом; равно как и при распущении обозженого мертеля употреблять гипсовую же воду» (стр. 26—28).

О гидравличности цемента свидетельствует следующее замечание Челиева: «При работах наблюдать следует, чтоб новые ряды кирпича, сложенного на сем мертеле, не размыло вдруг иногда выпадшим сильным дождем; в таком случае не худо покрыть вновь сложенные ряды рогожами. Если же строение будет для водопроводного канала или бассейна, то смотреть, чтобы мертель между кирпичей, или камней хорошо окрепнул; и хотя бы и несовершенно еще засох, однакож в бассейн воду впускать безопасно можно» (стр. 13).

О расходных нормах и стоимости производства нового цемента в сопоставлении со стоимостью обычного известково-цемяночного гидравлического раствора можно судить по приведенной Челиевым «ведомости, чего стоит одна кубическая сажень мертеля к делу приготовленного, по ценам материалов и рабочих людей, в Москве состоявшим 1825 года во время лета:

«Из сего явствует, что предлагаемый мертель № 1 в сравнении с употребляемым ныне для подводных строений, дешевле обходится 165 рублями 50 копейками; № 2 и 3-й 216 рублями 33 копейками; обыкновенный же раствор извести с песком, ныне для поверхностных строений употребляемый, также дороже предлагаемого № 2 и- 3-го мертеля 1 рублем 33 копейками. Мертель же № 1 в доброте далеко превосходит составляемый ныне с кирпичного мукою; а из последних № 2 также для подводных строений много лучше его, как то на опытах совершенно оказалось» (стр. 14—16).

Удешевление 1 саж.3 (9.712 м3) водостойкого мертеля на 165 руб. 50 коп. (№ 1) и 216 руб. 33 коп. (№ 2), т. е. на 56% и 73% — таков экономический эффект, которого Челиев достигает своим изобретением. Эти результаты, вместе с практическими данными о значительно более высоком качестве мертелей № 1 и 2, по сравнению с известково-цемяночным раствором, характеризуют высокую технико-экономическую эффективность предлагаемого Челиевым гидравлического цемента. Вследствие отсутствия надлежащих измельчающих машин 75% стоимости известково-цемяночного гидравлического раствора приходятся на кирпичную муку, которая обходится более чем в три раза дороже обожженной извести (450 и 144 руб. за 1 саж.3).

Разносторонне образованный человек своего времени, Егор Герасимович Челиев оставил в своей небольшой книге практическую энциклопедию знаний по теории и практике производства и применения романцемента из искусственной сырьевой смеси. Эта книга неизмеримо выше по своему уровню, чем проникнутое эмпиризмом и недомолвками патентное описание портландцемента Джозефа Аспдина, каменщика из Лидса. При сопоставлении их обращает на себя внимание ряд характерных обстоятельств. Совершенно не знавший химии и руководствовавшийся только опытом, Аспдин не указывает соотношения сырьевых компонентов исходной шихты, ограничиваясь выражением «беру определенное количество», и скрывает детали своего изобретения. Челиев, напротив, приводит точный состав своих шихт, описывает детали производства и разъясняет процессы его с точки зрения химии.

Оба изобретателя одинаково признают значение тщательной гомогенизации исходных сырьевых материалов путем смешения их тонких порошков или шламов «для теснейшего соединения» (Челиев) или «до состояния, почти неощутимой тонкости» (Аспдин) и осуществляют это с помощью применения воды. Высушенную затем сырьевую смесь Аспдин обжигает «в подходящих кусках», а Челиев — в виде кирпичей, т. е. брикетов, что при устройствах типа гончарных горнов и шахтных известеобжигательных печей более целесообразно и нашло широкое применение в последующей практике цементного производства.

Следуя распространенному тогда представлению о том, что признаками хорошего цемента являются быстрое его схватывание и повышение температуры после затворения, Аспдин обжигает свой материал, подобно извести, до полного выделения углекислого газа, что происходит при 900— 1000°. Челиев же пишет об обжиге сырья «до бела», т. е. при 1100—1200°, когда кремнезем и полуторные окислы глины могут вступать в реакцию с известью, и химически аргументирует полезность «плавления металлических окисей от жжения в стекло». В этом заключается большая принципиальная разница, и, таким образом, Челиев делает по сравнению с Аспдином значительный шаг вперед на пути от гидравлической извести и романцемента (обжигаемых и теперь при 900—1000°) к подлинному портландцементу, обжигаемому до спекания.

Отношение Аспдина и Челиева к спеканию при обжиге хорошо подготовленного сырья (ставшему с 1844 г. основным условием портландцементного производства) особенно характеризует обоих. Аспдин расценивает спекание как недопустимое нарушение технологии, приводящее к браку. Челиев считает полезным частичное образование стекла, которое, кстати, явно обнаруживается в отвердевшем его мертеле под микроскопом. Ошлакованные, частично спекшиеся и не поддававшиеся измельчению под жерновом «камешки» продукта обижига Челиев, в отличие от Аспдина, не отбрасывает, а использует их как вяжущее вещество.

Примечательно, что в первой четверти XIX в. в экономически развитой, пережившей промышленный переворот Англии и в отсталой крепостнической России под влиянием растущих конкретных потребностей одновременно и независимо возникает новое прогрессивное решение важнейшей технической задачи — создание гидравлического цемента из искусственно составляемой и обжигаемой сырьевой смеси. Дальнейшее широкое производство его стало возможным с появлением механического оборудования, необходимого для измельчения твердого продукта обжига исходного сырья.

Челиев и Аспдин работали над решением одной и той же задачи одновременно и независимо друг от друга, сформулировали сущность своих изобретений в книге и патенте на протяжении одного года. Вопреки всем объективным предпосылкам, решение Челиева оказалось более прогрессивным. Однако в социально-экономических условиях России периода разложения феодально-крепостнического строя с ее бюрократической системой управления хозяйством изобретение Челиева не получило надлежащего практического внедрения, жизнь изобретателя сложилась неудачно, а сам он (несмотря на признание его заслуг) скоро оказался забытым.

Аспдин же основал заводское производство нового цемента, развитое его сыном Уильямом и последователями, и получил всемирное признание как изобретатель портландцемента, именуемого так по традиции, а по существу являющегося искусственным романцементом.

Комментарии:

11 - И. П. Александрин. Основные этапы развития отеч. науки о цементе [4, статья].

12 - О мертеле № 3 не упоминается потому, что оный приготовлен из мусора штукатурного, в составление коего употреблено уже прежде, гипса более, нежели для сего потребно; ибо излишество оного замечается на. образцах по кристаллизации, образующей на поверхности их пленку: но рачительное по растворении сего мертеля и по затвердении перебивание делает его и еще лучшим, — прим. Челиева.

13 - Штукатурной мусор для мертеля № 3 состоял в одной цене с стенным, — прим. Челиева.

Предыдущие публикации на эту тему:

https://cont.ws/post/287605 История строительных материалов. Вяжущие.

https://cont.ws/post/287674 Отец русского цемента

https://cont.ws/post/288270 О цементе Егора Челиева - 1

Читайте также http://metafor-7.livejournal.c...  Цемент - настоящий философский камень

Цитируемую мной книгу можно скачать здесь:

http://history-library.com/boo...

Но это - ещё не окончание темы :о)