Szukany produkt
 
Wydawnictwo 

Kategorie

 
 

Informacje

 
 
chemia cementu i betonu
chemia cementu i betonu
Przedstawiono procesy powstawania klinkieru i hydratacji cementu oraz wpływ na nie dodatków mineralnych, porowatość zaczynu

 

Autor: Wiesław Kurdowski
Tytuł: chemia cementu i betonu
Rok wydania: 2010
Miejsce wydania: Kraków
Oprawa: twarde laminowane okładki
Format: 160x230 mm
Ilość stron: 728
Międzynarodowy Standardowy Numer Książki: ISBN 978-83-9131524-8
Wydawnictwo: Stowarzyszenie Producentów Cementu
 
  • Opis
  • Spis treści
 

CHEMIA CEMENTU I BETONU

Stowarzyszenie Producentów Cementu, Kraków 2010
Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010

Od pierwszego wydania "Chemii cementu" w roku 1991 nastąpił znaczny postęp w tej gałęzi chemii stosowanej. W drugim wydaniu książki przedstawiono więc nowe badania naukowe. Została ona znacznie rozszerzona i obejmuje teraz wiele zagadnień ważnych w chemii betonu, szczególnie dotyczących jego trwałości. Przedstawiono procesy powstawania klinkieru i hydratacji cementu oraz wpływ na nie dodatków mineralnych, a szczególnie dużo miejsca poświęcono czynnikom określającym porowatość zaczynu. Nie zabrakło również opisu cementów specjalnych, nieobjętych normami, w tym cementów glinowych i ekspansywnych. Do zagadnień dotyczących trwałości betonu włączono problem strefy przejściowej oraz różnych rodzajów korozji wewnętrznej i zewnętrznej (najczęściej spotykanej). Omówiono wpływ cementów z dodatkami mineralnymi na przebieg korozji. Wiele miejsca poświęcono nowym rodzajom domieszek i zagadnieniu ich zgodności z cementem. Krótko poruszono także tematykę nowych rodzajów betonów, m.in. samozagęszczających się i z proszków reaktywnych.

Książka jest bogato ilustrowana wykresami, które ułatwiają szybkie poznanie wpływu różnych czynników na właściwości zaczynu i betonu. Zawiera także wiele tablic oraz bogatą literaturę obejmującą przede wszystkim prace oryginalne.

"Chemia cementu i betonu" przeznaczona jest przede wszystkim dla pracowników naukowych wyższych uczelni i instytutów badawczych, lecz stanowić także będzie wartościowe źródło informacji dla specjalistów zajmujących się produkcją cementu i betonu, zwłaszcza że w coraz większym stopniu prowadzą oni własne badania w bardzo dobrze wyposażonych laboratoriach zakładowych. Nie należy również zapominać o studentach kierunków technicznych, chemii i inżynierii materiałowej, dla których ta książka może stanowić pomoc dydaktyczną.

Wiesław Kurdowski rozpoczął karierę naukową w Instytucie Wiążących Materiałów Budowlanych w Opolu, a następnie, po doktoracie, objął stanowisko dyrektora ds. naukowo-badawczych w Oddziale tego Instytutu w Krakowie. Po habilitacji uzyskał stopień profesora nadzwyczajnego i kilka lat później przeszedł do pracy w Akademii Górniczo-Hutniczej na stanowisko dyrektora Międzyresortowego Instytutu Materiałów Budowlanych i Ogniotrwałych. Byt wieloletnim kierownikiem Katedry Ceramiki Ogólnej. W końcu roku 2001 powrócił do pracy w krakowskim oddziale Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie.

Jest uznanym specjalistą w dziedzinie chemii cementu i betonu. Był m. in. Członkiem Komitetów Organizacyjnych Kongresów Chemii Cementu w Paryżu, Rio de Janeiro i New Delhi. Na kilku kongresach, zaproszony przez organizatorów, wygłaszał referaty plenarne. W roku 1995 został doktorem honoris causa Uniwersytetu Technicznego w Charkowie.

Wiesław Kurdowski jest autorem trzech książek oraz siedmiu rozdziałów w zagranicznych wydawnictwach zbiorowych, opublikowanych przez Pergamon Press, ABI Books, E b FN Spon i Applied Science Publishers. Opublikował 220 prac oryginalnych w różnych czasopismach polskich i światowych. Jest członkiem Komitetu Redakcyjnego czasopisma hiszpańskiego Materiales de Construction. Od 40 lat pełni funkcję redaktora naczelnego czasopisma Cement-Wapno-Beton (wcześniej Cement-Wapno-Gips).

Kiedy z końcem lat osiemdziesiątych pisałem „Chemię Cementu", starałem się przekazać specjalistom z zakresu materiałów budowlanych najświeższe wiadomości z tej, dosyć złożonej, gałęzi wiedzy. Nie spodziewałem się jednak, że monografia ta znajdzie tak wielu czytelników. Było to dla mnie miłe zaskoczenie, lecz równocześnie zdałem sobie w pełni sprawę z dużej odpowiedzialności jaka na mnie spoczywa. Odczuwam ją zwłaszcza teraz, gdy przystąpiłem do pisania drugiego, znacznie rozszerzonego, wydania mojej książki. Być może również z tego powodu stwierdziłem, że mam dużo większe opory przy formułowaniu hipotez lub wyciąganiu wniosków, na podstawie bardzo obszernej literatury przedmiotu. Podziwiam pod tym względem Taylora; jego intuicja badawcza przypominała mi zawsze intuicję rosyjskiego mineraloga Biełowa, który potrafił wyobrazić sobie skomplikowane struktury krzemianów wapnia, bez możliwości ich zbadania. Następnie znajdowały one stopniowo potwierdzenie doświadczalne, uzyskiwane za pomocą najnowocześniejszych metod, na przykład magnetycznego rezonansu jądrowego. Natomiast Taylor wysuwał zawsze bardzo śmiałe i bardzo ciekawe hipotezy, a najlepszym przykładem jest pogląd, że powstawanie ettringitu w zaczynie w przypadku małej ilości wolnej wody powoduje jej „czerpanie" z żelu C-S-H.

W okresie ostatnich 20 lat nastąpił znaczny postęp w metodach badawczych, które pozwoliły eksperymentatorom na uzyskanie wielu nowych danych. Wystarczy podać, że 20 lat temu elektronowy mikroskop skaningowy miał powiększenie 30 tysięcy razy, a dzisiaj ma 300 tysięcy i to ze zmienną próżnią. Na podstawie nowych wyników badawczych poznano lepiej szereg procesów i wyjaśniono mechanizmy ich przebiegu, jak można było się spodziewać, zostało jeszcze wiele zagadnień niewyjaśnionych, na temat których występują kontrowersyjne poglądy. Dotyczą one na przykład przyczyn występowania „dobrego" i „złego" ettringitu. Ten pierwszy występuje w cementach siarczanowo-żużlowych oraz w belitowych cementach, które zawierają siarczanoglinian wapnia. Ten drugi - „zły", powstaje w cementach portlandzkich i glinowych. Stanowi on zresztą podstawę do otrzymywania cementów ekspansywnych, a więc odgrywa także w pewnych technologiach korzystną rolę.

W roku 1990 napisałem, że ukazuje się ogromna liczba prac z dziedziny chemii cementu w światowej literaturze naukowej i to w bardzo różnych czasopismach.

Niektóre z nich są pozornie bardzo odległe tematycznie, na przykład Journal of Colloid Science, w którym znalazłem bardzo ciekawe badania adsorpcji jonów siarczanowych i chlorkowych na fazie C-S-H. Liczba publikacji bez przerwy wzrasta; wystarczy podać, że w samym tylko, zresztą bardzo poczytnym miesięczniku Cement and Concrete Research, ukazuje się rocznie około 160 prac. Interesujących publikacji są setki, co stanowi dużą trudność, żeby wybrać oraz przeczytać te najważniejsze, których wyniki trzeba wykorzystać i omówić w pisanej monografii.

We wczesnym okresie cywilizacji budowle powstawały przez nakładanie na siebie ciężkich bloków skalnych, które trzymały się tylko dzięki sile tarcia. Tak powstały na przykład słynne budowle w Mykenach. Wraz z rozwojem cywilizacji zaczęto stosować: różne materiały wiążące .

W Egipcie niewypalane cegły z suszonej gliny łączono mułem z Nilu . Takie budowanie było możliwe tylko w suchej strefie klimatycznej ze względu na małą odporność tych materiałów na wilgoć. Także gliną łączono bloki w pierwszej piramidzie schodkowej Dżesera (XXVII w.p.n.e.) w Sakkarze .

Gips budowlany znajdował szerokie zastosowanie w starożytnym Egipcie . Stosowano go jako zaprawę i do prac sztukatorskich, np. w grobowcu Tutanchamona, do wykańczania nagrobków z kalcytu (zwanego alabastrem). Jako zaprawa został on zastosowany w piramidach w Gizie. Początek jego stosowania nie jest ustalony; uważa się, że przypada w okresie od 5000 do 3400 roku p.n.e. . Stosowanie gipsu, a nie wapna wyjaśnia Jaworski brakiem paliwa, wapienie bowiem są łatwiej dostępne w Egipcie od surowców gipsowych .

Wapno jako zaprawę wprowadzili do Egiptu dopiero około 300 roku p.n.e. Rzymianie i Grecy, którzy z kolei nie znali gipsu ze względu na jego ograniczoną przydatność w wilgotnym klimacie Włoch i Grecji.

Wapno używane było bardzo dawno przez Greków, a jeszcze wcześniej na Krecie . Z kolei od Greków przejęli je Rzymianie. Stosowano poprawną technikę gaszenia wapna i mieszania go z piaskiem. Zaprawę mieszano niezwykle starannie i ubijano, co zapewniało jej dużą gęstość, tak że do naszych czasów zachowały się budowle, w których wewnątrz zaprawy występuje nie skarbonizowany wodorotlenek wapnia .

Zarówno Grecy jak i Rzymianie znali właściwości niektórych osadów wulkanicznych, które drobno zmielone i zmieszane z wapnem i piaskiem dawały zaprawy, nie tylko o większej wytrzymałości, lecz i o większej odporności na działanie wody, również morskiej . Grecy stosowali do tego celu tuf wulkaniczny z wyspy Santorium (znane do dziś ziemie santoryńskie), a Rzymianie różne surowce i tufy z zatoki neapolitańskiej. Najlepszy materiał pochodził z Puccoli (Puteoli) i otrzymał nazwę
pucolany. Witruwiusz pisze o nim: „Jest rodzaj piasku, który w stanie naturalnym wykazuje nadzwyczajne właściwości. Został znaleziony w zatoce w sąsiedztwie góry Wezuwiusz; zmieszany z wapnem i tłuczniem twardnieje równie dobrze pod wodą, jak i w zwykłych budowlach" . Prawdopodobnie także bardzo dawno Rzymianie rozpoczęli stosować reńskie tufy, znane jako trasy .

Rzymianie zastępowali także naturalne pucolany rozdrobnionymi dachówkami, cegłami i porcelaną. Lea podaje, że nazwa „cement" w języku późnołacińskim lub starofrancuskim została po raz pierwszy użyta do określenia materiałów, które obecnie nazywamy sztucznymi pucolanami . Następnie nazwą tą określano zaprawę przyrządzoną z trzech składników, a dopiero stosunkowo niedawno przyjęto znaczenie dzisiejsze.

Rzymianom zawdzięczamy także nazwę „cement hydrauliczny", którą określali spoiwa twardniejące pod wodą — w wyniku reakcji z wodą . Niektóre mieszaniny, w celu lepszego zdefiniowania ich składu, nazwano cementami pucolanowymi.

Są dowody, że już w budowlach na Krecie stosowano dodatek rozdrobnionych czerepów ceramicznych (kultura minojska) do wapna w celu nadania mu właściwości hydraulicznych . Z tego względu wysunięto przypuszczenie, że Rzymianie najpierw stosowali sztuczne materiały pucolanowe, nim wypróbowali pucolany naturalne. Jaworski podaje, że w XII w. p.n.e. Fenicjanie stosowali wapno hydrauliczne do zapraw przy budowie świątyni na Cyprze . Już około X w. p.n.e. używali oni mączki ceglanej jako domieszki nadającej zaprawom wapiennym właściwości hydrauliczne .

Po upadku imperium rzymskiego zanika sztuka sporządzania dobrych spoiw wiążących. Lea przytacza opinię Viollet-le-Duca, że w okresie od IX do XI wieku upadła we Francji całkowicie sztuka wypalania wapna, a stosowano go w formie źle wyprażonych brył, bez dodatku kruszonych materiałów ceramicznych . Jakość zapraw uległa poprawie dopiero od XII wieku, natomiast od XIV wieku ich jakość była już znowu bardzo dobra, między innymi stosowano płukany piasek pozbawiony gliny. Są dowody, że od XVII wieku w Anglii znowu podjęto stosowanie pucolan. Zaprawy nazywano jeszcze cementami, na co znajdujemy dowody u Bartłomieja Anglicusa. Jednak nazwę „zaprawa" stosowano również już w roku 1290 .

Długo utrzymywało się przekonanie, że jedynym tworzywem hydraulicznym jest mieszanina wapna z pucolanami naturalnymi lub sztucznymi. Potwierdzają to zaskakujące poziomem prace Rondeleta z 1805 r., przy czym, na co zwraca uwagę Lea, Rondelet cytuje starych autorów, którzy uchodzili za autorytety, a mianowicie: Pliniusza, Witruwiusza i Świętego Augustyna . Jasność sądów, a także niezwykła intuicja tych autorów zaskakuje do dzisiaj.

Przewrotu w dziedzinie wytwarzania spoiw hydraulicznych dokonał John Smeaton, który poszukiwał materiału do budowy w 1756 r. latarni morskiej w Eddystone Rock. Stwierdził on mianowicie, że lepsze właściwości mają zaprawy z wapna wypalonego z surowca bogatego w substancje ilaste. Było to równoznaczne z wykryciem wapna hydraulicznego. Prawdopodobnie Smeaton użył jako pierwszy tej nazwy. Czterdzieści lat później James Parker z Northfleet uzyskał patent na produkt z prażenia marglu, który nazwano kilka lat później cementem romańskim. Był to szybkowiążący cement. Cement taki wkrótce zaczęto wytwarzać z surowców znajdujących się koło Boulogne.

Autorem metody przyrządzania sztucznego wapna hydraulicznego przez wypalenie mieszaniny ze wspólnie zmielonej na mokro kredy i gliny był L. J. Vicat, który wyniki swoje opublikował w 1818 roku. Można go uznać za prekursora w dziedzinie wytwarzania cementu portlandzkiego.

Za jednego z wynalazców cementu portlandzkiego uważa się Józefa Aspdina, który w 1824 roku opatentował sposób wytwarzania spoiwa z mieszaniny prażonego wapienia i gliny, pierwszy raz używając nazwy cement portlandzki, gdyż kolorem przypominał kamień z Portlandu. Prażył on jednak wapień w zbyt niskiej temperaturze i jakość produktu była zła.

Lea i Bogue za właściwego twórcę cementu portlandzkiego uważają Izaaka Karola Johnsona, który po wielu próbach dobrał prawidłowe proporcje gliny i wapienia, a także ustalił korzystną wyższą temperaturę prażenia mieszaniny. Stało się to około roku 1845. Nie trzeba zapominać, że korzystał on z doświadczenia wielu swoich poprzedników w Anglii, przede wszystkim J. Smeatona, Higginsa, J. Parkera i J. Frosta oraz Szweda Bergmanna, Holendra J. Johna, a przede wszystkim L. J. Vicata.

Niektórzy uważają, że wprowadzenie wyższej temperatury wypalania zawdzięczamy Aspdinowi. Johnson zastał tę metodę w fabryce w Gateshead, którą objął po opuszczeniu jej przez Aspdina w roku 1851 . Johnson uzyskał patent na udoskonalenie wytwarzania cementu portlandzkiego w roku 1872. Osiągnięcie Johnsona uznawał także Michaelis, pozostaje jednak sprawą otwartą, któremu z dwóch prekursorów wytwarzania cementu portlandzkiego - Aspdinowi czy Johnsonowi - trzeba przypisać ten wynalazek.

Mało jest danych o produkcji wapna hydraulicznego w Polsce. Górewicz podaje, że stosowali je Krzyżacy przy budowie zamku w Malborku . Dalej wymienia fabrykę włókienniczą w Tomaszowie Mazowieckim, którą zbudowano w 1828 roku. Zaprawę wapienną zastosowano do łączenia głazów narzutowych, z których wykonano fundamenty. Szczególne znaczenie przypisuje Górewicz produkcji, w tym samym okresie, wapna hydraulicznego używanego do budowy Kanału Augustowskiego. Było to wapno hydrauliczne bardzo dobrej jakości, a wytrzymałość zapraw i betonów wykonanych z niego wynosi jeszcze dzisiaj 15-50 MPa . Wytwórnie wapna hydraulicznego zbudowano w sąsiedztwie mającego powstać Kanału, a w technologii wykorzystano prace L. J. Vicata . Przy opracowywaniu metody produkcji doświadczenia laboratoryjne prowadził profesor Józef Nowicki w Szkole Aplikacyjnej.

Trzydzieści lat później powstała na ziemiach polskich pierwsza fabryka cementu, uruchomiona w Grodźcu w roku 1857, która była piątą cementownią w świecie (rys. 1.1). W okresie dwudziestolecia międzywojennego została ona sprzedana przez właściciela, Stanisława Ciechanowskiego, firmie Solvay i znacznie rozbudowana. W roku 1939 zdolność produkcyjna osiągnęła 390 tysięcy ton. Produkcja cementu na ziemiach polskich rozwinęła się szybko po roku 1884, a j rozwój trwał do 1914 r. Poza małą cementownią w Wejherowie, którą wybudował w roku 1872, pozostałe cementownie powstawały po 1884 r. - jeszcze w tym rok „Wysoka" w Łazach, w 1885 r. „Szczakowa" w Szczakowej i „Bonarka" w Podgórzu pod Krakowem. W 1889 roku rozpoczęła produkcję cementownia „Goleszów w Goleszowie, a w 1894 r. „Firley" w Lublinie. W latach 1897-1898 powstają dwie dalsze cementownie, a mianowicie „Rudniki" koło Częstochowy i „Klucze" ko Rabsztyna. Bardzo szybko powstają także następne zakłady, w sumie 15, w tym najwięcej bo aż 10 w zaborze rosyjskim. W okresie I wojny światowej przemysł cementowy w zaborze rosyjskim uległ poważnemu zniszczeniu, natomiast pozostałe cementownie nie odczuły skutków wojny. Od roku 1920 zaznaczył się stopniom wzrost produkcji cementu w Polsce, który z wyjątkiem lat kryzysowych osiągnął szybki rozwój. Zdolność produkcyjna wyniosła 1,98 min ton w roku 193 jednak produkcja ze względu na wybuch drugiej wojny światowej była największa: w 1938 roku, zbliżając się do 1,72 min ton.

Polski cement był eksportowany na cały świat i miał bardzo dobrą markę jakościową. Pojawiają się nowe rodzaje cementów: o dużych wytrzymałościach – Żubr,  hydrotechniczny - o małym cieple hydratacji . Jako ciekawostkę można podać, że cementownia „Saturn" zgłosiła patent na dodatek popiołu z węgla kamiennego do cementu, co powodowało zwiększenie odporności betonu na agresję siarczanową

Po drugiej wojnie światowej polskie cementownictwo notuje szczególnie szybki rozwój. Już w roku 1948 produkcja przekroczyła poziom przedwojenny, osiągając 1,8 min ton, a do 1955 roku uległa podwojeniu, przekraczając 3,8 min ton. Najbardziej burzliwy okres rozwoju przeszedł przemysł cementowy w dziesięcioleciu 1965-1975, w którym produkcja wzrosła z 8 min do 16 min ton. Największą produkcję osiągnął przemysł cementowy w roku 1979, w którym wyniosła ona bez mała 23 mln ton.

Kryzys gospodarczy, który nastąpił po roku 1979, objął również przemysł cementowy. Gwałtowne zmniejszenie zapotrzebowania na cement pociągnęło również za sobą spadek jego produkcji. Najniższy poziom wynoszący 14 min ton osiągnęła ona w roku 1981, aby następnie oscylować w granicach od 15 do 16 min ton rocznie. Zmiany ustrojowe spowodowały prywatyzację przemysłu cementowego, która nastąpiła w okresie od 1992 do 1998. Około 90% zdolności produkcyjnej przemysłu cementowego znalazło się w rękach dużych koncernów, a mianowicie Lafarge, Heilderberg, Cement Roadstone Holding, Cemex i Dyckerhoff. Prywatyzacja ta była bardzo udana i zaowocowała modernizacją przemysłu cementowego, polegającą na eliminacji metody mokrej i modernizacji prawie wszystkich zakładów z zastosowaniem najnowocześniejszych rozwiązań technicznych. Wprowadzono piece z dekarbonizatorami wstępnymi, ciśnieniowe kruszarki walcowe, wprowadzono obieg zamknięty w młynach do cementu z zastosowaniem najnowszych separatorów. W cementowni „Chełm" wprowadzono unikatową w świecie technologię wytwarzania klinkieru, z pominięciem mielenia surowców, a w „Ożarowie" powstał największy w Europie piec na metodę suchą o wydajności 8500 ton na dobę. Także w „Górażdżach" i w „Kujawach" pracują bardzo nowoczesne linie produkcyjne o poziomie światowym, a są to tylko najważniejsze rozwiązania. Inne liczne, niewymienione mniejsze modernizacje, pozwoliły razem z omówionymi na zmniejszenie w przemyśle zużycia energii o 25%, a emisji pyłu do atmosfery o 95%.

Historia betonu sięga również czasów starożytnych. Opierając się na definicji Lea, który określa beton jako sztuczny „zlepieniec" złożony ze żwiru lub pokruszonego kamienia, piasku i spoiwa w formie wapna lub cementu , możemy wiązać początek stosowania betonu przez człowieka ze spoiwem wapiennym. Nie zaliczymy więc do betonu starożytnych budowli złożonych z kruszywa zlepionego gliną, a będziemy wiązać beton ze stosowaniem wapna. Najstarsze elementy z betonu opartego na wapnie dotyczą miejscowości Yiftah El w południowej Galilei w Izraelu i są datowane na rok 7000 p.n.e. Zostały one odkryte w roku 1985, a są opisane przez Malinowskiego i Garfinkela. To osiedle z epoki neolitycznej obejmuje szereg budowli, w których podłogi oraz części ścian wykonane zostały z betonu wapiennego z kruszywem z rozdrobnionego wapienia. Malinowski i Garfinkel stwierdzają, że rozległe powierzchnie betonowych podłóg wskazują na masowe stosowanie spoiw wapiennych, co świadczy o dobrym opanowaniu ich wytwarzania . Także metoda wykonywania betonu była dobrze poznana, na co wskazuje jego dobra jakość, a oznaczona wytrzymałość zawiera się w granicach od 15 do 40 MPa, a w jednym przypadku sięga nawet 60 MPa .

Na następne przykłady starożytnego betonu natrafiono w Lepenskim Virze w zakolu Dunaju, w Serbii. Związane są one z osiedlem, którego pochodzenie określa się na rok 5600 p.n.e., a dotyczą również przede wszystkim podłóg w chatach rybackich.

Liczne konstrukcje z betonu związane są z czasami rzymskimi, gdyż w starożytnym Rzymie rozwinęła się bardzo technika sporządzania dobrych zapraw wapiennych, w tym także z wapna hydraulicznego, które wykorzystywano do sporządzania betonu. Wiele takich przykładów opisuje Witruwiusz, używając terminu greckiego emplechton jako nazwy prekursora dzisiejszego betonu, który także w Rzymie nazywano opus caementitium. Natomiast Grecy byli prawdopodobnie pierwszymi, którzy stosowali hydrauliczne spoiwa do wytwarzania betonu. Była to mieszanina wapna i wulkanicznych popiołów z wyspy Nisiros, jak również z Puccoli, greckiej kolonii we Włoszech, blisko Neapolu. Ze spoiwem tym mieszano kawałki kamienia, a beton ten służył między innymi do wytwarzania zbiorników na wodę o objętości 600 m3 w świątyni Ateny na wyspie Rodos oraz w porcie Pireus. Pisał o nich także Pliniusz . Zamiast kawałków skalnych Grecy stosowali także pokruszone dachówki, między innymi w konstrukcjach morskich w Dilos i w Rodos. Rzymianie przejęli te umiejętności od Greków około roku 300 p.n.e., przy czym przy wytwarzaniu wapna hydraulicznego opierali się głównie na tufach z Puccoli. O trwałości tych materiałów świadczą między innymi liczne konstrukcje betonowe na nabrzeżu morskim pomiędzy Neapolem i Gaetą, „wypolerowane przez wodę morską, ale nieuszkodzone ". Duże rzymskie konstrukcje betonowe zachowane do naszych czasów to Koloseum (82 rok p.n.e.), Panteon (123 p.n.e.), teatr w Pompejach na 20 tysięcy widzów (75 p.n.e.). Kopuła nad rotundą w Panteonie, o średnicy około 44 m, wykonana została również z betonu.

Także w Ameryce Północnej napotkano pozostałości starożytnego betonu. Już w roku 1785 odkryto ruiny miasta El Tajin położonego w stanie Veracruz w Meksyku, jednak dopiero w trakcie odbudowy tego miasta w roku 1924 odkryto zniszczone dachy betonowe w różnych budynkach. Budowę domów, w których zastosowano dachy betonowe, datuje się na 1100 rok p.n.e. Beton ten, zbadany przez Cabrerę i współautorów, okazał się betonem lekkim na wapiennym spoiwie hydraulicznym, natomiast piasek i kruszywo otrzymano z pumeksu.
Spoiwo hydrauliczne uzyskano przez dodanie tufu wulkanicznego do wapna rozdrobnionego na proszek. Okazuje się więc, że stosowanie betonu w Ameryce Północnej sięga tych samych czasów co budowle rzymskie i oparte było także na spoiwie hydraulicznym uzyskanym z wapna z dodatkiem tufu wulkanicznego.

Produkcja dobrego wapna, a także technika wytwarzania betonu znacznie upadła w średniowieczu i rozwinęła się dopiero po odkryciu cementu portlandzkiego. Najważniejsze daty w historii rozwoju technologicznego dzisiejszego betonu są następujące:
• 1867 - Joseph Monier wprowadził zbrojenie betonu,
• 1870 - rozpoczęto wytwarzanie elementów prefabrykowanych,
• 1877 - T. Hayatt zbudował w Londynie dom z wykorzystaniem żelbetu,
• 1896 - Feret opracował wzór na obliczanie wytrzymałości betonu,
• 1907 - Koenen wprowadził wstępne sprężanie betonu,
• 1924 - Bolomey opracował wzór na obliczanie wytrzymałości betonu, stosowany do dnia dzisiejszego,
• 1929 - Freyssinet zbudował most z żelbetu o długości 180 m,
• 1980 - zaczęto stosować zaczyny z proszkami reaktywnymi i o bardzo małym w/c, czyli stosunku wody do cementu,
• 1980 - Aitcin jako jeden z pierwszych wprowadził BWW,
• 1988 - Aitcin pierwszy wprowadził beton z proszków reaktywnych,
• koniec lat osiemdziesiątych - Okamura zastosował samozagęszczający się beton.

Równolegle z rozwojem produkcji cementu na świecie zaznaczył się znaczny postęp w dziedzinie chemii cementu. Prawdziwego przewrotu dokonał przede wszystkim uczony francuski Le Chatelier. Temu wielkiemu chemikowi zawdzięczamy opracowanie składu fazowego klinkieru portlandzkiego oraz podanie hipotezy procesu hydratacji. Le Chatelier uważał, że, podobnie jak w przypadku gipsu, bezwodne składniki cementu ulegają rozpuszczeniu, a roztwór staje się przesycony w stosunku do faz uwodnionych, co wywołuje proces ich krystalizacji .

Szybki rozwój chemii wiąże się z wprowadzeniem nowych metod badawczych, a przede wszystkim odkryciem przez Lauego w 1912 roku dyfrakcji promieni rentgenowskich na sieci przestrzennej kryształów. Stworzyło to podstawy nowoczesnej chemii cementu. Dalszymi metodami, dzięki którym uzyskano wiele nowych informacji, były mikroskopia elektronowa wraz z analizatorem rentgenowskim, spektroskopia w podczerwieni oraz magnetyczny rezonans jądrowy, a ostatnio mikroskopia sił atomowych. Te metody rozwinęły przede wszystkim stopień poznania struktury hydratów, w tym fazy C-S-H.

Wielu uczonych miało ogromny wkład w rozwój tej dziedziny nauki i przynajmniej kilku z nich zasługuje na wymienienie. Równolegle z Le Chatelierem pracował w Niemczech Michaelis, który uzasadnił znaczenie procesów koloidalnych w hydratacji cementu. Następny z kolei był Eitel, którego dzieło jest do dzisiejszego dnia źródłem ważnych informacji z chemii krzemianów. Zmienione i bardzo rozszerzone drugie wydanie jego książki ukazało się w r. 1966 pt. „Silicate Science"; stanowi ono piękne ukoronowanie całości prac tego autora. Może jeszcze większe znaczenie miały kolejne wydania monografii chemii cementu i betonu angielskiego uczonego F. M. Lea (pierwsze wspólnie z Deschem). Nie sposób pominąć także profesora Hansa Kiihla z Berlina, którego moduły nasycenia wapnem znajdują zastosowanie do dzisiaj. Podobną pozycję zajmował po drugiej wojnie światowej Bogue, a jego metoda obliczania mineralnego składu klinkieru jest w dalszym ciągu powszechnie stosowana . Z wielu uczonych rosyjskich, których wkład w chemię cementu nie może być przeceniony, wymienić trzeba przede wszystkim P. P. Budnikowa; jego działalność obejmowała wszystkie ważniejsze problemy chemii materiałów wiążących, ale najważniejsze prace związane były z chemią procesów hydratacji.

Również w Polsce równolegle z rozwojem przemysłu cementowego w okresie międzywojennym prowadzone były badania w zakresie chemii cementu. Koncentrowały się one w Katedrze Technologii Chemicznej Politechniki Warszawskiej, pod kierunkiem prof. Zawadzkiego. Są to przede wszystkim prace prof. Konarzewskiego dotyczące powstawania ortokrzemianów oraz ferrytów wapniowych.

Liczącą się pozycję w badaniach nad hydratacją cementu miały prace Antoniego Eigera, który jako jeden z pierwszych wysunął hipotezę powstawania roztworów stałych C3AH6-C3FH6. Był on także związany z Katedrą prof. Zawadzkiego, w której wykonywano doświadczenia związane z jego pracami. Eiger był pierwszym, który wykazał, że wytrzymałość zaczynu jest wprost proporcjonalna do stopnia hydratacji cementu. Prace Eigera dotyczyły również najkorzystniejszego ziarnowego składu i cementu. Brał on udział w Drugim Kongresie Chemii Cementu w Sztokholmie w roku 1938. O aktualności jego prac świadczy pięciokrotne ich cytowanie w monografii Lea z roku 1971 .

W Polsce po II wojnie światowej badania z zakresu chemii cementu rozwinęły znacznie w wyniku utworzenia w roku 1949 Wydziału Ceramiki w Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, a w roku 1954 Instytutu Przemysłu Wiążących Materiałów Budowlanych w Opolu. Spośród wielu uczonych zajmujących się chemią cementu trzeba wspomnieć przede wszystkim prof. Jerzego Grzymka, autora kompleksowej technologii produkcji tlenku glinu i cementu szybko twardniejącego oraz prof. Jerzego Sulikowskiego, który pracował nad zagadnieniami spiekalności surowców i zaburzeniami w procesach wiązania cementu.

Data dodania produktu: 04 listopad 2010.