ГЛАВА Ѵ.
О природѣ бѣлаго цемента Π. П. Тимофѣева и процессѣ
отвердѣванія этого цемента.
На основаніи предшествующаго изложенія слѣдуетъ что процессъ твердѣнія гипса, превращеніе изъ пластичнаго, затвореннаго на водѣ тѣста, въ прочную каменистую массу, состоитъ въ соединеніи съ водою полуводнаго гидрата сѣрнокислой извести (CaSO_4 1/2 H_2O),
переходящаго при этомъ въ двуводной гидратъ ея (CaSO_4 2H_2 O); и выдѣленіе послѣдняго изъ пересыщеннаго раствора.
Въ этомъ отношеніи гипсовые растворы должны быть причислены къ отдѣлу цементовъ въ классификаціи вя
жущихъ веществъ, такъ какъ гидратація тѣхъ или иныхъ составляющихъ всякаго рода цементовъ всегда въ болѣе или менѣе въ значительной степени про
является въ процессѣ тверденія цементовъ и является существенно-необходимой для нихъ реакціей (см. выше гл. III).
Результатомъ процесса твердѣнія алебастра является образовавшійся гипсъ, болѣе или менѣе подходящій по прочности и но природъ своей къ естественному гипсу.
Прочность всякаго вяжущаго вещества находится, (какъ указано въ главѣ IV) въ прямой зависимости отъ прочности продукта, образующагося при твердѣніи вяжущаго вещества.
При равныхъ прочихъ условіяхъ медленное образованіе, выкристаллизовываніе, вещества, выдѣляющагося при процессѣ твердѣнія обусловливаетъ большую проч
ность его, поэтому нерѣдко медленно схватывающіяся (а, слѣдовательно, въ строгомъ смыслѣ и медленно отвердѣвающія) вяжущія вещества обнаруживаютъ значительно большую прочность черезъ болѣе или менѣе значительные сроки ихъ отвердѣванія, сравнительно съ подобными имъ, имѣющими быстрое схватываніе.
Слѣдовательно прочность отвердѣвшаго вяжущагося вещества находится въ прямой зависимости отъ проч
ности, обусловливаемой самой природой образующихся продуктовъ твердѣнія и скорости ихъ выкристаллизованія.
На основаніи сказаннаго возможно предположить, какъ это и происходитъ на самомъ дѣлѣ, что образующійся при твердѣніи алебастра гипсъ будетъ имѣть мень
шую прочность, чѣмъ гипсъ природный, вслѣдствіе зна
чительно большей скорости выкристаллизованія его, чѣмъ это происходитъ въ природѣ для естественно-обра
зующагося гипса (какихъ бы теорій образованія гипса мы не держались).
Поэтому уже одно замедленіе процесса схватыванія и твердѣнія алебастра, т. е. замедленіе выдѣленія изъ пересыщеннаго раствора и дальнѣйшей гидратаціи при
образованіи двуводной сѣрнокислой извести, должно вести къ полученію болѣе прочнаго продукта, являющагося окончательнымъ результатомъ процесса твердѣнія.
Измѣненія такого рода въ процессѣ твердѣнія гипсовыхъ растворовъ и вызывались разнаго рода добав
ками, какъ напримѣръ въ цементахъ Keene, Mac-Lean’a, Landrin’а и т. п.
Понятно, что если добавляемыя къ гипсу вещества вліяютъ, кромѣ сказаннаго еще и въ томъ направленіи измѣненія природы образующихся окончательныхъ
продуктовъ твердѣнія въ отношеніи увеличенія прочности ихъ.
Опытныя изысканія должны были сосредоточиться въ области полученія такихъ прочныхъ соединеній, ко
торыя уже болѣе или менѣе изучены для примѣняемыхъ нынѣ цементовъ.
Изученіе природы вяжущихъ веществъ, нынѣ примѣняемыхъ въ промышленности и техникѣ, показываетъ, что наибольшую прочность обусловливаютъ въ нихъ кремнекислыя соли (какъ, напр., трехъизвестковой сили
катъ въ портландъ-цементѣ) и двойныя кремнекислыя соли и др. кислотныхъ радикаловъ (напр. двойныя соли извести съ кремнеземомъ и глиноземомъ въ романскихъ цементахъ, гидравлическихъ известяхъ и пуццолановыхъ цементахъ).
Какъ уже выше указано, сѣрнокислая известь легко образуетъ двойныя соли напр. съ сѣрнокислымъ кали и другими солями калія. Такъ Емметъ показалъ, что даже необожженный гипсъ, приведенный въ порошко
образное состояніе и затворенный растворами сѣрно
кислаго кали или углекислаго кали, а также, особенно, кремнекислаго кали, застываетъ въ прочную однородную массу.
Слѣдовательно гипсу свойственно образованіе двойныхъ солей съ другими основаніями, но еще болѣе интересно: образуетъ ли гипсъ двойныя соли лишь съ кис
лотными радикалами, т. е. представляющія сочетанія сѣрнокислой извести съ другой солью извести, или, что весьма свойственно многимъ гидратамъ солей, не спо
собна ли гидратная вода замѣщаться кислотами, какъ замѣщается она солями, т. е. вообще солеобразными соединеніями.
Примѣры такихъ соединеній для гипса извѣстны давно, такъ Наппау получилъ двойную соль состава:
2 CaSO_4. HCl. 3Н_2O,
въ которой, слѣдовательно, 1/4 гидратной воды замѣщена хлористоводородной кислотой.
Двойныя соли извести съ кремнеземомъ, какъ уже выше указано, весьма распространены (также и въ природѣ встрѣчаются многіе минералы содержащіе кремнекислыя соли), а потому теоретически ничто не оста
вляетъ сомнѣнія о возможности образованія двойной сѣрнокислой соли гипса и кремнекислой извести. Не
обходимымъ условіемъ однако является, чтобы эта соль и гидраты ея образовывались не моментально, а съ нѣ
которой относительной медленностью, такъ какъ это имѣетъ больше вліяніе на прочность получающихся кристаллическихъ сростковъ (см. главу IV).
Стремленіе получить описываемыя солеобразныя вещества, при участіи гипса и обладающихъ свойствами вяжущихъ веществъ, практически осуществлено П. П. Тимофѣевымъ въ его бѣломъ цементѣ.
Бѣлый цементъ приготовляется изъ двухъ существенно составляющихъ его частей: 1) хорошо обожженнаго гипса и
2) такъ называемаго «базиса».
Обѣ составляющія цементъ части должны быть совершенно хорошо смѣшаны между собой.
Значеніе обжига, химическій составъ, процессъ твердѣнія и свойства получающагося отвердѣвшаго гипса выяснены нами въ предшествующихъ главахъ.
О природѣ бѣлаго цемента Π. П. Тимофѣева и процессѣ
отвердѣванія этого цемента.
На основаніи предшествующаго изложенія слѣдуетъ что процессъ твердѣнія гипса, превращеніе изъ пластичнаго, затвореннаго на водѣ тѣста, въ прочную каменистую массу, состоитъ въ соединеніи съ водою полуводнаго гидрата сѣрнокислой извести (CaSO_4 1/2 H_2O),
переходящаго при этомъ въ двуводной гидратъ ея (CaSO_4 2H_2 O); и выдѣленіе послѣдняго изъ пересыщеннаго раствора.
Въ этомъ отношеніи гипсовые растворы должны быть причислены къ отдѣлу цементовъ въ классификаціи вя
жущихъ веществъ, такъ какъ гидратація тѣхъ или иныхъ составляющихъ всякаго рода цементовъ всегда въ болѣе или менѣе въ значительной степени про
является въ процессѣ тверденія цементовъ и является существенно-необходимой для нихъ реакціей (см. выше гл. III).
Результатомъ процесса твердѣнія алебастра является образовавшійся гипсъ, болѣе или менѣе подходящій по прочности и но природъ своей къ естественному гипсу.
Прочность всякаго вяжущаго вещества находится, (какъ указано въ главѣ IV) въ прямой зависимости отъ прочности продукта, образующагося при твердѣніи вяжущаго вещества.
При равныхъ прочихъ условіяхъ медленное образованіе, выкристаллизовываніе, вещества, выдѣляющагося при процессѣ твердѣнія обусловливаетъ большую проч
ность его, поэтому нерѣдко медленно схватывающіяся (а, слѣдовательно, въ строгомъ смыслѣ и медленно отвердѣвающія) вяжущія вещества обнаруживаютъ значительно большую прочность черезъ болѣе или менѣе значительные сроки ихъ отвердѣванія, сравнительно съ подобными имъ, имѣющими быстрое схватываніе.
Слѣдовательно прочность отвердѣвшаго вяжущагося вещества находится въ прямой зависимости отъ проч
ности, обусловливаемой самой природой образующихся продуктовъ твердѣнія и скорости ихъ выкристаллизованія.
На основаніи сказаннаго возможно предположить, какъ это и происходитъ на самомъ дѣлѣ, что образующійся при твердѣніи алебастра гипсъ будетъ имѣть мень
шую прочность, чѣмъ гипсъ природный, вслѣдствіе зна
чительно большей скорости выкристаллизованія его, чѣмъ это происходитъ въ природѣ для естественно-обра
зующагося гипса (какихъ бы теорій образованія гипса мы не держались).
Поэтому уже одно замедленіе процесса схватыванія и твердѣнія алебастра, т. е. замедленіе выдѣленія изъ пересыщеннаго раствора и дальнѣйшей гидратаціи при
образованіи двуводной сѣрнокислой извести, должно вести къ полученію болѣе прочнаго продукта, являющагося окончательнымъ результатомъ процесса твердѣнія.
Измѣненія такого рода въ процессѣ твердѣнія гипсовыхъ растворовъ и вызывались разнаго рода добав
ками, какъ напримѣръ въ цементахъ Keene, Mac-Lean’a, Landrin’а и т. п.
Понятно, что если добавляемыя къ гипсу вещества вліяютъ, кромѣ сказаннаго еще и въ томъ направленіи измѣненія природы образующихся окончательныхъ
продуктовъ твердѣнія въ отношеніи увеличенія прочности ихъ.
Опытныя изысканія должны были сосредоточиться въ области полученія такихъ прочныхъ соединеній, ко
торыя уже болѣе или менѣе изучены для примѣняемыхъ нынѣ цементовъ.
Изученіе природы вяжущихъ веществъ, нынѣ примѣняемыхъ въ промышленности и техникѣ, показываетъ, что наибольшую прочность обусловливаютъ въ нихъ кремнекислыя соли (какъ, напр., трехъизвестковой сили
катъ въ портландъ-цементѣ) и двойныя кремнекислыя соли и др. кислотныхъ радикаловъ (напр. двойныя соли извести съ кремнеземомъ и глиноземомъ въ романскихъ цементахъ, гидравлическихъ известяхъ и пуццолановыхъ цементахъ).
Какъ уже выше указано, сѣрнокислая известь легко образуетъ двойныя соли напр. съ сѣрнокислымъ кали и другими солями калія. Такъ Емметъ показалъ, что даже необожженный гипсъ, приведенный въ порошко
образное состояніе и затворенный растворами сѣрно
кислаго кали или углекислаго кали, а также, особенно, кремнекислаго кали, застываетъ въ прочную однородную массу.
Слѣдовательно гипсу свойственно образованіе двойныхъ солей съ другими основаніями, но еще болѣе интересно: образуетъ ли гипсъ двойныя соли лишь съ кис
лотными радикалами, т. е. представляющія сочетанія сѣрнокислой извести съ другой солью извести, или, что весьма свойственно многимъ гидратамъ солей, не спо
собна ли гидратная вода замѣщаться кислотами, какъ замѣщается она солями, т. е. вообще солеобразными соединеніями.
Примѣры такихъ соединеній для гипса извѣстны давно, такъ Наппау получилъ двойную соль состава:
2 CaSO_4. HCl. 3Н_2O,
въ которой, слѣдовательно, 1/4 гидратной воды замѣщена хлористоводородной кислотой.
Двойныя соли извести съ кремнеземомъ, какъ уже выше указано, весьма распространены (также и въ природѣ встрѣчаются многіе минералы содержащіе кремнекислыя соли), а потому теоретически ничто не оста
вляетъ сомнѣнія о возможности образованія двойной сѣрнокислой соли гипса и кремнекислой извести. Не
обходимымъ условіемъ однако является, чтобы эта соль и гидраты ея образовывались не моментально, а съ нѣ
которой относительной медленностью, такъ какъ это имѣетъ больше вліяніе на прочность получающихся кристаллическихъ сростковъ (см. главу IV).
Стремленіе получить описываемыя солеобразныя вещества, при участіи гипса и обладающихъ свойствами вяжущихъ веществъ, практически осуществлено П. П. Тимофѣевымъ въ его бѣломъ цементѣ.
Бѣлый цементъ приготовляется изъ двухъ существенно составляющихъ его частей: 1) хорошо обожженнаго гипса и
2) такъ называемаго «базиса».
Обѣ составляющія цементъ части должны быть совершенно хорошо смѣшаны между собой.
Значеніе обжига, химическій составъ, процессъ твердѣнія и свойства получающагося отвердѣвшаго гипса выяснены нами въ предшествующихъ главахъ.