(amw) Materiałoznawstwo str. 1
Początki produkcji budowlanych spoiw wiążących sięgają bardzo odległych czasów. Badania archeologiczne prowadzone w Iraku, a także w Egipcie pozwoliły na odkrycie resztek murów i budowli pochodzących z okresu 5000 – 4000 lat p.n.e., wznoszonych z wysuszonych w słońcu brył i kształtek z gliny łączonych iłem.
Odkrycie materiałów wiążących mogło mieć miejsce wówczas, gdy człowiek nauczył się posługiwać ogniem. Prawdopodobnie już wtedy zauważono, że rozdrobniony kamień gipsowy lub wapienny pochodzący z miejsca, w którym rozniecano ognisko, wykazuje po zmieszaniu z wodą zdolność wiązania i twardnienia.
Jako przykład zastosowania spoiwa gipsowego można przytoczyć piramidę schodkową w Sakkarze koło Memfisu (Egipt, 2650 r. p.n.e.), do której budowy użyto lepiszczy z mieszaniny iłu i spoiwa gipsowego. Zastosowanie do celów budowlanych materiałów wiążących na bazie wapienia nastąpiło również w stosunkowo wczesnych okresach cywilizacji.
Rysunek 1. Piramida Dżesera (Dżosera) (2650 - 2680 r. p.n.e.) w Sakkarze (Egipt)
Znajomość technologii otrzymywania wapna sięga ok. 3000 r. p.n.e., kiedy to Egipcjanie używali go do produkcji wapiennej zaprawy murarskiej (piramida w Gizie) zaprawami otrzymywanymi przez zmieszanie wapna palonego z pucolanami[1] posługiwali się Chińczycy przy budowie słynnego muru.
Powszechnie stosowano wapno także w okresie panowania imperium rzymskiego. Zaprawę wapienną spotyka się prawie we wszystkich ważnych budowlach rzymskich: świątynie (Świątynia Posejdona wzniesiona u wybrzeży Włoch – 460 lat p.n.e.), mosty (most Fabrycjusza w Rzymie – ok. 200 r. n.e., amfiteatr Flawiuszów, a także Koloseum (Rzym, 69 – 82 r. n.e.).
Produkcję wapna i jego zastosowanie opisał wielki rzymski budowniczy i architekt Marcus Vitruvius Polio w dziele „De architectura Libri Decem”.
Po upadku Cesarstwa Rzymskiego nastąpił wyraźny spadek wykorzystania spoiw gipsowych i wapiennych w budownictwie, natomiast rozwijało się budownictwo drewniane. Około XIV w. na nowo zaczęto w Europie w coraz większym stopniu stosować zaprawy gipsowe i wapienne.
Odkrycia w dziedzinie fizyki i chemii dokonane w XVIII w. otworzyły nową erę w historii materiałów wiążących. Pierwsze badania w zakresie otrzymywania hydraulicznych materiałów wiążących przeprowadził J. Smeaton. Natomiast J. Parker zaobserwował, że kamień wapienny zanieczyszczony gliną daje po wypaleniu i rozdrobnieniu hydrauliczny materiał wiążący.
Badania prowadzone we Francji i ogłoszone w 1818 r. przez L. J. Vicata wykazały, że hydrauliczny materiał wiążący można otrzymać również przez wypalanie rozdrobnionej mieszaniny wapienia i gliny. Vicat jest więc uważany za jednego z prekursorów technologii cementu. Za wynalazcę cementu portlandzkiego, który zgłosił patent w 1824 r., uznaje się jednak Anglika J. Aspdina[2]. Nazwa „cement portlandzki” pochodzi od angielskiej miejscowości Portland.
Wynalezienie spoiwa cementowego stało się potężnym bodźcem postępu we współczesnym budownictwie. Właściwy rozwój przemysłu cementowego związany był z budową sieci dróg i kolei żelaznej w Europie.
Wydarzeniem mającym duże znaczenie dla rozwoju budownictwa było dokonane we Francji na przełomie XIX i XX w. wynalezienie betonu zbrojonego stalą czyli żelbetu, w latach dwudziestych XX w. wynalezienie betonu sprężonego (strunobetonu).
Olbrzymi rozwój budownictwa mieszkaniowego, drogowego, hydrotechnicznego, potrzeba budowy lotnisk, a także możliwości przemysłowego wytwarzania elementów budowlanych spowodowały gwałtowny rozwój produkcji tego podstawowego dzisiaj materiału wiążącego.
Ogólną nazwą „spoiwa wiążące” jest objęta grupa tworzyw, które rozdrobnione do postaci pyłu i zarobione wodą dają plastyczny zaczyn, łatwo układający i formujący się oraz wiążący po pewnym czasie i twardniejący na powietrzu lub w wodzie.
Do tej grupy materiałów należą produkty przemysłowe, często znacznie różniące się między sobą składem chemicznym i właściwościami. Różnorodność tę należy uwzględnić przy klasyfikacji tych materiałów.
W literaturze fachowej spotyka się podziały spoiw oparte na różnych kryteriach i parametrach. Jako podstawę klasyfikacji przyjmuje się rodzaj surowców, z których spoiwa wiążące są produkowane, skład chemiczny i właściwości fizyczne tych materiałów, zachowanie się ich w środowisku wodnym oraz wynikający z tego zakres ich stosowania.
Najczęściej jest spotykany podział spoiw wiążących na dwie grupy, różniące się wyraźnie pod względem zachowania się ich w środowisku wodnym. Są to spoiwa powietrzne i hydrauliczne.
Spoiwo powietrzne po zarobieniu wodą może wiązać i następnie twardnieć tylko na powietrzu, poddane zaś po związaniu i początkowym stwardnieniu działaniom wody traci swoje właściwości wiążące i wytrzymałościowe.
Spoiwo hydrauliczne natomiast wiąże i twardnieje zarówno na powietrzu, jak i w wodzie bez dostępu powietrza.
W zależności od rodzaju surowca spoiwa powietrzne można podzielić na spoiwa wapienne i spoiwa gipsowe.
Do spoiw hydraulicznych należą zaś: wapno hydrauliczne, cementy portlandzkie, hutnicze, glinowe i inne cementy.
Wg „Budownictwo ogólne - materiały i wyroby budowlane” tom 1 – 2005 r., z dodatkami autora (amw)
[1] Pucolana (z j.wł. puzzolana) – ceramiczny materiał budowlany, stosowany jako wypełniacz w zaprawach hydraulicznych. Pucolana jest pyłem lub bardzo drobnym popiołem, niegdyś pochodzenia wulkanicznego, dzisiaj także odzyskiwanym ze spalin wielkich kotłowni. Jej głównym składnikiem jest czysta krzemionka w postaci bardzo drobnych zaokrąglonych ziaren. Jej ważną cechą jest zdolność do wiązania wapna także pod wodą. Obecnie jest stosowana jako dodatek do zapraw betonowych zwiększający ich wodoodporność.
[2] Joseph Aspen – takie brzmienie nazwiska podają inne źródła; (amw)
szczygii91