Кирпич-великан


07.10.2007

Кирпич – один из самых древних стройматериалов, но история его далеко не закончена. Ученые изобретают новые технологии производства, повышающие качество изделий, привлекательность для архитекторов и строителей, улучшающие физико-химические и экономические показатели материала.


Вермикулит – минерал желтовато-палевого цвета из группы гидрослюд.

При t° 400–1000°С вспучивается, увеличиваясь в размере в 7–10 раз. Отличается хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, термической и биологической стойкостью, химически инертен, не имеет запаха, экологически чист. За рубежом используется при производстве более 100 видов продукции в сельском хозяйстве, строительстве, промышленности, металлургии. В России крупнейшие в мире запасы вермикулита, но передовые страны по его применению – США, Япония, Франция.



Минерал будущего



Еще в раннем средневековье не раз горевший Лондон был отстроен в кирпиче, и это застраховало его от уничтожения. Кирпич не горюч, хорошо держит тепло, по экологическим свойствам на 2-м месте после дерева. Всем хорош, но в размерах ограничен, в отличие от панели, тем более монолитного железобетона.

И потому крупные строительные фирмы применяют его в 4-ю очередь после монолита, сборных панельных конструкций и кирпично-блочных. А увеличить размеры выше определенных пределов нельзя. Все дело в высоких (свыше 5%) усадках при обжиге и сушке шихты.



Объемный кирпич толком не просушится и не обожжется, развалится из-за внутренних деформаций. Ведь чем больше размеры керамического изделия, тем значительнее деформации, внутренние напряжения при перепаде влажностей. Сохнет тонкий поверхностный слой, а внутри влага так и остается. При сушке наверху происходит усадка, а внутри нет – вот и деформация. Поэтому многочисленные попытки производства прочных кирпичей-великанов ни к чему не привели, пока петербургские специалисты – доцент кафедры стройматериалов СПбГАСУ,

к. т. н. Валерий Нестеренко и его коллега Валерий Муромцев – не обратили внимания на известный в других областях минерал – вермикулит.



Исследования ученых показали, что вермикулит, добавленный в шихту, существенно снижает деформации при сушке и особенно при обжиге. Причем, уменьшая пластичность глин, воздушную усадку, сохраняет их формовочные свойства. Эксперименты на ревдинском кирпичном заводе на Урале с местным вермикулитом позволили сделать вывод: минерал по сравнению с традиционным кварцевым песком повышает прочность и качество кирпича: количество бракованных изделий снижается в 2 раза. Их внешний вид стал привлекательнее, так как зерна вермикулита после обжига приобретают золотистый оттенок.



В лабораторных опытах в СПбГАСУ образцы формовали экструзией в вакуумном прессе и сушили при t° 20–50 и скорости 0,5 м/сек. Отмечено существенное снижение давления формования смесей с вермикулитом по сравнению с песком. Добавка даже 5% минерала в смесь снижает этот показатель на 30%, а 25% вермикулита в шихте понизило давление более чем в три раза с 10,2 кгс/см2 до 3 кгс/см2.



Панели… из кирпича



По экономическим показателям, на первый взгляд, вермикулит существенно уступает применяемым отощителям. 1 тонна этого материала стоит 100 евро, что в 5 раз дороже песка. Но посмотрим на дело иначе.

Укладка кирпича в конструкцию стен до сих пор никак не поддается механизации. Это ручной, причем весьма квалифицированный, труд. И хотя в советское время из кирпича строили и 12-, и 16-этажные дома, сегодня объемы его использования невелики из-за низкой производительности, медленных темпов строительства. Перед учеными отрасли еще лет 40 назад поставили задачу интенсифицировать труд в кирпичном домостроении.

Вначале решили делать блоки кирпичной кладки машинным способом на заводе (и у нас, и на Западе). Но это не решало проблему кардинально. Ведь 20% объема кирпичной стены составляет кладочный раствор, требующий значительных расходов цемента и песка. А цемент в последние годы резко вырос в цене. Он же снижает долговечность кладки, на ее поверхности появляются высолы. Притом цементно-песчаный раствор менее морозостоек, чем кирпич, и гигроскопичен, впитывает влагу и создает проблемы с мостиками холода.



Другая идея – сделать панель, но не ЖБИ, а керамическую, из материала, идущего на производство кирпича, и размером не менее 1,5 м, а лучше на этаж. Первого успеха добились французы. Фирма Cerik выпустила по новой технологии партию пустотелых 3-метровых керамических панелей, шириной 0,5 и толщиной 0,3 м.

В 80-е годы в Ленинграде по решению Госстроя и Главленинградстроя было налажено опытное производство на 4-м кирпичном заводе (ныне предприятие группы ЛСР). Научное руководство осуществляли специалисты СПбГАСУ – тогдашнего ЛИСИ. Им удалось, решив множество технических проблем, изготовить крупноразмерные экструдированные керамические панели высотой в этаж взамен кирпичной кладки. Панели облегченные с пустотностью 50% были произведены с помощью мощного итальянского пресса фирмы «Бонджоанни».



Важно, что ученые использовали шихту с добавлением вермикулита, получив двойной эффект, благодаря достоинствам минерала и преимуществам крупногабаритного изделия.



А они таковы. При экструзии панель из обычного сырья в процессе формовки ведет в разные стороны, а с вермикулитом нисколько. Поверхность изделия становится глянцевой, так как чешуйки минерала выдавливаются параллельно слоям экструзии. При выдавливании обычной панели стрелка манометра показывает 13–15 кгс/см2, а с вермикулитом в три раза меньше, ведь он действует как твердая смазка. Располагаясь по направлению экструзии, чешуйки радикально снижают трение по поверхности.

Это позволило в 2 раза уменьшить количество воды в сырьевой шихте и, благодаря этому, снизить воздушную усадку. С 30% формовочной влажности до 15%. Это позволило сократить время высыхания изделий на 2 часа по сравнению с кирпичными смесями.



Для получения 3-метровой бездефектной панели надо включить в состав шихты не менее 30% вермикулитового концентрата. При меньших размерах панели дозировка минерала уменьшается.

Панель предпочтительнее кирпича в массовом домостроении по трудоемкости, теплотехническим и экономическим показателям. Производительность труда повышается, так как вместо ручной кладки ведется монтаж панелей с помощью механизмов.

Если прочность панели равна 100 кгс/см2, то конструкция из кирпича марки 100 по этому показателю будет не более 50 кгс/см2. Так как она ограничена прочностью раствора, сцеплением его с кирпичом.

Если сравнить стоимость керамической панели с кирпичной кладкой такого же объема, панель дороже в несколько раз. Но экономические выкладки наших и западных исследователей доказывают, что потребитель в итоге получает не урон, а экономический эффект. Причем более высокий, чем с любыми традиционными материалами. Надо учесть стоимость трудозатрат на укладку кирпичей, а главное, экономию цемента в растворе.



Стоит уточнить: вермикулит выгодно добавлять в шихту только для панелей. Это будет дешевле обычного кирпича.

У кирпича есть одно преимущество: малые размеры. С его помощью можно создавать любые декоративные и функциональные элементы здания (колонны, своды, барельефы). Но и плиты можно облагораживать, инженерными приемами создать фактуру, линии, имитировать кирпичную кладку при экструзии.

И потом керамические панели не обязательно должны выполнять и лицевую и основную несущую функции. Их можно делать очень тонкими (5–12 см) и использовать как кирпичную облицовку на монолитно-кирпичных домах. Это существенно ускорит процесс облицовки. А поверхность методом наката с помощью рольганга несложно сделать фактурной, имитировать, например, кирпичную кладку.



Подготовил Виктор Малков

Количество показов: 375


^ Наверх