Возможности строительной керамики
В.А.Кудряшов, инженер

РУССКИЕ ЖУРНАЛЫ

№ 4 за 1999  год

портреты мастеров       промышленный  дизайн         новые проекты

Электронная версия научно-популярного журнала "Архитектура и строительство Москвы". Выходит 6 раз в год.

Содержание номера:

ПРОЕКТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ
С.Б.Киселев
Модернизация Центрального телеграфа

ПОРТРЕТ  МАСТЕРА
Е.М.Шухова
Иван Федорович Рерберг

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В.А.Кудряшов
Возможности строительной керамики

НОВЫЕ ПРОЕКТЫ
Д.Ю.Блинов
Московская православная духовная гимназия

ТРАДИЦИИ И СОВРЕМЕННОСТЬ
К.И.Аксельрод, архитектор
Сад «Эрмитаж» и его окружение

РЕЦЕНЗИЯ НА СООРУЖЕНИЕ
В.Л.Хайт
Реальная архитектура в реальном городе

ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ
М.Е.Маевская, архитектор
Евровокзал в Москве

АРХИТЕКТУРА И ...
В.Д.Бергман
«Московский модерн» Андрея Герасимова

Но кроме положительных свойств, у керамического кирпича есть и отрицательные: плохие теплоизоляционные свойства (рекомендуемая толщина наружных стен для московской климатической зоны - 51 см); кирпич в основном выполняет только одну функцию - несущий стеновой материал.Художественные возможности облицовочного кирпича в полной мере не используются, хотя разнообразие форм художественной керамики говорит о том, что плохо чувствуем этот материал.Еще один пример не в пользу кирпича: в малоэтажном строительстве толщина наружных стен из кирпича, на которые опираются плиты, подбирается из условий теплоизоляции, а несущая способность обладает неоправданно большим (10-12-кратным) запасом прочности: на стену толщиной 64 см обычно ставят 12-14-этажный дом.

очень хорошими теплоизоляционными свойствами - это огнеупорный пено-кирпич марок ШЛБ-0,4, ШЛБ-0,6 и т.д. Применять в гражданском строительстве огнеупорные материалы нельзя, а вот использовать принцип получения керамического теплоизоляционного материала можно и нужно. Тогда толщина несущей наружной стены в коттеджном строительстве может быть уменьшена с 51 см до 25 см без увеличения теплопотерь, а экономический эффект будет достигнут, даже если новый материал будет в два раза дороже обычного кирпича.Автор видит три способа получения нового теплоизоляционного керамического материала. Два из них требуют проведения исследовательских работ, а третий, обладая сравнительно более низкими теплоизоляционными свойствами и себестоимостью на уровне (или ниже) полнотелых кирпичей, предельно прост в изготовлении. Его морозостойкость - 50-70 циклов.Изготовление предлагаемого стенового керамического материала известными сейчас методами связано с трудностями: при пластическом методе формования - это сушка и усадка, при полусухом - это пониженная прочность и низкая морозостойкость. Найти выход помог случай...Автора пригласили посмотреть керамические изделия. На столе лежала керамика из простой красной глины: детский архитектурный «конструктор», детали которого было приятно взять в руки; толстостенные бокалы, звеневшие лучше фарфора, но самым интересным был керамический толстостенный колокол с керамическим язычком. Его звук был чистый и долгий, что говорило об отсутствии в теле материала микротрещин. Какой-то умелец увидел «болезнь» в обычной полусухой формовке и нашел метод ее «лечения». Этот способ позволяет получить идеально ровную поверхность изделия после обжига, что очень важно, если к уже сформулированным требованиям добавить условие - кирпич не штукатурить.К данной новинке формования автор добавил две свои разработки, которые решают весь круг проблем, связанных с формовкой. Одна - позволяет сохранить адгезионные связи, созданные при нагрузке, а вторая - решает переход от двухстороннего прессования к шестистороннему с поверхностями, украшенными неглубокими рисунками. Как такое стало возможным?Сегодня при полусухом способе формования считается нормой удельное давление р=200-250 кг/см2 или нагрузка по постели кирпича Р=60-75 т. Пресс, создающий такое усилие, весит около тонны с соответствующими габаритами. Большой вес и габариты приводят к большой стоимости. Автор разработал пресс, способный развивать удельное давление до р=5000 кг/см2 или нагрузку по постели кирпича Р=1500 т, и это при весе силового агрегата 200 кг без веса обслуживающей его автоматики. В недавнем прошлом керамическая плитка обжигалась 34-36 часов. С появлением российского изобретения - однослойного обжига - время обжига плитки уменьшилось до 45 минут. Кирпичи пока обжигаются многослойным методом - 24 часа. Были попытки изготовить печь однослойного обжига для кирпича, в частности, в Голицыне. Через некоторое время печь разобрали - не экономична.Автор нашел конструкцию печи однослойного обжига с предельно возможной степенью рекуперации тепла. Испытания на модели показали, что печь дает более 90 процентов рекуперации тепла - из печи кирпич можно вынимать голыми руками. Расчетный расход электроэнергии на обжиг легковесной керамики в размерах кирпича 250х120х65 мм составит 0,2 квт.час/кирпич при времени обжига 2-2,5 часа. Конструкция печи позволяет широко варьировать температуру, время и влажность и создавать в ней оптимальное температуро-влажностное поле.Для новой печи предлагаются нагреватели, используемые в российской космической технике. В отличие от обычных у них короче длина волны излучения, а значит выше проникающая способность и меньше время обжига.Просто и без больших затрат решается глиноподготовка. Объединив положительные качества молотковой и шаровой мельниц, автор создал аналог конструкции, исправно работающий с 1990 года.Кирпичное мини-производство, как правило, не экономично. Основная и порой единственная причина этого - обслуживающая технологическую линию инфраструктура. Она же существенно влияет на себестоимость продукции, для уменьшения которой требуется опять выходить на большое производство. Уйти от влияния инфраструктуры можно, если печь, формовочную машину и глиноподготовку поместить на гусеничную ходовую часть, например, крана МКГ. Самоходная технология будет двигаться на пласт глины, если глина однородна, или на глиняный конус - при неоднородных слоях. Малые габариты печи, формовочной машины и глиноподготовки позволяют это осуществить. Конечно, сделать технологию самоходной можно только в тех случаях, когда изделие выпускается без глазурованного покрытия. Главное, чтобы технология была малогабаритной и легко транспортируемой. Аналоги в мире есть, но безобжиговые.Ожидаемые технические характеристики самоходной технологииПроизводительность - 400-500 шт/часГабариты - 8х2,2х2,5 мВес без загрузки - 11 тПолный расход электроэнергии        - 0,4 квт.час/кирпичОбслуживающий персонал - 2 чел. в смену                  (4 смены)Ориентировочная себестоимостьсерийного завода-комбайна         - 10 тыс.долларов СШАПринципиальные конструктивные решения автор по возможности опробовал на моделях. Для создания же рабочих чертежей необходимо привлечение различных специалистов: по гидравлике, автоматике, электрике и других, которые предложат апробированные решения и целые узлы с тем, чтобы первый образец пошел в эксплуатацию без доводок.Затраты на создание первого промышленного образца оцениваются в 25-35 тыс.долларов США. Изготовление технологии планируется проводить в три этапа.Первый этап - получение единичных образцов готовых керамических изделий с опробованием работы принципиальных схем основных узлов. Затраты в пределах - 7 тыс.долларов США. Уже на этом этапе возможен выпуск изделий малыми сериями для реализации на рынке, что позволит снизить кредитование.Второй этап - получение партии новых материалов с полным испытанием узлов технологии и полный переход от кредитования к самофинансированию. Его стоимость - 10 тыс.долларов.Третий этап - завершенный промышленный образец технологии. Ну, а теперь самое главное: что же получат от новой технологии потребители - архитектор, конструктор, строитель? Снизится стоимость строительства из кирпича, потому что кирпич будет с идеально ровной поверхностью на материале, в отверстиях. А это откроет новые возможности для проектировщиков.Рассмотрим внутренние стены-перегородки туалета, ванной и кухни. Эти помещения объединяет наличие кафельного покрытия, вентиляционного канала и фекального стояка. Сегодня эта стена выглядит так, как показано на рис.1. С применением нового материала она будет выглядеть иначе (рис.2). Новый керамический материал, имея размеры обычного кирпича, отличается от него глазурованным покрытием с лицевой стороны по неглубокому объемному рисунку, большим отверстием для вентиляции. Идеально ровная лицевая сторона исключает штукатурку. Тот же материал, но с большим глазурованным внутри отверстием и стыками, подготовленными для герметизации, пригоден для фекальных стояков; кирпич с небольшим вертикальным отверстием в теле - для прокладки скрытой электропроводки; полнотелый кирпич с глазурованными лицевыми сторонами - для кладки гаража, подсобных помещений. Этот перечень можно продолжить.Сегодня, с появлением новой формовки, о которой упоминалось выше, технически возможно производство целой серии стеновых керамических материалов двойного и тройного назначения, после кладки которых отделочные работы (кроме оклейки обоями) на стенах, дверных и оконных проемах станут не нужными.Уже забыто, что в XVIII - начале XX века помещения размером до 18х18 м перекрывались прямоугольными в плане двояковыпуклыми оболочками из кирпича. Выпуск легковесной керамики соответствующей формы может возродить этот метод, способный поспорить с плитами перекрытия не только архитектурой, но и ценой там, где «гнать кран ради трех подъемов» - дорого. Можно возразить, что на это потребуется большой перечень материалов. Да, это так. Автору приходилось класть в Томске футеровку австрийской цементационно-закалочной печи, в которой использовалось около 30 наименований материалов. Известно, что трудозатраты в цеху и на объекте значительно разнятся. Так же обстоит дело и в жилищном строительстве. Лучше в цеху до обжига в сыром материале сделать все необходимые отверстия, чем после кладки его сверлить, а затем заделывать рваные края. Практика и время докажут необходимость выпуска полностью готовых для кладки материалов 15-20 наименований, а может быть, и более.Серия керамических материалов двойного и тройного назначения значительно снизит себестоимость жилищного строительства, а в малоэтажном, возможно, до 50 процентов. Появление легких полнотелых керамических материалов массой 500-700 кг/м3 может изменить всю технологию жилищного строительства. Автор надеется, что читатели-профессионалы заинтересуются его идеями. Их реализация может вдохнуть новую жизнь в строительство зданий из кирпича.