Кирпичики

Хорошая свежеобожженная известь, впитав воду, очень скоро начинает гаситься: расщепляться и распадаться. В результате вся масса извести превращается в нежный, тонкий мучнистый порошок. В процессе гашения происходит обильное выделение теплоты с образованием водяного пара, так как температура может достигать 300 °C. Самонагревание происходит тем интенсивнее, чем быстрее происходит процесс гашения, а это в свою очередь зависит от состава исходного сырья и качества обжига. Мастера-известняки знали, что повышение температуры при гашении и пропорция взятой воды весьма заметно влияют на физическую консистенцию приготавливаемого раствора и, в конечном итоге, на качество последующей кладки. Каменщики для приготовления раствора под кладку старались применять свежеприготовленную известь, но в этом случае в растворе какая-то часть извести оставалась непогашенной. Порошковая негашеная известь после обжига была удобна в транспортировке и могла храниться в запасе. Однако со временем она поглощала из атмосферы углекислый газ СО₂ и влагу. Терялись ее связующие свойства. Такая известь называлась выветрелой (старой или лежалой) и большей частью находила применение в стекольном производстве. Иногда ее добавляли в свежеприготовленный раствор перед кладкой. В этих случаях раствор более тщательно перемешивали и давали ему выстояться.

Перед кладкой известь смешивали с песком и разбавляли водой. Получалось известковое тесто — строительный раствор (постель). Качество раствора зависело от соотношения песка и извести. Песок должен быть ребристым, с острыми гранями, но не округлый. Многовековой практикой и последующими исследованиями были установлены оптимальные соотношения (пропорции) песка и извести. При возведении кирпичной кладки над землей соотношение между объемами известкового теста и песка применялось 1:3 (как и при приготовлении цементных растворов). Это обеспечивало на практике высокую прочность швов в кладке.

При проектировании архитекторами несущих элементов кирпичной кладки рассчитывались не только прочностные свойства кирпича, но и их связи. Наиболее опасные элементы в строениях — это сопряжения несущих стен и колонн (своды, перекрытия, купола, арки). Однако перед строителями всегда стояла дилемма: как приготовить качественный раствор.

Если в растворе чуть больше извести, то отвердевание (схватывание) раствора происходило медленнее, прочность шва в кладке возрастала, но обнаруживалась значительная усадка, и кладка давала трещины;

Если в растворе чуть больше песка, то швы в кладке твердели быстрее, но прочность их значительно снижалась, и это часто являлось причиной разрушения строений даже при незначительных колебаниях почвы.

Чтобы избавиться от влияния негативных последствий возможных ошибок в процессе приготовления строительных растворов на извести, пытливый ум наших предков натолкнул их на мысль об органических добавках. При подготовке раствора, перед самой кладкой, стали добавлять яйца или творог, молоко или овсяный кисель. Однако опытные специалисты знали, что в строительных элементах, расположенных ниже уровня земли, органические добавки применять нельзя, а соотношение известкового теста и песка должно соответствовать 1:4, что способствовало замедлению процесса схватывания раствора. Частицы известкового теста и песка находились в подвижном состоянии более продолжительное время, нагрузка возрастала от увеличивающихся верхних рядов кирпича и раствор уплотнялся. Увеличивалась площадь соприкосновения частиц. При строительстве акведуков и опорных устоев мостов часто применялась так называемая циклопическая кладка из двухпудовых кирпичей или крупных камней. И в этих случаях применялись менее жирные известковые растворы, как и для кладки под землей.

Эти правила знали древние строители. Их опыт использовался с незапамятных времен и почти до середины XIX века. К этому времени наука помогла объяснить некоторые физико-химические процессы, что позволило определить способы их регулирования при производстве строительных материалов. Однако до сих пор является загадкой: каков механизм взаимодействия органических добавок в растворе и самого кирпича?

С этим вопросом приходилось обращаться к потомственным каменщикам и священнослужителям, архитекторам и художникам, археологам и ученым-материаловедам. Но убедительного ответа пока нет. В результате многолетних поисков и опросов выяснились некоторые любопытные сведения: