Что точит кирпич?

Что точит кирпич?

Разработаны новые методы определения долговечности кирпичной кладки

В связи с повышенными требовани­ями к энергосбережению строи­тельная отрасль переходит на мно­гослойные ограждающие кон­струкции. Это требует пересмотра подходов к расчету долговечности мате­риалов, используемых в таких кон­струкциях.

Дмитрий ЖЕЛДАКОВ старший научный сотрудник НИИСФ РААСН

Screenshot_1.png

Проблема состоит в том, что и проек­тировщики, и строители (реставраторы) оценивают строительные конструкции только по их прочности, которая не име­ет никакого отношения к долговечно­сти, и морозостойкости.

Кирпичная кладка является старей­шим и типичным представителем взаи­модействия двух строительных материа­лов между собой. С точки зрения кон­структивных характеристик она абсо­лютно правильно рассматривается как однослойная конструкция. Однако на уровне ионообменных процессов и кир­пич, и особенно цементно-песчаный раствор при наличии в них влаги пред­ставляют собой сложную химическую систему.

Натурные исследования деструкции кирпичной кладки, проведенные в раз­ных по климату регионах земного шара, таких, как Италия (города Сиена и Боло­нья), Оман (Маскат и Хасаб), Болгария (София) и Россия (Москва и Владиво­сток), позволили сделать следующие вы­воды. Прежде всего необходимо отме­тить, что деструкция строительных ма­териалов происходит и в тех регионах, где температура наружного воздуха не опускается ниже нуля градусов. При этом в регионах с теплым и резко конти­нентальным климатом процессы де­струкции протекают одинаково. Извест­ны также процессы высокотемператур­ной деструкции кирпича, которые тем более не могут быть объяснены процес­сами замораживания-оттаивания.


Следовательно, принятый в настоя­щее время подход к определению дол­говечности материала на основании количества циклов замерзания-оттаи­вания некорректен. Представляется бо­лее правильным оценивать долговеч­ность материала, особенно при его ра­боте в ограждающей конструкции со­вместно с другими материалами, на основании процессов химической де­струкции. При этом влияние процесса замораживания-оттаивания, а также климатическое воздействие на кон­струкцию, полностью не отрицается, но данные процессы должны рассма­триваться как второстепенные, способ­ные лишь ускорять или замедлять де­струкцию материала.

Принципиальная схема основного процесса химического разрушения стро­ительной керамики, протекающего в си­стеме кирпич-раствор, описывается на первом этапе реакциями образования гидроксида кальция в растворе (реак­ции выщелачивания) и щелочей в кир­пиче при гидратации оксидов щелочных и щелоче-земельных металлов аморф­ной части кирпича. На втором этапе — реакциями взаимодействия щелочей со структурой материала кирпича как кри­сталлической, так и аморфной.

Для подтверждения правильности данной теории мною была проведена термодинамическая оценка 265 реак­ций, возможных при протекании про­цесса химической деструкции. Термо­динамические расчеты позволили опре­делить наиболее вероятные реакции процесса. Инструментальные исследо­вания проводились на рентгенофлуо­ресцентном спектрометре, порошко­вом рентгеновском дифрактометре, на приборе для проведения термограви­метрического анализа и дифференци­альной сканирующей калориметрии, сканирующем микроскопе. По резуль­татам исследования до и после взаимо­действия кирпича с гидроксидом каль­ция зафиксировано изменение фазово­го состава системы с возможным обра­зованием гиролита, гидросиликатов и гидроалюминатов кальция в системе. Результаты экспериментальных иссле­дований, также как и результаты термо­динамических расчетов, полностью подтвердили выдвинутую гипотезу о процессе химической деструкции мате­риала кирпичной кладки.

В настоящее время на основании проведенных теоретических и инстру­ментальных исследований мною разра­ботаны новые методы аналитического исследования материала кирпича: ме­тод определения скорости химической деструкции и метод определения актив­ных ионов. Данные методы позволяют получить характеристики материала кирпича, по которым возможно рассчи­тать долговечность кирпичной кладки в ограждающей конструкции, выражен­ную в годах.


Представляется перспективным

Олег Пономарев, заместитель директора ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко:

Screenshot_1.png


«В работе Дмитрия Желдакова затронута одна из важных проблем строительного комплекса — проблема повышения долговечности конструкций, возводимых из наиболее востребованного строительного материала — керамического кирпича. Автор отмечает, что при оценке долговечности кладки необходимо учитывать не только морозостойкость материалов, но и их совместимость. Как показали проведенные исследования, несовместимость материалов способствует ускорению процесса коррозионных повреждений.

Коррозионным повреждениям подвергаются, в основном, наиболее уязвимые части сооружений — цоколи, фасады, конструкции, расположенные выше кровли зданий. Причем наибольшие повреждения получают незащищенные конструкции, расположенные вблизи морей и океанов, в цехах химического производства и т.п. Результаты выполненных исследований позволили автору статьи сделать вывод о наличии факторов несовместимости материалов, которые могут значительно усилить коррозионные воздействия на кладку. В частности, это касается воздействия некоторых видов цементно-песчаных растворов на керамический кирпич, что приводит к коррозионным повреждениям кладки даже при отсутствии процессов замораживания и оттаивания.

Предложенное автором направление по учету влияния щелочной коррозии на долговечность кладки из керамических стеновых материалов представляется весьма перспективным. Учет влияния щелочной коррозии при проектировании и эксплуатации позволит повысить долговечность конструкций зданий и сооружений, возводимых с применением керамических кладочных стеновых изделий».


С новым подходом

Владислав Геращенко, директор ассоциации производителей керамических стеновых материалов (АПКСМ):

Screenshot_1.png


«Более девяти тысяч лет прошло с тех времен, как человечество стало использовать керамический кирпич. Великая Китайская стена, Колизей в Риме и Московский Кремль — материалы, из которых они возведены, прекрасно сохранились до наших дней. Введение повышенных требований к теплозащите зданий и сооружений с целью снижения затрат на отопление зданий привело к применению многослойных конструкций наружных стен, в которых облицовочный слой отделен плитным утеплителем от конструктивной части стены, что ухудшает его температурный режим и повышает число циклов замораживания и оттаивания. Столь серьезное качественное изменение физических процессов в наружных ограждающих конструкциях должно обеспечиваться изменением требований к физическим свойствам материалов. Эти обстоятельства побудили Дмитрия Желдакова исследовать долговечность с точки зрения химической коррозии кирпичной кладки. При этом он критически оценивает традиционный подход к определению долговечности материала на основании количества циклов замерзания-оттаивания, который не объясняет такие процессы, как деструкция при положительных температурах. Хочется пожелать автору исследований не останавливаться на достигнутых результатах, а использовать их для создания нормативных документов по долговечности строительных материалов. Причем не только керамических, но и других, которые претендуют на звание «долговечные строительные материалы».

Теги:
Еще по теме:
  • Вышли на Волгу

    В Ульяновской области запустят завод сухих строительных смесей

  • По австрийским рецептам

    Расширится ассортимент деревянных плит, выпускаемых в России

  • Заслуженная победа

    Сборная Россия завоевала первое место в мировом сухом строительстве

  • Новая линия

    Завод в Сертолово закроет потребность Ленинградской области и Санкт-Петербурга в газобетоне

Цитата
Владимир Якушев
Глава Минстроя России
Владимир Якушев
В рамках нацпроекта «Жилье и городская среда» мы раздаем не рыбу, а удочки - то есть формируем механизмы, которые позволят строить дома быстро и качественно
Ильичев Борис
Ильичев Борис
Начальник Управления строительных решений Главгосэкспертизы России