Эффективен ли пустотелый кирпич? // Строительные материалы. 2006. №7

Автор:
Шлегель И.Ф. - канд. техн. наук, генеральный директор Института Новых Технологий и Автоматизации промышленности строительных материалов (ООО ”ИНТА–СТРОЙ”, г. Омск)

Мода, как известно, приходит и уходит, а строить будем мы всегда. Сложившаяся в последнее время мода на пустотелый кирпич вызывает у многих специалистов негативное отношение. Это отношение высказывается в ряде публикаций отдельными абзацами, однако статьи, полностью посвященной этой проблеме, пока не было. В настоящем анализе мы попытались восполнить этот пробел и ответить на вопрос – нужны ли стены из пустотелого кирпича.

Ранее нами [1] указывалось, что в связи с новыми требованиями по тепловой защите зданий отверстия и пустоты в кирпиче становятся бесполезными. Более того, пустотность ухудшает качество кирпича как конструкционного материала, снижая брутто-прочность, и как лицевого материала, так как при повреждении лицевого слоя пустоты в кирпиче создают дополнительный зрительный эффект зияющих чернотой выбоин.

Другие авторы [2] указывают, «что пустотелые изделия обладают мостиками холода, а в процессе кладки происходит неконтролируемое заполнение пустот кладочным раствором», что ведет к его перерасходу.

П.Г.Комохов и Ю.А.Беленцов [3], исследовавшие структурную механику разрушения кирпичной кладки, пришли к выводу, что «наличие пустот в кирпиче влечет за собой возникновение дополнительных напряжений, в том числе в растворе горизонтальных швов, пропорциональных отношению площади контакта кирпича и раствора к площади эффективной условной поверхности кирпича. При пустотности кирпича, равной 50%, в растворе увеличивается концентрация напряжений в 2 раза, а на границе контакта появляется эффект ослабления прочности кладки за счет концентрации локальных напряжений».

Ученые из ВНИИСТРОМа и МГСУ  констатируют следующее: «Технология производства пористо-пустотных изделий средней плотностью 750 ÷ 850 кг/м³ предлагается многими зарубежными компаниями. По результатам физико-механических испытаний керамические блоки относятся к стеновым изделиям марки М 150. Предел прочности при сжатии отдельных изделий составляет от 19 до 22,5 МПа. А предел прочности при сжатии столба кладки из этих изделий составляет всего 3,5 ÷ 4,2 МПа, то есть только 15,5 – 22% от прочности изделий».

Далее авторы указывают, что причина такого снижения прочности «заключается в высокой пустотности изделий и в расклинивающем действии кладочного раствора, частично затекающего в пустоты и вызывающего растягивающие напряжения в изделиях. Среди других причин снижения прочности кладки из высокопустотных керамических изделий можно назвать следующие:
 

• ​ неравномерное распределение давления по поверхности кирпича, вызывающее в нем, кроме сжатия, напряжения изгиба и среза;

• трещины, возникающие в плоскости вертикальных швов, могут проходить по сечениям кладки, ослабленным пустотами и т.д.».

Небезынтересно мнение производственников по этому вопросу. Так, например, М.Ш.Хуснуллин и Б.П.Тарасевич из Татарстана пишут [4]: «В республике выпускается только пустотелый лицевой керамический кирпич, тогда как с точки зрения повышения долговечности и архитектурной выразительности фасадов предпочтительным является производство полнотелого лицевого кирпича с технологической пустотностью менее 13%.

В то же время имеющиеся в республике заводы пластического формования не могут освоить выпуск полнотелого лицевого кирпича из местного высокочувствительного к сушке глинистого сырья».

А президент ОАО «Моспромстройматериалы» Евгений Скляров [5] говорит: «В процессе строительства жилья мы пришли к выводу, что пустотелый кирпич нельзя делать с внешней стенкой менее 3 см, то есть пустоты не должны приближаться к поверхности кирпича более чем на три сантиметра, иначе они откалываются. Сейчас у нас модно использовать на облицовку стен зданий щелевой кирпич, который списали с западных образцов, но у нас совсем другие погодные условия! У нас – морозы, сильные перепады температуры, внутрь кирпича попадает вода и его раздирает. То есть на наружной поверхности облицовочный кирпич должен быть либо полнотелым, либо пустоты должны быть глубоко внутри».

В публикации подчеркнуто [6], что пустотообразователи, установленные в мундштуке пресса, позволяют избавиться от свили и снизить трещинообразование; пустотелый кирпич лучше и быстрее сушится в сушилках и требует меньше затрат на обжиг.

Но зачем же его называть эффективным? Ведь для повышения качества строительства он ничего не дает. Мало того, с точки зрения строителя пустотный кирпич хуже полнотелого по следующим причинам: кладка из пустотелого кирпича требует повышенного расхода раствора, так как часть его проваливается в пустоты, пустотный кирпич практически не повышает тепловое сопротивление кладки, пустотелый кирпич снижает  брутто-прочность кладки и лицевого слоя.

Устоявшееся заблуждение насчет эффективности пустотного кирпича поддерживается не только производителями пустотного кирпича (ведь его себестоимость ниже), но и зарубежными машиностроительными компаниями, которые в основном выпускают оборудование для получения пустотного кирпича, так как технико-экономические показатели таких технологических линий в расчете на один кирпич выше, чем при изготовлении полнотелого кирпича.

В результате сложилась такая ситуация, что все новые кирпичные заводы выпускают в основном пустотный кирпич, а купить хороший полнотелый кирпич практически невозможно.

Поэтому вслед за изменением норм по теплозащите необходимо менять и идеологию стандарта на кирпич и перестать обманывать себя, называя пустотный кирпич эффективным».

При подготовке этой публикации мы провели обследование некоторых кирпичных зданий и составили свой фотоархив, часть которого приводим ниже.

На Рис. 1 показан фрагмент разобранной кирпичной кладки, по которому видно глубокое проникновение раствора в пустоты кирпича даже при небольшом их сечении. При старательном выполнении кладки все пустоты оказываются заполненными раствором. 

Рис. 2 показывает поведение щелевого кирпича в незавершенном строительстве. Если пустотная кладка добротно не защищена, в пустоты попадает вода и при заморозках рвет кирпич. Кладка, как видно из рисунка, превращается в труху. 

Рис. 1. Взаимодействие раствора и пустотного кирпича

Рис. 2. Пустотный кирпич в незавершенном строительстве

Показательно, как ведет себя кладка из пустотного кирпича в случае выполнения ею парапета (Рис. 3) и кладка ступеней (Рис. 4). Видно, что незащищенная пустотная кладка быстро приходит в негодность.

Рис. 3. Кладка парапета

Рис. 4. Кладка ступеней из пустотного кирпича

В рамках данной статьи видимо следует подтвердить наше утверждение о бесполезности пустот в кирпиче небольшим расчетом. Так по СНиП II-3-79 теплопроводность кладки из полнотелого кирпича составляет λ_полн = 0,56 ÷ 0,47 Вт/(м°С), а теплопроводность кладки из пустотелого кирпича составляет λ_пуст. = 0,47 ÷ 0,35 Вт/(м°С).

Если принять средние значения теплопроводности λ^ср_полн = 0,51 Вт/(м°С), а λ^ср_пуст = 0,41 Вт/(м°С) и нормируемое значение теплопередачи ограждающих конструкций R = 3 м²·°С/Вт, толщина стен составит:

S^ср_полн = Rλ = 3 · 0,51 = 1,53 м
S^ср_пуст = 3 · 0,41 = 1,23 м 

Понятно, что делать стены такой толщины никто не будет ни из полнотелого, ни из пустотелого кирпича. Поэтому в настоящее время применяют комбинированные стены с утеплением, например из пенобетона с теплопроводностью λ_у = 0,11 Вт/(м°С).

При конструкции стены в один кирпич (Sк = 0,25м) и толщине утеплителя S_у = 0,3 м тепловое сопротивление стен определится следующим образом:

Следовательно, разница теплового сопротивления стен составляет:

Эта разница столь малозначительна, что может быть восполнена дополнительной толщиной утеплителя в 1,5 см. А если учесть тот факт, что часть пустот заполняется раствором и толщина облицовочного слоя может быть в «пол кирпича», эта разница практически не ощутима.

Констатируя изложенные в статье мнения специалистов, можно сделать вывод, что пустотелый кирпич ничего не дает для теплоэффективности стен, а по всем другим параметрам вреден для строительства: большие потери при транспортировке, снижение прочности стен, снижение облицовочных качеств, повышенный расход раствора, низкая морозоустойчивость, ограниченное применение.

Почему же пустотелый кирпич продолжает продвигаться на отечественный рынок строительных материалов, и какие факторы способствуют этому продвижению?  

Прежде всего, это экономические интересы производителей кирпича: меньше затрат на сырье, ниже затраты на сушку, ниже затраты на обжиг. В результате ниже себестоимость 1 шт. условного кирпича.

Второй фактор - это экономические интересы производителей оборудования: меньше количество сушилок и парк сушильных вагонеток, снижены габариты печей и меньше парк обжиговых вагонеток, снижены расходы топлива на сушку и обжиг. В результате ниже стоимость оборудования по отношению к единице выпускаемой продукции.

Третий фактор – технологический: без пустотообразователей сложно избавиться от свили при пластическом формовании, большой брак при сушке полнотелого кирпича, более равномерный обжиг пустотелого кирпича.

Четвертый фактор нормативно-технический: обозначение в стандартах пустотного кирпича как «эффективного» подталкивает многих производителей к переходу на новую моду, но ряд СНиП(ов) уже запрещает применение пустотного кирпича для строительства колон, труб, цоколей зданий. Необходимо расширить запрет СНиПов на строительство из пустотелого кирпича помещений с влажной средой, пилястр, парапетов и других частей зданий, подверженных воздействию осадков, вплоть до запрещения облицовки зданий.

Для того чтобы ликвидировать влияние экономических и технологических факторов, необходима серьезная работа по внедрению новой техники и технологий. Производственникам, внимательно изучающим патентную литературу и публикации в журнале «Строительные материалы» хорошо известно, что существует ряд отечественных разработок, способных не только решить вопрос выпуска качественного полнотелого кирпича, но и значительно снизить его себестоимость.

Как варианты можно предложить освоение выпуска пористого кирпича (не путать с пустотелым) или переход на технологию полусухого прессования.

Следует отметить, что только те предприятия, где смело внедряются современные технологии и оборудование, смогут выжить в условиях грядущей рыночной конкуренции.

Список литературы:

1. Шлегель И.Ф. Комплекс ШЛ 300 – кирпичный завод третьего поколения // Строит. материалы. 2001. № 2.
2. Кукса П.Б., Акберов А.А. Высокопористые керамические изделия, полученные нетрадиционным способом // Строит. материалы. 2004. № 2.
3. Комохов П.Г., Беленцов Ю.А. Структурная механика разрушения кирпичной кладки // Строит. материалы. 2004. № 11.
4. Езерский В.А. и др. Поризованная стеновая керамика – преимущества и недостатки технологии // Строит. материалы, оборудование, технологии XXI века. 2006. № 4.
5. Хуснуллин М.Ш., Тарасевич Б.П. Производство лицевого керамического кирпича из высокочувствительного к сушке глинистого сырья // Строит. материалы. 2006. № 2.
6. Скляров Е. Есть мнение // Строительство. 2005. № 1 – 2.
7. Шлегель И.Ф. Необходим пересмотр не только ГОСТ 530-95 // Строит. материалы. 2002. № 10.