Сколь долог будет век кирпичный?
В НИИ Строительной физики разработали теорию определения долговечности строительной керамики
О том, как шла разработка этой революционной для строительной отрасли теории поведал ее создатель, ведущий научный сотрудник Лаборатория №12 НИИСФ Русской академии архитектуры и строй наук Дмитрий Желдаков.
«Морозостойкость» не равно «долговечность»
— Дмитрий Юрьевич, почему вы взялись за исследование вопросов долговечности стройматериалов, и а именно, кирпича?
— Тема очень животрепещущая, так как на данный момент понятие «долговечность» сходу ассоциируется с понятием «морозостойкость». Так как сейчас для того, чтоб оценить долговечность кирпича и ряда других строй материалов, обычно употребляется понятие морозостойкости, а для кирпича также и понятие прочности. Но по сути ни морозостойкость, ни крепкость не определяют долговечность такового материала, как кирпич.
Долговечность — это отдельное, самостоятельное свойство материала, которое можно найти на хоть какой стадии его эксплуатации. И уже тогда, когда кирпич выходит из обжиговой печи, он обладает этим свойством, другими словами уже на данном шаге можно найти его долговечность.
Сейчас планируем использовать те теоретические результаты, которые мы получили, для практического использования.
— На чем основываются эти разработки?
— Это — полностью новенькая разработка, которая пока не имеет аналогов. Теория долговечности материала строительной керамики базирована на описании процессов хим коррозии, протекающих в материале, при помощи законов физической химии.
— Как появилась мысль этой разработки?
— Мысль появилась на основании огромного количества обследований ограждающих конструкций кирпичных построек. Кирпичная кладка построек, которые находятся на территориях, где вообщем не бывает отрицательных температур, к примеру, в центральной Италии либо в Омане (я и там, и там, будучи в туристских поездках, проводил обследования кладок из кирпича) так же подвержена процессам разрушения, как и на территориях с морозными зимами. А это гласит о том, что морозостойкость нельзя отождествлять с понятием долговечности.
При всем этом оказалось, что сам процесс разрушения оказался схож не только лишь для различных территорий (где есть и где отсутствуют отрицательные температуры), да и для кладок разных по времени их сотворения. Другими словами процесс разрушения кладок, которые имеют четырех- либо пятисотлетний возраст, и новых кладок схож. И разрушаются не все кирпичи в кладке идиентично. Одни разрушаются резвее, другие — медлительнее, хотя все находятся в схожих температурных критериях, количество циклов замерзания и оттаивания однообразное. Но в российскей строительной практике сложилось так, что меж морозостойкостью и долговечностью необоснованно был поставлен символ равенства.
— Почему необоснованно?
— Итог проверки на морозостойкость определяется по принципу «да — нет», при этом лично, другими словами по воззрению исследователя. Скажем, если кирпич прошел 50 циклов замораживания—оттаивания и не разрушился, то считается, что его марка по морозостойкости F50. Но что гласит эта марка исходя из убеждений долговечности? Мы же не знаем, сколько он вообщем выдержит? 51 цикл либо 151?
И еще принципиальный вопрос. Сколько циклов замерзания—оттаивания здание проходит за одну зиму? Порядка 50? Тогда выходит, что кирпич, который при испытании прошел 50 циклов замораживания может служить один год?!
Потому у нас даже по ГОСТу долговечность должна определяться по экспертной оценке. Другими словами по оценке какого-то физического лица, пусть очень грамотного, но не основанная ни на каких научных законах.
— А что предлагает ваша теория определения долговечности, на чем она базирована?
— Теория долговечности материала строительной керамики базирована на описании протекания процессов хим деструкции при помощи законов физической химии. Процессы, протекающие в материале кирпича, доказаны расчетами по законам хим термодинамики, а расчеты скоростей реакций выполнены на основании исследовательских работ хим кинетики.
И главное, о чем я уже гласил, в базу теории положен основной принцип, что долговечность является свойством материала, а, как следует, сначала мы должны рассматривать процессы, проходящие снутри материала. Только после их исследования мы сможем верно оценить наружное воздействие среды, будь то мороз, завышенная кислотность почвенной воды, кислые газы либо наружное механическое воздействие.
Кирпичный «рафинад»
— Условно говоря, вы попробовали вроде бы заглянуть вовнутрь «организма» кирпича?
— Если продолжить образные сопоставления, разрушения кирпича подобны эффекту рафинада. Если мы возьмем сухой кусок сахара и надавим на него пальцем, то он не разрушится. Но если капнем на сахар воды, то он разрушится и без нашего усилия. Примерно так разрушается и кирпич.
Влага попадает в тело кирпича — а она может попадать различными способами, в том числе, это могут быть и водяные пары. Она ведет взаимодействие с материалом бесформенной части кирпича (конкретно бесформенным веществом скрепляются кристаллы алюмосиликатов после обжига).
В бесформенной части находятся разные элементы, которую могут вступать в хим взаимодействие с водой. Сначала это оксиды щелочных и щелочноземельных металлов — K2O, Na2O, CaO, MgO, которые с водой образуют щелочь. А образовавшиеся щелочи реагируют с материалом кирпича — с оксидами кремния и алюминия. Таким макаром, бесформенная часть так же, как в куске сахара, преобразуется в раствор. Твердые кристаллы распадаются и кирпич теряет свои прочностные свойства, несущую способность.
Разработав эту теорию, я начал проводить исследования. На основании методик исследования на данный момент разработаны две главные методики, которые в скором времени будут определены как ГОСТы.
— Поведайте о их подробнее.
— Сначала нужно отметить, что методики разрабатывались с учетом удобства и оперативности их внедрения, и сначала на производстве. Потому подготовка пробы для обеих методик схожа и состоит в измельчении кирпича до размеров 0,5 мм. Масса пробы, принимающий роль в опыте, 2 г.
— 1-ая методика дает возможность определения первой стадии процесса деструкции — образование щелочей. Проба помещается в пробирку с водой и через два часа проверяется концентрация частей щелочных и щелочноземельных металлов на спектрометре. Так выходит количество оксидов, которое появляется в воде за определенное время.
2-ой опыт — воздействие на пробу сильной щелочью — KOH. Через каждый час проверяем, как разрушается материал кирпича.
В итоге этих тестов мы получаем данные — сколько появляется щелочи и как интенсивно эта щелочь действует на материал кирпича — другими словами скорость хим реакции деструкции.
Эти НИОКРы, которые мы вели по заданию Минстроя Рф, дозволили перечесть экспериментальные данные на условия естественной эксплуатации материала и получить реальные значения долговечности материала.
— В какой стадии готовности ваша работа?
— На данный момент подвожу итоги исследовательских работ и разрабатываю с сотрудниками математическую модель расчета долговечности. В математическую модель закладываются условия эксплуатации материала (температура и влажность среды) и свойства материала, приобретенные в итоге тестов.
Предполагаю, что в будущем году методика расчета долговечности материала появится в виде ГОСТа.
Кирпич не «зябнет» при нуле!
— А что сейчас с понятием морозостойкости? Про циклы замораживания—размораживания сейчас можно запамятовать?
— Нет естественно. Методику исследования материала на воздействие холода разработал величавый российский ученый Н.А. Белелюбский в 1884 году. Сам он гласил, что данный опыт указывает только сопротивление материала холоду. И для нашей страны это очень принципиально. Потому исследования материала на морозостойкость должны остаться в практике как одна из принципиальных черт. Другое дело, что нельзя использовать марку материала на морозостойкость как параметр долговечности. Тем паче, что, как я уже гласил, это только экспертная (читаем личная) оценка.
В оценку воздействия холода на материал наши исследования также заносят некие коррективы.
Так как по нашей теории, как вода попадает вовнутрь кирпича, она перестает быть водой, а становится электролитом, так как в ней растворяются разные составляющие. А это означает, что температура замерзания уже не может приравниваться нулю градусов, она ниже.
В прошедшем году мы провели огромную экспериментальную научно-исследовательскую работу и на базе опыта и математической базы обосновали, что даже при 8° — 10°С ниже нуля в кирпиче еще остается влага.
Эту температуру можно высчитать и найти заблаговременно. По нашей методике это достаточно легко сделать.
Сейчас мы можем корректировать представление о воздействии мороза на материал. При температуре до минус 8°—10° воздействия мороза на кирпич в силу вышеназванных обстоятельств вообщем не происходит!
А это очень принципиально. Ведь можно точно найти, сколько раз за зиму происходит снижение температуры ниже —10°. И выходит, что число замерзаний-оттаиваний за зиму по сути еще ниже, чем числилось ранее. Не считая того, сам процесс замерзания электролита, отличается от процесса замерзания незапятанной воды, и возникающие при всем этом внутренние напряжения совсем другие. А так как была проведена такая работа, то уже в этом году будет разработан ГОСТ по данной теме.
— Какое практическое значение будет иметь определение долговечности кирпича в современной практике строительства? К примеру, чтоб решить, у какого завода лучше его заказать, чтобы здание подольше простояло?
— Если мы будем верно знать, какой материал сколько выдерживает по долговечности, то при строительстве дома, рассчитанного на 100 лет, не будет необходимости использовать кирпич, который выдержит двести лет эксплуатации. А это приметно скажется на цены строительства.
Фабрики, которые выпускают кирпич, сумеют в согласовании с этим разнообразить свою технологию. Экономия тут зависит в главном от количества газа, которое ушло на обжиг кирпича. И если технологи заводов будут иметь эту методику и будут верно знать, какой кирпич им необходимо выпустить, то не будут растрачивать излишнего газа. А это — и экономия, и экология.
Очередной момент. Сейчас очень многими заводами и технологами исследуется возможность добавки каких-либо промышленных отходов в кирпич при его производстве. Это принципиально так как отходы производства нужно куда-то девать, а не считая того, их применение может позволить уменьшить температуру обжига, понизить содержание более дорогих ингредиентов, а как следует уменьшить себестоимость продукции. Сейчас можно будет знать, как оказывает влияние новый состав сырья либо условия его обжига на долговечность.
Важно, что разработанный способ позволяет проводить контроль за эксплуатацией построек по параметру долговечности фактически в автоматическом режиме. Думаю, не нужно гласить, как это принципиально для сохранения памятников архитектуры.
— Есть ли посреди характеристик, которые завод показывает при выпуске кирпича, долговечность?
— Этого параметра сейчас нет.
— Что ж не исключено, что благодаря вашей теории он скоро появится!
Спасибо за увлекательный рассказ!
Рулон шлифовальный Dexter P40, 115х2500 мм, бумага
Рулон абразивный — материал для обработки поверхностей и деревянных изделий. Употребляется в процессе строительно-ремонтных работ при шлифовке стенок, лестниц, дверей. Крепится на ручном шлифовальном станке.
Основные особенности
- Абразивный материал — окись алюминия (наждак).
- Размер зерна — P40 (подходит для грубых работ).
- Длина рулона 2,5 метра, ширина 11,5 см.