CC BY
52
УДК 666.691.43
В. З. Абдрахимов (д.т.н., проф.), В. А. Куликов (магистрант), И. В. Ковков (асс.)
Физико-химические исследования керамического кирпича Ипатьевского монастыря возрастом более шестисот лет
Самарский государственный архитектурно-строительный университет, кафедра производства строительных материалов, изделий и конструкций 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194; тел. (846) 339146, e-mail: [email protected]
V. Z. Abdrahimov, V. A. Kulikov, I. V. Kovkov
Рhysical and chemical researches of ceramic brick of monastery of Ipat'evsk by age more than six hundred years
Samara State University of Architecture & Civil Engineering Molodogvardeyskaya St., Samara, 443001, ph. (846) 339146, e-mail: [email protected]
Исследования показали, что для производства кирпича возрастом более 600 лет использовалась глина содержащая, % мас.: $Ю2=65—72 %, А12О3 не менее 15, Са0=8-10 % и Fe2O3=8-12. Кристаллизация муллита в исследуемом образце свидетельствует о том, что температура обжига кирпича была не менее 1050 оС.
Ключевые слова: анортит; высолы; долговечность; Ипатьевский монастырь; кварц; кирпич; муллит; рентгенофазовые исследования; электронный микроскоп.
В конце 1950-х, начале 1960-х гг. партия и правительство СССР взяли курс на строительство панельных домов, так как такие дома, в отличие от кирпичных, строятся быстрее, да и себестоимость их ниже. Хотя, как известно, большинство жителей России хотело бы жить в кирпичных домах. Качество кирпича, начиная с 60-х гг., заметно снизилось. Было построено очень много 4—5 этажных домов, в которых использовался низкомарочный кирпич марки 75 (сейчас такой марки уже нет). В настоящее время долговечность керамического кирпича марки 75, выпущенного в советское время, составляет в среднем чуть более 50 лет. Сегодня в России только на капитальный ремонт таких кирпичных домов необходима сумма, превышающая 3 триллиона рублей.
В стоимости построенного жилого дома доля керамического кирпича составляет 15—25 %, поэтому необходимо добиться того, чтобы долговечность керамического кирпича составляла не менее 100 лет 1.
Дата поступления 26.11.09
Researches have shown, that for production of a brick by age more than 600 years were used clay containing, mas., %: SiO2=65—72 %, Al203 not less than 15, Са0=8-10 % and Fe2O3=8-12. Crystallization of mullit in a researched sample testifies that the temperature of furnacing of a brick was not less than 1050 оС.
Key words: anortit; a brick; an electronic microscope; monastery of Ipat'evsk; mullit, quartz; wall saltpetres.
Следует отметить, что качество изготовляемого на Руси кирпича издавна было весьма высоким. Посетивший в XVI в. Москву Петр Аленский писал, что кирпичи в этой стране превосходны, московиты весьма искусны в изготовлении их.
Проблемы долговечности сооружений и зданий, снижения затрат на их капитальный ремонт являются весьма актуальными, определяемые масштабами промышленного, жилищного и индивидуального строительства.
Сложности и трудности современного этапа исторической эволюции отечественных строительных материалов и их долговечности следует связывать не только с возникшими новыми проблемами, но и с разрывом в «связи времен» — резким отмежеванием науки по строительным материалам последнего десятилетия от изучения и анализа исторического опыта.
Одним из существенных недостатков кирпичных зданий, ухудшающих технические и эстетические свойства, являются высолы — появление солей на поверхности кладки (рис. 1а).
Рис.1. а — керамический кирпича возрастом менее 3 лет с высолами; б и в — керамический кирпич возрастом более 600 лет (Ипатьевский монастырь, г. Кострома); г — кирпич Ипатьевского монастыря с размерами: высота — 70 мм, ширина 180 мм, длинна 300 мм.
(- гг
5 Q.
Рис.2. Рентгенограмма кирпича Ипатьевского монастыря
Рис. 3. Электронно-микроскопические снимки кирпича Ипатьевского монастыря: 1 — кристобалит; 2 — кварц с каемкой оплавления; 3 — анортит удлиненно призматической формы; 4 — первичный («чешуйчатый») муллит; 5 — стеклофаза; 6 — гематит; 7 — волластонит. Увеличение х5000.
Фасады жилых, промышленных зданий ти к значительному снижению прочности кир-
и архитектурных ансамблей, облицованные пича.
кирпичом, покрытым солевыми налетами, име- В производстве керамических материалов
ют локальные белые пятна, различной степени фазовому составу придается особое значение,
распространенности и интенсивности. так как именно он главным образом определя-
Лицевой кирпич с такими дефектами не ет эксплуатационные свойства изделий.
может быть использован для декоративных целей.
Задача данного исследования — установление с помощью рентгенофазового и элект-
Кроме ухудшения декоративных свойств, ронномикроскопических методов анализа фа-высолообразование со временем может привес- зового состава кирпича, имеющего возраст более 600 лет.
Рентгенофазовый состав исследуемых кирпичей проводился на дифрактометре ДРОН — 6 с использованием СоКб- излучения при скорости вращения столика с образцом 1 град/мин.
На рис. 2 представлена рентгенограмма кирпича Ипатьевского монастыря.
На дифрактометре порошка отмечаются характерные интенсивные линии (а/и = 0.182; 0.198; 334 и 0.424 нм) кварца, присутствие линии (а/и = 0.187; 0.280 и 0.297 нм) обусловлено волластонитом, линии (а/и = 0.21 и 0.270 нм) муллитом, (а/и = 0.167; 0.191; 0.209; 0.253; 0.270; 0.31 и 0.321 нм) анортитом, (а/и = 0.185; 0.253 и 0.37 нм) гематитом, (а/и = 0.202; 0.211; 0.246 и 0.403 нм) кристо-балитом и (а/и = 0.232 нм) магнетитом.
Как видно из рис. 2, в керамическом кирпиче Ипатьевского монастыря после его обжига образуются новые минералы: анортит, вол-ластонит, кристобалит, гематит, муллит и магнетит, что свидетельствует о содержании в используемых глинах кварца (8Ю2=65-72 %), оксида алюминия (А12О3 не менее 15), оксида кальция (Са0=8-10 %) и (Ре203=8-12 %). Кристаллизация муллита в исследуемом образце свидетельствует о том, что температура обжига кирпича была не менее 1050 оС.
Для получения наиболее полных сведений о структурообразовании в кирпиче Ипатьевского монастыря проводилось изучение микроструктуры с помощью электронного микроскопа ЭМБ-100БР, методом «реплик» на просвет (рис. 3).
Как видно из рис. 3, в кирпиче Ипатьевского монастыря наблюдаются следующие
фазы: кварц с каемкой оплавления, псевдоморфозы стекла с короткопризматическим муллитом, кристобалит образует пластинчатые кристаллы размером до 5 мкм, располагающиеся обычно в тех участках стеклофазы, где отсутствует анортит, образуя наросты в один или несколько этажей.
Как известно, именно муллит придает керамическим материалам повышенные физико-механические свойства 2-3. Муллит в кирпиче Ипатьевского монастыря представлен в виде многочисленных субмикроскопических и ко-роткопризматических кристаллов, которые находятся в пределах зерен глинистой связки, цементирующей все компоненты.
Таким образом, установлено, что для производства кирпича Ипатьевского монастыря использовалась глина, содержащая кварц (8Ю2=65-72 %), оксид алюминия (А12О3 не менее 15), оксид кальция (Са0=8—10 %) и (Бе203=8-12 %). Кристаллизация муллита в исследуемом образце свидетельствует о том, что температура обжига кирпича была не менее 1050 оС.
Литература
1. Абдрахимова Е. С., Вдовина Е. В., Абдрахимов А. В., Абдрахимов В. З. // Жилищное строительство.- 2007.- №5.- С. 21.
2. Абдрахимов В. З., Е. С. Абдрахимова. Химическая технология керамического кирпича с использованием техногенного сырья.- Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2007.- 431 с.
3. Абдрахимов В. З., Абдрахимова Е. С. Основы материаловедения.- Самара: Самарский государственный архитектурно-строительный университет, 2006.- 495 с.
