Глина и ее подготовка для постройки.

Прежде, чем перейти к описанию отдельных способов постройки из сырой глины, следует обратить внимание на одно обстоятельство, которое часто упускалось из вида и вело к большим неудачам в строительной практике заинтересованных этим делом учреждений и отдельных лиц. Мы разумеем первостепенную важность выбора надлежащих сортов глины, подходящих для каждого рода постройки. Только при наличности в данной местности нужных сортов глины и при правильном выборе их может быть обеспечена та степень прочности постройки, какая ей свойственна в теории. Прежние годы, когда недостаточно обращали внимания на эту сторону дела и производили постройки во всяком месте из всякой глины, оставили нам достаточно печальное наследство, чтобы была охота вновь повторять это неразборчивое отношение к материалу постройки. Не говоря о массе повсеместных частичных неудач, достаточно вспомнить такие крупные неудачи, как бывшие в саманном строительстве казанского губернского земства прежних лет. Главная причина этих неудач — неразборчивое отношение к сортам глины, наряду с несоблюдением других технических требований (относительно глубокого фундамента, изоляционного слоя в нем, срока возведения и пр.).
Насколько раньше не было этого сознания необходимости выбирать только хорошие сорта глины, можно видеть из такого конкретного примера, как попытки глиняного строительства московского губернского земства в девяностых годах прошлого столетия. Рассматривая печатные материалы того времени, мы постоянно наталкиваемся на тот характерный факт, что все строительство было предпринято совершенно без технических сил: были просто „выписаны» мастера из Нижнего (тогдашнего центра этих искусств) и по указаниям страховых агентов распределены по уездам на работу глино-соломенных покрытий и глинобитных стен, при чем не было сделано никакого предварительного обследования имеющихся там сортов глины и не было дано мастерам никаких инструкций в этом направлении. Получив командировки, мастера беспрекословно выполняли то, что им было поручено, нигде не отказываясь от работы из-за неподходящих пород глины. Так как в этой местности повсеместно преобладают глины тощие, то уже эта исполнительность мастеров, эта чрезмерная гладкость начала работ означала недоброе. В конце же опытов не только глинобитные стены, возведенные так послушно мастерами, в большинстве развалились в ближайшие же годы, но даже и глино-соломенные крыши дали в общем настолько неудовлетворительные результаты, что после этого всякое содействие постройкам из сырой глины было прекращено земством, и оно вступило на новый путь для развития огнестойкости—перешло к распространению кровельного железа. Здесь особенно характерны неудачи с крышами «новгородского» типа: если в постройках стен могли иметь большое значение, кроме сортов глины, другие технические неправильности, то в покрытиях главную роль играли именно тощие сорта глины.
Этот небольшой пример из земской деятельности по огнестойкому строительству показывает, насколько внимательно следует относится при этих постройках к выбору глин. Вот почему в предстоящем описании систем строительства из сырой глины, мы всякий раз будем обращать внимание на сорта глины, необходимые для каждого вида постройки. Теперь же для большей определенности таких указаний мы должны заранее остановится на вопросе о том, как именно различаются сорта глин в обычной практике сельского строительства, минуя научные анализы и лабораторные испытания этого материала.
С этой прикладной, упрощенной точки зрения глины обыкновенно различаются по их жирности или вязкости, т.е. по содержанию в них клейкого и мягкого вещества в противоположность жестким нерастворимым примесям песка, окислов и других каменистых образований. При этом принято различать три главных сорта глин:
а) глины тощие, в которых примесь грубых масс (главным образом — песка) велика, а. именно, более 1/3 общего объема взятой пробы;
б) глины средние, в которых объем грубых примесей составляет от 1/3 до 1/8 от объема; .
в) наконец, жирные глины, в которых упомянутые примеси, составляют менее 1/8 объема.
Определение этих объемов примесей производится отмучиванием взятого количества глины, т.е. промывкой его водою для удаления мельчайших частиц материала с тем, что полученный не размываемый остаток более крупных каменистых зерен даст нам возможность измерить количество отощающих примесей.
Но точное лабораторное производство отмучивания довольно сложно и во всяком случае возможно лишь в лабораторной же «Остановке на специальных приборах. Для целей сельского строительства, для ознакомления с глиной в качестве материала стен, такая прочность не нужна, а такие способы испытаний неудобны. Их нужно упростить настолько, чтобы они были доступны даже на месте работы. В таком случае отмучивание можно сделать даже в обыкновенном стакане. Насыпав в него пробу на небольшую , высоту, наливают стакан теплой водой и долгим размешиванием взмучивают всю массу. Затем дав осесть всем веществам глины, наблюдают, какой толщины получатся два различных слоя осадков—нижний, состоящий из более тяжелых и грубых зерен, и верхний, образованный мелкими частицами мягкого вещества глины. По относительной толщине этих слоев и судят о приблизительной доле отощающих примесей.
Но и такое испытание глины не всегда и не везде удобно. Поэтому существуют еще более простые способы, дающие к тому же более наглядные показания об отдельных свойствах глины. Мы приведем здесь несколько таких способов.
1) Густо замесив взятую пробу глины, скатывают из нее шары или делают кирпич и кладут на открытое место для полного просыхания. При этом жирная глина дает трещины значительной ширины, средняя глина—только волосные трещины, а тощая не дает их совершенно.
Этим способом испытывается, очевидно, не столько общая жирность глины, сколько отношение ее к сушке (усадка), т.-е. одно из свойств, составляющее сложное качество жирности.
2) Шарики или бруски, сформованные предыдущим способом, кладут в стеклянный сосуд с водою и наблюдают за временем их распадения. Если распадение произойдет скоро, через 1/2 часа— 1 час, то глина была взята тощая; через несколько часов распадаются глины средние, а через сутки и более (иногда до 1 недели) — жирные глины.
Очевидно, этим способом испытываются также лишь одно из свойств, связанных с жирностью глины, а именно — отношение ее к воде, степень размываемости, которая обыкновенно бывает малой у жирных глин и значительной—у тощих.
3) Из замешенного глиняного теста делают тонкие стержни, из которых одни сгибаются в кольца, другие поднимают вверх за один конец. Жирная глина при сгибании в кольцо, даже малого диаметра, не будет давать разломов, а при поднятии вверх за конец стержня крепко держится или же, если тесто жидко, отрывается лишь после предварительного большого вытягивания. Тощие глины трескаются при сгибании, при поднятии же стержня обрываются скоро и без. значительного вытягивания.
Или же, скатав шарики из очень крутого глиняного теста, надавливают их каким-нибудь плоским предметом. Если при уменьшении высоты шарика вдвое он не дает трещин по краям, то глина жирна.
Эти способы показывают, главным образом, степень вязкости, связности глины.

4) Наконец есть еще ряд различных признаков, по которым можно легко отличить жирные глины от тощих. Укажем здесь следующие признаки жирной глины:
а) жирная глина в слегка влажном виде дает в руке ощущение, какое бывает от мыла или сала; в более влажном виде она липнет к рукам; этих признаков нет у тощих глин.
б) Кусок жирной глины, разрезанный ножом, дает в разрезах блестящую поверхность—в то время как при тощей глине эти поверхности получаются матовыми.
в) Жирная глина лишь с трудом разводится в воде, чего не наблюдается у тощих глин.
г) Если разрезать кусок сухой глины ножом и потереть его мякотью пальца, то жирная глина при этом не стирается, а только шлифуется, тощая же стирается и остается шероховатой.
д) При строгании разреза ножом жирная глина дает стружку, а тощая крошится и т. д.
Впрочем, нужно иметь в виду, что отдельные свойства жирных глин—вязкость, неразмываемость, большая усушка и пр.— развиты в них не всегда одинаково равномерно, так, чтобы дан-ной степени одного свойства всегда соответствовали определенные степени других. Этого не бывает часто в силу бесконечного разнообразия химического состава глин, даже при одинаковости некоторых механических свойств их. Вообще, понятие жирности не есть точное научное понятие; это скорее практическое обывательское название для некоторой не вполне определенной группы свойств. Однако для строительной практики оно достаточно ясно и, главное, полезно.
Жирность глины есть важнейшее свойство ее, с которым приходится считаться при устройстве из нее стен. Что касается других свойств ее, то среди них нельзя указать ни одного, которое входило бы в общие требования при всех типах построек или хотя бы при большинстве их. Поэтому мы будем обращать на них внимание только при рассмотрении тех отдельных систем, где возникают эти новые требования.
Выбранная глина редко идет в постройку в своем естественном виде, без всякой подготовки. В этом виде она бывает слишком неоднородной, слоистой, и присущая ей вязкость проявляется не в полной мере и недостаточно равномерно во всей массе. Между тем однообразие свойств строительного материала есть одно из важнейших условий хорошей постройки, так как с этим связана равномерность в прочности ее различных частей, правильность и безопасность осадок и пр. Кроме того, глина редко применяется без увлажнения, нужного для работ, и без добавки к ней вспомогательных материалов, которые уменьшают ее способность сильно сокращаться и давать трещины при высыхании, а попутно увеличивают еще связность массы в сооружении.
Все это вызывает необходимость предварительной подготовки глины, назначенной в постройку.

Первая и менее обязательная стадия этой подготовки — это вымораживание глины. Цель этой операции—подвергнуть мокрую глину действию зимних морозов для того, чтобы влага, замерзая и расширяясь в ее порах, разрушала ее естественное строение, взаимную связь ее частиц и комья и тем облегчила дальнейшую обработку глины для постройки. Вымерзшая глина после оттаивания бывает рыхлой, легко мнется и перемешивается.
Для вымораживания глины ее выкапывают с осени из карьера и в мокром виде, поливая или пользуясь дождливым временем, складывают в небольшие гряды, около 1 м высотой и около 2 м шириной. Полезно также во время сильных оттепелей начала зимы, когда гряды оттаивают, перелопачивать их, хотя это уже большая роскошь в этом деле. На практике даже самое вымораживание, несмотря на всю его полезность, часто не делается, так как оно не всегда удобно, особенно в малом, непромышленном деле, при заготовке домохозяином для своей постройки. В таком случае следует применять хотя бы более слабую операцию подготовки — выветривание глины, для чего заготовляют ее, насколько возможно ранее применения, и подвергают на от-крытом месте действию атмосферных влияний. Наконец, в крайнем случае обходятся и без этого: недостаток подготовки создает только большие затруднения и меньшую успешность в дальнейшей обработке глины, но не угрожает серьезно качеству постройки.
Но безусловно необходимой является главная операция обработки—мятье глины. Оно придает ей равномерное строение и свойства (вязкость), а попутно используется для такого же равномерного увлажнения материала, сообразно требованиям дальнейшего применения, и для прибавления к глине различных примесей.
Мятье глины для сельских построек производится следующим образом. Глину, вынутую прямо из почвы или же промороженную в грядах, кладут слоем в 0,2—0,3 м толщиною на ровное и утрамбованное место (ток), где ее замачивают, т.е. обильно поливают водою с перелопачиванием массы и разбивкой комьев, и затем оставляют ее на несколько часов или на ночь для более полного и равномерного пропитывания. Затем глину мнут. Это делается или прямо босыми ногами работающих или, при большом количестве нужного материала, делают это ногами скота (лошадей, волов), при чем ноги лошадей не должны быть подкованы для избежания засечки их. Животных при этом гоняют по слою глины, наблюдая за равномерным мятьем по всей ее площади и постоянно подбрасывая лопатами отвалившийся в сторону материал в средину площади, под ноги скота.
Для большего удобства работы часто делают для мятья глины углубленную на 0,2 — 0,3 м площадку, придавая ей форму круга или кольцевой полосы, шириной в 1—1,5 м, в центре которой ставится столб для привязи гоняемого по кругу скота. В этом случае, чтобы рабочая лошадь не закружилась, средний диаметр круга должен быть не менее 6 м.
При значительном количестве нужной глиномятки и при желании получить хорошие результаты с помощью некоторых дополнительных затрат, следует применять мятье глины колесами (черт. 17).

Для этого, поставив в центре круга столб, надевают на верхний шип его водило, на котором насажены сверху железные крючки. Затем берут передний ход (пару колес с осью и короткими оглоблями) обыкновенной крестьянской телеги и, соединив веревкой оглобли, надевают конец этой веревки на крючок в том пли ином месте водила. В последнее впрягается посредством валька лошадь (еще лучше — вол) и гоняется по кругу. Переставляя тележный ход то к одному, то к другому крючку, достигают равномерности мятья по площади круга. Иногда при очень крутой глиномятке или толстом слое ее тележный ход нагружается какой-либо тяжестью.
Наконец, иногда мнут глину прямо в карьере. В последнем вскапывают при этом слой глины см 20 толщиною на площади желаемого для работы размера и формы, затем замачивают слой вышеупомянутым способом и мнут обычным порядком ногами людей или скота. Перемяв первый слой, счищают его лопатами в сторону или уносят к месту работ, а затем вскапывают следующий слой и т. д. Для спуска скота или людей в карьер и для выхода из него должны быть сделаны, конечно, соответствующие сходни из дерева или в виде дорожной выемки в откосе карьера. Способ этот по понятным причинам, дает менее исправный по равномерности материал, чем первые способы на жестких токах. На границе переминаемой и почвенной глины остаются некоторые массы взрыхленной, но не перемятой глины, которые при  простых деревенских работах это, впрочем, не имеет большого значения.
При всех способах во время мятья к глине обыкновенно прибавляют различные примеси. Цель их, как было упомянуто, заключается главным образом, в отощении глины для уменьшения ее усадки и трещин при высыхании; иногда сюда присоединяется еще второстепенная цель — придать материалу большую связность, если примеси имеют волокнистое строение с прочными нитями.
Первая, важнейшая роль примесей, как отощающих материалов, может быть понята при ближайшем рассмотрении следующим образом. Кусок сырой жирной глины при высыхании сильно сокращается в объеме и дает трещины. Сокращение объема происходит оттого, .что ранее при смачивании глины влага, входя в ее поры и заполняя их, как бы раздвигает глиняные частицы, увеличивает расстояние между ними и объем куска подобно тому, как мы наблюдаем такое же разбухание от воды у смоченного каната или куска дерева. При этом взаимном удалении частиц притяжение (связь их) несколько ослабляется, материал становится мягким. Обратно, при высыхании, когда влага удаляется из пор, частицы вновь сближаются между собою, связь их возрастает — материал сокращается в объеме и твердеет.
Почему при этом появляются трещины? Первоначально высыхает и сокращается только наружный слой комка глины, внутренняя же масса остается влажной, неуплотнившейся и своим увеличенным объемом не дает наружному слою стянуться соответственно сокращению. Это и ведет его к растрескиванию. Аналогичное явление так наз. усадочных трещин (но более мелких) наблюдается, как известно, и в бетоне, даже в железо-бетонных сооружениях. Очевидно, это растрескивание, как и усадка, будут тем большими, чем более взятый кусок глины. В большом объеме все изменения и напряжения слагаются в большие результаты, и мы постоянно можем наблюдать, что измельчение, разрезка массы на меньшие куски сильно сокращает размеры всех этих явлений.
Усадка и трещины в высыхающей жирной глине ослабляются упомянутыми выше примесями. Сущность их влияния состоит в следующем:

1) они как бы разбивают общую массу на отдельные объемы в которых все явления деформации (усушки) проявляются в небольших величинах;
2) примеси, представляющие сами по себе вещества, не разбухающие от влаги, замещая собою часть общего объема глины, тем самым уменьшают разбухание и усадку этой общей массы;
3) примеси образуют в глине массу пустот или каналов,, по которым в нее при сушке проникает воздух. Это делает сушку более равномерной для внутренних и наружных частей массы, а потому уменьшает и те явления растрескивания, которые происходят от неравномерности;
4) наконец, некоторые из примесей, имеющих волокнистое строение, придают массе глины некоторую связность через свои волокна. Однако, в силу обычной малой прочности этих волокон, это значение примесей очень невелико. То же нужно сказать и о химическом действии таких примесей, как солома, именно, о выделении ими дубильных веществ (танина), уменьшающих размываемость глины.
Из всего этого понятно, из каких материалов могут состоять примеси. Одни из них, не волокнистого строения, имеют значение исключительно отощающих материалов, не давая механической связи для массы; таковы: крупный песок, мелкий шлак, мякина, лузга (отброс мельниц), измельченный торф и пр. Более мелкие сорта их, особенно песок, даже сильно понижают связность глиняной массы, но при небольшой примеси нисколько не уменьшают плотности ее х); материал получается достаточно жесткий, но менее прочный, особенно на размыв и растворимость.
Другими сортами примесей, а именно волокнистыми, являются солома или полова (отброс молотьбы), навоз 2), шерсть,, костра и обмялина (отброс конопли и льна), мох, вереск, хвойная игла, листья. Эти вещества, кроме отощения глины, придают некоторую связь ей благодаря сравнительно длинным волокнам; по той же причине они оказывают большее вентилирующее влияние на материал, ускоряя его сушку и делая, ее более равномерной. В силу сравнительной редкости волокон в массе-глины эти примеси меньше ослабляют ее сцепление и не понижают ее сопротивления размыванию и растворению; но, образуя в материале длинные пустоты в виде каналов, они делают массу пористой, понижают ее плотность; масса, хотя и не становится хрупкой при давлении груза, но оказывается более сжимаемой, мягкой—задолго до начала разрушения.
Из этого мы видим, что в действии на материал разных примесей имеются некоторые различия, и не все они могут употребляться во всех случаях без разбора. Наиболее обычной приместью в глиномятку для стен является солома, обыкновенно мелкая (резка или полова); менее часто употребляются другие волокнистые материалы, тогда как материалом зернистым служит обыкновенно песок. В дальнейшем глиномятку с примесью соломы с короткими волокнами (до 5 — 10 см) или песка мы и будем считать нормальной. В случаях же применения примесей иного сорта или с волокнами иной длины будем это оговаривать отдельно в описании каждой соответствующей работы.
В каком количестве примешиваются эти вещества к глиняной массе? Это зависит, конечно, от жирности глины и может быть найдено только опытом—путем сравнения по прочности отдельных комьев или кирпичей, изготовленных с разными долями примесей. Но такие испытания не всегда удобны и во всяком случае нуждаются в отправных, предварительных данных; поэтому для практики необходимы хотя приблизительные нормы. В этом отношении следует держаться вообще возможно меньших количеств примесей, лишь бы выполнялось их главное назначение; мы уже видели, как эти примеси, полезные для материала в одном отношении, вредят ему в других. Поэтому достаточно для практики указать высшие пределы содержания примесей, при каких они еще не ослабляют массы слишком значительно, с опасностью для постройки; предел этот можно определить в 1/4-1/3 объема взятой глины, а по весу волокнистых веществ—до 16 кг на 1 куб. м глины.
Самый способ прибавления этих веществ во время мятья глины состоит в следующем. Примеси отмериваются в нужном количестве и увлажняются. Затем, когда глина уже отчасти перемята на току, на нее кладут тонким, ровным слоем одну часть всего количества примесей, напр., одну треть. Продолжив мятье и перемешав рассыпанный слой, кладут второй и т. д. Такое постепенное прибавление имеет целью предупредить образование в глиномятке соломенных комьев или пучков, весьма вредящих материалу. Предварительное же увлажнение полезно для лучшего сцепления примесей с глиной.
Когда примеси сделаны в полной мере, процесс мятья продолжается до достижения равномерности материала как по сорту глины, так и по распределению примесей. Равномерность эта определяется непосредственным осмотром взятой с тока части материала, его разрезкой ножом и т. п., при чем одинаковость цвета, влажности и вязкости в разных частях комка и равно-мерное вкрапление волокон примеси означают достаточную подготовленность материала.

Наконец, большею важность имеет вопрос о густоте глиномялки. Наиболее обычная густота ее — это густота хлебного теста. Если кусок такого материала взять в руку и с силой бросить на землю, то он образует на месте удара блин; масса более жидкая сравнительно с нормальной дала бы при этом отделения в виде брызг, а слишком крутая масса или мало расплющилась бы или даже разбилась бы на отдельные куски. В некоторых работах требуется глиномятка не обычной густоты; в таких случаях это будет оговариваться нами особо при описании этих работ.
Хорошим признаком нормальной густоты, равномерности и вообще готовности мятья может служить легкое отставание ее от мнущих ее предметов (ног, колес); этим и руководятся обычно на практике для окончания мятья. Причина такого проявления готовности массы заключается в том, что при достаточном перемешивании и густоте глины связность ее, взаимное притяжение частиц становится более, чем притяжение их к посторонним телам.
Иногда в глиномятку прибавляется еще один материал со специальным назначением — предупредить загнивание в массе органических веществ и одновременно придать ей большую жирность и прочность, преимущественно против разрушительного влияния влаги. Материал этот — гашеная известь, которая для перемешивания с глиной распускается в известковое молоко, а это молоко разводится в том запасе воды, которым смачивают глину при мятье. Иногда примесь эту делают в виде порошковой извести (пушонки). Примесь эта, конечно, необязательна и делается только там, где известь дешева и удобно доставляется к месту работ. Количество ее нужное как для антисептического (оздоровляющего) действия, так и для механического укрепления глиномятки, определяют, примерно, в 1/8 объема глины (если брать известь в виде обычного затворенного теста); но и меньшие дозы этой прибавки во всяком случае полезны — на поверхностях стен преимущественно в отношении прочности, а в середине их — в гигиеническом отношении.
Во многих сортах глины достаточное количество извести имеется уже в их естественном составе, что представляется во всяком случае желательным для данных назначений глиномятки (т.е. в постройку стен).
Заканчивая на этом рассмотрение предварительной обработки глины, упомянем только, что приготовленная масса (глиномятка) оберегается до ее применения от сильного обсыхания, для чего ее покрывают соломой или досками. Только в случае намеренного обрушивания массы, разведенной слишком жидко, ее оставляют открытой и даже разваливают в виде не очень толстого слоя (0,35—0,50 м). В таком случае, в виду неизбежного высыхания краев этого слоя, массу перед употреблением еще раз слегка перемешивают.

Источник: Огнестойкое строительство. — Изд-во Нар. Ком. Внутр. Дел. 1931. — С. 79-88.