Статья «К вопросу об испытаниях кирпича» (1899 год)
В числе многих и интересных докладов, состоявшихся на последнем берлинском съезде германского общества производителей кирпича, керамиковых изделий, извести и цемента, следует отметить доклад инженера Гари (Gary), заведующего отделением Шарлоттенбургской механической лаборатории, обрисовывающий общую картину современной постановки испытаний кирпича.
В начале своего сообщения докладчик указал на то, что лишь весьма немногие кирпичные заводчики вполне сознают необходимость тщательного, всестороннего исследования производимого ими кирпича, полагая, что они вполне знают свой фабрикат. Во многих случаях, однако, эта уверенность не оправдывается. Так, например, в Шарлоттенбургскую лабораторию были одним заводом доставлены два сорта клинкера — один, специально изготовляемый для подводной кладки, а другой — для мостовых. Испытание же их в лаборатории показало, что — как раз наоборот — первый из этих сортов был более пригоден для мостовых, а качества второго более соответствовали требованиям кладки под водою.
Далее, если один и тот-же завод производит в течение десятка лет многие сотни тысяч кирпича, из которого настроено множество зданий, оправдавших на деле его достоинство — все-же из этого еще не следует, что качества кирпича остались до сего времени теми-же, какими они были десять лет назад. Переход к иным, с иными свойствами, пластам глины после разработки верхних слоев ее, изменения в самом производстве, в заготовке глины, в устройстве печей, доставка топлива из других источников — все это в совокупности значительно изменяет свойства готового продукта. Наконец, различие в характере и назначении построек, требуя соответственной разницы в свойствах самого материала, неминуемо заставляет тщательно исследовать эти свойства.
Испытания кирпича могут преследовать различные цели. Для контроля самого производства кирпича на заводе, испытания проводятся реже и вообще не столь существенны, как, например, в цементном производстве; в них является настоятельная необходимость лишь иногда, при изменении приемов производства. Так, например, при изменении прессования необходимо убедиться, не обладает ли кирпич какими либо недостатками структуры; при пользовании новыми пластами глины — не содержится ли каких либо вредных примесей, растворимых солей и т.д.
Другая цель испытания кирпича — дать возможность потребителю оценить его достоинство и, вместе с тем, контролировать поставщика. Наконец, третья цель испытания — выяснить, в какой мере данный кирпич обладает какими либо особыми свойствами, отвечающими его специальному назначению. Так, например, от клинкера, идущего на мостовые, требуется прежде всего высокое сопротивление стиранию; от железняка, употребляемого для гидротехнических сооружений — особенная плотность, и т.д.
Первый вопрос в деле испытания — выбор самих кирпичей для этого. В свое время на одной из международных конференций было предложено выбирать для испытания наиболее слабо обожженные кирпичи. Гари, наоборот, полагает, что следует для получения ясного представления об общем достоинстве поставки — избирать кирпич среднего качества, и при этом безусловно не советует заводчикам доставлять для официальных испытаний лучшие образцы, так как в таком случае, при последующих, поверочных испытаниях, качества могут оказаться ниже, чем при первом, и подобный фактдискредитирует фирму.
Количество образцов, доставляемых для испытания, должно быть, по возможности, больше, так как в таком случае средние выводы будут более свободны от колебаний и погрешностей, неизбежных при малом числе отдельных испытаний; сама доставка их должна производиться заблаговременно, потому что все испытания, а в особенности проба на замораживание, требует немного времени. Сами образцы должны быть тщательно упакованы для защиты их от сырости, грязи и повреждения при перевозке. Наконец, желательно, чтобы происхождение доставляемых образцов именно с данного завода было формально засвидетельствовано.
Все эти правила, отмечает Гари, должны бы, казалось, подразумеваться сами собою; однако, как показал опыт, именно против них то и грешат. А если даже в Германии, где, кроме вошедшей в практику привычки пользоваться испытаниями центральных механических лабораторий, на помощь являются еще сравнительно высокая культурность и немецкая аккуратность, вошедшая в пословицу, — то у нас приведенные элементарные указания еще более необходимы.
Испытания начинаются обыкновенно с осмотра, как наружной поверхности, так и излома. Осмотр излома необходим, так как зачастую ни по внешнему виду, ни по звуку при ударе, нельзя судить о кирпиче; например, при резко-охлажденном, хрупком кирпиче, обладающем тем не менее достаточной плотностью.
Далее следует определение удельного веса и веса единицы объема. Не надо смешивать эти два понятия — что, к сожалению встречается иногда, даже в учебниках. Под удельным весом мы разумеваем вес единицы объема самого вещества, без заключающихся в нем пустот; вес же единицы объема определяется относительно объема, взятого вместе с пустотами. Частное от разделения одного веса на другой покажет нам истинную плотность, а следовательно и истинную степень пористости материала, включая сюда все мельчайшие поры и скважины, в которые не может проникнуть вода при определении кажущейся пористости путем насыщения водою, или из которых вода при этом опыте может вылиться прочь, когда кирпич вынут из воды для вторичного взвешивания. Тем не менее, определение пористости насыщением водою полезно тем, что оно дает меру наибольшей действительной водопоглощаемости. При подобном опыте — настолько простом, что описание его здесь вряд ли необходимо — весьма важно, чтобы кирпич чрезвычайно постепенно смачивался снизу водою, так как только при этом условии вода может вытеснить воздух с достаточной полнотой. Тем не менее, как мы уже только что сказали, полного вытеснения воздуха достигнуть подобным путем все же нельзя, и это лучше всего подтверждается тем, что при ряде последовательных замораживаний поглощение воды оказывается более первоначального: вода, замерзая и расширяясь, проталкивается в тончайшие поры и трещины, в которые бы она не могла иначе проникнуть.
Сопротивление влияниям погоды пытались прежде определить посредством раствора глауберовой соли (способ Брара), разбавленных кислот и т.п. Все эти способы ныне совершенно оставлены, за полной непригодностью для данной цели. Кипячение в Папиновом котле, иногда еще и ныне применяемое, сожет быть полезным для определения присутствия в кирпиче комков извести, которая, гасясь, разрывает кирпич. Самый действительный способ определения сопротивления кирпича морозу — действительное многократное замораживание его; для этого пользуются или смесью толченого льда с поваренной солью, или — в больших лабораториях, где такие испытания производятся почти беспрерывно — прямо холодильными машинами, могущими доводить температуру в испытательном шкафу до -20°. Чаще всего температура доводится до -12°; кирпичи, предварительно насыщенные водою, замораживаются в этом шкафу в течение 4 часов, затем 3 часа оттаиваются в воде, снова замораживаются и т.д. Согласно постановлению международной конференции, 25 кратное замораживание считается достаточным для определения годности кирпича для практических целей. Само собой разумеется, что абсолютно морозо-упорных материалов не существует.
Разрушение обыкновенного кирпича при испытании на морозе чаще всего обусловливается особенностями его структуры — прослойками и т.п., обличающими недостатки формовки самого сырца, его прессования и т.д. Тоже самое следует сказать и об известково-песчаных кирпичах, между которыми встречаются, как выдерживающие сказанное испытание, так и не выдерживающие его. В последнем случае обыкновенно разрушение представляется в виде отслоения внешних слоев, так сказать, наружной корки кирпича, которая, будучи при его прессовании сжата сильнее внутренней его части, обладает меньшей пористостью и отрывается при расширении воды, содержащейся под нею, благодаря разности в вызываемых этим напряжениях. Вообще же степень пористости никоим образом не служит мерилом сопротивления морозу; многие весьма пористые кирпичи (или камни) отлично выдерживают мороз, и обратно.
Определение содержания различных растворимых в воде солей дает нам возможность заключить о вероятности появления на поверхности кирпича налетов, которые не только придают ему впоследствии безобразный вид, но могут портить обои, краску, или даже быть причиной обваливания штукатурки. До сих пор не установлено предела, далее которого содержание подобных солей (чаще всего сернокислых, напр. сернонатриевой соли, гипса и др.) может становиться опасным для самого кирпича.
Сопротивление раздавливанию, которому нередко отводят первое место в ряду качеств кирпича, по мнению Гари, далеко не столь существенно для его непосредственной оценки. Прочное сопротивление, принимаемое при расчетах сооружений, для кирпича обыкновенного столь незначительно по сравнению с временным, что редко приходится встретить обыкновенный кирпич, который не обладал бы, по меньшей мере, десяти-кратным запасом прочности; это, конечно, не относится к заведомо плохому материалу, также как и к различным видам искусственного кирпича, приготовляемым из всяких смесей, процессы приготовления которых еще не окончательно выработались и находятся пока в периоде опытов.
Наоборот, сопротивление раздавливанию чрезвычайно существенно для классификации различных сортов кирпича, и в отношении этой последней, к сожалению, до сих пор сделано весьма немногое. Классификация вяжущих веществ, в особенности гидравлических, доведена ныне до совершенной определенности и ясности; для кирпича же ее, можно сказать, почт не существует. Еще облицовочный кирпич, по наружному виду своему, представляет собою нечто, более или менее определенное; но различие между обыкновенным кирпичом и кирпичом для забутки (не алым, однако), между клинкером и простым железняком и т.д. — совершенно не выработано. Степень сопротивления раздавливанию, в связи с результатами прочих испытаний, по мнению Гари, может в этом направлении быть весьма существенным признаком.
Само испытание раздроблением производится ныне совершенно иначе, нежели ранее. Прежде рассматривали кирпич, как конструктивный элемент, который следует испытывать именно в том виде, в каковом он входит в состав конструкции, и исходя из этого, испытывали цельные кирпичи. Очевидно, что при такой пробе кирпич с гладкими, ровными поверхностями может оказать большее сопротивление под прессом испытательной машины, нежели кирпич, быть может и более крепкий, но имеющий не совсем гладкие поверхности. Со времени же Мюнхенской конференции образцы для испытания приготовляются из двух половинок распиленного поперек кирпича, склеенных между собой цементом, причем поверхности давления также выравнены цементом; такой образец, кроме того, имеет благоприятную для опыта форму, т.е. приблизительно кубическую. Давящие поверхности гидравлического пресса состоят из подвижных стальных досок, чем устраняется неблагоприятный результат в случае несовершенной параллельности сжимаемых граней кирпича; само давление увеличивается вполне постепенно, без каких либо толчков или сотрясений.
Необходимо иметь в виду, что сопротивление раздавливанию у всякого камня в сухом состоянии — иное, нежели в насыщенном водою. Даже самые плотные породы, каковы например базальты, почти вовсе не поглощающие воды, не представляют в этом отношении исключения; всем известно еще, что многие породы, будучи только-что выломаны и поэтому пропитаны каменоломенной влагой, гораздо мягче и слабее, нежели после достаточной просушки на воздухе.
Быть может, проникающая в поры вода уменьшает трение между частицами и облегчает их передвижение при начинающемся раздавливании образца; точные причины этого явления, конечно, еще не вполне выяснены, но уменьшение крепости при насыщении водою — несомненно. Кроме того, в лабораториях испытываются на раздавливание еще и образцы, подвергавшиеся многократному замораживанию и таким образом из трех рядов опытов — над образцами сухими, насыщенными водою и повторно замораживавшимися, мы можем получить полную картину влияния на кирпич сырости и мороза.
Из остальных испытаний, имеющих практическое значение, следует прежде всего упомянуть об испытании силы сцепления кирпичей между собою. Известно, что кирпич, во всех прочих отношениях вполне хороший, но обладающий слишком гладкой поверхностью, плохо вяжется с раствором, и получение, путем опыта, сравнительных цифровых данных в этом направлении, представляет значительный интерес. При этом если определяется собственно сцепление самого раствора, то необходимо, чтобы поверхность кирпичей во всех испытаниях была одинакового характера; если же исследуется сам кирпич, то надо употреблять один и тот же определенный раствор. Для опыта склеивают им два кирпича накрест и, по отвердении раствора, разрывают, стараясь, чтобы усилие было направлено совершенно нормально к склеенным поверхностям.
Сопротивление изгибу, обыкновенно мало существенное для кирпича в самой кладке, имеет большое значение для облицовочного кирпича, а именно — в случае неравномерной осадки. Обыкновенно сопротивление изгибу (излому) не находится в прямой зависимости от сопротивления раздавливанию. Оно определяется, положив кирпич на две опоры, находящиеся на определенном расстоянии, и нагружая его посредине до излома. При не правильной или сложной форме поверхностей давления, они, как напр. при испытании черепицы, также выравниваются раствором.
К специальным испытаниям относятся: проба клинкера для мостовых — на стирание, черепиц — на водонепроницаемость, удар и излом, поливных кирпичей и изразцов — на удар и сопротивление глазури выветриванию, огнеупорного кирпича — на температуру плавления и т.д. Испытания керамиковых труб, приобретающих с каждым днем все большее значение, в настоящее время составляют предмет занятий особой комиссии, задача которой — выработать общие нормы этих испытаний подобно тому, как это сделано для портланд-цемента.
Источник: Журнал «Неделя Строителя» №27 от 4 июля 1899 года — С. 202-204; Журнал «Неделя Строителя» №28 от 11 июля 1899 года — С. 209-211.
