Кирпичные заводы в Узбекистане: история и современные тенденции
Современную архитектуру невозможно представить без жженого кирпича. Он используется во всех отраслях строительной индустрии. Стены зданий, выполненные из жженого кирпича, отличаются не только своей прочностью, но и множеством других качеств.
В данной статье мы хотим обратить внимание на историю появления жженого кирпича и его использования. Основываясь на данных археологических раскопок, можно утверждать, что эта история на территории Центральной Азии имеет глубокие корни.
В Центральноазиатской архитектуре, при использовании ограниченных типов строительных материалов и различных техник, люди пытались укрепить устойчивость и долговечность своих объектов, а также сэкономить время и трудозатраты. Успешное использование жженого кирпича, а также внедрение инновационных техник стало лучшим решением в этой сложной задаче. Большинство архитектурных памятников в Центральной Азии показывают, что жженый кирпич использовался в строительстве отдельных частей конструкций.
В ходе археологических исследований, проведенных по изучению религиозно-монументальной архитектуры древней Средней Азии, были получены новые сведения по истории использования жженого кирпича в местной архитектуре. Предварительные исследования проводились в Южном Согде в храме Хантепа, расположенном за городом, а исследования в Ташкентском оазисе проводились в храме, расположенном в цитадели археологического памятника Канка. В результате исследований памятника Хантепа V-VI веков были получены кирпичи размером 38-34х23-24х4-5 см, использованные при строительстве храма.
Изучение состава обожженного кирпича показало, что при его приготовлении в глину добавлялись шамот и толченая солома. Поверхность готового кирпича разглаживали и выравнивали белой густой массой. На территории храма памятника Канка, являющимся вторым объектом наших исследований, из слоя VII-VIII веков были взяты обожженные кирпичи размером 56х26х6-6,5 см. Они отличаются от кирпичей памятника Хантепа не только величиной, но и составом. Замечено, что в сырцовый кирпич, изготовленный на памятнике Канка, помимо соломы и шамота, добавлялось большое количество речного песка.
С целью анализа новых материалов были изучены обожженные кирпичи, найденные на территории Средней Азии (Хантепа, Канка, Ахсикет). В наши дни, хотя в исторических городах сохранено много архитектурных памятников средневековья, построенных из жженых кирпичей, остатков археологических памятников, относящихся к античности и раннему средневековью, где в строительстве использованы жженые кирпичи, не так уж много.
Происхождение и распространение жженого кирпича в Средней Азии
Среди исследователей существуют разные мнения о происхождении и распространении жженых кирпичей. В частности, в исследованиях Н.С. Гражданкиной их появление определяется первыми веками до нашей эры. И отмечено, что они использовались в ограниченном количестве - только в отдельных частях строений. Это арки, колонны, высокие порталы и др.
По мнению специалистов, такие части, как высокие порталы, арки и колонны в архитектуре Средней Азии появляются в связи с распространением «эллинизма». Для строителей Греции при создании таких архитектурных шедевров камни не были проблемой. Но, в отличие от Греции, природа Средней Азии не так уж богата натуральными строительными материалами, такими, как камень и дерево. В этом процессе строители Средней Азии стали использовать в качестве эффективного решения вместо натурального камня жженый кирпич.
Однако исследования, проведенные в Хорезме в последние годы, показывают, что мнения по этому поводу также следует пересмотреть. В частности, установлено, что под столбами храма V века до н.э. в памятнике Хумбузтепа были помещены кирпичи размером 38х26,5х5 см, 35х27,5х6,5 см. До этого отмечалось, что в ряде других памятников античного периода использовался обожженный кирпич. В частности, во дворцах городища Айханум жжёные кирпичи размером 37х37х7 см используются не только в колоннах, но и в стенах зданий.
Во дворцах Старой Нисы, как и в фундаментах колонн, применяются кирпичи размером 38х38х8 см, во дворце Топрак-кала древнего Хорезма на полах - размером 40х40х3-4 см, в арках - 33х33х4 см, в стенах - 36х36х8 см. В памятнике Далварзинтепе, еще одном крупном городе периода распространения «эллинской цивилизации» в Средней Азии, пол домашний бани домовладения горожанина был выложен жжёнными кирпичом размером 40х40х4 см. Сточные воды отводились с помощью керамических труб.
В раннем средневековье жженые кирпичи встречаются намного чаще, чем в античности. Возрастающее значение Великого шелкового пути вызвало подъем городов Центральной Азии. В этот период расширилась территория городов и образовались мегаполисы площадью 150-200 га. В таких городах появляется слой горожан, состоящий из богатых торговцев и крупных землевладельцев. Размеры жилищ богатых горожан иногда достигают размеров дворца правителей, а по своему убранству и роскоши дома богатых горожан не уступали дворцам правителей. Это подтверждает открытие жилищ аристократии в ходе археологических исследований на памятниках городища Афрасиаб, Еркургане, Пенджикента, Пайкенда и многих других раннесредневековых городов Средней Азии.
Богатую информацию по этому вопросу дают наиболее изученные памятники Средней Азии раннего средневековья - городища Пенджикент и Пайкенд. В частности, жилые помещения объектов 3, 5, 6 городища Пенджикент. По мнению В.Л. Ворониной, объект 3 был домовладением богатого «дехкана». В завале 18 комнаты попадается масса обожженных кирпичей размером 40х35х5,5 см, которые, видимо, устилали пол второго этажа.
В домовладении в объекте 5 в двух комнатах были обнаружены полы со жжеными кирпичами в формате 34х24х5,5 см. Первая из этих комнат находилась в восточной части объекта и была большим залом жилого комплекса. Особенность зала в том, что не только полы, но и суфы, и сохранившиеся стены на высоте 1,35-1,40 см были покрыты жжеными кирпичами размером 34х24х5 см. Для этого сначала стену обмазывали глиной, перемешанной с соломой, сверху штукатурки крепился один слой камыша. А поверх этой конструкции с помощью деревянных свай укреплялись кирпичи. Суфы, покрытые жжеными кирпичами, служили дольше, чем обычные.
Другая комната домовладения, где полы были покрыты жжеными кирпичами, находилась также на первом этаже и предназначалась для гигиены (своеобразная комната для обмывания). Наличие зала больших размеров и специальных комнат для гигиены, покрытых жжеными кирпичами, подтверждает, что это домовладение также принадлежало богатому гражданину.
6 объект состоял из нескольких домовладений и, по мнению специалистов, был своеобразным кварталом аристократов. Многие жилые комплексы объекта были двухэтажными, полы в некоторых комнатах второго этажа были покрыты жжеными кирпичами размером 18х15х3-5 см.
Широкое использование жженого кирпича зафиксировано и на другом хорошо изученном памятнике раннего средневековья - в Пайкенде, расположенном в Бухарском оазисе. Пол «Большого зала» был вымощен жжеными кирпичами размером 28-32х18-20х2-3,5 см. В поверхности двора комплекса использованы кирпичи размером 30х20, 31х21. А в юго-восточной части дворца, в комнате с росписями, поверхность пола вымощена кирпичами размером 31х21-22х3,5 см, также в нижнем углу дверей поставлены жженые кирпичи размером 41х21х6 см. Кроме пола, колонн и стен, во дворце также были пандусы, покрытые жжеными кирпичами.
Вдобавок в городище в жилищах горожан также наблюдается использование жженых кирпичей в разных частях. К примеру, в домовладении в шахристане I пол был вымощен жжеными кирпичами размером 31-33×19,5-20,5×3,5-4 см на ганчевом растворе.
Большие возможности жителей города Пайкенд, получившего название «города купцов», позволили шире использовать сырцовый кирпич в различных частях строительства. Например, на улице «А» шахристана II был устроен перекрытый сводом желоб ливневой канализации из жженого кирпича.
В Самарканде, одном из крупнейших городов Центральной Азии, из-за многослойности городища сведений о жженых кирпичах, использовавшихся в древности, мало, но они встречаются. В частности, в Афрасиабе, древней части города, обожженым кирпичом размером 60х22-23х11-12 см выложено покрытие дороги, ведущей к восточным воротам города, получившим название «Китайские ворота». В памятнике Еркургане, одном из крупных городских центров Узбекистана, также колонны храма выполнены из обожженного кирпича и оштукатурены ганчем.
С IX-X веков началось ещё более широкое использование жженого кирпича. В частности, были построены первые монументальные сооружения целиком из жженого кирпича. Одним из таких сооружений является мавзолей Исмаила Самани. В этот период наряду с прямоугольными кирпичами размером 24-29х12-14х3-4 см применялись и квадратные кирпичи размером 22-26х22-26х3-4 см.
К XI-XII векам с увеличением количества монументальных построек из жженого кирпича они стали более широко использоваться во многих других областях. В частности, подземная система снабжения города питьевой водой у памятника Ахсикет была полностью сложена из жженого кирпича. Также из жженого кирпича там стали возводить общественные бани, мечети, резиденции богатых жителей или отдельные их части. К средневековью о развитии производства обожженного кирпича свидетельствуют и многочисленные найденные кирпичные печи. По сей день в Средней Азии они известны в Старом Термезе, в Ахсикете, в Куве, на Афрасиабе, в оазисе Марва. Также в районе Чопон-ота поблизости от Самарканда были обнаружены и изучены кирпичообжигательные печи. Большинство этих двухкамерных печей датируются X-XIII веками.
Исследователями установлено (в среднем), что кирпичи из характерных для Средней Азии лессовидных суглинков при нормальном обжиге (около 1000-1050°С) имеют желтоватый цвет, при повышении же температуры, когда получается так называемый «пережог», кирпич приобретает зеленоватый оттенок, а после спекания делается зелено-серым (клинкер). На недостаточную степень обжига указывают розово-красные расцветки. Наиболее интенсивный красный цвет соответствует наиболее низкой (порядка 600-750°С) температуре обжига кирпича.
Судя по цвету кирпичей раннего средневековья, можно сказать, что производители кирпича не могли добиться высоких температур в используемых ими печах. Поэтому мастера, работавшие над памятником Хантепа, обмазали поверхность кирпича белой темной массой.
К X и XI векам использование кирпича в городах увеличилось. Благодаря возросшему опыту производства обожженного кирпича был начат процесс изготовления изделий с высоким качеством обжига. Фундаменты стен почти всех жилых домов сложены из 1-4 рядов жженого кирпича.
Н.С. Гражданкина проанализировала химический состав и приготовленные материалы состава жженых кирпичей и смесей между ними на основании сведений средневековых памятников и отметила, что их качество не уступает современному кирпичу.
Производство кирпича
Современное производство кирпича в Узбекистане
В данной статье приведены сведения о производстве керамического кирпича в условиях Узбекистана и показаны сырьевые проблемы высококачественного доступного сырья. В частности, при производстве керамического кирпича по разработке составов керамических масс для получения кирпичей на основе различных классических сырьевых материалов, а также нетрадиционного сырья. Для этих целей предложены новые нетрадиционные сырьевые ресурсы - донные отложения водохранилищ. Изучены физико-химические и керамико-технологические свойства.
Приведены пути повышение качественных характеристик керамической массы с модифицированием другими легкодоступными сырьевыми материалами. Развитие орошаемого земледелия и гидротехнического строительства в Узбекистане привело к созданию более 25 больших и малых водохранилищ. Добыча и переработка их илистых донных отложений может стать экономически выгодным путем решения проблемы ресурсосбережения.
Водохранилища расположены в основном в густонаселенных районах, в которых имеется достаточно развитая инфраструктура. Кроме того, население при строительстве различных сооружений широко использует сырой саманный кирпич. Поэтому, используя илистые отложения можно снизить потребление традиционных минеральных ресурсов, а также решить экономические и экологические проблемы.
Впервые исследованы химико-минералогические, гранулометрические составы, физико-механические и технологические свойства минерально-илистых донных отложений Пачкамарского (Пвх), Чимкурганского (Чвх) и Каттакурганского (Квх) водохранилищ, а также аргиллитоподобной глины Пачкамарского месторождения.
Водохранилища на равнинных участках рек составляют большинство из существующих водохранилищ. Эти водохранилища в основном сезонного регулирования. Поскольку реки на равнинных участках несут значительное количество наносов (5 - 10 кг/м3и более), то большая часть этих наносов остаётся в водохранилищах. Кроме того, эти водохранилища аккумулируют всего 0,3-10 % годового стока реки, поэтому можно приближенно определить степень годового заиления ёмкости таких водохранилищ в 0,5-2,0%.
Например, по данным натурных промеров, ежегодная потеря ёмкости Кайраккумского водохранилища составляет 0,8 % (за 13 лет из ёмкости 4,16 млрд. м3заилилось 0,413млрд. м3), Чардарьинского - 0,6 % (за 3 года из 5,7 млрд. м3 емкости заилилось 0,10 млрд. м3), Чимкурганского - 0,5 % (за 40 лет из емкости 500 млн. м3заилилось - 100 млн. м3емкости заилилось - 300 млн. м3), Пачкамарского -0,75% (за 29 лет из 280 млн. м3емкости заилилось 60 млн. м3).
Нами изучалось химико-минералогический состав и свойства илистых отложений Пачкамарского водохранилища, как и наиболее экономический вқгоднқй сқрьевой источник с точки зрения их добычи. Минеральные илистые донные отложения Пачкамарского водохранилища представлены алевритистыми глинами каолинит-гидрослюдистого состава.
Среднее содержание алевритовой фракции в них составляет 37,60%, причём резко преобладает тонкоалевритовая (35,90%). Глинистая фракция колеблется от 44,35 до 82,09%, в среднем 62,32%, а степень дисперсности изменяется от 42,9 до 49,3%, в среднем 46,8%. Содержание песчаной фракции незначительное порядка 0,08%. В целом по гранулометрическому составу минеральные илы можно отнести к средне- и высокодисперсным образованиям: содержание фракции <0,001 мм в них изменяется от 21,87 до 39,72%, в среднем 29,19%.
По химическому составу глинистые илы приближается природным лессовидным суглинкам. Содержание SiO2 колеблется от 55,04 до 60,06% (в среднем 57,04%), Al2O3 - от 9,62 до 11,44% (в ср.10,56%), Na2O - 1,59% (в ср.), K2O - 2,44% (в сред). Относительно повышенное содержание кальция и магния, в среднем 8,77 и 2,13% соответственно, и СО2 - 8,61%, обуславливает их высокую карбонатность - 20,8% (в среднем). Содержание сернистых соединений невысокое - 0,49%, фосфорный ангидрид - 0,25%, оксиды марганца - 0,07%. Постоянными компонентами в илах являются железо и титан.
Судя по показателям установлено, что илы Пачкамарского, Чимкурганского, Каттакурганского водохранилищ, по физико-механическим и технологическим свойствам близки к традиционному лессовому сырью и являются комплексными минеральными сырьевыми материалами, имеющими большими потенциальные возможности для использования в керамической промышленности.
Для научного обоснования процесса получения строительных материалов высокого качества на основе илистых отложений важное значение имеет исследование структурообразования, физико-механических свойств исходного сырья и керамических масс при спекании ил-каолиновой, ил-глинянной, глина-каолиновой и ил-глина-каолиновой композиций различного химико-минералогического состава.
Вышеуказанные исходные глинистые илы и каолин, как было показано в представляют собой полиминеральные образования. Влияние компонентов смеси, так же как и примесей, может проявляться различными путями. Исходя из этого, в данной статье приводятся результаты исследования спекаемости в двойных и тройных композициях «ил-каолин», «глина-каолин» и «ил-глина-каолин».
Керамическая масса на основе двойной композиций «ил-глина» можно отнести к группе масс низкотемпературной спекаемости по ГОСТ 9169-2021. К такой же группе спекаемости следует отнести композиции «ил-каолин» содержащие до 35-40% каолина.
С повышением температуры спекания наблюдается интенсивная усадка, уменьшение водопоглощения и повышение пределов прочности при сжатии и изгибе опытных образцов оптимального состава. С целью установления оптимального режима обжига и интервала спекания предложенных керамических масс на основе полученных экспериментальных данных были построены графики зависимости общей усадки, водопоглощения и объемной массы от температуры обжига образцов на основе илов Чимкурганского, Каттакурганского водохранилищ и каолинового отхода.
Из приведённых данных видно, что начиная с температуры 940-950оС наблюдается небольшое повышение значений общей усадки и объемной массы обожженных образцов, а водопоглощение при этом наоборот снижается (II участок). Из результатов проведенных исследований следует, что для образцов, содержащих 95% ила Чимкурганского водохранилища и 5% каолиновых отходов интервал спекания составляет 60оС.
Увеличение содержания каолинового отхода до 20% приводит к расширению интервала спекания керамической массы до 80оС. Аналогичные явление происходит в керамических массах на основе ила Каттакурганского водохранилища и каолинового отхода угольного разреза «Ангренский».
Таким образом, на основе проведённых исследований методом спекания при различных температурах у исследуемых илов водохранилищ, Пачкамарской глины и каолинового отхода определено, что при обжиге происходит образование минералов анортита, волластонита и муллита. В процессе спекания в образцов композиций «ил-каолин», «ил-глина-каолин» различного состава с увеличением содержания илистых отложений в массах спекание улучшается, в связи с легкоплавкостью минералов илистых отложений водохранилищ.
Как видно из показателей табл. 4. Наиболее спеченными оказались образцы из шихт, полученные на основе смесей, содержащих 70-95% илов и 30-5% каолина, Следует отметить, что при постоянном содержании глины, каолина и илов в составе, при повышении температуры нагрева, огневая усадка испытуемых образцов увеличивается, следовательно, происходит значительное повышение механической прочности образцов.
Современный кирпичный завод
Таблица 1: Химический состав глинистых илов
| Компонент | Содержание (%) |
|---|---|
| SiO2 | 55,04 - 60,06 (в среднем 57,04) |
| Al2O3 | 9,62 - 11,44 (в среднем 10,56) |
| Na2O | 1,59 (в среднем) |
| K2O | 2,44 (в среднем) |
| CaO | 8,77 (в среднем) |
| MgO | 2,13 (в среднем) |
| CO2 | 8,61 (в среднем) |