Под атмосферостойкостью кирпича обычно понимают изменение свойств материала в результате воздействия на него комплекса факторов: переменного увлажнения и высушивания, карбонизации, замораживания и оттаивания. Поскольку морозостойкость кирпича уже освещена в другой статье, здесь она будет приводиться лишь в качестве фактора, усугубляющего воздействие первых двух.
Н.Н. Смирнов исследовал микроструктуру свежеизготовленных и пролежавших в кладке 10 лет образцов силикатного кирпича Кореневского, Краснопресненского, Люберецкого и Мытищинского заводов. Он установил, что в общем случае чешуйки новообразований за 10 лет частично замещаются вторичным кальцитом в результате карбонизации гидросиликатов кальция.
Гаррисон и Бесси испытывали в течение многих лет силикатный кирпич разных классов прочности, зарытый в грунт полностью или наполовину, а также лежащий в лотках с водой и на бетонных плитах, уложенных на поверхность земли. Они установили, что внешний вид кирпичей, лежавших 30 лет в земле с дренирующим и не дренирующим грунтом, мало изменился, но их поверхность размягчилась, а у кирпичей частично зарытых в землю, открытая часть осталась без повреждений, хотя в некоторых случаях поверхность покрылась мхом.
Состояние кирпичей, находившихся 30 лет на бетонных плитах, зависело от их класса. Так, оказались без повреждений или имели незначительные повреждения 95% кирпичей класса 4-5 (28-35 МПа), 65% кирпичей класса 3 (21 МПа) и 25 % кирпичей класса 2 (14 МПа). Все кирпичи класса 1 (7 МПа) имели повреждения уже через 16 лет. Все кирпичи, лежавшие 30 лет на земле в лотках с водой, получили повреждения и чем ниже класс кирпича, тем раньше они появились: у кирпичей класса 1 - через 8 лет, класса 2 - через 19 лет; класса 3 - через 22 года и для классов 4-5 - через 30 лет.
Прочность кирпичей, пролежавших в земле 20 лет, уменьшилась примерно вдвое. При этом наибольшее снижение прочности наблюдалось у кирпичей, находившихся в недренирующем глинистом грунте, а наименьшее - у кирпичей, наполовину зарытых в землю (стоймя). За 20 лет в зависимости от условий пребывания в грунте карбонизировалось 70-80 % гидросиликатов кальция, причем в основном карбонизация произошла в первые 3 года. Таким образом, даже при таких исключительно жестких испытаниях силикатный кирпич классов 3 и 4 оказался достаточно стойким.
Общеизвестно, что прочность силикатного кирпича после остывания повышается. Именно поэтому по ранее действовавшему ОСТ 5419 предусматривалось определять его прочность не ранее чем через две недели после изготовления. Были проведены испытания кирпича Люберецкого завода на образцах, отобранных от большого числа партий (в общей сложности 3 млн. шт.). По 10 кирпичей из каждой пробы раскалывали пополам, половинки разных кирпичей складывали попарно в определенной последовательности и испытывали сразу, а остальные укладывали на стеллажи и испытывали в той же последовательности через 15 сут. ГІри этом было установлено, что прочность кирпича за это время возросла в среднем на 10,6 %, влажность его уменьшалась с 9,6 до 3,5%, а содержание свободной окиси кальция снизилось на 25% первоначального. Таким образом, повышение прочности силикатного кирпича через 15 сут после изготовления можно объяснить совместным влиянием его высыхания и частичной карбонизации свободной извести.
Во ВНИИстроме были проведены провели детальные исследовання атмосферостойкости силикатных образцов кирпича, изготовленных на основе песков различного состава (Хавкин Л.М. «Технология силикатного кирпича»)и трех типов гидросиликатной связки. В специальной климатической камере образцы попеременно увлажняли дождеванием, высушивали теплым воздухом (t=50°С) и одновременно инфракрасным излучением. Заданный режим поддерживали автоматически при длительности цикла 1,5 ч. 80 циклов испытаний соответствовали годовому количеству осадков, лучистой энергии и тепла во II климатическом районе страны.
Для определения поведения материала за 10 лет образцы подвергали непрерывным испытаниям в климатической камере в течение 1200 ч, после чего одну их часть испытывали на прочность, а другую - на морозостойкость (100 циклов). В процессе испытания образцов в климатической камере одновременно действовали факторы деструкции и структурообразования. Первые обусловливались расшатыванием структуры образцов вследствие их последовательных усадок и набуханий при высыхании и увлажнении, вторые - продолжающимся упрочнением новообразований и перекристаллизацией их гелевидных составляющих под воздействием влаги и тепла. В зависимости от того, какой из этих факторов преобладал, менялась в ту или иную сторону прочность образцов.
Как видно из рис. 1, а, в подавляющем большинстве случаев прочность образцов, характеризуемая коэффициентом стойкости (отношение прочности до и после испытания), после пребывания 1200 ч в климатической камере повышается по сравнению с первоначальной или остается на том же уровне. Несколько снижается прочность образцов, изготовленных из мелкозернистого кварцевого песка с добавкой каолинитовой глины, а также из полевошпатового песка при высокоосновной цементирующей связке. Коэффициент морозостойкости образцов из смеси с разным составом песка, предварительно испытанных в климатической камере, колебался от 0,8 до 1,17.
Рис. 1. Атмосферостойкость силикатного кирпича: а) l - после испытания в климатической камере; ll - то же, +100 циклов замораживания; б) l - после карбонизации; ll - то же, +100 циклов замораживания
На рис. 1, б показаны результаты испытаний образцов таких же составов после полной искусственной карбонизации, часть которых была затем испытана после 100 циклов замораживания и оттаивания. Обращает внимание тот факт, что по мере увеличения основности гидросиликатов цементирующей связки влияние карбонизации сказывается больше и коэффициент стойкости составляет 1,6 и выше. После 100 циклов испытаний карбонизированных образцов на морозостойкость их прочность в общем остается на прежнем уровне - 0,83-1,4 начального значения.
Термографическими и рентгеноскопическими исследованиями установлено, что после испытания образцов в климатической камере заметных изменений в цементрующей связке не отмечается, а после карбонизации гидросиликаты кальция превращаются в карбонаты и гель кремнекислоты, являющиеся стойкими образованиями, цементирующими зерна песка.
Таким образом, можно считать, что силикатный кирпич, изготовленный из песков различного минерального состава с использованием тонкомолотого известково-кремнеземистого вяжущего, является вполне атмосферостойким материалом.
