Отделочные работы  Дизайн интерьера  Ландшафтный сад  Строительные работы 

Производство каменных работ

 
     
Главная
 

История развития каменной кладки. Древние технологии каменной кладки

Каменные материалы с древних времен, наряду с деревом, составляют основу строительства. Еще в доисторический период, в так называемый «каменный век», человек сооружал из природных камней убежища пещерного типа и гробницы для могущественных предводителей. К таким сооружениям относятся так называемые дольмены, менгиры и кромлехи.

Дольмены — это две каменные плиты в человеческий рост, поставленные как опоры, на которые сверху положена такая же плита. Такие П-образные сооружения найдены во всех европейских землях, в Средней Азии, Индии, Скандинавии, на Кавказе и даже в Африке.

Другие памятники того же отдаленного времени — менгиры или большие грубые каменные колоды, поставленные стоймя, рядами или поодиночке.

Если менгиры поставлены так, что образуют круг, то они называются кромлехами. Сохранились остатки кромлех, состоящие из сотен огромных колод, а в середине их дольмен. По всей вероятности, все эти каменные сооружения ставились или как религиозные памятники, или в честь важных лиц. Некоторые ученые думают, что кромлехи — это храм Солнцу.

Следующим этапом применения естественного камня в постройках было возведение из совсем неотесанных камней стен укреплений или жилищ. Камни накладывались друг на друга почти без всякого порядка. Если камень не мог плотно прилегать к другому, то пространство между ними заполняли осколками; во всяком случае неведомые нам мастера старались так подбирать камни, чтобы они по возможности плотнее прилегали друг к другу без раствора. Такие стены для жилых построек ставились обычно около скалы или у стены крепости, чтобы достаточно было возвести лишь две стены, перекрыть двумя-тремя бревнами, наложить ветки вместе с листьями и присыпать землей.

За три тысячи лет до нашей эры человек уже умел обрабатывать (стесывать, пришлифовывать) природные камни и возводить из них различные сооружения. При этом от кладки «насухо» постепенно был совершен переход к кладке на глине, а за тысячу лет до н. э., когда были раскрыты свойства Известняка, — на известковом растворе.

Во втором и первом тысячелетиях до нашей эры, наряду с природным камнем, и прежде всего там, где его мало, для строительства оборонительных и дворцовых сооружений, а также богатых домов началось применение сырцового кирпича (высушенные на солнце кирпичи из глины) и глинобитных камней (глина, смешанная с соломой).

При этом применялась укладка в конструкцию еще совсем сырого кирпича; наложенные один на другой без раствора, они плотно слипались, создавая монолитную кладку. Высушенные сырцовые кирпичи и глинобитные камни укладывались на глине, извести (в разных землях по-своему). Применялись и другие способы кладки. Например, греческие дома за тысячу лет до нашей эры (описание Гомера) строили из просушенного глиняного кирпича — сырца. При кладке кирпичи накладывали друг на друга, смочив немного водой.

Уже в I тысячелетии до н. э. человек умел обжигать глиняные кирпичи; укладку их в стены производили на известковом или каком-нибудь прочном растворе. По существу это были прямоугольные керамические плиты длиной от 31 до 65 см и толщиной 5...10 см.

На территории Советского Союза раньше всего кирпич появился, в Причерноморье, бывшее в свое время греческой колонией, завоеванное потом Римской империей. В Камыш-Бурдуне был откопан греческий дом, относящийся к VIII — VI векам до н.э. Стены его выложены из сырцового кирпича.

На территории Крымского полуострова применение керамического кирпича относится к I — II векам до н. э. в сооружениях греческой колонии. Конечно, он не был таким, какой применяют в современном строительстве. Это были керамические плиты длиной до 59 см и толщиной 4...7 см. Их называли «плинфами».

В период расцвета Киевской Руси в X — XI веках нашей эры на территории страны уже имелся богатый опыт изготовления керамического кирпича (плинф) размером порядка 32 X 40 см, толщиной 3,5...5 см. Большую толщину плинфа из-за примитивного напольного обжига получить было трудно.

В XI — XII веках большинство каменных построек (крепостные стены, сторожевые башни, храмы) возводили из природных грубо обработанных камней и плит. Кирпич применялся лишь в немногих сооружениях в качестве прокладных выравнивающих рядов каменной кладки. В последующем по мере развития производства кирпича (плинф) основной становится кладка из кирпича, а через 5 рядов ее укладывался из каменных плит (иногда толщиной до 0,5 м) прокладной ряд. При этом толщина слоя известкового раствора достигала, а иногда и превышала толщину кирпича.

Такая толщина швов по всей вероятности объясняется тем, что известковый раствор с добавлением цымянки (толченого кирпича) обладает большой прочностью (до нашей теперешней марки «50»). Это делало швы достаточно прочными. Видимо толстые швы были также и выгодны из-за дороговизны плинфа и естественным поэтому желанием экономить их количество. С другой стороны, грубая бутовая кладка не в сочетании с рядами плинф требовала постоянного выравнивания рядов, что достигалось за счет толщины швов раствора.

В этот же период продолжалось совершенствование кладки из природных грубоколотых, тесаных, пришлифованных камней. В разных регионах преимущества отдавались местным традициям. В качестве иллюстрации этого положения представляет интерес исторически сложившаяся самобытная техника каменной кладки из туфа в Армении. Это кладка «мидис», которая состоит из трех слоев: наружные из камней грубого окола в виде усеченной пирамиды, отесанных с лица, а также по постелям и граням на глубину 3 — 4 см, а внутренний слой — из бутораствора, выполненного под «залив».

Камни в верстах устанавливают насухо с весьма плотной пригонкой фасадных швов; с тыльной стороны грани камней образуют горизонтальные и вертикальные швы клиновидного сечения. Для удержания камней в вертикальном положении (они опираются друг на друга лишь пришлифованными на ширину 3 — 4 см гранями) их фиксируют клиновидными лещадками. После установки ряда камней пространство между ними (между наружными стенками) заполняют лещадками того же камня и заливают пластичным раствором.

Чтобы повысить прочность, в верстах кладки «мидис» через 2 — 3 ложковых кладут тычковый камень; камни перед укладкой увлажняют, поливая водой, но при этом не допуская переувлажнения. Благодаря повсеместному контакту раствора с камнями и клиновидной форме растворных швов кладка «мидис» обладает повышенной сейсмостойкостью, что и объясняет применение ее с древних времен до наших дней.

В XV — XVI веках наряду с каменными крепостными стенами, монастырями и т. п. из грубообработанного и тесаного камня стали строить кирпичные дома. Размеры кирпича приблизились к современным: 30X 15X 9; 30X 14X 8; 29X ИХ 6,5 см. В конце XVII в. кирпичное производство развилось настолько, что кирпич стал ведущим в каменных конструкциях. В этот период была предпринята попытка установить однообразие кирпича по размерам. Для «Казенных» заводов устанавливался стандартный размер 7X3X2 вершка (31 X 14X 9 см) — «Государев кирпич».

Однако разрозненное кустарное ручное производство в набивных деревянных формах не позволяло решить эту задачу. Попытка регламентации размеров кирпича предпринималась также Петром Первым и предусматривала его длину 11 дюймов (280 мм), ширину 5 1/2 (140 мм) и толщину 3 дюйма без четверти (70 мм).

К началу XIX в. не только форма кирпича становится более правильной, но и качество заметно улучшается. В течение XVIII — XIX столетий стеновой кирпич в России в основном выпускался толщиной 11 и 1 1/2 вершка или 55 и 66 мм. Отсутствие стандартных размеров кирпича оставалось до 30-х годов нынешнего столетия. В этот период (XVIII — начало XX вв.) применялись в основном три способа кирпичных кладок: польская, или верстовая, тычковая и цепная. Причем верстовая (польская) была преобладающей. Это древнейший вид кладки, она не требовала кирпичей точных размеров. Это компенсировалось утолщениями швов, а чередующаяся укладка ложковых и тычковых кирпичей в верстах легко обеспечивает перевязку вертикальных швов. Кстати, этот прием перевязки был заимствован от кладки из природных камней и сохранился до сих пор в бутовой кладке.

Тычковая кладка: версты выкладываются только тычками, для перевязки их с кладкой применяют половинки. Тычковая кладка требует более ровного кирпича, в ней можно больше использовать половняка (до 15...20 % объема кирпича), большее число швов на фасаде обеспечивает лучшее сцепление штукатурки с кладкой, что было важно для строительства того периода. Этот тип кладки был характерен для Москвы.

Третья система кладки — цепная с чередующимися тычковыми и ложковыми верстами. Она не была знакома русским строителям того времени и применялась только в Петербурге весь XVIII век наравне с верстовой. Это следствие зарубежного влияния (вернее всего, Голландского).

При цепной системе перевязки ложки в кладке располагаются один над другим по вертикали, точно так же, как в верстовой, — польской. В отличие от нее в применявшейся в России крестовой перевязке (с также чередующимися тычковыми и ложковыми рядами), ложки размещаются вразбежку, как бы в шахматном порядке.

Кирпичные кладки зданий часто сочетались с кладками и облицовками из естественных камней в виде блоков, плит, валунов. В XVIII — XIX веках в России широко применялся в декоративных целях белый камень (известняк). Объясняется это наличием его на территории России, легкостью обработки. Лицевые и боковые грани гладко обтесывались на всю толщину облицовки, а хвостовые части камня оставались в грубом околе для лучшего схватывания с раствором. Камни при кладке притесывались друг к другу без малейших щелей, в которые могло бы войти лезвие ножа.

В рядах облицовки камни чередовались ложками и тычками. Тычковые камни заглублялись в массив кладки; высота их должна быть не кратна определенному числу рядов кирпичной кладки (обычно 3 — 4 вершка, т. е. 133 — 178 мм). Это обеспечивало утолщение швов под и над ними, предохраняло облицовку от разрушения во время осадки стен.

В старорусской кладке широко применялись узорчатые перевязки на лицевой поверхности. В каждом узоре применялось не менее двух цветов или оттенков кирпича. При этом кирпичи укладываются не только горизонтально, а и наклонно и вертикально, давая возможность получать узорно-рельефную кладку.

В кладках XVIII — XIX в в. широко применялись русты, которым наряду с различного типа поясками, карнизами, пилястрами, сандриками и другими архитектурными деталями придавали декоративную выразительность поверхностям стен. Русты обыкновенно делали выпуском кладки на 1/4 кирпича; высота рустов применялась от 2 — 3-х рядов до 7 рядов. Между рустами (по высоте) прокладывался один или два ряда кирпича.

Широко применялась кладка каменных арок, сводов, куполов. Сводчатые каменные перекрытия использовались не только при возведении церквей, соборов, но и жилых домов, зданий производственного назначения.

Перемычки, или, как их называли строители XVIII века, «прямые своды», применялись в каменном строительстве с незапамятных времен. До развития производства керамического кирпича их возводили из природных камней, сначала в виде цельных плит или камней над проемами, затем в виде арок различного очертания или клинчатых перемычек. По мере развития производства кирпича стали широко применяться не только клинчатые и арочные, стрельчатые или лучковые перемычки, а и кирпичные своды (сводчатые перекрытия и покрытия), в том числе кирпичные «прямые своды».

Одна из старых традиций в кладке перемычек клинчатого типа — «ярославская перемычка» — чрезвычайно простая и вместе с тем прочная. Она выкладывалась из неотесанного кирпича, симметрично в отношении вертикальной оси проема, кирпичи укладывались под углом к горизонтали примерно в 80°. Швы имели точки схода на срединной вертикали и были параллельны между собой с каждой стороны проема. Вместо замкового камня устраивалась «елка» из тесаных кирпичей.

Инженерная мысль на протяжении всех веков осознанного технического творчества ищет пути совершенствования каменных конструкций. Это наиболее наглядно в части снижения расхода материалов. Стены современных зданий в 2 — 3 раза тоньше каменных стен XIII века. Размеры каменных зданий несоизмеримо большие против прежних.

Стремясь заменить сгораемую деревянную конструкцию дома, Герард предложил и применил в строительстве в 1829 — 1832 годах облегченную кирпичную конструкцию стен, состоящую из двух стенок в полкирпича каждая; пространство между ними заполнялось сначала сеном, соломой, опилками, землей, мхом, а затем золой, шлаком. Между собой стенки скреплялись особыми железными скобами. Это была одна из самых старых кладок облегченной конструкции. В последующем возникло много различных вариантов кладки системы Герарда, в том числе взаимного скрепления стенок кирпичом, а также других вариантов кладки облегченной конструкции.

Как уже  отмечалось, в XVIII — XIX вв. для кладки применялись известковые растворы. Некоторые сорта извести не имели гидравлических свойств, поэтому в растворы, чтобы сделать их погодоустойчивыми, добавляли цемянки — толченый кирпич, черепицу и т. д. Чтобы ускорить процесс твердения, в них нередко добавляли нашатырь. Для кладок этого времени характерна обработка швов вподрезку в виде равнобедренного заглубленного треугольника либо односторонней подрезки. Делалось это для лучшего сцепления штукатурки фасада с кладкой.

Мы уже знаем, что почти пять веков назад были попытки установить единый размер кирпича. Предпоследняя попытка была предпринята в 1847 г. — утверждены первые для России детальные «Правила для единообразия и прочной выделки кирпича, долженствующего употребляться в С.-Петербурге, так и в других местах России, на казенных и частных заводах». Кирпичу был дан размер, и не по сырцу, как давалось прежде, а по готовому изделию, а именно: 6Х ЗХ 1.5 вершка, или 267 X 133Х 67 мм. Этот «казенный» кирпич удержался. 80 лет, до 1927 года, хотя фактические размеры были самые разные, разного формата. Да и установленные размеры кирпича нельзя считать удачей; он не учитывал «потерь» на вертикальный шов в кладке (длина ложка точно равна двум тычкам). При кладке приходилось или допускать совпадение вертикальных швов по вертикали, или «играть» на их толщине, что чаще всего каменщики и делали. В 1924 — 1926 годах в Советском Союзе работа по улучшению формата кирпича была возобновлена и 15 февраля 1927 г. был утвержден новый стандарт на кирпич с размерами 250X 120X 65 мм, который действует и поныне (для одинарного кирпича).

В 1920 — 30-х годах применялись еще недостаточно рациональные приемы и способы организации каменной кладки, что требовало, по современным оценкам, необоснованно больших затрат труда. Так, например, для того чтобы обеспечить правильную перевязку вертикальных швов, в верстах кладки производилась предварительная укладка их в версту насухо. Еще в начале тридцатых годов нынешнего столетия у нас требовалось полное заполнение всех вертикальных швов кладки раствором. Для этого кладку заливали жидким раствором «прыском», легко проникавшим в вертикальные швы. Этим гарантировалась непродуваемость кладки. Однако в последующие годы от этих приемов отказались, так как стали применять укладку кирпичей способами «вприсык» и «вприжим», что с учетом последующего расстилания раствора по постели для кладки следующего ряда обеспечивает заполнение швов раствором, а перевязка швов теперь достигается и без предварительной верстки кирпича насухо.

В эти же годы широко применялась подноска кирпича на подмости «козоносами» — так называли рабочего, переносившего кирпич с помощью навешиваемой на плечи (со спины) площадки с ножками-подставками. Раствор для кладки еще нередко набрасывал на стену сам каменщик кельмой; он одновременно левой рукой брал кирпич, а правой — раствор и выполнял кладку без подсобных рабочих.

Вместе с тем некоторые приемы, использовавшиеся в те годы, не утратили своей целесообразности и в наши дни. Например, для разбивки кладки по высоте применяли рейки, соответствующие высоте этажа, на которые нанесены высоты подоконников, перемычек оконных и дверных и др. Первый этаж размечают от нулевой отметки (верх пола первого этажа). Далее по этим рейкам на высоте пола каждого этажа выпускаются на четверть из кладки отдельные кирпичи, на которые устанавливаются те же рейки, и по ним ведется разбивка по высоте следующего этажа. Выпущенные четверти кирпичей по окончании кладки срубаются.

До 1930 г. в СССР применялась в основном верстовая или цепная система перевязок, в то время как в США уже широко использовалась многорядная кладка с перевязкой ложков тычками только через 5 рядов. Теперь эта кладка является у нас основной.

На основе американского опыта в 30-х годах советскими специалистами разработаны и теперь широко применяются трехрядная система перевязки столбов и простенков, а также раскладка кирпичей в углах и местах пересечений стен с минимальным использованием неполномерных кирпичей.

Советские специалисты много сделали для рационализации технологии каменной кладки, снижения затрат труда за счет применения инвентарных средств производства, разработки и применения новых инструментов. Взамен мастерка с маленькой площадью лопаточки введена комбинированная кельма с большим полотном, применяемая в настоящее время.

Ф. И. Мальцев изобрел ковш-лопату (именуемую теперь растворной лопатой), удобную и для подачи на стену раствора и для предварительного разравнивания его. Раньше, как уже отмечалось, каменщик набрасывал раствор на стену мастерком сам. Одно из самых больших достижений наших специалистов — ликвидация сезонности каменной кладки. До 1933 г. кирпичная кладка в СССР, как и многие годы еще после в других странах, выполнялась лишь в период до наступления отрицательных температур, т. е. летом, либо в тепляках. Это сильно тормозило ход строительства. Благодаря разработанным методам, которые вошли затем в правила (повышение марок раствора для зимней кладки, применение пластификаторов и подогретого раствора, применение противоморозных добавок, регламентирование правил зимней кладки и т. д.), в стране с сороковых годов кирпичная кладка при строительстве зданий ведется круглогодично.

Реклама