Устойчивые альтернативы кирпичу для строительной отрасли Индии

Проблема дефицита кирпича в Индии

По исследованию, Индии ежегодно требуется ~60 млрд кирпичей. При текущем темпе это истощит 1600×10⁶ кН глинистых полей / земельных участков в год, сделает безжизненными ~3000 га плодородных земель. Спрос растёт из-за жилищного кризиса и демографического взрыва — приведёт к эрозии почвы, деградации и экологическому нарушению.

Причины поиска альтернатив

• Высокие потери при транспортировке;
• Высокая водопоглощение;
• Неравномерность размеров;
• Рост стоимости топки для печей;
• Дефицит квалифицированных рабочих.

Три категории альтернативных кирпичей

1. Бетонные блоки
2. Кирпичи из золы (fly-ash)
3. Песчано-известковые (силикатные) кирпичи

Все могут производиться в нужных объёмах и часто лучшего качества.

1. Бетонные блоки

Сырьё

Наполнители (щебень, гравий, вулканический шлак, пенный шлак, зола печей), портландцемент, питьевая вода. Выбор наполнителя по весу, текстуре, составу. Сила, текстура, экономичность — от гранулометрического состава. Местные наполнители снижают затраты.

Производство

Полностью автоматические линии — высокое качество, но большие капиталовложения. Ручные станки — устанавливаются на объекте, исключают транспортные расходы.

Этапы: (i) подбор пропорций по требуемой прочности (больше крупного наполнителя — выше прочность при том же цементе); (ii) тщательное перемешивание (механическое или ручное: сначала сухая смесь цемента и наполнителя, потом вода); (iii) укладка в форму до верха, равномерное заполнение, вибрация до усадки; (iv) уход: увлажнение через сутки, минимум 7 дней, желательно 28 — дольше уход, лучше блок.

Преимущества

• Увеличение полезной площади за счёт меньшей толщины стен;
• Лучшая тепло-/звукоизоляция, огнестойкость;
• Сбережение сельхозугодий;
• Вертикальные швы можно делать с дрессёром автоматически — меньше квалифицированного надзора;
• Строительство быстрее, прочнее, проще;
• Идеальная геометрия — работа каменщика проще;
• Экономия раствора (меньше швов);
• Армированные бетонные блоки (РББ) — отверстия под арматуру, стойкие к ветру/землетрясениям, исключают балки/колонны, лучшая эстетика.

Применение

Массовое жильё и гражданское строительство.

2. Кирпичи из золы (Fly-ash bricks)

Перспективная замена традиционным кирпичам. (Детали в оригинале не раскрыты).

3. Песчано-известковые (силикатные) кирпичи

Автоклавные силикатные кирпичи изобрел Ван Дербург (Англия, 1866), коммерчески с 1898 г. ГОСТ Индии IS:4139:1989.

Сырьё

• Песок (88–92%) — главное определяет свойства. Нужен хорошо отсортированный, без примесей (глины, органика, минералы, растворимые соли). Мелкая глина <4% — улучшает прессовку, уплотнение, текстуру.
• Известков (8–12%) — высококальциевое, качественное, не пережжёное/недожжёное.
• Вода — без растворимых солей/органики >0,25%. Морская вода непригодна.
• Пигмент (0,2–3% от массы) для цветных кирпичей. Таблица пигментов по цветам.

Производство

1. Песок, известков, пигмент + 3–5% воды → тщательное перемешивание.
2. Мoulding на ротационном прессе в полусухом состоянии под давлением 31,5–63 Н/мм².
3. Автоклавирование: насыщенный пар 0,85–1,60 Н/мм², 6–12 часов. Автоклав — стальной цилиндр 2×20 м. Взаимодействие известка и кварца ускоряется температурой и влажностью → гидросиликат кальция (кристаллическое соединение). Отсюда название — силикатные кирпичи.
4. Извлечение, отгрузка.

Преимущества (13 пунктов)

• Меньше раствора на штукатурку (равномерные размеры);
• Формы: кирпич, блок, плита — широчайшее применение;
• Архитектурная гибкость: сложные формы, текстуры;
• Нет выцветания (нет растворимых солей);
• Высокая прочность на сжатие ~10 Н/мм² — многоэтажные несущие стены, сейсмоустойчивость при армировании;
• Равномерный цвет и текстура;
• Не требуют глины — снимание нагрузки с сельхозугодий;
• Точная геометрия, прямые края, прямоугольные грани;
• Влагозащита, шумоизоляция, огнестойкость;
• Белый гладкий фасад — снижение солнечного нагрева;
• Чистый вид — можно без штукатурки;
• Цветные кирпичи — постоянное покрытие без доп. затрат;
• Потери <1%.

Недостатки

• Не для печей (разрушаются при длительном нагреве);
• Низкая абразивная стойкость — не для покрытий;
• Не для фундаментов (водостойкость ниже керамического кирпича);
• Неэкономичны, где глины много.

Снижение стоимости стройки ~40% за счёт:

• Меньше потерь при перевозке/складировании;
• Меньше обслуживания, нет фасадного камня;
• Меньше раствора;
• Тонкие стены (высокая прочность) → больше полезной площади;
• Экономия на штукатурке (гладкая поверхность).

Применение и география

Декоративные работы, замена керамическому кирпичу. Германия — 200+ заводов. Развито в UK, Нидерландах, Дании, США, Канаде, бывшем СССР, Швейцарии, Польше, Румынии, Чехословакии, Монголии, Вьетнаме, Болгарии, Финляндии, Чили, Кувейте, Египте, Австралии, ЮАР, Ближнем Востоке. В Индии популярны только в Керале. Массовое производство сдерживается отсутствием высокопроизводительных прессов.