На территории Кыргызстана, как и во всей Центральной Азии, основным строительным материалом служило глинистое сырье [1]. Для широкомасштабного освоения природных запасов гипсового и гипсосодержащего сырья и в связи с повышением требований к качеству и эффективности гипсовых вяжущих, материалов и изделий является необходимым более тщательное изучение исходного сырья, технологии его переработки для придания гипсовым изделиям новых свойств.
Цель работы: исследование особенностей физико-механических свойств гипсосодержащего сырья республики, вовлечение его в строительную отрасль, что является актуальной проблемой.
Материалы и методы исследования
Простота в изготовлении, повсеместное наличие сырья сделали сырые глиняные изделия наиболее массовым стеновым материалом в странах Центральной Азии. Помимо доступности и отличительных теплофизических свойств, сырцовые изделия характеризовались и достаточной прочностью и долговечностью, что указывает на то, что древние строители хорошо понимали экологическую чистоту глиносырцовых изделий, знали методы придания им прочности. Лессовидные суглинки использовались и в качестве вяжущего вещества [1]. Известно использование в древних строительных сооружениях и других видов вяжущих веществ.
Так, об использовании гипсовых и смешанных известково-зольных вяжущих в древности на территории Средней Азии подверждают исследования материалов набережной скалы старого Термеза [1].
Микроскопическими исследованиями было установлено, что в качестве вяжущего был использован известково-зольный цемент, где, судя по длинноволокнистому строению угольных остатков, была применена высокоактивная зола камыша и крупная известь, отдельные зерна которых достигали 8 мм, но наиболее часто встречаются зерна размеров 1–2 мм.
Известково-зольные цементы приблизительно с IX в. использовались в фундаментах сооружений. Высококачественный известково-зольный цемент с добавкой гипса был применен в кладке колодца Сардобы XI–XII вв. Аль-Таджмахал в Туркмении [1].
Известно об использовании гипса и в более ранний период.
Жилые культовые, хозяйственные помещения поселения Кайрагач (Юго-Западный Кыргызстан, I–V вв. н.э.) построены из пахсовых блоков и сырцовых кирпичей в разных технических приемах. Здесь же сохранились остатки цветной росписи, глиняные скульптуры культового назначения, декоративные столики из алебастра [1].
При обследовании материалов мавзолея Хакими Термези (IX в.) установлено, что гурхана и летняя мечеть, закрыты кровлей и декорированы резьбой по гипсу. В составе резьбы имеются две основные разновидности материала: гипсовая и гипсопесчаная [2].
В составе гипсовых штукатурок выявлены несколько разновидностей гипса.
В первом типе раствора использовался гипс с довольно плотной структурой, белого, слегка грязноватого цвета, с легкой желтизной. Изредка попадаются крупинки красного цвета – песчинки, окрашенные оксидами железа в рыжевато-красные тона, и частицы золы.
Раствор состоит из 95–96 % чистого двуводного гипса и 4–5 % песчанистых примесей и золы.
Цвет краски и высокое содержание оксида железа показывает на использование железа.
Штукатурка портала, разделка под кирпичик – наиболее поздняя (XIV–XV вв.) представляет плотный гипс, тонкозернистый и мелкопористый.
Имеются более волокнистые включения гипса – пережог.
Химический состав показывает на то, что гипс обожжен при повышенной температуре (очень низкие п.п.п.). Вероятно, результат печного обжига, так как при обжиге в печах всегда получается некоторая доля недожога нормального полуводного гипса и пережога, где гипсовый камень обожжен намертво. Пережог не был отделен, а пошел вместе со всем камнем. В материале содержится 65–96 % гипса, содержащего на 12 % меньше кристаллизационной воды. Примеси составляет 4–5 %.
В другом растворе используется гипс рыхлого строения с красными включениями (0,5 мм в сечении). Это гипс с естественной примесью лесса, обожженного при температуре 300–400 °С.
Имеется смесь гипса 86 % с примесью 14 % лесса. Обжиг гипса нормальный. Он близок к ранним гипсам (I–X вв.), когда применялся гипс, не очищенный от естественных пропластков лесса, окрашивавшегося при обжиге в грязновато-красные тона.
В Средней Азии и Семиречье широко использовался ганч – смесь алебастра и лесса. В ганч добавляли порошок широко распространенного растения шереш, из которого добывали клей [2].
Шереш (tremurussaltaicus) сушился, растирался в порошок и незначительными дозами, от 0,3 до 2–3 г на 12–16 замеса, добавлялся в раствор.
Основное действие шереша сказывалось на изменении кристаллов гипса. Игольчатые кристаллы принимали октаэдрические формы. Добавление шереша увеличивало пластичность, быстроту схватывания, сопротивление.
Добавками к ганчу служили озокерит – горный воск и песок [3].
Помимо свойств вяжущего ганч использовался как антисейсмическая масса.
Древние мастера использовали глину и как антисейсмическую подушку.
В жилых постройках VII в. (Красная Речка) фундаментом служит набивной дувал (пасха) в виде глиняных блоков 1×1×1,2 м. Однако кладка глиняными блоками прерывается полосками кладки из сырцового кирпича (2–3 ряда) на ганчевом растворе. Учитывая пластические свойства ганча, автор рассматривает это как создание своеобразного амортизатора [1].
В качестве гидроизоляционной прослойки использовался ганч с примесью древесной золы (арча, тянь-шанская ель). Такие прослойки толщиной 5–6 см с успехом выдерживают большой поток воды и широко использовались для обмазки полов в бане. Они были вскрыты при раскопке древней бани XII в. в Оше, Таразе. Такие прослойки в кладке успешно противостояли солонцеванию кирпичей фундамента и стен [1].
Ганч широко использовался и как отделочный материал. В постройках VII–VIII вв. на Ак-Бешиме, Краснореченском городище найдены остатки ганчевой штукатурки со следами цветной росписи. Декоративные свойства ганча приобретают особое значение в архитектуре X–XII вв. в период расцвета искусства резьбы по ганчу. Сложнейшие композиции из геометрического орнамента – «гирихи», эпиграфика, растительный орнамент, раскрывают огромные возможности фактурной разработки плоскостей. Резной ганч преимущественно используется в интерьерах зданий (мавзолей Шах-Фазиль), а также на фасадах в комбинации с декоративной кирпичной кладкой.
Выделяют несколько видов ганча. «Ганч-хак» – наиболее грубый по составу ганчевый раствор из алебастра и глины, идущий на черновую штукатурку поверхности стены. В зависимости от того, какая поверхность предназначается для покрытия ганч-хаком при его изготовлении, берут различное соотношение глины и алебастра.
Из хорошо обожженного, но не совсем чистого от копоти алебастра приготовляют «тез-ганч», который имеет свойство очень быстро схватываться. Для его получения алебастр смешивают с водой и тотчас же пускают в употребление. Из-за быстрой схватываемости он не пригоден для резьбы, но зато незаменим при кладке арок и сводов.
Белый, очищенный от копоти алебастр, просеянный на тонком сите – «гуль-ганч» идет на высококачественную штукатурку, отливку, резьбу и т.д. Добавка в алебастр «шереша» также улучшила его пластические свойства и прочность. Среди добавок к «гуль-ганчу» были распространены также горный воск и песок [1, 3].
Приведенные данные показывают, каким глубоким опытом использования гипсовых вяжущих и изделий в строительстве культовых, гидротехнических и жилищных сооружений распологают строители центральноазиатских регионов.
Особенно следует отметить широкое использование ганча в различных целях (гипса с глиной).
В качестве гидроизоляционной прослойки ганч использовался с примесью древесной золы, что показывает высокую водостойкость материала.
Отделочные растворы, используемые в декоре древних культовых сооружений, пережили многие тысячелетия и сохранились по нынешнее время (мавзолей Шах-Фазиль), что показывает совместимость и ценность в экологическом плане повсеместно распространенных сырьевых материалов (глины и гипса) [3].
Результаты исследования и их обсуждение
Главная задача промышленности строительных материалов XXI в. – обеспечение населения ресурсосберегающими экологически чистыми и долговечными материалами и изделиями. Строительные материалы на основе гипсовых вяжущих веществ, характеризуется быстрым и безусадочным твердением без тепловлажностной обработки, биологической стойкостью, небольшой плотностью, низкой теплопроводностью, а также высокими архитектурно-декоративными и гигиеническими качествами.
Гипсовые материалы и изделия отвечают требованиям ресурсо- и энергосбережения, производство которых отличается коротким технологическим циклом, несложностью переработки сырья с незначительным расходом топлива и энергии, в 4,5 раза меньшим, чем при производстве портландцемента. По химическому составу гипс нетоксичен, при его переработке в окружающую среду не выделяется CO2, поэтому гипсовые вяжущие не являются аллергенами и не вызывают заболевания силикозом. Поэтому в зарубежных странах за последние 20–30 лет возросло применение гипсовых материалов и изделий на единицу объема строительных работ, например в США и Япония в 2,5 и 1,8 раз соответсвенно.
Наиболее перспективным решением ресурсо- и энергосбережения является комплексное использование доступного, дешевого, часто невостребованного местного сырья, к которому относятся гипсосодержащие природные материалы (глиногипса, глинокарбоната гипса) или отходы других производств (сульфогипс).
На территории Кыргызстана имеется более 100 месторождений гипсового сырья. Однако эксплуатируется 2–3 месторождения (Чангырташское, Бактерекское) [4, 5].
Одним из гипсосодержащих отходов является сульфогипс, который применяется во многих развитых странах для производства гипсовых строительных материалов и изделий.
Сульфогипс (сернистый гипс) возникает в виде тонкодисперсного влажного порошка при очистке от сернистых газов (SO3) продуктов сгорания природного топлива (каменный и бурый уголь, мазут) в промышленных топках на теплоэлектростанциях. Обессеривание происходит путем прохождения промышленных газов через известняковую или известковую водную суспензию.
В республике имеются многотоннажные отходы золошлакового сырья, отходы камнепиления (травертина), горелых пород, отходов растительного сырья, использование которых для модифицирования гипсовых вяжущих способствует повышению свойств гипсовых и гипсосодержащих композитов.
В Кыргызской Республике в жилищном и гражданском строительстве широко используются гипсовые вяжущие и изделия, ввозимые из ближнего и дальнего зарубежья, хотя имеются предпосылки для организации собственной отрасли гипсовых материалов – это наличие сырья во всех регионах республики, достаточный опыт по производству и применению гипсовых вяжущих и изделий. Так, в советский период развития страны гипсовые вяжущие выпускались в г. Ош, Джалал-Абад, Фрунзе.
В 1970-х гг. на комбинате производственных предприятий (КПП) г. Фрунзе впервые было широко освоено производство изделий для сельскохозяйственного строительства (животноводческие фермы, кошары и т.д.) на основе гипсоцементнопуццолановых вяжущих (ГЦПВ) [5], приоритет создания которых принадлежит советским ученым – А.В. Волженскому с его ученикам [5]. Сооружения, построенные из указанных изделий, сохранились и поныне, несмотря на жесткие условия их эксплуатации.
В 1990-е гг. был построен гипсовый завод в с. Куланак Нарынской области, где было освоено изготовление гипса марки Г-6, Г-7 на основе сырья Бактерекского месторождения, который относится к сырью I сорта. Последние 2–3 года осваивается выпуск гипсовых изделий на предприятии ОсОО «Мега Юнион Индастри» в с. Достук Джалал-Абадской области [6].
Анализ отечественного и зарубежного опыта применения гипсосодержащих композитов в строительстве показал, что материалы и изделия на их основе в наибольшей степени соответствуют требованиям современной архитектуры и строительной практики. Решающим фактором является качество и стоимость материала, поэтому расширение выпуска гипсовых изделий с использованием местного некондиционного сырья и техногенных отходов является актуальной проблемой.
Выводы
1. Выявлены широкое использование и сохранность гипсосодержащих природных материалов (глиногипса, глинокарбоната гипса) при возведении и отделке древних исторических сооружений Кыргызстана.
2. Установлена возможность производства и использования сульфогипса (сернистого гипса, полученный как отход продуктов сгорания природного топлива) при производстве гипсовых изделий, что позволит получить эколого- и теплоэффективные изделия с повышенными эксплуатационными характеристиками для жилищного строительства.
Библиографическая ссылка
Абылов С.А., Ассакунова Б.Т. ГИПС И ГИПСОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ДРЕВНИХ СООРУЖЕНИЯХ КЫРГЫЗСТАНА И РАЗВИТИЕ ОТРАСЛИ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2020. – № 2. – С. 78-81;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=13014 (дата обращения: 19.04.2024).