Производство кирпича в Петербурге и его окрестностях на протяжении всего XVIII века не имело теоретической базы, однако постоянно совершенствовалось на основании опыта мастеров кирпичного дела. Развитию кирпичного производства на берегах Невы и получению качественного строительного материала способствовал ряд благоприятных факторов: богатые запасы хороших кирпичных глин, удобное водное сообщение, которое удешевляло как доставку на кирпичные заводы топлива — дров и каменного угля, так и транспортировку кирпича к местам городского строительства.
Технология изготовления кирпича в Санкт-Петербургской губернии в XVIII веке
Производство кирпича в Петербурге и его окрестностях на протяжении всего XVIII века не имело теоретической базы, однако постоянно совершенствовалось на основании опыта мастеров кирпичного дела. Развитию кирпичного производства на берегах Невы и получению качественного строительного материала способствовал ряд благоприятных факторов: богатые запасы хороших кирпичных глин, удобное водное сообщение, которое удешевляло как доставку на кирпичные заводы топлива — дров и каменного угля, так и транспортировку кирпича к местам городского строительства.
Устройство кирпичного завода, определение его местоположения и мощности начиналось с поисков залежей глины, которые производились в основном методом бурения или шурфования. Определение качества глины, ее пригодности к изготовлению кирпича оценивалось по ее способности прилипать к пальцам. Для определения вяжущей силы глины, то есть ее формовочных свойств, брали полную горсть сырой глины и делали из нее шар. Если шар после полной просушки на воздухе не разваливался сам собой, а давал лишь незначительные трещины, то такая глина считалась годной для производства кирпича.
Чтобы улучшить свойства глины, ее смешивали с отощающими добавками: тощей глиной, песком, жженым кирпичом, гончарным боем, древесными опилками. Очень тощую глину исправляли, добавляя к ней жирную глину.
Когда работы, связанные с изучением свойств глины, заканчивались, начиналась разработка поверхностной залежи. Глину, выкопанную из карьера, рабочие-копачи перекладывали на тачки и подвозили ближе к заводу, где сваливали в ямы или кучи.
Глину выветривали, вымораживали, а затем замачивали. Для этого глину заготовляли еще осенью, оставляя ее в грядах (рис. 2), которые имели высоту от 1—1,5 аршина, а ширину до одной сажени. Гряды периодически перекапывались, поливались дождевой водой. После вымораживания глину замачивали, загружая ее в чаны или ящики, но чаще всего в ямы, которые обкладывались изнутри досками (рис. 3).
После замачивания глины, как писали в руководствах того времени, «на сцену является мятье ея» с помощью людей, реже лошадей, волов или машин. Оно проводилось либо на особых токах, которые размещались внутри сушильных сараев, либо на воздухе. Во время мятья рабочие выбирали камешки, гальку и другие посторонние включения.
Глиняное тесто, снятое с тока, прежде чем поступало на формовочный стол, подвергалось сечению для того, чтобы сообщить ему наибольшую пластичность. Для этого вымешанное тесто размещали на деревянном столе слоем толщиной не более пяти вершков и секли его тяжелым, широким, тупым ножом с закругленными краями. Глиняное тесто рассекалось «рубцами на расстоянии вершка один от другого», после чего глиняный пласт переворачивали и проделывали с ним аналогичные операции.
На заводах, производительность которых доходила до 50 тыс. и более кирпичей в год, нередко применяли глиномялки. Одна из самых «потребительных» глиномялок состояла из деревянной бочки, на внутренней поверхности которой и на валу в центре ее были насажены ножи. К верхнему концу вала прикрепляли длинный повод с припряжкою для лошади, а к нижнему — изогнутые железные полосы. Такая глиномялка приводилась в действие одной лошадью и, работая в течение десяти часов, могла мять до 2,5 куб. сажен глины.
После мятья глины сразу приступали к формовке кирпича. В конце XVIII века на северо-западе России был наиболее распространен ручной способ формования сырца, который с учетом особенностей его операций был назван петербургским.
Для такой работы готовили из дубовых досок, окованных железными полосами, деревянную форму. Внутри формы находилась цинковая или медная пластина, которая обеспечивала гладкость поверхности сырца. Часто на такой пластине набивали метку — клеймо, состоящее из букв и номера формовщика (рис. 4). Петербургская форма имела следующие размеры: 1 5/8 х 3 1/4 х 6,5 вершков. Формовкой сырца на деревянном столе занимались два рабочих-«порядовщика)>.
Чтобы предотвратить прилипание глины к стенкам формы, использовали или мелкий песок, или воду. При формовании сырца с песком формовщик брал лежащую на формовочном столе глину с некоторым избытком, делал из нее комок, обваливал его в мелко просеянном песке, а затем с силой бросал ком в форму. Затем рабочий вдавливал глиняную массу в форму так, чтобы глина заполняла ее углы и канты. Излишнее количество глины снимали с краев формы с помощью правила. Второй рабочий опрокидывал форму на землю так, чтобы сырец выходил из формы. При формовании сырца с водой рядом с формовщиком ставили корыто, в которое опускалась форма для увлажнения. Затем формовщик перекладывал мокрую форму на доску и далее поступал так же, как при формовании с песком.
На кирпичных заводах с ручным производством дневная производительность хорошего формовщика доходила до 3500 кирпичей. Для формовщика существовало важное правило — работать без спешки, так как поспешность вела к убыткам.
Предварительная сушка сырца осуществлялась на полянах, которые посыпались щебнем, песком, а затем утрамбовывались. На полянах сырец выкладывался плашмя рядами в строго определенном порядке, где лежал до тех пор, пока не достигал такой твердости, чтобы его можно было брать в руки, не допуская повреждения. Твердый сырец ребрили, то есть ставили на ложок. Когда же сырец отвердевал до такой степени, что «более не принимал впечатления от надавливания пальцем», то его козлили, то есть ставили в 3,4 или 5 ярусов, по 2 штуки в каждом. После дальнейшей просушки сырец укладывали в бруски — на ложок вплотную друг к другу o r 6 до 10 ярусов.
Если средства хозяина позволяли, то для выкладывания сырца выстраивали так называемые приямочные шатры, которые представляли собой столбы, находящиеся на расстоянии сажени друг от друга. К столбам приколачивали жерди, на которые раскладывали доски для сырца (рис. 5). Приямочные шатры были более эффективны с экономической точки зрения, поскольку размещенный в них сырец занимал гораздо меньше места и был защищен от непогоды.
Качественная сушка сырца требовала немалых затрат, но от решения этой проблемы в значительной степени зависело качество керамического товара, а также его цена.
В сараях для досушки сырца устраивали деревянные настилы, которые были подняты над землей, а крыша делалась герметичной. Стены сараев конструировались так, чтобы обеспечить хорошую циркуляцию воздуха и препятствовать проникновению в него атмосферной влаги. Размеры сушильных сараев делали в соответствии с производительностью кирпичных заводов.
Размещение сараев на территории завода зависело от свойств материала, который необходимо было сушить, а также с учетом розы ветров. Высота сарая была такой, чтобы рабочий, стоя на полу, мог свободно устанавливать сырец на верхние полки.
«Уход за кирпичом» при сушке требовал немало времени. Когда сырой кирпич достаточно подсыхал, его переносили в другие сараи, где укладывали в несколько рядов «кострами», через которые мог свободно проходить воздух. Затем сырец устанавливался на стойки сушильного сарая так, чтобы обеспечить свободную циркуляцию воздуха.
Регулирование притока воздуха осуществляли соответствующим расположением щитов сушильного сарая: с подветренной стороны они всегда закрывались, а с противоположной открывались. Когда кирпич достаточно просыхал, люки и щиты сушильного сарая открывали, за исключением находящихся под крышей.
По внешнему виду сырца можн
о было отметить первые результаты сушки. Чтобы узнать, как глубоко он просох внутри, кирпич ломали для пробы. После этого материал снимали со стоек и переносили в другой сарай для окончательной просушки, где укладывали друг на друга, образуя сквозные ярусы.
Сушка кирпича занимала обычно 14 дней, из которых 8 дней кирпич лежал плашмя, а остальные 6 дней был установлен на ложок. Сушка кирпича в сараях ставила производство в жесткую зависимость от климатических условий различного времени года и продолжалась не более шести месяцев в году.
По окончании сушки сырца следовала его приемка и браковка, при которой обращали внимание на однородность массы, цвет, геометрические размеры, отсутствие трещин, горблений и черных пятен. Сырец, не удовлетворяющий этим требованиям, выбраковывался.
Нарушения геометрической формы сырца происходили от небрежного выкидывания его из формы, неровности полянки и неоднородности массы. Чаще трещины на сырце появлялись от неравномерной и скорой сушки. «Разселины» возникали при полочной сушке, когда сырец выкладывался на полку «наголо» без песка. По этой причине верхняя часть сырца высыхала, в то время как нижняя часть, будучи еще достаточно сырой, приставала к деревянной полке. Сырец, попавший под дождь, как правило, браковался весь. Черные пятна на сырце проявляются от примеси чернозема в глине.
После сушки кирпича следовал последний этап — обжиг - самый важный, сложный и наиболее длительный процесс кирпичного производства.
В XVIII столетии руководств по обжигу кирпича было очень мало, а те, которые существовали, описывали этот процесс достаточно примитивно. Однако мастера-кирпичники того времени великолепно знали свое дело, умели получать хороший строительный материал, а опыт в этом деле передавался из поколения в поколение, от старых мастеров к новичкам.
Обжиг кирпича производился в простых, временных печах, которые назывались напольными. Такая печь состояла из двух продольных наружных стен, имеющих топочные отверстия — очелки, и стены, разделяющей печь на два равных отделения, в одном из которых производился обжиг, тогда как в другом происходила садка или выгрузка кирпича. Две другие наружные и поперечные стены выкладывались каждый раз из сырца или отбракованного кирпича. По своей конструкции напольная печь была рассчитана на большое производство кирпича - от 50 до 100 тыс. шт., выпускаемых за один обжиг.
В напольных печах устраивался тщательно выровненный и уплотненный пол, на котором для насадки кирпича в печь сооружались зольники, решетки и очелки. При таком устройстве пола (тока) при обжиге дровами нижние два ряда кирпичей всегда оказывались менее обожженными и имели большее количество дефектов. Нагрузку обжиговых печей производили рядами параллельно поперечной стене, за один или за два раза. Одноразовая загрузка печи производилась постепенно на всю ее высоту уступами от решетки до верхней части печи. Каждый ряд назывался елкой, причем возле стены начинали класть косую елку, затем прямую, после чего снова косую. Между смежными елками образовывались треугольные отверстия — прогары. Второй кирпичный ярус выкладывали таким же образом, с той разницей, что косая елка была направлена в другую сторону. По окончании садки двери очелков закладывали сырцом и замазывали глиной. Верхнюю часть садки засыпали щебнем, закладывали кирпичом - половняком в два ряда, так чтобы швы между елками оставались сквозными (рис. 6).
Обжиг кирпича происходил в три этапа: первый — выпарка сырца, или малый огонь; второй — «полувзвар», или средний огонь; третий — «взвар», или большой огонь.
Выпарка влаги из сырца начиналась разведением огня в устье очелков. По густоте отделяющегося от печи пара судили о степени жара и равномерности выпарки. Когда половняк, который укрывал верхний ряд садки, становился влажным (отпотевал), это служило признаком, что испарение влаги из сырца заканчивается. Когда же отмечали, что копоть на сторонах половняка начинала исчезать, это указывало на то, что первая степень — «раскаление сырца, видимое только ночью и дающее темно-красный цвет, доходит уже до верхних рядов».
На четвертые сутки обжига, когда испарение влаги в основном заканчивалось, а половняк покрывался копотью, очелки набивали дровами до половины.
Время от начала появления копоти на половняке до ее сгорания свидетельствовало о завершении периода малого огня.
Средний огонь при обжиге появлялся, когда очелки набивали дровами сполна и закрывали их железными заслонками. Часто, несмотря на все усилия рабочего «выгнать пар отвсюду», при слишком плотной садке кирпича возникали зажимы, не позволяющие свободному выходу пара из массы обжигаемого материала. Небольшие зажимы устраняли путем закрытия очелков заслонками, а также перемещением недогоревших плах в заднюю часть очелков.
Большой огонь при обжиге кирпича — самый важный период производственного процесса — начинали разводить, когда весь кирпич раскалялся докрасна. В этот момент все очелки наполняли дровами доверху, отчего «развиваемый от этого жар сильно прокаливал кирпич». Когда вся дровяная набивка сгорала, то печи давали вздышку, то есть остывание очелка, при которой печь оставалась полтора часа без горящих дров. Однако вздышка продолжалась не очень долго, так как печь могла «застудиться», обжигаемый материал — потерять свою способность прокаливаться дальше. После того как своды очелков чернели от копоти, печь снова набивали дровами. Вторую и последующие набивки делали до тех пор, пока верхние ряды кирпича не получали «белокалильного жара». При таких условиях обжига кирпич подвергался огневой усадке, а вся кирпичная пирамида начинала осаждаться. После этого еще раз «жар увеличивали подкормкой», которая выполнялась путем добавления нескольких поленьев. Этот период обжига, называемый «печь на взвар», был завершающим периодом производства кирпича.
После обжига устья очелков немедленно закладывались кирпичом - половняком и замазывались тощей глиной.
В XVIII столетии еще не существовало каких-либо приборов, объективно оценивающих параметры технологий. Однако важными визуальными признаками, свидетельствующими о необходимости завершения процесса обжига, был цвет очелочных сводов и половняковая оболочка печи. Но главным же показателем, свидетельствующим о том, что обжиг прошел хорошо, был вид раскаленного кирпича, который имел светло- красно-лиловый цветовой оттенок и «прозрачность, как например, белый чистый воск».
Продолжительность обжига зависела от степени сухости сырца, его плотности, качества дров и погодных условий. В оптимальных условиях обжиг материала занимал 7-10 суток, в неблагоприятных условиях мог продолжаться до 17 суток.
Остывание кирпича через неделю после обжига гарантировало получение материала хорошего качества. Однако на приневских заводах «по значительному и спешному требованию кирпича* нередко печи разгружались на третий день после «взвара», при этом тачки, в которые загружали еще не остывший кирпич, иногда даже загорались. При слишком быстром остывании кирпича на воздухе он трескался и даже утрачивал красный цвет.
В разделе кодекса «Должности Архитектурной экспедиции» «О видах кирпича» разъяснялось, как должна проводиться разборка кирпича по сортам. «В кирпиче полагается 6 видов: железной, полужелезной, красной, алой, белой и сырец, ис которых прежних пяти видов изо всякой тысячи должно вытти железного 150, полужелезного — тоже, красного — 300, алого — 200, белого — 200 или как можно того белого менее, хотя бы против того и железных видов убыло, ибо изо всех видов красный паче протчих в работах удобен...»
На практике сортировка кирпича на пять видов (шестой вид кирпича — сырец, указанный в «Экспедиции», выпадал из категории обожженного материала) представляла определенные трудности, поэтому чаще всего упрощалась. Так, в руководствах того времени указывалось, что кирпич после обжига «получается в трех видах: красный, алый и железняк». Достоинство кирпича оценивалось по его цвету, звону и излому. Цвет должен был быть красно-лиловым, звон — металлическим, излом — ровным, без раковин, слоев и пустот. Кирпич, соответствующий таким требованиям, сортировался как красный. Алый кирпич был результатом недожога, он уступал красному по прочности и морозостойкости. Кирпич-железняк имел темно-коричневый цвет в результате пережога. Железняк обладал повышенной прочностью: «дает искры от удара сталью, дурно тешится и слабо соединяется с раствором».
Ручное производство кирпича на протяжении долгого времени — вплоть до конца XIX века имело место наряду с машинным производством, так как ручной труд, несмотря на его меньшую эффективность, был более дешевым.
Но надо отдать должное мастерам кирпичного дела, выпускавшим строительный материал в XVIII веке. Так называемый красный кирпич имел вполне удовлетворительные даже с современной точки зрения физико- механические характеристики: прочность, морозостойкость, долговечность и цвет.
Из красного кирпича в конце XVIII века в Санкт- Петербурге было выстроено множество жилых домов, а также особняков, дворцов и культовых сооружений. Все здания и сооружения, являющиеся выдающимися памятниками архитектуры, сохранились до наших дней, выдержав испытания временем, климатом и войной.
В.В. ИНЧИК, д-р техн. наук, СПбГАСУ
