— Печегляд — любитель чужих обедов.

У чистоплотного хозяина печь всегда сохранялась в исправном состоянии. Побелка была всегда под рукой. Чердачная часть трубы белилась дважды в год, чтобы легче было обнаружить возможные трещины и вовремя подмазать их глиной.

После каждой топки, пока печь еще теплая, подбеливались запачканные места. Баночка с побелкой и кистью стояли всегда в углублении самой печи. Русские печи сохранились в старых деревенских избах.

Из Европы в столичные города России были завезены другие конструкции печей: шведские, голландские, комнатные калориферы, а также камины на английский манер. В отделке стали применять кафель и изразцы. Эта мода перешла в дома пригородов и дачных строений. Устройство печей стали разделять по назначению: либо обогревательные, либо для быстрого приготовления пищи. Появились новые специальности — истопники и трубочисты. Наружные лицевые стены печи, отделанные изразцами, назывались зеркалами. На обратной стороне каждой плитки делался оттиск — клеймо, как и на кирпиче. Клеймо было четко различимо, чтобы было видно имя хозяина завода и медали, полученные на торговых и промышленных выставках. Покупатели знали продукцию заводов. И, если их устраивала цена и качество, то покупали и другим советовали…

Промышленные печи имели более сложные устройства. Они имели свое функциональное назначение: для выплавки и рафинирования металла, стекловарные, для выжига алебастры, извести, прокаливания цемента, печи для термообработки, кузнечные горны и т. д.

XIX век подводил свои итоги в строительном искусстве. В XX веке строить надо было быстрее, но и не забывать о качестве строительных материалов. Кирпич уступал место бетону в промышленном строительстве, известковые растворы заменялись цементными. На рубеже веков градостроительство Москвы достигло своего расцвета. Кирпич поставлялся в основном с окраин губернии. Наибольший вклад в строительство общественных зданий Москвы внесли кирпичные заводы из подмосковного города Мытищи. Здесь располагались три наиболее крупных завода: И. Г. Герасимова, И. П. Воронина и династии Челноковых. Однако не только кирпич определял темпы и качество строительных работ. Интерес представляет история строительных растворов, без которых невозможно выполнить кладку.

В 1885 году в Дрездене была принята международная классификация применяемых в строительном деле цементов: гидравлические извести, роман-цементы, портландцементы, гидравлические добавки (пуццоланы и цемянки), шлаковые (пуццолановые) цементы и смешанные цементы. С тех пор прошло более 100 лет. Перечень применяемых в строительстве традиционных и суперсовременных материалов расширился настолько, что писать об их эволюции в упрощенном виде не представляется возможным. Для специалистов же предмет интереса может быть обнаружен в перечне докладов II Международной научно-практической конференции-школы-семинара молодых ученых, аспирантов и докторантов, проходившей в Белгородской государственной технологической академии строительных материалов в октябре 1999 года. Конференция была посвящена творчеству В. Г. Шухова и проходила под девизом: «Сооружения, конструкции, технологии и строительные материалы XXI века».

Через несколько лет французы сделали подобное открытие в Булоне. Французские ученые активно продолжали исследования исходных сырьевых минералов для приготовления гидравлических цементов, которые затвердевали бы под водой при строительстве портовых и береговых оборонительных сооружений.

Практически же было известно, что еще за 3000 лет до н. э. древние строители смешивали известь с порошком пуццоланы и трассы (веществ вулканического происхождения из окрестностей Неаполя) и получали смеси, которые прекрасно затвердевали под водой. А римляне для этих же целей использовали толченый кирпич (цемянку). Но все достижения далекого прошлого относились к области практического опыта, научных же исследований в то время не существовало. Так практика человеческой мудрости шла впереди науки. И только в конце XVIII и начале XIX века профессора Фуке и Вика смогли с научной точки зрения объяснить то, что древние строители знали за несколько тысяч лет до них.

Однако англичане опередили французских исследователей. Каменщик Аспдин в Лидсе сумел получить смесь из шоссейной пыли (углекислая известь) с 25 % глины, прокалил ее при 1500–1700 °C и назвал эту смесь портландцементом. Патент был получен в 1824 году. Независимо от Аспдина в России Е. Г. Челиев опытным путем получил портландцемент в 1825 году.

В 1851 году на Всемирной выставке в Лондоне английские портландцементы завоевали признание, и на европейском рынке стали преобладать их марки. К 1880 году производство портландцементов стало быстро расширяться в Германии и в России. К 1900 году Россия была третьей страной в Европе, производившей 40 млн пудов портландцемента. На VII съезде российских промышленников и инженеров обсуждались планы по выработке 70 млн. пудов портландцементов и 10 млн. пудов роман-цементов. В производстве отечественного цемента ведущая роль определялась работами российских ученых А. Р. Шуляченко, Н. А. Белелюбского, Н. Г. Малюги, Н. Н. Лямина и др.

Таким образом, цементные растворы для кладки кирпичных строений стали широко применяться во всем цивилизованном мире лишь с начала-середины XIX века.

А что же применяли в качестве исходного сырья для приготовления строительного раствора наши предки, когда еще не было промышленного производства цемента? Известь! И никто не претендовал на изобретение и получение патентов. Известь (техническая) вырабатывалась посредством обжига природных известняков, добываемых в приломах (каменоломнях). На протяжении тысячелетий она являлась для строителей одним из важнейших служебных материалов при строительстве кирпично-каменных сооружений. Опыт приготовления извести и подготовка (технология) строительных растворов передавался из поколения в поколение. В природе известь встречается главным образом в двух видах: углекислая и сернокислая. Углекислая известь — это мел, исландский шпат, мрамор, арагонит, доломит и другие известняковые породы минералов неорганического происхождения. Сернокислая — это гипс. Однако углекислая известь встречается и в органическом мире — это раковины моллюсков, кораллы, скорлупа яиц. Кости и чешуя рыб — это фосфорнокислая известь, часто применяемая как удобрение в сельском хозяйстве. В строительном деле применяется известь углекислая.

При обжиге в печах или в кучах углекислая известь СаСОз разлагается на углекислоту СО, и известь СаО. Распадению углекислой извести при высокой температуре способствует водяной пар, образующийся при разложении химически связанной воды. Идеально чистую известь можно получить только в лабораторных условиях из мрамора, но это слишком дорогое удовольствие.

На практике же использовались известняки, содержащие сопутствующие природные примеси. Поэтому первые же затруднения с получением качественной извести в процессе обжига возникали из-за наличия этих примесей: кремнезема SiO₂ и глинозема Аl₂О₃. Допустимой величиной примесей принято считать 10 %. Если же примесей более 10 %, то такая известь при обжиге давала гидравлический цемент, который был малопригоден для строительства подземных сооружений. Встречались и другие трудности. Из всей массы известняка, подвергавмого обжигу, часть получалась недожженной, часть пережженной, которая тоже была мало пригодна в строительном деле. И только опыт подсказывал, что температура обжига должна обеспечивать видимое невооруженным глазом легкое спекание по поверхности обжигаемых кусков известняка. Обожженную, годную к дальнейшему применению известь, хранили в ящиках или мешках в виде порошка. А если требовалось сразу же приготовить раствор для кладки, то обожженную известь подвергали гашению. Что производится и в сегодняшнее время при реставрационных работах по восстановлению храмов и других сооружений, представляющих историческую и культурную ценность.

Гашение производится при соединении извести с водой. В результате получается гидрат извести Са(ОН)₂. При этом известью впитывается различное количество воды в зависимости от состава исходного сырья (10–35 частей извести на 100 частей воды). Наиболее высококачественная гашеная известь получается при соотношении 18:100. Такие сорта называются жирными кипелками (белыми). При других соотношениях компонентов можно получать тощие или полужирные извести.

Хорошая свежеобожженная известь, впитав воду, очень скоро начинает гаситься: расщепляться и распадаться. В результате вся масса извести превращается в нежный, тонкий мучнистый порошок. В процессе гашения происходит обильное выделение теплоты с образованием водяного пара, так как температура может достигать 300 °C. Самонагревание происходит тем интенсивнее, чем быстрее происходит процесс гашения, а это в свою очередь зависит от состава исходного сырья и качества обжига. Мастера-известняки знали, что повышение температуры при гашении и пропорция взятой воды весьма заметно влияют на физическую консистенцию приготавливаемого раствора и, в конечном итоге, на качество последующей кладки. Каменщики для приготовления раствора под кладку старались применять свежеприготовленную известь, но в этом случае в растворе какая-то часть извести оставалась непогашенной. Порошковая негашеная известь после обжига была удобна в транспортировке и могла храниться в запасе. Однако со временем она поглощала из атмосферы углекислый газ СО₂ и влагу. Терялись ее связующие свойства. Такая известь называлась выветрелой (старой или лежалой) и большей частью находила применение в стекольном производстве. Иногда ее добавляли в свежеприготовленный раствор перед кладкой. В этих случаях раствор более тщательно перемешивали и давали ему выстояться.

Перед кладкой известь смешивали с песком и разбавляли водой. Получалось известковое тесто — строительный раствор (постель). Качество раствора зависело от соотношения песка и извести. Песок должен быть ребристым, с острыми гранями, но не округлый. Многовековой практикой и последующими исследованиями были установлены оптимальные соотношения (пропорции) песка и извести. При возведении кирпичной кладки над землей соотношение между объемами известкового теста и песка применялось 1:3 (как и при приготовлении цементных растворов). Это обеспечивало на практике высокую прочность швов в кладке.

При проектировании архитекторами несущих элементов кирпичной кладки рассчитывались не только прочностные свойства кирпича, но и их связи. Наиболее опасные элементы в строениях — это сопряжения несущих стен и колонн (своды, перекрытия, купола, арки). Однако перед строителями всегда стояла дилемма: как приготовить качественный раствор.