Доисторические люди быстро поняли, что сырая глина под ногами – материал капризный. Размокает под дождём, трескается на солнце, а хижины из неё – не лучшая защита от зверей или соседей. Первые попытки "укрепить" глину, вероятно, были случайными: комки, упавшие в костёр, обжигались, становясь твердыми и водостойкими. Это наблюдение стало семенем великой идеи.
Древнейшие известные обожжённые кирпичи найдены не в Египте или Месопотамии, а на поселении Чайоню-Тепеси (территория современной Турции) и датируются 7500-7600 годами до н.э.! Это были не стандартные "бруски", а грубые лепёшки или комки глины, обожжённые в примитивных ямных печах или просто в кострах. Их использовали для вымостки полов – уже прогресс по сравнению с утоптанной землёй.
Настоящий расцвет кирпичного дела начался в Месопотамии (Двуречье) из-за катастрофической нехватки камня и леса. К III тысячелетию до н.э. шумеры и аккадцы уже массово производили кирпичи-сырцы (необожжённые), но для ответственных сооружений – зиккуратов, храмов, цоколей зданий – использовали обожжённый кирпич. Его дороговизна делала его почти сакральным материалом. Знаменитые ворота Иштар в Вавилоне (VI в. до н.э.) – шедевр глазурованного обожжённого кирпича.
Интересный факт: в Древней Месопотамии кирпичи часто служили "документами". На сырую глину ставили клеймо с именем царя-строителя или посвятительной надписью божеству, а затем обжигали. Такие "эпиграфические" кирпичи археологи находят тысячами – каменная летопись империй!
Древние египтяне, несмотря на обилие камня, тоже использовали обожжённый кирпич, но в основном для внутренних перегородок, сводов, печей и канализационных систем. Для пирамид и храмов предпочитали известняк и гранит. Однако кирпичные заводы у Нила работали исправно, а технология обжига в печах с отдельной топкой была хорошо освоена.
Римляне стали инженерами кирпичного дела. Они не только стандартизировали размеры (появились знакомые нам "бруски"), но и довели искусство кладки до совершенства. Римский обожжённый кирпич (lateres cocti) был эталоном прочности. Его использовали повсеместно: от акведуков и терм до Колизея! Римляне же первыми массово применили кирпич для возведения сводов и куполов (Пантеон!), используя его в сочетании с бетоном.
После падения Рима искусство изготовления качественного обожжённого кирпича в Европе пришло в упадок. Средневековые кирпичи часто были неровными, плохо обожжёнными, "пёстрыми" (из-за неравномерного нагрева). Строили из него в основном на севере, где не хватало камня (кирпичная готика в Германии, Прибалтике, России). Знаменитый кирпич "брустверного" типа с вогнутой серединой – не дизайнерский изыск, а следствие примитивной технологии сушки и обжига.
Монгольское нашествие на Русь в XIII веке имело неожиданный "позитивный" эффект для кирпича. Разрушенные каменные храмы было сложно восстанавливать, а кирпичное производство, заимствованное частично у завоевателей (ордынцы строили из кирпича города в Поволжье), оказалось быстрее и доступнее. Так начался расцвет русского кирпичного зодчества.
Царь Пётр I, строя Петербург, столкнулся с проблемой: местного камня мало, привозной дорог, а кирпич местные производители гнали откровенный брак. В 1704 году он издал жестокий, но эффективный указ: каждый кирпичный завод должен ставить на свои кирпичи клеймо. Если на стройке обнаружится партия бракованных кирпичей (недожог, пережог, не тот размер) – вся партия скидывается на голову виновного производителя! Качество резко улучшилось.
XIX век – век стандартизации и механизации. Появились ленточные прессы (выдавливали глиняную массу через мундштук, получая "колбасу", которую резали на кирпичи), кольцевые печи Гофмана (позволяли вести непрерывный обжиг, экономя топливо), паровые двигатели для мельниц и прессов. Стандартный размер кирпича (примерно 250x120x65 мм) закрепился в большинстве стран.
До середины XIX века цвет кирпича зависел почти исключительно от состава местной глины и температуры обжига. Красный цвет давали оксиды железа, жёлтый – известковистые глины, тёмно-коричневый или "сливовый" – высокотемпературный обжиг. Появление белого силикатного кирпича (автоклавная обработка смеси песка и извести, а не обжиг!) в 1880 году Германии стало революцией, но это уже другая история материала.
Облицовочный (лицевой) кирпич выделился в отдельный класс. Его делали из более качественной глины, тщательно формовали, обжигали равномерно, а для цвета начали добавлять пигменты или использовать ангобирование (покрытие жидкой цветной глиной перед обжигом) и глазурование (стекловидное покрытие). Появился кирпич с фактурной поверхностью – "скала", "кора дуба".
ХХ век принёс новые виды обожжённого кирпича:
Клинкерный: Обжигается при экстремально высоких температурах (1200-1300°C) до полного спекания глины. Сверхпрочный, морозостойкий, почти нулевое водопоглощение. Идеален для мощения, цоколей, агрессивных сред. Родина – Германия и Нидерланды, где нехватка камня и влажный климат требовали такого решения.
Пустотелый (дырчатый, щелевой): Сложная система пустот (до 50% объема) снижает вес, улучшает теплоизоляцию и экономит глину. Требует ювелирной точности формования и обжига, чтобы тонкие перегородки не разрушились.
Огнеупорный (шамотный): Из специальных огнеупорных глин с добавлением шамотного порошка (обожжённой и размолотой глины). Выдерживает температуры свыше 1000°C без деформации. Основа печей, каминов, промышленных тепловых агрегатов.
Современный кирпичный завод – это роботизированный комплекс. Глину добывают экскаваторами, измельчают в мельницах, увлажняют и вылёживают в глинозапасниках для "созревания". Затем её перемалывают, просеивают, формуют на вакуумных прессах, сушат в тоннельных сушилах (контроль влажности и температуры!) и обжигают в туннельных печах (до 100-150 метров длиной), где кирпич медленно движется на вагонетках навстречу жару. Весь процесс контролируется компьютерами.
Экология кирпича – двойственная. С одной стороны, глина – природный, обильный материал, кирпич долговечен и пригоден для рециклинга (дроблёный кирпич – бой, используется как заполнитель). С другой, обжиг – очень энергоёмкий процесс, требующий огромного количества газа или угля и выделяющий CO2. Поиск "зелёных" решений: энергосберегающие печи, использование биотоплива, солнечной энергии для сушки, добавление отходов (зола ТЭС, шламы) в глиняную массу для снижения температуры спекания.
Нанотехнологии добрались до кирпича. Разрабатываются покрытия для кирпича:
Фотокаталитические: На основе диоксида титана (TiO2). Разлагают под солнцем органическую грязь и вредные вещества в воздухе (NOx), делая фасад самоочищающимся и улучшая экологию города.
Гидрофобные (суперводоотталкивающие): Отталкивают воду и грязь, предотвращая появление высолов и облегчая уход.
Теплоизоляционные: Покрытия с низкой теплопроводностью, дополняющие свойства самого пустотелого кирпича.
3D-печать зданий из глины – футуристическое направление. Роботы-принтеры экструдируют (выдавливают) глиняную массу по заданной программе, создавая стены сложных форм без опалубки. Проблема – последующий равномерный обжиг таких конструкций. Пока это экспериментальные проекты, но потенциал огромен.
Кирпич в космосе? Исследуется! Проекты постройки баз на Луне и Марсе рассматривают кирпич из реголита/марсианского грунта как вариант. Технология SinterHab предполагает использование концентрированного солнечного света или лазеров для спекания (псевдо-обжига) слоёв грунта без воды. Получается прочный, радиационно-защитный материал. Первые эксперименты на МКС с "печкой" для спекания прошли успешно.
Исторический курьёз: В XIX веке в Англии был налог на кирпичи стандартного размера (чтобы легче считать). Предприимчивые производители начали делать кирпичи большего размера, чтобы платить меньше налога за тот же объём кладки. Власти быстро закрыли лазейку, установив налог на объем обожжённой глины. Так появились кирпичи с "лягушкой" – выемкой на постели. Она не только улучшала сцепление с раствором, но и уменьшала объем глины в кирпиче, а значит, и налог! Борьба с фисками стимулировала инженерную мысль.
Качество кирпича сегодня регламентируют строгие ГОСТы и EN. Проверяют прочность на сжатие (марка M100, M125, M150 и т.д.), морозостойкость (F25, F35, F50 – циклы заморозки/оттаивания), водопоглощение (не более 6-14% для лицевого), радиоактивность (классы I, II, III), внешний вид (отбитости, искривления). Каждая партия проходит испытания в лаборатории. Пётр I был бы доволен!
Кирпичная кладка – это искусство и наука. Появились десятки видов перевязки (цепная, крестовая, голландская, готическая), способы расшивки швов, сложные архитектурные элементы (арки, колонны, карнизы) из специального фасонного кирпича. Хороший каменщик – на вес золота, а его мастерство видно по ровным швам и геометрии стены.
Обожжённый кирпич – чемпион долговечности. Римские кирпичные акведуки стоят 2000 лет, средневековые соболы – 800-1000 лет. Современный качественный кирпич рассчитан на 100-150 лет, но при правильной кладке и эксплуатации простоит гораздо дольше. Это инвестиция в вечность, в отличие от многих современных материалов.
Кирпичная эстетика переживает ренессанс. После эпохи бетонных коробок архитекторы вновь ценят теплоту, фактуру и экологичность кирпича. Появляются здания с причудливой кирпичной вязью, перфорированными стенами, игрой цвета и рельефа. Кирпич – это не только утилитарность, но и красота, проверенная тысячелетиями.
Кража кирпичей – нередкое явление, особенно старинных, "царских". Истории известны случаи разборки целых исторических зданий ночными "старателями". Современные производители борются с этим, нанося на кирпичи скрытые метки или микрочипы, а охрана памятников – укрепляя кладку и устанавливая сигнализацию. Борьба за кирпич продолжается!
Будущее обожжённого кирпича – за эко-материалами (снижение углеродного следа), умными покрытиями и адаптацией под 3D-печать. Но его суть – глина, вода и огонь – останется неизменной. Это один из немногих материалов, который одинаково хорошо знали строители Ура, Рима, Московского Кремля и современного небоскрёба. Прочность, долговечность и красота обожжённой глины неподвластны времени. Как шутят каменщики: "Кирпич – он как хорошее вино. Чем старше, тем крепче, а некоторые экземпляры и вовсе бесценны".