Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ГИПС И ГИПСОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ В ДРЕВНИХ СООРУЖЕНИЯХ КЫРГЫЗСТАНА И РАЗВИТИЕ ОТРАСЛИ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ

Абылов С.А. 1 Ассакунова Б.Т. 1
1 Кыргызский государственный университет строительства транспорта и архитектуры имени Н. Исанова
В статье приводится характеристика основных сырьевых материалов, используемых в древнем зодчестве Кыргызстана. Особое внимание уделено глиносырьевым изделиям, гипсовым вяжущим материалам, добавкам, используемым для модифицирования гипсовых вяжущих, и способам повышения их долговечности. Проводится краткий экскурс развития отрасли в советский и постсоветский период и возможность организации на современном этапе. Отмечается развитие отрасли в настоящее время, все позитивные стороны гипсового материала. Описывается наличие местного гипсового сырья и его доступность, гипсосодержащих некондиционных материалов, отходов производства, вовлечение которых в производство гипсовых изделий способствовало бы решению проблем спроса строительной отрасли в эколого- и теплоэффективных изделиях для жилищного строительства. Приводится анализ археолого-исторической, материаловедческой литературы об использовании доступных местных природных сырьевых материалов, таких как лессовый суглинок, известняк, песчаник, гипсовый камень, горные сланцы, древесина и сельскохозяйственные отходы, с помощью которых проводились отделочные, кладочные, штукатурные и другие виды строительных работ древними зодчими, накопленный ими огромный опыт совместного использования минерального и органического сырья позволял им тщательно обработать композиции, что подтверждается весьма плотной структурой, прочностью, долговечностью и высокой степенью сохранности древних строительных материалов.
сырье
древние сооружения
архитектура
глинозем
гипс
глина
известково-зольный цемент
1. Абдыкалыков А.А., Ассакунова Б.Т., Иманкулов Дж.Дж. Древние строительные материалы в зодчестве Кыргызстана. Бишкек: Илим, 2007. 180 с.
2. Иманкулов Д.Д., Бектемирова З.А. Минареты Средней Азии // Вестник КРСУ. 2019. № 6. С. 15–19.
3. Иманкулов Дж.Дж. Мавзолей Шах-Фазиль – выдающийся памятник раннеисламской архитектуры Кыргызстана. Бишкек: Издат. дом «Кыргызстан», 2002. 36 с.
4. Боронбаев Э.К., Иманкулов Д.Д., Абдылдаева А.М. Исследование теплового режима Мавзолея Шах-Фазиль // Вестник КГУСТА. 2017. № 1 (55). С. 181–187.
5. Молдалиева И.Т. История изучения орнаментов Мавзолея Шах-Фазиль // Вестник КГУСТА. 2017. № 4 (58). С. 29–33.
6. Горячева В.Д. Городская культура Тюркских каганатов на Тянь-Шане (середина VI – начала XIII в.). Бишкек: КРСУ, 2010. 313 с.

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://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=13014 (дата обращения: 18.01.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074