Зачем в кирпиче дырки и влияет ли это на прочность

Популярная версия упускает главное. Пустоты в кирпиче нужны в первую очередь для тепла, для обжига в печи, для экономии материала и правильного распределения керамики. Разберёмся, почему неподвижный воздух греет лучше глины, зачем отверстия понадобились при обжиге и почему кирпич, положенный набок, перестаёт быть прочным.

Почему пустой кирпич теплее

Тепло проходит через твёрдую керамику быстрее, чем через неподвижный воздух. Сухой воздух проводит тепло примерно в десять раз хуже обожжённой глины. Поэтому отверстия работают как маленькие воздушные барьеры: тепло упирается в пустоту и движется дальше медленнее.

Принцип тот же, что у пуховика. Греет не сам пух, а воздух, который застрял между волокнами и почти не двигается. В кирпиче воздух заперт внутри узких каналов, ему не дают циркулировать и уносить тепло наружу.

Полностью остановить теплопотери дырки не могут. Часть тепла всё равно проходит через стенки кирпича, внутренние рёбра и раствор между кирпичами. Внутри полостей тепло передаётся ещё и излучением. Поэтому инженеры не стараются сделать как можно больше пустоты, а разбивают её на небольшие камеры и оставляют достаточно керамических перемычек.

В готовой кладке пустотелая керамика проводит тепло примерно вдвое хуже полнотелой: около 0,3 Вт/(м·К) против 0,55–0,6. Но реальная стена всегда холоднее лабораторного образца: растворные швы и влага создают дополнительные мостики для тепла.

Печь не любит толстых

Сырец сохнет снаружи внутрь. У толстого сплошного бруска наружные слои усаживаются раньше внутренних — отсюда коробление, трещины и остаточная влага в середине. А если нагреть такой кирпич слишком быстро, давление пара добавляет проблем.

Отверстия уменьшают толщину и увеличивают поверхность: сохнет ровнее, прогревается равномернее. И массы, которую нужно высушить и обжечь, становится меньше — экономятся сырьё и топливо.

Массовым перфорированный кирпич стал вместе с механизированной экструзией XIX века: глиняный брус выдавливают через мундштук, а керны внутри сразу формируют каналы. Это не случайный след от машины, а заданная геометрия.

Позже добавили микропоры: опилки или торф в глине выгорают при обжиге и разрыхляют сам черепок. У поризованных блоков сухая теплопроводность падает до 0,15–0,20 — но за это платят прочностью и водопоглощением.

Почему пустоты не делают кирпич слабым

Вы наверняка догадываетесь: дырки не добавляют прочности сами по себе. Возьмите ту же глину, тот же обжиг, уберите часть сечения — несущая площадь уменьшится.

Пустотелый кирпич — это не обычный кирпич, в котором потом просверлили отверстия. Его сразу проектируют под пустоты: рассчитывают толщину наружных стенок, форму каналов и расположение внутренних рёбер. Эти рёбра принимают нагрузку и передают её вниз. Поэтому и полнотелый, и пустотелый кирпич могут иметь одинаковую марку прочности — от М100 до М300.

Пустоты не делают глину крепче. Они позволяют получить нужную прочность, потратив меньше материала. Примерно так же устроен металлический профиль: он легче сплошного бруска, но за счёт формы выдерживает большую нагрузку.

Важный нюанс: кирпич крепче в том направлении, на которое его рассчитали. Если пустоты идут вертикально, нагрузка проходит вдоль стенок и рёбер. Если каналы расположены горизонтально, тонкие перегородки работают хуже. Поэтому кирпич с горизонтальными пустотами выпускают только до марки М100, а расчётную прочность такой кладки снижают на 40%.

Вот почему кирпич нельзя бездумно класть набок. Изменив его положение, вы меняете путь, по которому нагрузка проходит через материал. Кирпич может выглядеть тем же, но работать будет уже иначе.

Где такой кирпич запрещён

Пустотелый кирпич плохо подходит для мест, где стена постоянно мокнет. Его не используют в фундаментах, цоколях, наружных стенах подвалов и помещениях с постоянной сыростью.

Опасность не в том, что вода просто зальётся в отверстия и замёрзнет. Влага впитывается в саму керамику и раствор. При морозе вода в порах расширяется, а после многих циклов замерзания и оттаивания кирпич начинает трескаться и крошиться.

Для печей он тоже не годится. Топку выкладывают шамотным кирпичом, который выдерживает сильный нагрев. Для дымохода нужен материал, устойчивый к морозу, влаге и кислотному конденсату.

Есть и бытовые минусы. Обычный дюбель в пустоте может не закрепиться или сломать тонкую перегородку. Поэтому для тяжёлых полок и шкафов используют специальные анкеры или химический состав с сетчатой гильзой. А ещё лёгкая пустотелая стена хуже глушит разговоры, чем такая же по толщине тяжёлая полнотелая.

Пустоты дают кирпичу тепло и уменьшают вес, но требуют правильного применения. Вся хитрость инженерии здесь не в том, чтобы взять больше материала, а в том, чтобы оставить его именно там, где он работает.