Растворы для каменной кладки

Растворы, применяемые для устройства каменных конструкций, называют кладочными. Растворы связывают отдельные камни в единый монолит, с их помощью выравнивают постели камней, в результате чего обеспечивается равномерная передача действующего усилия от одного камня другому; раствор заполняет промежутки между камнями и препятствует проникновению в кладку воздуха и воды. Таким образом, растворы обеспечивают равномерную передачу усилий, предохраняют кладку от продувания, проникновения воды, повышают морозостойкость зданий.

Классификация растворов по виду заполнителей:

-                тяжелые или холодные - растворы на кварцевом или естественном песке из плотных горных пород с плотностью более 1500 кг/м³;

-                легкие или теплые - растворы на шлаковом, пемзовом или туфо­вом песке, золе ТЭЦ, доменных гранулированных или топливных шла­ках с плотностью менее 1500 кг/м³.

Размер зерен песка для всех видов раствора не должен превышать 2,5 мм, подвижность раствора для каменной кладки - 9... 13 см. Широко используют пластифицирующие добавки: органические - сульфитный щелок и мылонафт и неорганические - известь и глина.

Классификация растворов по типу вяжущего:

-                цементные растворы — применяют для конструкций ниже поверхности земли, в сильно загруженных столбах, простенках, в армированной кладке. Состав от 1: 2,5 до 1: 6, марки раствора от 100 до 300. Минимальный расход цемента на 1 м³ песка - для подземной части зданий не менее 75 кг, для надземной части - 125 кг. Портландцемент и шлакопортландцемент применяют только в растворах высоких марок для ответственных конструкций, в армированной кладке, в кладке подземных конструкций, в грунтах, насыщенных водой, или при зимних кладках, выполняемых методом замораживания;

-                известковые растворы используют в сухих местах и при небольшой нагрузке. Они обладают большой подвижностью, пластичностью, обеспечивают наибольшую производительность труда. Применяют составы от 1: 4 до 1: 8 и марки 4, 10 и 25;

-                смешанные или сложные растворы — цементно-известковые и цементно-глиняные состава от 1: 0,1: 3 до 1: 2: 15, марки растворов 10, 25, 50, 75 и 100. Такие растворы применяют для кладки большинства строительных конструкций. Второе вяжущее отодвигает начало схватывания, улучшает удобоукладываемость и пластичность, но значительно снижает прочность раствора. В объемной дозировке смешанных растворов первая цифра обозначает расход цемента, вторая - известкового или глиняного теста, третья — песка.

 

Скорость нарастания прочности раствора зависит от свойств вяжущих и условий твердения. При температуре 15°С прочность простого раствора будет нарастать следующим образом: через 3 сут - 25% марочной прочности, через 7 сут - 50%, через 14 сут - 75% и через 28 сут - 100%. С повышением температуры твердеющего раствора его прочность нарастает быстрее, при понижении - медленнее.

 

Удобоукладываемость приготовленного раствора зависит от степени его подвижности и водоудерживающей способности, предохраняющей раствор от расслоения - быстрого отделения воды и оседания песка. Степень подвижности растворов определяют в зависимости от погружения в него стандартного конуса массой 0,3 кг.

Растворы для каменной кладки должны быть не только прочными, но и пластичными, т. е. они должны позволять укладывать их в кладке тонким однородным слоем. Такой удобоукладываемый раствор хорошо заполняет все неровности основания и равномерно сцепляется со всей его поверхностью. Кроме этого такой удобный в работе раствор способствует повышению производительности труда каменщиков и улучшению качества кладки.

Водоудерживающая способность раствора, препятствующая отде­лению воды и оседанию осадка, особенно важна при укладке раствора на пористые основания и для предохранения раствора от расслаивания при его транспортировании на большие расстояния, при подаче к месту работ по трубопроводам. Обычно водоудерживающую способность раствора повышают путем введения поверхностно-активных органиче­ских добавок или тонкодисперсных минеральных веществ (извести, глины).

Армокаменные конструкции. части зданий или сооружений (стены, столбы, простенки, перемычки и др.) из кам. или кирпичной кладки со стальной ардшхурой. Для армирования применяют стальные сетки, укладываемые в горизонтальных швах с целью увеличения несущей способности А. к. при сжатии; стержни и проволоку, укладываемые внутри кам. элементов и воспринимающие гл. обр. растягивающие напряжения. Используют также усиление кам. кладки ж.-б. элементами (комплексные конструкции) или заключением её в ж.-б. обойму или обойму из стальных уголков.

Виды армирования. Сетчатое армирование кладки применяют п основном в элементах (столбах, простенках и т. д.), работающих на сжатие.

     Продольное армирование и армирование железобетоном используют в конструкциях, воспринимающих растягивающие усилия, которые превышают расчетные сопротивления кладки при растяжении. Так армируются внецентренно сжатые столбы, перемычки, тонкие стены и перегородки при действии на них поперечных сил, стены и столбы, подвергающиеся значительной вибрации.

     Диаметр сетчатой и растянутой продольной арматуры должен быть нс менее 3 мм, а сжатой — 8 мм Расстояние между стержнями сетки должно составлять не более 12 и не менее 3 см. Сетки прямоугольные и «зигзаг» укладывают на раствор не реже чем через 5 рядов кирпича, при этом толщина швов кладки должна превышать диаметр уложенной в ни арматуры не менее чем на 4 мм при соблюдении средней толщины шва для данной кладки. Чтобы можно было проверить наличие сеток в швах кладки, он изготовляются с контрольными стержнями, концы которых выступают за поверхность кладки на 2—3 мм При продольном армировании стальные стержни соединяют путем сварки. При устройстве стыков без сварки концы стержней заканчивают крюками и связывают проволокой внахлестку.

     Обоймами армируют каменные столбы и про стенки при надстройках конструкций, а также при дефектах кладки, снижающих ее несущую способность (трещинах, недостаточной перевязке, низкой прочности кирпича и раствора и т. д.).

Маркировка и свойства материалов, применяемых для каменных кладок.(не нашол)

Принцип расчета каменных конструкций. Основанные на экспериментальных исследованиях новые ме­тоды расчета каменных конструкций позволяют учитывать специфические свойства ка­менных кладок, значительно отличающихся от однородных упругих материалов, для которых действительны  формулы  «Сопротивления  материалов».

 

В нормах проектирования каменные конструкции при определении несущей способности сечения уже были учтены ре­зультаты экспериментальных работ б. ЦНИПС, показавших, что во многих случаях формулы сопротивления материалов не отве­чают опытам и приводят к нерациональному использованию мате­риалов в каменной кладке. Так, в нормах учитывались спе­цифические особенности каменных кладок введением поправочных коэффициентов к формулам сопротивления упругих материалов. Эти коэффициенты определялись, исходя из разрушающих нагру­зок, полученных из экспериментов. Таким образом, расчет каменных конструкций по существу производился по раз­рушающим нагрузкам, хотя вид формул соответствовал методу допускаемых напряжений, принятому в курсах «Сопротивления материалов» для расчета упругих тел. Однако значение поправоч­ных коэффициентов в ряде случаев оказывалось столь большим, что сохранение формул, построенных из расчета по допускаемым напряжениям, теряло смысл. Поэтому позднее каменные кон­струкции стали рассчитывать так же, как и бетонные и железобе­тонные конструкции, по методу разрушающих нагрузок.

 

Расчет элементов каменных конструкций по разрушающим на­грузкам производился путем сопоставления средних эксплуата­ционных усилий N с разрушающими усилиями N_p, найденными по экспериментальным формулам, в которых учитывались средние опытные показатели прочности кладки. Частное от деления N_p на N давало значение коэффициента запаса. Прочность считалась достаточной, если полученный таким образом коэффициент за­паса был не менее коэффициента запаса k₃, установленного нор­мами проектирования. Таким образом, требовалось соблюдение условия

 

k₃N ≤ N_p= ψ (R^н, S), (1)

где   ψ (R^н, S)-функция, соответствующая характеру деформации элемента (осевое или впецентренное сжатие и т. д.);

R^н - прочностная характеристика кладки (предел проч­ности);

S - геометрическая характеристика сечения.

 

Метод расчета каменных конструкций по разрушающим на­грузкам был значительно более совершенным, чем метод расчета по допускаемым напряжениям. Будучи полученным непосред­ственно из эксперимента, он лучше отражал действительные условия работы кладки под нагрузкой. Однако и метод расчета по разрушающим нагрузкам имел свои недостатки.

 

Прежде всего, кроме проверки запаса прочности конструкций, часто бывает необходимым проверить, удовлетворяют ли они эксплуатационным требованиям по деформациям или по трещинообразованию. Так, например, при проектировании армокерамических перекрытий нас, кроме их прочности, интересует макси­мально возможная величина прогиба.

 

Поскольку проверка деформаций или величины возможного раскрытия трещин нас интересует в эксплуатационной стадии, когда усилия далеки от разрушающих, постольку непосредствен­ное использование метода расчета по разрушающим нагрузкам для выполнения таких проверок не может быть сделано.

 

В едином коэффициенте запаса одновременно учитывается воз­можность отклонения действительных нагрузок, характеристик прочности и других факторов, влияющих на несущую способ­ность, от тех средних значений, которые были приняты в расчете, причем предполагается одинаковая вероятность изменения всех нагрузок, действующих на сечение, независимо от реальных пре­делов колебания величины каждой из этих нагрузок в отдель­ности.

 

Однако в ряде случаев увеличение одних нагрузок более опасно, чем других. Так, например, для подпорных степ увеличе­ние горизонтального давления грунта опасно для устойчивости, к то время как увеличение собственного веса подпорной стены,, наоборот, увеличивает надежность ее устойчивости. Наиболее не­благоприятными будут такие условия, когда одновременно возра­стут горизонтальные нагрузки и понизится по сравнению с приня­тым в расчете, собственный вес подпорной стены. Такую возмож­ность метод расчета по разрушающим нагрузкам не предусматри­вает, хотя в действительности она может быть. В этом легко убедиться, если представить себе, что камень, использованный для стены, оказался несколько легче предусмотренного в проекте, а грунт, создающий давление, имел меньший угол внутреннего трения.

 

Следует также учитывать, что вероятность отклонения от сред­них значений у различных нагрузок различна. Так, например, отклонение веса кирпичной кладки от его среднего значения трудно представить более чем на ±10%, в то время как перегрузка конструкции за счет снега, особенно при его подтаивании и пере­ходе в лед, может иметь значительно большие отклонения. При едином же коэффициенте запаса предполагается, что все нагрузки отклоняются от их средних значений на одинаковую величину. Также грубо оценивается возможность отклонения прочностных,) показателей кладки от их средних опытных значений.

 

В настоящее время расчет каменных конструкций производится по так называемому методу расчетных предельных состояний, который является дальнейшим развитием метода расчета поразрушающим нагрузкам.