Материалы для каменных и армокаменных конструкций
Каменная кладка состоит из камня и раствора, а в армированной кладке в швы закладывают стальную арматуру. В облегченные кладки включают также утеплитель.
Каменные материалы подразделяют по ряду признаков:
по происхождению — на природные, добываемые в карьерах, и искусственные, изготовляемые на заводах и полигонах из различного сырья путем обжига при высокой температуре или на основе вяжущих с твердением на воздухе или с термообработкой;
по величине — камин крупные (блоки) высотой 50см и более, мелкоштучные камни (обыкновенные) высотой до 200 мм и кирпич высотой 65,88 и 103 мм;
по материалу — искусственные камни: глиняные, силикатные, бетонные, легкобетонные, ячеистые и природные камни: гранит, известняк (бут), известняк-ракушечник, туф и др.
К каменным материалам предъявляются требования по прочности, долговечности и теплозащитным свойствам. Прочность камней характеризуется их марками.
Марка камней определяется по временному сопротивлению их при сжатии в кгс/см2 (или Н/м2=Па) в образцах установленной формы и размеров (обычно по кубам с ребром 5, 7, 10, 15 или 20 см), а для кирпича — в зависимости от временного сопротивления его при сжатии и изгибе.
Каменные материалы подразделяют на следующие группы:
высокой прочности (марок 300—1000),
средней прочности (марок 35—250),
низкой прочности (марок 4—25).
Марки пустотелых камней и природных камней (слоистых) определяют испытанием их на сжатие в том положении, в каком они будут находиться под нагрузкой в конструкции.
Марку сплошных и пустотелых бетонных и силикатных крупных блоков R определяют проектной прочностью бетона при сжатии в кубах с ребрами 20 см.
Долговечность каменных материалов характеризуется их стойкостью против атмосферных воздействий и определяется испытанием на морозостойкость.
Требуемая морозостойкость материала Мрз, измеряемая числом циклов замораживания и оттаивания в насыщенном водой состоянии, для разных сооружений неодинакова и зависит от условий эксплуатации здания и степени надежности конструкции. Согласно СНиП, установлены следующие проектные марки каменных материалов и бетонов по морозостойкости — Мрз 10, 15, 25, 35, 50, 100, 150, 200 и 300.
При эксплуатации конструкций во влажных или мокрых условиях требования по морозостойкости повышаются на одну-две ступени. Нормами установлено также, что камни и блоки из тяжелого бетона, предназначенные для устройства фундаментов, должны иметь морозостойкость не ниже Мрз 150, 100 и 50 соответственно при 100, 50, 25-летних сроках службы конструкций. Для южных районов страны нормы морозостойкости допускается снижать на одну ступень, но не ниже Мрз 10, а для северной строительно-климатической зоны, наоборот, повышать на одну-две ступени.
Теплоизоляционные свойства каменных материалов существенно влияют на стоимость наружных стен. Чем больше объемная масса материала, тем они теплопроводнее и тем больше получается толщина и стоимость наружных стен. Поэтому для кладки стен необходимо стремиться применять каменные материалы с низкой плотностью (ρ=500...1200 кг/м3): облегченный (пористый и дырчатый) кирпич, пустотелые керамические и бетонные камни, камни из ячеистого бетона и т. д.
Виды:
Искусственные камни – кирпич, керамические пустотелые камни, бетонные обыкновенные камни, камни из ячеистых бетонов, гипсовые, гипсобетонные и грунтовые камни;
Природные камни – добывают в карьерах из горных пород: доломитов, известняков, песчаников, гранита, туфа вулканического и др. По способу добычи и точности их формы камни разделяют на: пиленые и чистой тески (выступы неровностей до 2 мм); получистой тески (выступы до 10 мм); грубой тески (выступы до 20 мм); грубо околотые (под скобу) и камень-плитняк, имеющие две приблизительно параллельные грани; камень рваный — неправильной формы.
Кладка из камней правильной формы, хорошо отесанных, имеет более высокую прочность, чем кладка из грубо отесанных камней. Известняковый камень — бут рваный, постелистый, под скобу и бутовая плита — применяется для кладки фундаментов и стен подвалов, а также при возведении стен одноэтажных сельскохозяйственных построек. Марки камней по прочности от 25 до 1000, плотность 1800— 2600 кг/м3.
Облицовочные каменные материалы служат для оформления фасадов, отделки поверхностей стен и столбов. К этим материалам относятся: лицевой кирпич, керамические лицевые камни и облицовочные плиты, бетонные плиты и природный камень
Крупные блоки. Применяются бетонные, силикатные блоки, из кирпича и керамических камней, а также из природного камня. По назначению блоки подразделяют на фундаментные, для стен подвалов, цоколей, внутренних и наружных стен, сантехнические, для электропроводок, карнизные и др.
Строительные растворы. Раствор обеспечивает связь отдельных камней между собой, образуя единый монолит — кладку, уменьшает ее продуваемость и влагопроницаемость. В горизонтальных швах раствор способствует более равномерной передаче нагрузок между рядами кладки, что делает ее более прочной.
В зависимости от вида вяжущих различают растворы: цементные, известковые и смешанные (цементно-известковые и цементно-глиняные); применяются и чисто глиняные растворы. По плотности (в сухом состоянии) растворы для кладки подразделяют на: тяжелые при ρ≥1500 кг/м3 и легкие при ρ<1500 кг/м3. Прочностные свойства растворов характеризуются следующими марками: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200.
Цементные растворы имеют высокую прочность и стойкость при атмосферных и других воздействиях. Но они требуют большого расхода цемента и поэтому дороги. Чтобы повысить пластичность и водоудерживающую способность цементных растворов, добавляют пластифицирующие добавки (глину или известь) около 10—20% объема цемента. Растворы с такими добавками называют смешанными.
Известковые и глиняные растворы обладают низкой прочностью, медленно твердеют во времени, подвержены быстрому разрушению при повышенной влажности. Их применяют только для малонагруженных стен зданий, а глиняные растворы — при кладке печей.
Выбор марки раствора. Марку раствора для каменной кладки назначают с учетом требований долговечности конструкций и обеспечения ее прочности. Для наружных стен зданий I и II степени долговечности с помещениями сухими и нормальной влажности (до 60%) минимальные марки растворов принимают не ниже 10, с влажными помещениями (61 — 75%) — не ниже 25 и с мокрыми помещениями (более 75%)—не ниже 50. Для подземной кладки и кладки цоколей при влажном грунте рекомендуются цементно-известковые и цементно-глиняные растворы марок 50 и 25, а при грунте, насыщенном водой, — цементные растворы не ниже марки 50. Для армированных кладок минимальные марки раствора установлены: для стен с относительной влажностью помещений до 60%—не менее 25, с влажностью выше 60% —не менее 50.
Стальная арматура. Для армирования каменных конструкций нормы предусматривают применять: а) сталь горячекатаную круглую гладкую класса A240С и периодического профиля класса А400С диаметром 6—40 мм; б) проволоку обыкновенную арматурную холоднотянутую гладкую класса B-I диаметром 3—8 мм.
Для закладных металлических деталей, соединительных элементов и стальных обойм применяют прокатную полосовую сталь, фасонные профили и листовую сталь аналогично стальным и железобетонным конструкциям.