Технология строительных процессов

НН

ХК+ХН

ХК+НН

НКМ, НК+М, ННК+ХК

ННК+М, ННХК, ННХК М

П

Железобетонные конструкции с арматурой диаметром, мм:

более 5

+

-

+

+

+

+

5 и менее

+

-

+

+

-

+

Конструкции монолитные; стыки, имеющие выпуски арматуры или закладные части:

без специальной защиты стали

+

-

-

+

-

+

с металлическими покрытиями

-

-

-

+

-

-

с комбинированными покрытиями

+

-

+

+

+

+

Железобетонные конструкции, предназначенные для эксплуатации:

В воде

+

+

+

+

+

+

В неагрессивной газовой среде при относительной влажности воздуха до 60%

+

+

-

+

+

+

В агрессивной газовой среде

+

-

-

+

-

+

Примечание: Знак (-) означает запрещение применения.

Скорость набора прочности бетона на портландцементах с противоморозными добавками % от R₂₈

Таблица 10.2

Температура твердения, 0С	Твердение бетона, сут.
	7	14	28	90
Нитрит натрия
-5	30	50	70	90
-10	20	35	55	70
-15	10	25	35	50
Хлорид натрия + хлорид кальция
-5	35	65	80	100
-10	25	35	45	70
-15	15	25	35	50
-20	10	15	20	40
Нитрит кальция с мочевиной
-5	30	50	70	90
-10	20	35	50	70
-15	15	25	35	60
-20	10	20	30	50
Нитрит натрия с хлоридом кальция и мочевиной
-5	40	60	80	100
-10	25	40	50	80
-15	20	35	45	70
Температура твердения, 0С	Твердение бетона, сут.
	7	14	28	90
-20	15	30	40	60
-25	10	15	25	40
Мочевина
-5	50	65	75	100
-10	30	50	70	90
-15	25	40	65	80
-20	25	40	55	70
-25	20	30	50	60

Некоторые добавки, например хлористые соли, ухудшают качество поверхности возводимых конструкций вследствие образования высолов. Поэтому их применяют при возведении сооружений небольших объемов, к качеству поверхностей которых не предъявляют высоких требований (например, фундаменты, балки). Процесс укладки и уплотнения смесей не отличается от обычных методов бетонирования.

4. Метод термоса

Заранее нагретую бетонную смесь уложенный в зимних условиях, выдерживают преимущественно методом термоса, основанным на применении утепленной опалубки с устройством сверху защитного слоя. Бетонную смесь температурой 20---80 ⁰С укладывают в утепленную опалубку, а открытые поверхности защищают от охлаждения. Обогревать ее при этом не требуется, так как количество теплоты, внесенных в смесь при приготовлении, а также выделяющиеся в результате физико-химических процессов взаимодействия цемента с водой (экзотермии), достаточно для ее твердения и набора критической прочности. При проектировании термосного выдерживания бетона подбирают тип опалубки и степень ее утепления. Сущность метода термоса состоит в том, чтобы бетон, остывая до 0 ⁰С, смог за это время набрать критическую прочность. Учитывая это, назначают толщину и вид утеплителя опалубки. Утепление опалубки выполняют без зазоров и щелей, особенно в местах стыкования теплоизоляции. Для уменьшения продуваемости опалубки и предохранения ее от увлажнения по обшивке прокладывают слой толи.

В качестве защитного слоя применяют толь, картон, фанеру, соломит, по которым могут быть уложены опилки, шлак, шлаковойлок, стекловата. Опалубка может быть двойной, тогда промежутки между ее щитами засыпают опилками, шлаком или заполняют минеральной ватой, пенопластом.

Опалубку из железобетонных плит утепляют с наружной стороны, навешивая на них маты. Поверхность, соприкасающуюся с бетоном, перед началом бетонирования обязательно прогревают. По окончании бетонирования немедленно утепляют верхние открытые поверхности, при этом теплотехнические свойства этого утеплителя (покрытия) должны быть не ниже, чем у основных элементов опалубки.

Опалубку и утеплитель демонтируют по достижении бетоном критической прочности. Поверхности распалубленной конструкции ограждают от резкого перепада температур во избежание образования трещин.

Метод термоса применяют при бетонировании массивных конструкций. Степень массивности оценивают модулем поверхности Мn=F/V, где F- площадь суммарной охлаждаемой поверхности конструкции, м² ; V- объем конструкции, м³ .

Конструкция считается массивной при Мn < 6, средней массивности при Мn=6…9 и ажурной при Мn>9.

При определении Мn не учитывается площадь поверхностей конструкций, соприкасающихся с талым грунтом, хорошо прогретой бетонной поверхностью или каменной кладкой. Для длинномерных изделий и конструкций (например, колон, ригелей, балок) Мn определяют отношением периметра их поперечного сечения к его площади.

Метод термоса применяют для конструкций с Мn < 6, а при предварительном разогреве бетона до 60…80⁰C - с Мn=8…10.

5.Электропрогрев бетонной смеси в конструкциях.

Способ электропрогрева бетона в конструкциях основан на использовании выделяемой теплоты при прохождении через него электрического тока. Для подведения напряжения используют электроды различной конструкции и формы. В зависимости от расположения электродов прогрев подразделяют на сквозной и периферийный. При сквозном прогреве электроды располагают по всему сечению, а при периферийном - по наружной поверхности конструкций. Во избежание отложения солей на электродах постоянный ток использовать запрещается.

Для сквозного прогрева колонн, балок, стен и других конструкций, возводимых в деревянной опалубке, применяют стержневые электроды, которые изготовляют из отрезков арматурной стали диаметром до 6мм с заостренным концом. Для установки электродов высверливают отверстия в одном из щитов опалубки таким образом, чтобы электроды не соприкасались с арматурой каркаса. Затем вставляют электрод и ударом молотка фиксируют его в противоположном щите. Расстояние между электродами по горизонтали и вертикали принимают по расчету. Затем осуществляют их коммутацию.

Для периферийного прогрева при слабом армировании и когда исключен контакт арматурой применяют плавающие электроды в виде замкнутой петли. При прогреве плоских конструкций (например, подготовка под полы, дорожные покрытия, ребристые плиты) применяют пластинчатые электроды.

В качестве плавающих электродов применяют полосовую сталь толщиной 3…5, шириной 30…50 мм. Расстояние между ними определяют расчетом. Электроды должны контактировать с бетоном и могут быть несколько утоплены в него. Между ними и бетоном не должно быть зазора. Для этого их нагружают токонепроводящими материалами (досками, кирпичами), сами электроды должны быть без искривлений и перегибов.

Нашивные электроды, так же как и плавающие, относятся к элементам периферийного прогрева. Их производят из круглой арматурной стали или металлических пластин толщиной 2…3 мм. Электроды нашивают на щиты опалубки, а концы загибают под углом 90 ⁰ и выводят наружу. После установки опалубки производят коммутацию электродов. Необходимо помнить, что электроды не должны иметь контакта с арматурой конструкции во избегания короткого замыкания. Поэтому при установки арматурных каркасов используют пластмассовые прокладки и фиксаторы, которые обеспечивают заданную толщину защитного слоя и предотвращают контакт с электродами.

При изготовлении длинномерных конструкций (колонн, ригелей, балок, свай) используют струнные электроды. Выполняют их из гладкой арматурной стали диаметром 4…6 мм. Располагают в центральной части сечения конструкции. Концы электродов отгибают под углом 90⁰ и выводят через отверстия в опалубке для подключения коммутирующих проводов.

При периферийном прогреве массивных конструкций, а также элементов зданий малой массивности (стен, резервуаров, ленточных фундаментов) в качестве электродов используют металлические щиты опалубки и арматуру конструкции. В первом случае используют однофазный ток: первую фазу подключают к щитам опалубки, а нулевую- к арматурному каркасу. Во втором случае арматурный каркас не подключают к сети, а каждый элемент опалубки присоединяют к одной из трех фаз. Изоляторами между щитами опалубки служат деревянные брусья.

Однородность температуры поля зависит от схемы расположения электродов и расстояния между ними. Чем ближе друг к другу электроды и чем сильнее армирование конструкции, тем больше будут температурные перепады в твердеющем бетоне, в результате чего режим твердения будет неоднородным и качество бетона ухудшится. Поэтому в каждом конкретном случае рассчитывают схему расположения электродов с учетом степени армирования конструкции. При напряжении на электродах 50…60В расстояние между электродами и арматурой должно быть не менее 25мм, а при 70…85В - не менее 40мм.

Стержневые электроды применяют, как правило, в виде плоских групп, которые подключают к одной фазе. При большой длине конструкций вместо одного электрода устанавливают два или три по длине. Допустимую длину полосового, стержневого или струнного электродов принимают путем расчета минимальной потери напряжения по его длине.

Способы установки электродов и области их применения.

Таблица 10.3.

Тип элект-родов	Материал	Способ установки в конструкции	Область применения	Примеча-ние
Стержне-вые	Круглая сталь - стержни диаметром 6…10 мм	Закладывают через отверстие в опалубочных щитах или с открытой стороны бетона	Электропрог-рев конструк-ций толщи-ной не менее 15 см	После элек-тропрогрева остаются в теле бетона
Струнные	Круглая сталь - стержни диаметром 8…12 мм	Устанавливают вдоль оси конструкции	Электропрог-рев слабоар-мированных конструкций	После элек-тропрогрева остаются в теле бетона
Нашивные	Круглая сталь - стержни диаметром 6…10 мм	Укрепляют на вертикальных щитах опалубки с внутренней стороны через 10…20 см	Не ограничено	Имеют мно-горазовое использова-ние
Полосовые	Листовая сталь - полосы, полосовая сталь, полосы толщиной 3 мм	Укрепляют на горизонтальных щитах опалубки, которые укладывают на бетон	Электропро-грев плит	Имеют мно-горазовое использова-ние
Плаваю-щие	Круглая сталь - стержни диаметром более 12 мм	Устанавливают в свежеотформованный бетон на 2…3 см	Не ограничено	Имеют мно-горазовое использова-ние

Для получения высокого качества железобетона строго соблюдают температурный режим прогрева, который разделяют на три стадии:

1. Подъем температуры бетона. Скорость подъема зависит от модуля поверхности:

Мn………………………… 2…6 6…9 9…15

Скорость подъема С⁰/ч 8 10 15

2. Изотермический прогрев. На этой стадии в бетоне поддерживают заданную температуру. Продолжительность стадии зависит от вида конструкции (прогревают до получения необходимой прочности бетона). Чаще всего на стадии изотермического прогрева достигают критическую прочность бетона.

3. Остывание конструкций. При остывании до 0 ⁰С бетон продолжает набирать прочность, что особенно важно при бетонировании массивных конструкций.

Для конструкций с Мn = 6…9 применяют режим, при котором к моменту остывания бетон должен набрать прочность не менее критической. Для конструкций с Мn = 9…15 режим такой же, но в конце изотермического прогрева бетон должен набрать не менее 50% прочности. Этим обстоятельством определяется время изотермического прогрева. При изготовлении предварительно напряженных конструкций к моменту окончания изотермического прогрева прочность бетона должна быть не менее 80%.

Нарушение технологического режима электропрогрева может привести к пережогу бетона в результате перегрева бетонной смеси выше 100 ⁰С, недостаточному набору прочности, образованию трещин в результате неоднородности температурного поля.

Температура разогрева бетона зависит от конструкции и вида цемента

Максимально допускаемые температуры бетона, 0С, при электропрогреве.

Таблица 3.3.2

Цемент	Mn
	6…9	10…15	16…20
Шлакопортландцемент и пуццолановый портландцемент	80	70	60
Портландцемент и быстротвердеющий Портландцемент (БТЦ)	70	65	55

Максимальную температуру прогрева более массивных конструкций назначают из условия получения равномерного температурного поля и исключения в них высоких термонапряжений.

Необходимую температуру прогрева бетона получают изменением напряжения, периодическим отключением и включением всего прогрева или части электродов. При электропрогреве бетонных конструкций с помощью контрольно-измерительных приборов постоянно контролируют напряжение, силу тока и температуру бетона. В первые 3ч прогрева температуру измеряют каждый час, а затем- через 2…3 часа.

Скорость остывания бетона также регулируют.

Допускаемая скорость остывания бетонных конструкций.

Таблица 10.4

Конструкции	Mn	Скорость остывания, 0С/ч
Бетонные	15…10	12
Слабоармированные и железобетонные	8…6	5
Железобетонные	5…3	2…3
Средне- и сильноармированные	8…15	Не более 15

Если скорость остывания превысит допустимую, в бетонной смеси возникнут температурные напряжения, способные разрушить структуру бетона или образовать в нем трещины. Регулируют скорость остывания путем правильного подбора теплоизоляции опалубки.

Перед началом бетонирования проверяют правильность установки электродов и их коммутацию, качество утепления опалубки, определяют надежность контактов электродов с токопроводящими проводами.

При электропрогреве необходимо тщательно выполнять требования электробезопасности и охраны труда.

6.Бетонирование в термоактивной опалубке

Термоактивный (греющей) опалубкой называются многослойные щиты, которые оснащены нагревательными элементами и утеплены. Теплота через палубу щита передается в поверхностный слой бетона, а затем распространяется по всей его толщине. Обогрев бетона таким способом не зависит от температуры наружного воздуха. Греющую опалубку применяют при возведении тонкостенных и среднемассивных конструкций, а также при замоноличивании стыков и швов при температуре наружного воздуха до -40 ⁰С.

Конструкции греющей опалубки многообразны. Основное требование, предъявляемое к ним - равномерность распределения температуры по опалубке щита.

В качестве нагревательных элементов применяют трубчатые электронагреватели (ТЭНы), греющие провода и кабели, гибкие тканевые ленты, а также нагреватели, изготовленные из нихромовой проволоки, композиции полимерных материалов с графитом (углеродные ленточные нагреватели) и токопроводящими элементами и др.

Трубчатые электронагреватели состоят из трубок (стальных, медных, латунных) диаметром 9-18мм, внутри которых находится нихромовая спираль. Пространство между спиралью и стенками трубки заполнена кристаллическим оксидом магния. Температура разогрева ТЭНов 300-600⁰С, поэтому они не должны контактировать с поверхностью опалубки, прилегающей к бетону, а располагаться от нее на 15…20.

Проволочные нагревательные элементы выполняют из нихромовой проволоки диаметром 0,8…3мм, которую наматывают на каркас из изоляционного материала и изолируют асбестом. Такие нагреватели менее надежны, так как подвержены деформациям при погрузочно-разгрузочных работах, поэтому требуют бережного отношения.

В качестве нагревательных кабелей применяют кабели типа КСОП или КВМС. Они состоят из константановой проволоки диаметром 0,7…0,8мм, помещенной в термостойкую изоляцию. Поверхность изоляции защищена от механических повреждений металлическим защитным чулком.

Размещают нагреватели на щите опалубки в зависимости от режимов обогрева и мощности: греющие провода и кабеля устанавливают вплотную к палубе, ТЭНы - на небольшом расстоянии от нее.

В фанерной греющей опалубке нагревательные кабели и провода запрессовывают в защитные покрытия, состоящие из пакета тонких полимерных пленок.

Углеродные ленточные нагреватели наклеивают специальными клеями на палубу щита. Для обеспечения прочного контакта с коммутирующими проводами концы лент подвергают омеднению.

Перед установкой термоактивной щитовой опалубки проверяют осмотром целостность изоляции и электрической разводки. Опалубку устанавливают в блок бетонирования отдельными щитами вручную или укрупненными панелями с помощью кранов. После крепления щиты и панели подсоединяют к электрической сети. Установки для питания термоактивной опалубки и управления режимом прогрева бетона состоят из понижающего трансформатора, системы разводки, щита управления и помещения для дежурного электрика или оператора. Установка обеспечивает питание 100…150 м² опалубки.

Подключают опалубку к специальным клемным коробкам, которые располагаются над поверхностью опалубки не ниже 0,5м. При обогреве элементов каркаса (колонн, ригелей, балок) клемные коробки подвешивают на раздвижные струбцины, устанавливаемые на расстоянии 50…70см от прогреваемого элемента.

Перед бетонированием прогревают арматуру и ранее уложенный бетон. Для этого на непродолжительное время включают термоактивную опалубку, предварительно укрыв сверху блок бетонирования брезентом или полиэтиленовой пленкой.

Минимальная температура укладываемой бетонной смеси 5⁰С. Укладывают ее обычными методами, при этом следят за тем, чтобы не повредить электрокабель и не увлажнить утеплитель. При скорости ветра более 12м/с опалубочные формы укрывают брезентом или полимерной пленкой.

Соблюдение технологического режима прогрева позволяет получить бетон требуемых физико-механических характеристик. Контролируемыми параметрами прогрева являются скорость разогрева бетона, температура на палубе щитов и продолжительность обогрева.

Зимой для обогрева монолитного бетона покрытий и оснований дорог, подготовки под полы, стыков между сборными конструкциями применяют термоактивные гибкие покрытия (ТАГП) - легкие, гибкие устройства с углеродными ленточными нагревателями и проводами, которые обеспечивают нагрев до 500С. Изготовляют покрытие путем горячего прессования пакета, состоящего из слоя листовой невулканизированной резины, армирующих стеклотканевых прокладок, углеродных тканевых электронагревателей или проводов и утеплителя. Термоактивные гибкие покрытия можно изготовлять различных размеров, что позволяет их использовать как нагреватели термоактивной опалубки. Покрытие можно располагать на вертикальных, горизонтальных и наклонных конструкциях. Электропитание ТАГП осуществляется от понижающих трансформаторов напряжением 36…120В. Как и щиты термоопалубки, ТАГП снабжено датчиками температуры с выводом показателей на пульт управления. Это позволяет оперативно контролировать режим прогрева.

Термоактивное гибкое покрытие удобно в эксплуатации, компактно и надежно в работе. По окончании производства работ его сворачивают в рулон и укладывают в специальный двухсекционный шкаф. В одной секции расположен трансформатор с щитом управления, а в другой - отсеки для хранения покрытия. Применяют специальные передвижные пункты, оснащенные трансформаторами, отсеками для хранения кабельной разводки и комплекта ТАГП.

Перед началом работ проверяют состояние и работоспособность греющей оснастки и автоматики температурного регулирования. Общая схема укладки покрытия на бетонируемую конструкцию, его коммутация и режимы прогрева должны быть приведены в проекте производства работ. Для соблюдения технологического режима прогрева бетона следует не реже чем через один час измерять температуру бетона и не менее одного раза измерять температуру наружного воздуха.

7.Обогрев бетона инфракрасными лучами

Источником инфракрасных (тепловых) лучей служат ТЭНы мощностью 0,6…1,2 кВт с рабочим напряжением 127, 220 и 380 В, керамические стержневые излучатели диаметром 6…50 мм, мощностью 1…10 кВт, кварцевые трубчатые излучатели и другие средства.

Для создания направленного потока инфракрасных лучей применяют отражатели параболического, сферического и трапецеидального типа. Инфракрасные установки в комплекте с отражателями и поддерживающими устройствами используют для прогрева конструкций, возводимых в скользящей опалубке, тонкостенных элементов стен, подготовке под полы, плитных конструкций, стыков крупнопанельных зданий.

При обогреве плитных конструкций используют излучатели с отражателями коробчатого типа, которые или устанавливают на бетонную поверхность, или подвешивают на расстоянии от нее. Чтобы предотвратить быстрое испарение влаги, поверхность бетона покрывают пленкой.

При возведении стен в щитовой и объемно - переставной опалубке применяют односторонний обогрев излучателями сферического типа. Для обеспечения прогрева всей плоскости стены отражатели располагают на разных уровнях на телескопических стойках и на расчетном расстоянии от стены.

При возведении конструкций в скользящей опалубке бетон, выходящий из опалубки, прогревают двухсторонним расположением инфракрасных излучателей. Их подвешивают к щитам опалубки или размещают на подвесных подмостях. Чтобы исключить потери теплоты, возводимые конструкции изолируют от окружающей среды брезентовым чехлом.

Для прогрева стыков сборных железобетонных конструкций крупнопанельных зданий применяют различные типы нащельников в виде прямоугольных коробов (при устройстве плоских стыков элементов) или сегментных (для стыков, расположенных под прямым углом).

Для улучшения поглощения инфракрасного излучения поверхность опалубки покрывают черным матовым лаком. Температура на поверхности бетона не должна превышать 80…90⁰С.

Инфракрасные установки располагают на таком расстоянии друг от друга, чтобы прогревалась вся поверхность бетона. Инфракрасный обогрев обеспечивает хорошее качество термообработки бетона при условии соблюдения теплового режима выдерживания бетона.

8.Охрана труда при производстве бетонных работ в зимнее время

При производстве бетонных работ в зимних условиях появляются факторы, представляющие дополнительные источники опасности для рабочих:

· повышенное напряжение тока (до 380В) при электропрогреве и обогреве конструкций;

· образование наледи;

· плохая видимость;

· низкая температура и др

· химически опасные вещества.

Поэтому необходимо хорошо знать и строго соблюдать требования безопасной работы. При электропрогреве бетонных и железобетонных конструкций рабочую зону оборудуют защитным ограждением, установленным на расстоянии не менее 3 м от прогреваемых элементов, системой блокировки, световой и звуковой сигнализацией, освещением в темное время, а также снабжают предупредительными плакатами. В сырую погоду измерять температуру бетона, находящегося под напряжением разрешается только в резиновой обуви и перчатках. Прикасаться к термоактивной опалубке запрещается.

В сырую погоду и во время оттепели все виды электропрогрева бетона на отрытом воздухе прекращаются.

Лекция 11

Технология каменной кладки

1. Назначение каменных работ. Виды и элементы каменной кладки

Большое распространение в природе естественных каменных материалов и обилие сырья для изготовления искусственных материалов, а также такие важные свойства, как прочность и долговечность, огнестойкость, способствуют широкому распространению каменных материалов в строительстве.

Назначение каменных работ - возведение фундаментов, несущих и ограждающих конструкций зданий, декоративная отделка.

Каменные конструкции состоят из отдельных камней, соединенных в одно целое раствором, при затвердевании которого образуется монолитный массив.

Недостатки каменной кладки - большая относительная масса конструкций, малая-производительность труда, высокие материальные затраты, невозможность механизировать процесс кладки.

В зависимости от вида применяемых материалов каменную кладку подразделяют на кладку из искусственных и природных камней. В свою очередь для кладки из искусственных камней широко используют кирпич сплошной и пустотелый, сплошные и пустотелые прями угольные камни (блоки).

Виды кладки в зависимости от применяемых камней:

· кирпичная - из глиняного и силикатного сплошного и пустотелого кирпича;

· кирпичная с облицовкой - из искусственных и естественных камней и блоков;

· мелкоблочная - из природных (ракушечники, пористые туфы) и искусственных, бетонных и керамических камней, укладываемых вручную;

Рис. 11.1. Элементы кирпичной кладки:

а-кирпич; б - камень; в - кирпичная кладка; 1 - тычок; 2 - постель; 3 - ложок; 4 - наружная верста; 5 - внутренняя верста; 6 - забутка; 7 - ложковый ряд; 8 - тычковый ряд; 9 - горизонтальный шов (растворная постель); 10 - вертикальный продольный шов; II - вертикальный поперечный шов; 12 - наружная верста кладки

· тесовая - из природных обработанных камней правиль-ной формы, укладываемых вручную или краном;

· бутовая - из природных камней неправильной формы; бутобетонная - из бута и бетонной смеси, обычно в опалубке.

Элементы каменной кладки. Кирпичи и камни правильной формы ограничены шестью гранями. Нижнюю и верхнюю называют постелями, две боковые большего размера- ложками, две боковые меньшего размера - тычками (рис.11. 1)

Постели - поверхности камней, воспринимающие и передающие усилия на нижележащие слои кладки.

Ложок - камень, уложенный длинной стороной вдоль стены.

Тычок - камень, уложенный короткой стороной вдоль стены.

Швы - пространство между камнями в продольном и поперечном направлениях, заполненное раствором.

Версты - наружные ряды кирпича при кладке. Существуют наружная и внутренняя верста, заполнение между верстами - забутка.

Ложковып ряд - способ укладки, когда наружная верста состоит из ложков.

Рис. 11.2. Виды отделки швов кладки:

а - впустошовку; б - с заполнением шва (вподрезку); в - выпуклый шов; г - вогнутый шов

Тычковый ряд -- наружная верста укладывается из тычков.

Существуют целый камень, половинка, трехчетвертка и четвертка.

Кладку называют впустошовку, если наружные швы на глубину 1...1.5 см не заполняют раствором, что приводит к лучшей связи кладки и раствора при последующем оштукатуривании.

Кладку называют под расшивку, если наружная стена будет имен, естественный вид и швы кладки заполняют полностью, придавая им различную форму - выпуклую, вогнутую, треугольную, прямоугольную и др. (рис.11. 2).

Вподрезку называют кладку, если раствор заполняет швы заподлицо с наружной поверхности стены.

2. Материалы для каменной кладки

К искусственным каменным материалам относят кирпичи керамический и силикатный полнотелые и пустотелые, керамические и силикатные камни пустотелые и камни бетонные и гипсовые стеновые

Полнотелый керамический кирпич имеет размеры 250х120х65 мм и модульный (утолщенный) - 250х120х88 мм, масса кирпича 3,6...5 м. Плотность 1,6...1,8 т/м³, марки кирпича 75, 100, 150, 200, 250 и 300, водопоглощение до 8%. Кирпич изготовляют пластическим пpeccoванием с последующим обжигом. Основной недостаток - высокая теплопроводность.

Пустотелый, пористый и дырчатый кирпичи имеют при тех же размерах в плане высоту 65, 88, 103 и 138 мм (в 1,25, 1,5 и 2 раза большую высоту по сравнению с полнотелым кирпичом), меньшую плотность - 1,35...1,45 т/ м³. Марки кирпича - 75, 100 и 150. Применение этой разновидности кирпичей позволяет уменьшить массу стеновых изделий до 30%.

Силикатный кирпич применяют для стен с относительной влажностью не более 75%, марки кирпича - 75, 100 и 150. Кирпич изготовляют посредством прессования сырьевой смеси извести и кварцевого песка и последующей автоклавной обработки.

Керамические и силикатные пустотелые камни имеют размеры: (обычные - 250х120х 138 мм, укрупненные - 250х250х138 мм и модульные - 288х38х138 мм. Толщина камня соответствует двум кирпичам, уложенным на постель, с учетом толщины шва между ними. Поверхность камней бывает гладкой и рифленой.

Камни бетонные и гипсовые стеновые выпускают сплошными пустотелыми. Их изготовляют из тяжелых, облегченных и легких бетонов и гипсобетона с размерами 400х 200х200 мм, 400х200х90мм и массой до 35 кг.

Пустотелые и силикатные кирпичи нельзя применять для кладки стен ниже гидроизоляционного слоя, для кладки цоколей, стен мокрых помещений.

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 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).

3. Правила разрезки каменной кладки

Каменная кладка, выполняемая из отдельных кирпичей, соединяемых раствором в единое целое, должна представлять собой монолит, в котором уложенные камни не смещались бы под влиянием действующих на кладку нагрузок. Действующим на кладку силам противостоит в основном камень (раствор значительно менее прочен). Поэтому необходимо, чтобы камень воспринимал только сжимающие усилия и в основном - постелью. Чтобы смещение камней не происходило, их укладывают с соблюдением определенных условий, называемых правилами разрезки каменной кладки (рис. 11.3).

Правило первое. Кладку выполняют плоскими рядами, перпендикулярными действующей силе, т. е. правило устанавливает максимально допустимый угол наклона силы, действующей на горизонтальный ряд кладки. Допустимое отклонение усилия по вертикали не более 15... 17°, оно зависит от силы трения камня по поверхности раствора. Правило второе. Продольные и поперечные вертикальные швы в кладке не должны быть сквозными по высоте конструкции, кладка окажется расчлененной на отдельные столбики. Правило регламентирует расположение вертикальных плоскостей разрезки кладки относительно постели. По отношению к лицевой поверхности стены швы должны быть перпендикулярны или параллельны ей. Невыполнение этого правила может привести к расклиниванию рядов кладки.

Правило третье. Плоскости вертикальной разрезки кладки соседних рядов должны быть сдвинуты, т. е. под каждым вертикальным швом данного ряда кладки должны быть расположены камни, а не швы. Правило определяет взаимное расположение вертикальных продольных и поперечных швов в смежных рядах кладки. Камни вышележащего ряда необходимо укладывать на нижележащий ряд так, чтобы они перекрывали вертикальные швы между камнями в продольном и поперечном направлениях, кладку следует вести с перевязкой швов

Рис. 11.3. Правила разрезки каменной кладки:

а - воздействие на кладку наклонной силы; б - правильное, взаимно-перпендикулярное расположение вертикальных плоскостей разрезки кладки; в - то же, неправильное; г - кладка с правильной перевязкой вертикальных швов

в смежных рядах. Такая перевязка швов устраняет опасность расслоения кладки на отдельные столбики, которые, работая самостоятельно не в состоянии воспринимать усилия, которым может противостоять монолитная кладка.

При использовании в кладках прочных цементно-песчаных растворов возможны некоторые отклонения от этих правил. Допускается не перевязывать вертикальные продольные швы в пяти смежных рядах или вертикальные поперечные швы в трех смежных рядах кладки.

4. Системы перевязки и типы кладки

Раскладку кирпичей и камней в слоях кладки и чередование слоев производят в определенной последовательности, которую называют системой перевязки швов кладки. Слои кладки из камней правильной формы называют рядами кладки.

Горизонтальные швы имеют среднюю толщину 12 мм для кирпича и 15 мм для природных камней, а вертикальные швы должны иметь толщину 10 мм для кирпича и 15 мм для природных камней. Допускаемая толщина отдельных швов от 8 до 15 мм.

Толщину стен и столбов принимают кратными половине или целому кирпичу или камню, исключение составляют армированные перегородки в V₄ кирпича. В большинстве случаев кирпич в кладке укладывают плашмя, т. е. на постель, в отдельных случаях, например при кладке карнизов, кирпич укладывают на ребро - боковую ложковую грань.

Толщину сплошной кирпичной кладки назначают кратной 0,5 кирпича, поэтому стены могут иметь следующую толщину: полкирпича -12 см; кирпич - 25 см; полтора кирпича - 38 см; два кирпича - 51 см; два с половиной - 64 см; три кирпича - 77 см.

Высота рядов кладки складывается из высоты кирпича или камней и толщины горизонтальных швов раствора. При средней толщине слоя раствора 12 мм и кирпича 65 мм высота ряда кладки составит 77 мм, при толщине утолщенного кирпича 88 мм - соответственно 100 мм. Таким образом, при кирпиче толщиной 65 мм на 1 м кладки по высоте размещается 13 рядов, при кирпиче толщиной 88 мм - 10 рядов.

Прямоугольность формы и изготовление камней и кирпичей в соответствии со стандартами позволили установить определенный порядок и взаимосвязь их расположения в конструкциях, обеспечивающих целостность и монолитность кладки. Достигают этого за счет укладки камней по так называемым системам перевязки кладки.

Все разработанные и применяемые на практике системы перевязки соответствуют правилам разрезки кладки. Для каменной кладки различают перевязку вертикальных, продольных и поперечных швов. Перевязка продольных швов необходима для того, чтобы кладка не расслаивалась вдоль стены на более тонкие составляющие и чтобы возникающие от приложенной нагрузки напряжения в кладке распределялись равномерно по всей ширине стены. Перевязка поперечных швов необходима для продольной связи между отдельными кирпичами, обеспечивающей перераспределение нагрузки на соседние участки кладки и сохранение монолитности стены при возможных неравномерных осадках, температурных деформациях и т.п. Перевязку поперечных швов выполняют ложковыми и тычковыми рядами, а продольных - только тычковыми. Основные применяемые системы перевязки: однорядная, многорядная и четырехрядная.

Цепная однорядная кладка применима при кладке стен из всех видов кирпича и камней. Кладку выполняют чередованием через один тычковых и ложковых рядов, при этом каждый вертикальный шов между кирпичами или камнями нижерасположенного ряда перекрывают кирпичами или камнями следующего ряда (рис. 11.4, а). Вертикальные поперечные швы при такой системе перевязки перекрывают на U кир-тича за счет применения кирпичей четверток и трехчетверток и осу-дествляя перевязку для продольных швов в полкирпича.

Многорядная шестирядная кладка, в которой поперечные вертикальные швы перекрывают в каждом ряду, а продольные вертикальные швы - только через 5 горизонтальных рядов, т. е. система перевязки предусматривает чередование в наружных верстах шести рядов кирпича - одного тычкового и пяти ложковых (рис. 11.4, б). При такой кладке поперечные швы в смежных ложковых рядах сдвинуты на V₂ кирпича, а продольные перекрывают лишь кирпичом 6-го ряда. Особенность кладки в том, что пять рядов подряд укладывают одними ложками вдоль стены, в этом значительное преимущество кладки по отношению к однорядной, так как укладка кирпичей в забутку значительно проще, чем верстовых камней.

Прочность у многорядной кладки меньше на 2...5%, чем у однорядной, но она имеет ряд преимуществ:

проще и быстрее выполнение работ;

для работы не требуются кирпичи-трехчетвертки;

в наружные версты укладывают в 1,3 раза меньше целого кирпича;

объем забутки у однорядной кладки 25%, а у многорядной -42%;

используют любой бой кирпича для забутки.

Рис. 11.4. Системы перевязки швов при кладке стен толщиной в два кирпича: однорядная (цепная); б - многорядная; 1 - тычковые ряды; 2.6 - ложковые ряды; 7 - забутка

Рис.11. 5. Облицовка стен из кирпича и керамических камней:

а - при многорядной перевязке; б - то же, при однорядной; в - стена из керамических камней с облицовкой из кирпича; г - то же, с облицовкой керамическими камнями; д - кладка без перевязки вертикальных швов наружной версты; е - то же, с перевязкой вертикальных швов в пределах трех рядов кладки

Как недостаток системы перевязки можно отметить значительное усложнение выполнения кладки в зимних условиях при отрицательных температурах. Это обусловлено тем, что замерзание раствора в продольных вертикальных швах может вызвать выпучивание наружных или внутренних верст кладки толщиной в 1/₂ кирпича, которые не имеют поперечной перевязки на высоту пяти рядов.

Четырехрядную кладку применяют для кладки столбов и узких простенков длиной до 1 м. Допускается совпадение поперечных вертикальных швов в трех смежных рядах кладки.

Столбы и простенки следует выкладывать только из целого отборного кирпича.

Кладку из кирпича начинают и заканчивают тычковыми рядами. Их располагают в местах опирания балок, прогонов, ферм, плит перекрытий и покрытий, в выступающих рядах кладки - карнизах, поясках, независимо от последовательности кладки рядов принятой системы перевязки. Тычковыми рядами также связывают верстовые ряды с забуткой, поэтому они всегда должны выполняться из целого кирпича.

Типы кладки. Кладку стен с облицовкой применяют для придания фасадам лучшего внешнего вида и повышения сопротивляемости наружных поверхностей стен атмосферным воздействиям. Используют лицевой кирпич, плиты керамические и из естественного камня с обязательной перевязкой всей кладки по типу однорядной или многорядной кладки (рис. 11.5)

Кладку стен с облицовкой кирпичами и камнями правильной формы применяют для оформления фасадов уникальных зданий и объектов массового строительства, для внутренних стен вестибюлей, лестничных клеток, подземных переходов, для замены трудоемкой штукатурки. Облицовку ведут одновременно с кладкой стен или со сдвигом по времени специальным лицевым кирпичом и керамическими камнями различной обработки и расцветки. Наиболее часто применяют следующие размеры камней и кирпичей: обычного лицевого кирпича -250х120х65 или 88 мм, камней - 250х120х140 мм, трехчетверток -188х120х140 мм.

Облицовку стен кирпичом и керамическими камнями одновременно с кирпичной кладкой выполняют путем укладки ее ложковыми рядами и перевязкой с основной кладкой путем укладки тычковых рядов с заделкой кирпичей на V₂ длины в монолит основной кладки. Допускают связывание облицовочной кладки с основной с помощью штырей из нержавеющей стали. Применяют различные варианты перевязки облицовочного слоя с кладкой массива стены, но они должны быть обязательно увязаны, и составлять единое целое с основной кладкой, выполняемой по одно- или многорядной системе перевязки.

При однорядной системе перевязки облицовку фасадной плоскости производят чередованием ложкового и тычкового рядов. Лицевой кирпич значительно дороже обыкновенного, по этой причине способ оказывается наименее экономичным, так как половина рядов из лицевого кирпича выполняют тычковыми.

При возведении стен по многорядной системе перевязки с фасадной стороны пять ложковых рядов перекрывают одним тычковым. Дорогой лицевой кирпич используют более рационально.

Облицовку стен из керамических камней выполняют заведением в массив двух тычковых рядов через пять ложковых, а при использовании облицовочных камней - тычковый ряд чередуют тремя ложковыми. Для придания облицовочному слою большей архитектурной выразительности перевязку швов допускается выполнять с отступлениями от общих требований: вертикальные поперечные швы можно не перевязывать по всей высоте здания или в пределах 3...5 рядов кладки.

Кладку стен облегченной конструкции используют для уменьшения расхода кирпичей и общего снижения собственной массы кладки. Кладка состоит из двух параллельных ложковых стенок с перевязкой тычками через 3...5 рядов, иногда и более. Образовавшуюся полость заполняют теплоизоляционной засыпкой, легким бетоном, блоками или плитами утеплителей. Для большей жесткости конструкции при стенах в два и менее кирпичей тычковые ряды устраивают в разных уровнях в шахматном порядке. Применение облегченных кладок позволяет снизить расход кирпича на 30...40%, значительно сократить трудоемкость и стоимость работ.

Армированная каменная кладка - специфика ее в том, что для повышения прочности в швы укладывают арматурные сетки или отдельные стержни (рис.11. 6). Для поперечного армирования применяют прямоугольные проволочные сетки или сетки «зигзаг». Расстояние между стержнями сетки при их диаметрах 3...8 мм должно быть в пределах 30... 120 мм. Сетки «зигзаг» целесообразно располагать в двух смежных рядах так, чтобы расположение прутков в них было взаимно перпендикулярным. Сетки по вертикали укладывают по проекту, но не реже чем через 5 рядов кладки. Обычно прямоугольные сетки имеют диаметр стержней до 5 мм, «зигзаг» - от 5 до 8 мм. Для обеспечения защитного слоя раствора необходимо, чтобы толщина швов кладки превышала диаметр проволоки не менее чем на 4 мм.

Для продольного армирования диаметр сжатой арматуры должен быть не менее 3 мм, а растянутой - 8 мм. Армирование осуществляют стержнями или сетками, размещенными как в самой кладке, так и рядом с ней с наружной стороны, крепление с кладкой во втором случае осуществляют хомутами, заделанными в кладку. Для предохранения армирования от коррозии в сухих условиях эксплуатации марка раствора должна быть не менее 25, во влажных условиях - не менее 50.



Рис.11.6. Армирование кирпичных столбов и простенков:

а - прямоугольными сетками; б - зигзагообразными сетками; 1 - выступающие концы прутков сеток

Лекция 12

Технология каменной кладки. Продолжение темы

1.Кладка из керамических, бетонных и природных камней правильной формы

Из керамических камней с поперечными щелевыми пустотами стены, простенки и столбы выкладывают по однорядной системе перевязки. Камни укладывают пустотами вверх на растворах с подвижностью, исключающей затекание раствора в пустоты камней. Толщина вертикальных и горизонтальных швов должна соответствовать швам каменной кладки. При кладке из бетонных и природных камней применяют многорядную систему перевязки, но с укладкой поперечных тычковых рядов не реже, чем в каждом третьем ряду.

В связи с новыми требованиями по теплозащите зданий в конструкции наружных кирпичных стен должны быть внесены значительные конструктивные изменения: увеличена их толщина до 4...5 кирпичей при использовании только кирпича или для уменьшения толщины в кладку должен быть введен дополнительный, теплоизоляционный слой.

Рис. 12.1. Конструктивные схемы наружных кирпичных стен:

1-кирпичная кладка; 2 - утеплитель; 3 - штукатурка; 4 - гипсокартон

В этой связи наружные стены выполняют в виде трех основных конструктивных схем: массив, массив с утеплителем внутри или на поверхностях стены (рис.12.1.). Массив - наиболее распространенная форма, но по последним нормативным требованиям для обеспечения требуемой теплозащиты толщина стены для климатического пояса Москвы должна быть более 100 см. Это приводит к значительному увеличению расхода кирпича и возрастанию массы стены. Сейчас широко внедряют вторую и третью схемы. При укладке утеплителя в телестены первоначально ведут кладку основной части стены на высоту яруса (в 1,5...2 кирпича). В процессе работ в швы через два ряда кирпичей с шагом 50 см укладывают штыри из нержавеющей стали диаметром 5...8 мм. Выступающий за кладку конец должен на 3...5 см превышать толщину утеплителя. После выполнения кладки на высоту яруса на стержни нанизывают плиточный утеплитель (пенополистирол, роквул), далее на высоту яруса с учетом выступающих стержней выкладывают внутреннюю часть кладки (0,5... 1 кирпич).

Третья схема предусматривает установку утеплителя с наружной или внутренней, сторон кладки. Снаружи, как элемент отделки фасада (технологии «Алсеко» и «Тексколор») устанавливают плитный утеплитель, сверху закрепляют отделочную сетку, по ней устраивают защитный слой и окрашивают. Утеплитель может оказаться внутри конструкции стены при оштукатуривании по кирпичу наружной версты кладки или отделке фасада декоративными панелями, витражами, искусственным или естественным камнем. При установке внутри помещения утеплитель облицовывают гипсокартонными панелями по металлическому каркасу или, что реже, оштукатуривают по сетке, далее поверхность грунтуют и окрашивают.

2. Бутовая и бутобетонная кладка

Естественные каменные материалы подразделяют на камень бутовый и блоки из природного камня.

Бутовой называют кладку из природных камней (кусков камней) неправильной формы максимальным размером не более 500 мм, связанных между собой строительным раствором. Для кладки применяют камни массой не более 50 кг разной конфигурации и размеров, а именно, рваный камень неправильной формы, постелистый, у которого две примерно параллельные плоскости, и булыжник, имеющий округлую форму.

Блоки из природного камня вырезают или выпиливают из известняка, ракушечника, туфа, песчаника и т. д. Блоки применяют для наружных и внутренних стен, а также для фундаментов и стен подвалов. В настоящее время в строительстве в основном используют искусственный камень, природный применяют в случае экономической целесообразности - при строительстве в районе его массового залегания, при невозможности доставки других материалов и т. д.

Из бута возводят фундаменты, стены подвалов, подпорные стены и другие конструкции, а в районах с большими запасами постелистого камня - стены малоэтажных зданий. Бутовую кладку желательно вести с перевязкой швов, чередуя тычковые и ложковые камни. В местах примыканий и пересечениях нужно укладывать более крупные камни постелистой формы.

Первый ряд бутовой кладки выкладывают из постелистых камней насухо, тщательно заполняют пустоты щебнем, утрамбовывают и заливают жидким раствором. Последующие ряды кладки выполняют одним из двух способов - «под залив» или «под лопатку» (рис.12.2, а).

3.Кладка «под залив»

Кладка «под залив» - каждый ряд камней высотой 15...20 см выкладывают насухо в распор со стенками траншеи или опалубки, пустоты заполняют щебнем и заливают жидким раствором подвижности 13... 15 см. Раствор не заполняет все отверстия, кладка получается с пустотами, что снижает ее прочность. Камни укладывают без строгой перевязки швов и устройства верстовых рядов; это менее трудоемко и не требует высокой квалификации каменщиков. Поэтому на таких фундаментах и при такой системе кладки разрешают возводить здания высотой не более двух этажей.

Рис.12.2. Кладка из природных камней неправильной формы:

а - бутовая кладка; б - бутобетонная кладка; / - верстовые камни; 2 - раствор; 3 - постелистые камни; 4 - бетонная смесь

4. Кладку «под лопатку»

Кладку «под лопатку» выполняют горизонтальными рядами из подобранных по высоте камней с перевязкой швов по однорядной системе перевязки. Начинают кладку с укладки наружной и внутренней верст на растворе с высотой ряда до 30 см. В промежутки между верстами набрасывают раствор подвижностью 4...6 см и укладывают камни забутки. Образовавшиеся промежутки между камнями расщебенивают. Кладка получается достаточно прочной, способом «под лопатку» выкладывают фундаменты, стены и столбы.