Строительные конструкции

Раздел: Строительство

Каменная кладка состоит из камня и раствора, а в армированной кладке в швы закладывают стальную арматуру. В облегченные кладки включают также утеплитель.

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) и низкой прочности (марок 4—25) (см.  13.2). 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.

Бетоны, применяемые в качестве утеплителей кладки, должны иметь проектные марки по временному сопротивлению сжатию 7, 10, 15, а для вкладышей и плит не менее 10.

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.

Местные природные камни можно применять без лабораторных испытаний на морозостойкость, если опыт длительной эксплуатации этих материалов в подобных условиях показал достаточную их долговечность.

Теплоизоляционные свойства каменных материалов существенно влияют на стоимость наружных стен. Чем больше объемная масса материала, тем они теплопро- водиее и тем больше получается толщина и стоимость наружных стен (см.  13.1). Поэтому для кладки стен необходимо стремиться применять каменные материалы с низкой плотностью (р=500...1200 кг/м3): облегченный (пористый и дырчатый) кирпич, пустотелые керамические и бетонные камни, камни из ячеистого бетона и т. д

А. Искусственные камни. Кирпич. Виды кирпича: глиняный обыкновенный (обожженный) пластического прессования и полусухого прессования, силикатный, шлаковый, глиняный пустотелый пластического и полусухого прессования (дырчатый и пористо-дырчатый). Размеры кирпича в плане 250X120 мм, высота 65 мм (одинарная), 103 мм (полуторная) и модульная — 88мм ( 13.4,о, б).

Плотность сплошного кирпича р—1700...2000 кг/м3, легкого кирпича р=700... 1500 кг/м3. Марки кирпича от 50 до 200. Применение легкого кирпича вследствие его меньшей теплопроводности позволяет уменьшить толщину стен на 15—20%.

Керамические пустотелые камни ( 13.4, в, г) выпускаются с вертикальными или горизонтальными пустотами, объем пустот в них достигает 50—60%- Благодаря наличию пустот значительно улучшаются теплотехнические свойства камня, плотность камня р=1000... 1400 кг/м3, что даже ниже, чем плотность дырчатого кирпича.

Размеры камней с вертикальными щелевидными пустотами 250X120X138 мм, ширина пустот до 12 мм. Марки камней по прочности 50—150, по морозостойкости не ниже Мрз15.

Бетонные обыкновенные камни изготовляют из тяжелого бетона р = 1800 кг/м3, из легкого бетона на пористых заполнителях р=900...1800 кг/м3 и из ячеистого бетона. Основные размеры камней 390X190X188 и 390X90X188 мм ( 13.4, д, е). Марки камней по прочности из тяжелого бетона от 50 до 200, из легкого бетона от 25 до 100. Камни выпускаются, как правило, облегченными с щелевидными пустотами или трехпустот- ные, но могут быть и сплошными (для фундаментов, цоколей н стен мокрых помещений).

Камни из ячеистых бетонов имеют плотность 600— 1200 кг/м3, марки по прочности от 25 до 100 и морозостойкость не ниже Мрз 25.

Гипсовые, гипсобетонные и грунтовые камни, а также сырцовый (необожженный) кирпич применяют из-за их малой прочности и водостойкости для кладки стен одноэтажных временных зданий

Б. 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.

Пиленые камни легких пород (туф, известняк-ракушечник) имеют размеры 490X240X188 или 390Х190Х XI88 мм. Их применяют обычно в районах, близких к месту добычи (Крым, Молдавия, Кавказ). Плотность камней 900—2000 кг/м3, марки по прочности от 7 до 125.

Тесаные камни из мрамора, песчаников, гранита, известняка плотного и других пород применяют для облицовок цоколей, столбов, стен, полов и т. д.

В. 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 ( 13.5).

Лицевой кирпич и лицевые камни имеют размеры соответственно 120X250X65 и 120Х250ХН0 мм; их укладывают в стены с фасадной стороны вперевязку с остальной кладкой, и они участвуют в совместной работе кладки при восприятии действующих нагрузок. Лицевой кирпич и камни выпускают марок 150, 125, 100 и 75, морозостойкость не ниже Мрз 25.

Облицовочные керамические плиты изготовляют двух типов: закладные ( 13.5,г), устанавливаемые одновременно с кладкой стены, и прислонные ( 13.5,5, е), облицовка которыми производится на цементном растворе после окончания кладки стен. Прочность плит должна быть не ниже 100 кгс/см2 (10 МПа), морозостойкость— не менее 25 циклов и водопоглощение должно быть не более 10%. Плиты не участвуют в работе кладки на сжатие и служат только для облицовки фасадов.

Бетонные плиты и детали, изготовляемые толщиной 40—60 мм из бетона марки 200 и выше на белом и цветном цементах или на портландцементе с минеральными красителями, применяют в районах, где нет производства керамических облицовочных изделий. Морозостойкость плит должна быть: для облицовки стен не менее 35 циклов и для цоколей не менее 50 циклов.

Плиты и изделия из природного камня изготовляют из изверженных и осадочных горных пород: гранита, диорита, сиенита, габбро, известняка, доломита, туфа. Толщину плит и камней принимают 40—250 мм, ширину (высоту) — 300—1000 мм (кратно 50 мм). Ввиду большой стоимости и трудоемкости облицовка из природного камня применяется в наиболее ответственных зданиях.

Г. 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.

Блоки из тяжелого бетона (р^2400 кг/м3) для стен подвалов имеют размеры: высоту 580 и 280 мм, ширину 300—600 мм и длину 780, 1180 и 2380 мм- Бетон марки не менее 100.

Бетонные блоки для наружных стен изготовляют из легкого бетона плотностью р==900...1600 кг/м3 на пористых заполнителях, ячеистого бетона р=800... 1200 кг/м3. Размеры блоков назначают в зависимости от схемы разрезки стены: двухрядной или многорядной (см.  13.3). Наиболее применяемые марки крупных блоков по прочности 50—150, а для блоков из ячеистых бетонов допускаются также марки 25 и 35. Блоки наружных стен имеют, как правило, офактуренную лицевую (фасадную) поверхность из декоративного бетона или облицованную керамическими материалами. Внутренние поверхности блоков должны быть подготовлены под окраску или под оклейку обоями

Блоки из силикатного бетона не рекомендуется применять в ограждениях помещений с относительной влажностью воздуха более 75%, так как при длительном действии повышенной влажности снижается прочность бетона.

Крупные блоки из кирпича и керамических камней (сплошной и облегченной кладки) изготовляют из всех видов кирпича и камней на растворе не ниже марки 25. В облегченной кладке пустоты заполняют легким бетоном марки 15 и выше или теплоизоляционными камнями и плитами. Заполнять пустоты засыпками (шлаком, минеральной ватой и т. п.) не разрешается. Размеры блоков назначают кратно размерам кирпича или керамических камней с учетом общей схемы разрезки стен. Применение крупных кирпичных блоков позволяет на 15% снизить трудовые затраты на постройке в сравнении с затратами из обычной кладки. Однако по эффективности они уступают панелям, поэтому широкого распространения кирпичные блоки до сих пор не получили.

Крупные блоки из природного камня плотностью до 2200 кг/м3 (известняка и туфа) выпиливают или целиком из горной породы, или выкладывают из мелких камней на растворе. Прочность камня — не ниже марки 25. Толщина блоков обычно равна 40 и 50 см, длина 40 — 200 см и высота 78—276 см в зависимости от схемы разрезки степы.

2. Строительные растворы. Раствор обеспечивает связь отдельных камней между собой, образуя единый монолит — кладку, уменьшает ее продуваемость и вла- гопроницаемость. В горизонтальных швах расгвор 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 \ /р^1500 кг/м3 и легкие при р< 1500 кг/м3. Прочностные ^ свойства растворов характеризуются следующими марками: 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200. Марки раствора — это предел прочности при сжатии /?2в,_ кгс/см2, образцов кубов размером 70,7X70,7X70,7 мм, выдержанных 28 сут и испытанных согласно ГОСТ 5802—66. _

При более низких температурах твердения прочность раствора на портландцементе понижается: при t— = 10°С — на 12%; при t=5°C — на 25—30%; при t= = 1°С—на 45%.

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. В качестве пластифицирующих добавок можно применять органические вещества (мылонафт, БС в виде порошка, омыленный древесный пек ЦНИПС-1 и др.). Однако прочность раствора с органическими пластификаторами снижается, поэтому их применение разрешается для кладки стен малоэтажных зданий или в верхних двух-трех этажах многоэтажных зданий.

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 цемент- но-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.

Для изготовления крупных блоков из кирпича и камней всех видов марка раствора исходя из условий транспортабельности блоков принимается не менее 25. Для изготовления виброкирпичных панелей применяют рас- творьг марок 75, 100 и 150.

Горизонтальные швы между блоками при их монтаже * выполняют обычно на растворе марки 50 и выше, а при монтаже панелей — марок 75—150.

3. Стальная арматура. Для армирования каменных конструкций нормы предусматривают применять: а)сталь горячекатаную круглую гладкую класса A-I и периодического профиля класса А-II 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.

Вопросы для самопроверки

1.         Назовите виды конструкций и элементов зданий, где применяется каменная кладка.

2.         Виды каменных кладок и их характеристика.

3.         Достоинство и недостатки каменных конструкций.

4.         Типы искусственных камней, их характеристики и отличия.

5.         Типы природных камней, марки, области применения.

6.         Виды растворов, марки, способы применения.

7.         Требования прочности и долговечности к каменным материалам.