Связующим материалом в каменной кладке является раствор. Темпы твердения и прочность раствора зависят от условий его твердения и в первую очередь от температуры окружающей среды.
Большое разнообразие климатических условий на территории СНГ, значительные колебания температуры не только в течение года, но и в течение суток и необходимость выполнения работ в те
всего года потребовали разработки различных способов возведения каменной кладки как при значительных отрицательных температурах окружающей среды, так и в условиях сухого жаркого климата.
1. Возведение кладки при отрицательных температурах. Отрицательные температуры оказывают влияние на физико-химические процессы в свежевыложенной кладке. Гидратация цемента и твердение раствора в кладке прекращаются из-за перехода воды в лед, а реакция гидратации, начавшаяся до замерзания, прекращается. Раствор при замерзании превращается в прочную механическую смесь льда, цемента и песка (или извести и песка). Вода, переходя в лед, увеличивается в объеме (примерно на 9%), вследствие чего раствор разрыхляется, а его прочность снижается. На поверхности камня образуется пленка воды вследствие миграции влаги из теплого, раствора к холодному камню. Образование такой пленки приводит к низкой прочности сцепления камня с раствором. Совокупность действий этих физико-химических процессов приводит к тому, что при раннем замораживании конечная прочность кирпичной кладки в возрасте 28 дн составляет при растворе марки 100—90%, марки 50.—а0%, марки 25---0% и марки 10—75% от прочности нормально твердевшей кладки.
В известковом растворе твердение при замораживании также прекращается. Для его твердения необходимы: испарение воды, частичная карбонизация, кристаллизация гидроксида кальция и срастание кристаллов СаСОз и Са(ОН)2.
С учетом устранения указанных негативных факторов применяют следующие методы возведения кладки при отрицательных температурах: замораживание, с применением противоморозных добавок, с электропрогревом, в тепляках.
Кладка замараживанием производится на открытом воздухе на неподогретых, но очищенных от снега и наледи камнях, укладываемых на подогретый раствор. Под действием отрицательной температуры раствор замерзает и в таком состоянии находится до оттаивания кладки весной или при искусственном обогреве. Оттаявший раствор набирает прочность. Под действием этих процессов прочность кладки во временных параметрах меняется (рис. 9.20).
В начальный период свежевыложенная незамерзшая кладка имеет прочность 0,33 R28 в основном за счет перевязки швов. Под действием отрицательной температуры раствор замерзает (I период) и прочность кладки становится даже несколько выше (период II), чем кладки, выложенной в летних условиях. Весной с наступлением потепления (или искусственного отогревания) кладка оттаивает. Раствор оттаивает (период III), и прочность кладки падает до Rот, которая называется критической и по величине может быть несколько выше первоначальной прочности свежевыложенной кладки, так как раствор до его замерзания в период I и при оттаивания в период III может набрать определённую прочность. С наступлением устойчиво положительных температур наружного воздуха прочность кладки начинает необратимо повышаться (IVпериод). Однако через 30 дн она не всегда достигается того значения, которое могло быть, если бы кладка не была заморожена (в зависимости от вида, марки раствора и температурных условий).
Каменные конструкции при оттаивании отличаются повышенной деформативностью. В этот период оттаивающий раствор обжимается вышележащими слоями кладки и конструкции дают осадку (до 2 мм на 1 м высоты кладки). Такая осадка была бы не страшна, если бы она была равномерной по всему сечению конструкций. В действительности же осадка, как правило, неравномерна. Объясняется это неравномерностью оттаивания раствора по толщине. Неодинаково так же, вернее неодновременно, оттаивают стены, обращённое на север и юг. При искусственном отогреве стен внутри помещений перед началом отделочных работ так же происходит неравномерное оттаивание и твердения раствора. Таким образом, в III период часть раствора в кладке остаётся ещё в замёрзшем состоянии, часть оттаяла и какое-то количество его уже набрало прочность. Положение усугубляется ещё и действием на конструкцию эксцентричной нагрузки.
Обеспечение прочности и устойчивости конструкций необходимо выполнять как в процессе кладки, так и до наступления оттаивания раствора.
Технологический процесс выполнения кладки имеет свои особенности. Кирпич и другие стеновые материалы перед укладкой в конструкцию очищают от снега и наледи. Кладку ведут на пластичных растворах (цементном или сложном), доставляемых к рабочему месту в подогретом состоянии. Температура кладочного раствора зависит от температуры наружного воздуха: при температуре наружного воздуха до —10°С температура раствора должна быть +100С, а при температуре наружного воздуха до —200С и ниже температура кладочного раствора должна быть соответственно + 1 50С и +200С. Положительная температура необходима не для ускорения процесса твердения раствора, а для качественного выполнения кладки. Раствор расстилают небольшими порциями для укладки двух-трех кирпичей. Это предохраняет раствор от преждевременного смерзания. Кирпич и керамические камни укладывают способом вприжим, соблюдая толщину швов, установленную для летней кладки: горизонтальные —10... 15 мм, вертикальные —8... 15 мм. При перерывах,,, в работе вертикальные швы верхних рядов кладки должны быть заполнены раствором. Выложенные конструкции накрывают толем.
Общую устойчивость кладки повышают также укладкой стальных связей в углах (рис. 92Г, а), в местах примыкания и пересечения стен (рис. 9.2 1, 6); установкой плит междуэтажного перекрытия после завершения кладки этажа и анкеровкой их со стенами; укладкой стальных анкеров, связывающих колонны каркаса со стенами производственных зданий; армированием кирпичных столбов и простенков. Чтобы обеспечить возможность осадки конструкции от обжатия оттаявшего раствора, высоту проемов делают несколько больше, чем в летней кладке (на 5 мм).
До начала оттаивания принимают меры по разгрузке конструктивных элементов кладки или их усиления. для разгрузки простенков в проемах в распор устанавливают стойки на клиньях
позволяющих регулировать их положение по мере осадки кладки (рис. 9.22, а). Иногда используют металлические стойки с домкратными опорами. С целью уменьшения нагрузки от прогонов под их концы подводят стой к для увеличения несущей способности и обеспечения устойчивости столбов и простенков устанавливают стальные обоймы или инвентарные хомуты из металлических уголков, стянутых болтами (рис. 9.22, 6, в). Высокие простенки раскрепляют двусторонним сжимами (рис. 9.22, д), а отдельно стоящие стены, высота которых более чем в 5 раз превышает их толщину, временно закрепляют двусторонними подкосами (рис. 9.22, г).
Временные крепления (разгрузочные стойки, стальные обоймы и хомуты, двусторонние сжимы и др.) после оттаивания кладки оставляют на период на период начального твердения, но не менее чем на 12 сут.
Кладка способом замораживания требует тщательного выполнения, так как быстрое замерзание раствора затрудняет исправление; обнаруженных дефектов строгим соблюдением всех требований проекта производства работ в зимних условиях, так правильностью перевязки, размерами швов, горизонтальностью рядов, вертикальностью углов, размещением арматурных связей и т.д.
Предельная высота стен из-за незначительной прочности раствора в момент оттаивания ограничена пятью этажами (до 15 м).
Кладка на цементном и смешанном растворах обеспечивает при растворах с противоморозными химическими добавками набор прочности при отрицательной температуре не менее 20% проектной, а при благоприятных условиях за 2... 3 зимних месяца раствор может приобрести до 70... 80% марочной прочности. В результате прочность кладки на растворах с противоморозными добавками не меньше чем у конструкций, выложенных летом.
В качестве противоморозной добавки для надземной кладки
чаще всего применяют нитрит натрия и поташ. Хлористые соли кальция и натрия, повышающие гигроскопическую влажность кладки и вызывающие появление на поверхности кладки высолов, обычно применяют лишь для кладки подземных фундаментов из
бута и бутобетона, а также наружных стен и внутренних столбов. промышленных и складских зданий с нормальной эксплуатационной влажностью, а также когда к отделке поверхности не предъявляют повышенных требований.
Кирпич и камень при кладке на растворах с противоморозным добавками очищают от снега и наледи. Кладку ведут такими
способами, как и при положительной температуре. -
раствора в момент укладки в дело должна быть при слабых морозах (до — 10°С) не ниже +50С; при средних морозах (до — 200С) + 100с; при сильных морозах (ниже —200С) +150С.
При морозах до — 15°С кладку ведут на растворах с добавкой
нитрита натрия (5... 10% массы цемента). Удобоукладываемость
таких растворов сохраняется на морозе в течение 1,5... 3 ч. Растворы с нитритом натрия при температуре ниже — 15°С почти не набирают прочности, они как бы «засыпают», но при температурах выше — 15°С растворы вновь «оживают» и их твердение продолжается.
При морозах до — 30°С в кладочные растворы вносят поташ (5... 10% массы цемента) и замедлитель схватывания (сульфитнодрожжевую бражку). Из-за быстрого схватывания такой раствор следует израсходовать в течение 1 ч. добавки поташа способны вызывать коррозию (разрушение) силикатов, поэтому растворы, содержащие такую добавку, имеют ограниченное применение при возведении конструкций из силикатного кирпича.
Электропрогрев кладки применяют при небольших объемах работ для наиболее нагруженных простенков и столбов нижних этажей
многоэтажных зданий.
Кладку, подлежащую электропрогреву, выполняют на цемент- ном растворе марки 50 и выше. В процессе работы в швы кладки помещают пластинчатые электроды, подключаемые затем к электрической сети напряжением 220... 380 В (рис. 9.23,, а).
В армированной кладке столбов роль электродов выполняют стальные сетки (рис. 9.23, 6). Участки кладки между электродами или стальными сетками, подключенными к разным фазам тока, являются сопротивлением, растворные швы — проводниками.
Электрический ток, проходя через растворные швы, нагревает
их до температуры 30... 35’С, ускоряя тем самым процесс твердения. Электропрогрев кладки продолжают до набора раствором не менее 20% марочной прочности.
2. Возведение кладки в условиях сухого жаркого климата. При выполнении кладки в условиях сухого жаркого климата особое внимание уделяют сохранению подвижности раствора до его укладки. Для этого следует предохранять раствор от потерь влаги и разогрева в процессе транспортирования и кладки.
Кладка ведется о кирпич перед укладкой в конструкцию следует погружать в воду на время, необходимо для оптимального увлажнения, или обильно смачивать. При перерывах в работе верхней ряд кладки следует оставлять не прикрытым раствором, а продолжение кладки после перерыва необходимо начинать с полива водой.
Для защиты кладки от преждевременного испарения воды растворной части выполненные конструкции закрывают влагоёмкими материалами, которые периодически увлажняют, или устраивают солнцезащитные покрытия.
Контроль качества
Соответствие каменной кладки проекту и требованиям СНиПа контролирует в процессе поступления материала на строительную площадку – входной контроль, в процессе возведения конструкций – операционный контроль и во время приемки – приемочный контроль.
1. В процессе входного контроля контролируют поступающие на строительную площадку стеновые материалы и раствор.
Стеновые материалы проверяют производитель работ, мастер
и бригадир, чтобы они по форме и точности соответствовали требованиям стандартов; своевременно сообщают в строительную лабораторию о поступившей на строительную площадку новой партии стенового материала и участвуют в отборе пробы для испытаний.
На строительной площадке визуально определяют качество поступившего материала по внешнему виду и размеру камней. кирпич. любых видов не должен иметь отбитых углов, искривлений и других дефектов. Лицевой кирпич, кроме того, должен иметь ровную чистую поверхность и чистые грани. Кирпич силикатный должен: быть однородного цвета, без трещин и включений минерального сырья. Не допускается к приемке керамический кирпич «недожог», а также кирпич, который имеет известковые включения (дутики), вызывающие впоследствии разрушение кирпича.
В поступившей партии бутового камня должно содержаться не:
менее 70% кусков массой 20... 40 кг; в остальной части не должно быть камней массой менее 5 кг. Камни не должны иметь трещин, расслоений и следов выветривания, глинистых и других рыхлых прослоек.
Готовый раствор, поставляемый на строительную площадку, должен иметь паспорт с указанием даты и времени изготовления,:, марки и подвижности. Поступивший раствор (или изготовленный на строительной площадке) дополнительно проверяют по следующим основным показателям: подвижности, плотности, расслаиваемости и прочности при сжатии. Такие проверки производят ежедневно и при каждом изменении состава раствора.
Подвижность раствора определяют не менее трех раз в смену. Величину подвижности определяют глубиной погружения в него эталонного стального конуса (рис. 9.24, а). для этого сосуд наполняют смесью примерно на 1 см ниже его краев. Уложенный раствор штыкуют 25 раз стержнем диаметром 10... 12 мм и несколько раз встряхивают легким постукиванием сосуда о стол. Острие конус (масса 300 г, высота 180 мм, диаметр 75 мм) приводят в соприкосновение с поверхностью раствора в сосуде. Затем предоставляют возможность конусу погружаться в растворную смесь и по циферблату с погрешностью 0,2 см отсчитывают глубину погружения. Подвижность (в см) растворной смеси вычисляют как арифметическое результатов двух испытаний.
для определения подвижности раствора непосредственно у - ста укладки допускается применять конус без штатива. Острие конуса приводят в соприкосновение с раствором и дают ему возможность свободно погружаться. Величину подвижности определяют по делениям на конусе. В зависимости от назначения подвижность раствора должна быть различна:
Регламентируемая рабочая подвижность (см) раствора в летних и зимних условиях в зависимости от назначения
Для обычной кладки из сплошного кирпича а так же для кладки из бетонных камней и естественных камней легких пород…………………………………… 9…13
Для обычной кладки из дырчатого кирпича или керамических камней со щелевыми пустотами………………………………………………………………… 7…8
Для бутовой кладки………………………………………………………. 4…6
Для заливки пустот при бутовой кладке……………………………… 13…15
Для вибрированной бутовой кладки……………………………………. 1…3
Плотность растворной смеси определяют с помощью цилиндрического сосуда объёмом 1л с насадкой (рис. 9.24., б). Сосуд наполняется растворной смесью с некоторым избытком надетой насадкой. После этого смесь уплотняют 25-кратным штыкованием стальным стержнем диаметром 10…12мм, с последующим встряхиванием сосуда 5…6 раз лёгким постукиванием его об стол, затем насадку снимают и срезают избыток растворной смеси в ровень с краями. Сосуд со смесью взвешивают и из полученного значения вычитают массу сосуда. Плотность растворной смесью определяют, как частное от деления массы смеси на объём её в сосуде. Плотность растворной смеси вычисляют как среднее арифметическое результатов двух испытаний.
Расслаиваемость растворной смеси определяют в тех случаях, когда при транспортировании или хранении смесь расслаивается и нарушается ее однородность. Для определения величины расслаиваемости растворной смеси пользуются специальным прибором. Прибор представляет собой цилиндрическую стальную форму, со стоящую из двух колец (верхнего и среднего) и цилиндра с дном, собранных на резиновых прокладках стянутых двумя тягами (рис. 9.24, в). для проведения испытания форму заполняют растворноi смесью и подвергают вибрации (в течение 30 с) на виброплощадке. После вибрирования растворную смесь из верхнего кольца и цилиндра выкладывают в отдельные чашки, сдвинув подвижные части в стороны по платформе (растворную смесь, находящуюся в средне кольце, для испытаний не используют). Затем с помощью конуса определяют подвижность выложенного раствора и объема погруженной части конуса.
Расслаиваемость определяют разностью объемов погружения конуса в растворную смесь верхнего кольца и цилиндра и вычисляют как среднее арифметическое результатов двух испытаний. Для удобоукладываемых растворов величина расслаиваемости не должна превышать 30 см2.
Показания стандартного конуса
Погруженность конуса, см…. 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Объем погруженной части, см3. 0,5 1,9 4,4 8,7 15 24 36 51 60 93 120 153
Предел прочности раствора на сжатие определяют в образцах- кубах размером 70,7 х 70,7 х 70,7 мм в возрасте, установленном в ТУ на данный вид раствора. На каждый срок испытания изготовляют три образца.
В том случае, когда подвижность растворной смеси 5 см и более, образцы-кубы формуют в металлических формах (рис. 9.24, в), установленных на кирпич без поддона, а растворных смесей с подвижностью менее 5 см — в формах с поддонами.
Образцы из растворных смесей с подвижностью 5 см и более изготовляют следующим образом. Трехгнездовую металлическую форму без поддона предварительно смазывают машинным маслом и устанавливают на кирпич, поверхность которого покрывают мокрой газетной бумагой. Керамический кирпич должен иметь влажность не более 2% и водопоглощение 10... 15% (по массе). Затем все три отделения формы заполняют растворной смесью за один прием с некоторым избытком, уплотняют 25 штыкованиями стержнем диаметром 10... 12 мм, срезают избыток растворной смеси смоченным водой ножом заглаживают поверхность. Повторное использование кирпича в качестве отсасывающего воду основания не допускаются.
Образцы из растворных смесей подвижностью менее 5 см изготовляют в формах с поддонками. Собранную и смазанную форму заполняют растворной смесью в два слоя высотой примерно по 4 см. Уплотнение слоев смеси в каждом отделении в каждом отделении формы производят 12 нажимами: 6 - вдоль одной стороны, 6 – в перпендикулярным направлении. Избыток растворной смеси срезают смоченным водой ножом вровень с краями формы и заглаживают поверхность.
Образцы, изготовленные на гидравлических вяжущих, выдерживают до распалуби в камере нормального хранения при температуре (20±2)°С и относительной влажностью воздуха 95… 100%, а изготовленные на воздушных вяжущих – в помещении при температуре (20±2)°С и относительной влажности воздуха (65±10)%.
Время выдерживания образцов в формате (24±2) ч, после чего их извлекают из формы и каждый образец нумеруют на верхней поверхности стираемой краской. Образцы, изготовленные из медленно твердеющих растворных смесей, могут быть освобождены из форм в возрасте 2... 3 сут. Затем их следует хранить при температуре (20±2)%., соблюдая следующие условия: образцы, изготовленные на гидравлических выжущих, в течении первых 3 сут следует хранить в камере нормального хранения при относительной влажности воздуха 95... 100%, а оставшееся до испытаний время – в помещении при относительной влажности воздуха (65±10)% (из растворов, твердеющих на воздухе) или в воде (из растворов, твердеющих во влажной среде); образцы, изготовленные на воздушных вяжущих, следует хранить в помещении при относительной влажности воздуха (65±10)%.
В том случае, когда в строительной лаборатории нет камеры нормального твердения, образцы, изготовленные на гидравлических вяжущих, располагают во влажном песке или опилках. При этом образцы должны складироваться вдали от приборов отопления и должны быть защищены от сквозняков и т.п.
Образцы вынимают из под воды не ранее чем за 10 мин до испытания и вытирают влажной тканью. Образцы, хранившейся в помещении, очищают волосяной волосяной щеткой от песчинок и пыли. Каждый образецперед испытанием осматривают, измеряют и определяют его объем с точностью до 1см3, затем взвешивают на технических весах и вычисляют плотностьдо 10 кг/м3.
Испытания образцов раствора производят в лабораторных условиях при температуры (20±2)°С и относительной влажности в помещении 50… 70%.
Предел прочности на сжатие на каждого образца определяют как частное от деления разрушающей нагрузки на рабочую площадь образца. Предел прочности раствора на сжатие вычисляют как среднее арифметическое результатов испытаний трех образцов-кубов.
2. Операциоллый контроль осуществляют каменщики в ходе работ. Контролируют правильность перевозки и заполнение раствором швов кладки, вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхностей и углов, толщину кладки, размеры простенков и проемов и др. При этом каменщик (или проверяющее лицо руководствуется предельными допускаемыми отклонениями, регламентируемыми СНиПом и ТУ на различные каменные конструкции (на рис. 9.25 в качестве примера приведены допускаемые отклонения для кирпичной стены).
Правильность закладки углов здания проверяют деревянным угольником, горизонтальность рядов — правилом и уровнем не менее двух раз на каждом ярусе кладки. Уложив правило на кладку ставят на него уровень, проверяют отклонение. Допущенные отклонения устраняют кладкой последующих рядов.
Вертикальность откосов и рядов кладки проверяют отвесом или уровнем с правилом не реже двух раз на каждом метре высоты кладки. Если будут обнаружены отклонения, то их исправляют при кладке следующего яруса или этажа. Отклонения осей конструкций, если они не превышают установленных допусков, устраняют уровне междуэтажных перекрытий.
Два раза в смену проверяют среднюю толщину горизонтальных и вертикальных швов кладки. В пределах этажа средняя толщина горизонтальных швов должна составлять 12 мм, вертикальных -10 мм. При этом толщина горизонтальных швов должна быть в пределах 10... 15 мм, а вертикальных —8... 15 мм. Утолщение швов против указанных допускается лишь в случаях, предусмотренных проектом.
Полноту заполнения швов раствором проверяют, вынимая в разных местах отдельные камни выложенного ряда не реже трех раз по высоте этажа, контролируя при этом правильность расположения деформационных швов, анкеров, дымоходов и вентиляционных каналов и т. д.
В процессе каменной кладки производитель работ или мастер должен следить за тем, чтобы способы закрепления прогонов, балок, настилов и панелей перекрытий в стенах и на столбах соответствовали проекту. Концы разрезных прогонов и балок, опирающихся на внутренние стены и столбы, должны быть соеденены и заделаны в кладку; под концы прогонов и балок по проекту укладывают железобетонные или металлические подкладки.
3. В процессе приёмки каменных конструкций устанавливают объем и качество выполненных работ, соответствие конструктивных элементов рабочим чертежам и требованиям СНиПа.
4. В ходе приёмки каменных конструкций проверяют: правильность перевязки, толщину и заполнение швов; вертикальность, горизонтальность и прямолинейность поверхностей и углов кладки; правильность устройства осадочных и температурных швов; правильность устройства дымовых и вентиляционных каналов; наличие и правильность установки закладных деталей; качество поверхностей фасадных неоштукатуриваемых стен из кирпича (ровность цвета, соблюдение перевязки, рисунок и расшивка швов); качество фасадных поверхностей, облицованных различного рода плитами и камнями; обеспечение отвода поверхностных вод от здания и защита от них фундаментов и стен подвалов.
Контролируя качество каменных конструкций, тщательно замеряют отклонения в размерах и положении конструкций от проектных и следят за тем, чтобы фактические отклонения не превышали величин, указанных в СНиПе.
При приёмке каменных конструкций, выполненных в зимнее время, предъявляются журнал зимних работ и акты на скрытые работы.