Материалы для каменной кладки.

Общие сведения о каменной кладке

Каменная кладка - это конструкция (фундамент, стена, перего­родка и др.), полненная из природных или искусственных кам­ней различной формы, которые укладывают на строительном рас­творе в определенном порядке. Работы по устройству кладки назы­ваются каменными. Монтаж стен зданий из крупных блоков (про­стеночных, перемычечных и подоконных) также иногда называется кладкой из крупных блоков. Термин «каменные рабо­ты» может иметь значение «каменная кладка» при выполнении процесса кладки.

При строительстве зданий и сооружений применяют следую­щие виды кладки:

· из кирпича (керамического, силикатного, кислотоупорного и др.) и камней правильной формы: природных (пиленых или теса­ных) и искусственных (керамических, силикатных, легкобетон­ных и др.);

· из камней неправильной формы (бутовую и бутобетонную);

· смешанную (с облицовкой лицевым кирпичом, тесаным кам­нем и т.д.) и облегченную многослойных наружных стен.

Вид кладки зависит от назначения конструкции, экономиче­ской целесообразности использования материалов и условий экс­плуатации. Каждый вид кладки обладает специфическими особен­ностями и свойствами (прочностью, огнестойкостью, тепло- и зву­коизоляцией, водостойкостью, морозоустойчивостью и др.), кото­рые определяют область применения его в зданиях и сооружениях различного назначения и выбор каменных материалов.

Каменные материалы бывают природные и искусственные. Природный камень (бут) в строительстве применяется размером 150-500 мм по наибольшему измерению. По форме он делится на рваный (неправильной формы), постелистый, у которого две примерно параллельные грани, и булыжник, имеющий округлую форму. Из обработанных природных камней твердых пород (колотых, пиленых, тесаных), которые в наибольшей степени обладают высокой прочностью, стойкостью против выветривания и замораживания, а также декоративностью, устраивают опоры и устои мостов и путепроводов, подпорные стенки или облицовывают набережные, а также отдельные части монументальных зданий и сооружений. Камень бутовый из плотных пород должен иметь марку по прочности на сжатие не ниже 150 кг/см² (для пористых пород минимальная марка 25).

Искусственные каменные материалы (керамические, силикатные, легкобетонные и др.) применяются для возведения подземных и наземных конструкций зданий и сооружений, при этом лег­кобетонные, силикатные и керамические пустотелые - в основном для кладки наружных стен зданий.

Например, силикатный материал имеет пониженную стойкость к действию пресных и углекислых вод, от высоких температур в нем разлагаются гидросиликаты кальция, что может привести к разрушению конструкций. Поэтому его нельзя применять для кладки фундаментов во влажных грунтах и цоколей без надежной гидроизоляции, наружных стен влажных и мокрых помещений без защиты облицовочными плитами, печей и нагреваемых участ­ков печных труб, незащищенных от увлажнения открытых кон­струкций (парапетов, столбов и т.д.).

Особое место в ряду искусственных каменных материалов для воз­ведения стен зданий и сооружений традиционно занимают керами­ческие (от греческого keramos - глина) изделия: кирпичи и камни. Кирпичи изготавливают полнотелыми и пустотелыми, а камни - только пустотелыми. В зависимости от назначения изделия изготав­ливают рядовыми (для кладки стен и других элементов зданий и со­оружений с последующей их отделкой или без нее) и лицевыми, в том числе и профильными (для облицовки наружных и внутренних стен).

Чтобы кладка получилась красивой, кирпич должен быть правильной формы, с прямыми ребрами, без трещин и других дефектов внешнего вида. Для рядовых изделий не допускаются: отбитости углов и ребер глубиной более 5 мм и длиной от 10 до 15 мм, тре­щины протяженностью до 30 мм по плашку (постели) полнотелого кирпича, до первого ряда пустот пустотелых изделий, на ¹/₂ тол­щины тычковой или ложковой грани камня.

Количество половняка (парных половинок или изделий, имею­щих недопустимые трещины) в доставленном на стройку материа­ле должно быть не более 5%.

В последние годы в связи с изменением нормативов в сторону повышения термического сопротивления стен, интенсивным раз­витием малоэтажного и индивидуального строительства меняется структура стеновых материалов, увеличивается выпуск эффектив­ных крупноразмерных кладочных изделий (блоков из ячеистых бетонов, газосиликатных камней, силикатобетонных и вибропрес­сованных блоков и др.). Например, масса стен, возведенных из яче­истого бетона, втрое меньше, чем из кирпича, и в 1,7 раза - чем из керамзитобетона. Каждый блок сразу заменяет 16-30 кирпичей, при этом уменьшается расход раствора, стены из блоков возводят­ся быстрее кирпичной кладки.

При каменной кладке для скрепления кирпичей и камней друг с другом и равномерного распределения между ними нагрузок ис­пользуются строительные растворные смеси (растворы). При вы­полнении бутобетонной кладки камни укладываются в бетонную смесь.

Растворы состоят главным образом из вяжущих, заполнителей (песка) и воды, по количеству применяемых вяжущих они делятся на простые и сложные. В простых растворах (цементный, извест­ковый и т.д.) в качестве вяжущего присутствует один компонент (Цемент, известь). В сложных растворах используется комбина­ция вяжущих веществ (цемент-известь, цемент-глина и т.д.).

На выбор вяжущего влияют требования, предъявляемые к раствору, его назначение, температурно-влажностный режим поме­щения и другие условия эксплуатации.

Цементные растворы как самые прочные применяют при соору­жении подземных конструкций и при кладке стен, контактирующих с влагой. Это холодные растворы, и применять их длякирпичной кладки стен жилых помещений не рекомендуется. В лучшем случае на цементном растворе ведут кладку облицовочного слоя, а клад­ку внутренней части - на сложном или известковом растворе.

Применение нескольких вяжущих меняет структуру и свойства раствора. К примеру, известь и глина вводятся в цементные рас­творы в качестве пластификатора, улучшающего пластичность раствора. Цементно-известковые (сложные) растворы чаще всего используют для надземной кладки или для штукатурки подваль­ных помещений, они рассчитаны на работу в нормальных услови­ях. Поэтому для каменной кладки, располагающейся ниже уровня грунтовых вод, такие растворы применять не следует.

Крупность песка должна соответствовать толщине кладочного шва. К примеру, для бутовой кладки может применяться песок с размером зерен до 5 мм, но положить красивую кирпичную кладку на таком растворе невозможно - нужен песок крупностью до 2,5 мм.

Вода не должна содержать компонентов, оказывающих небла­гоприятное воздействие на свойства раствора. Например, пригодна для затворения вода из коммунальной сети. В случае сомнений проводят испытания ее свойств.

Основными характеристиками раствора являются прочность затвердевшего раствора (марка) и подвижность. Марка раствора - способность выдерживать нагрузку на сжатие, кг/см, после 28 сут твердения при температуре 5=25 °С. Наиболее часто применяемые в строительстве марки раствора: 15; 50; 75; 100 и 150. По­движность раствора - способность растекаться по основанию ров­ным слоем без специального уплотнения, измеряется в сантимет­рах глубиной погружения в раствор эталонного конуса массой 300 г с углом в вершине 30° и высотой 15 см. Чем глубже конус про­никает в раствор, тем выше его подвижность. Для кирпичной кладки подвижность раствора выбирают в пределах 9-13 (для пус­тотелого кирпича - 7 - 8), для бутовой кладки - 13-15 см.

Цементный раствор получают таким образом: сначала готовят сухую смесь, которую тщательно перемешивают, затем ее затворяют водой (не допуская избытка), перемешивают и используют в те­рние 1-1,5 ч. Для приготовления цементно-известкового раствора сухую смесь из цемента и песка затворяют известковым молоком и тщательно перемешивают до получения однородной массы.

Любой раствор надо готовить очень тщательно. Плохо переме­шанный раствор неоднороден, и там, где он слабее, может начаться разрушение конструкций.

Марка (несущая способность) раствора назначается в зависи­мости от вида конструкции, долговечности здания и условий рабо­ты. Для наружных и внутренних стен и перегородок жилых домов выше отметки гидроизоляции применяются известковые, цемент­но-известковые и цементно-глиняные растворы не ниже марок 4-25 (прочность на сжатие образцов размерами 7,07x7,07x7,07 см из за­твердевшего раствора в возрасте 28 сут составляет от 4 до 25 кг/см²), для кладки цоколей, фундаментов и стен подвалов - 10-25 в сухих грунтах и 25-50 во влажных. Использование глины и извести в растворах для кладки ниже уровня грунтовых вод не допускается.

Средства подмащивания

 

При производстве работ на высоте для размещения материалов, обеспечения нормальных условий работы и безопасности работаю­щих предназначены средства подмащивания. По типам конструк­ций они делятся на леса и подмости (рис. 1), вышки, люльки и площадки. Средства подмащивания могут быть свободно стоящи­ми, переставными, передвижными приставными, подвесными и навесными. Они должны быть прочными, инвентарными, т.е. рас­считанными на многократное использование на строительных объ­ектах, легко устанавливаемыми, удобными длясборки, разборки и транспортирования, иметь небольшую массу.

Масса сборочных элементов, приходящихся на одного работни­ка при ручной сборке средств подмащивания на строительном объ­екте, должна быть не более:

25 кг - при монтаже средств подмащивания на высоте;

50 кг - при монтаже средств подмащивания на земле или перекрытии (с последующей установкой собранных элементов в рабочее положение монтажными кранами, лебедками и т.п.). Леса - временные устройства, представляющие собой много­ярусные конструкции, позволяющие организовывать рабочие места на различных уровнях по высоте. Леса используются в основном при возведении стен одноэтажных промышленных или сельскохозяйственных зданий (табл. 1).

 

 

Рис. 1. Леса и подмости:

а - леса трубчатые приставные безболтовые; б - то же, на хомутах; в - подмости шарнирнопанельные; г - подмости пакетные самоустанавливающиеся; д - подмости рычажные с гидроприводом; е - переносные площадки-тумбы; ж - площадки-подмости; з - подлески; 1 - подкладки; 2 - башмаки; 3 - стойки; 4 - ригели; 5 - ограждения; 6 - рабочий настил; 7 - откидная опора (в положении для кладки третьего яруса); 8 - стропы для перевода опор из горизонтального в вертикальное положение; 9 - петля; 10 - складывающаяся опора с раскосами.

 

Таблица1.Техническая характеристика лесов, используемых для возведения стен одноэтажных производственных зданий.

 

 

Наиболее распространены трубчатые леса: стоечные приставные безболтовые или на хомутах, а также универсальные самоходные. Леса устанавливают на предварительно спланированном и утрамбо­ванном грунте. Под концы каждой пары стоек лесов в поперечном направлении укладывается цельная (неразрезная) подкладка из дос­ки толщиной не менее 50 см. Выравнивать подкладку с помощью кирпичей, камней, обрезков досок и клиньев не допускается.

По ходу кладки леса наращиваются. В самоходных лесах рабо­чая площадка выдвигается на необходимую высоту. Леса, как пра­вило, имеют модульные размеры и изготавливаются в двух вариан­тах: фронтальные - для работы по периметру стены, и точечные - в виде так называемых тур (вышек), которые могут достигать высо­ты до 10 м. При кладке стен промышленных зданий высотой 15 м и более возможно применение подвесных лесов.

Для обеспечения устойчивости стойки лесов, не предназначен­ных для независимого использования, должны быть жестко при­креплены к прочным частям зданий и сооружений с шагом точек крепления по горизонтали и вертикали, указанным в проекте про­изводства работ или инструкции завода-изготовителя. При отсут­ствии указаний крепление лесов к стенам зданий (объектов) осу­ществляется не менее чем через один ярус для крайних стоек, че­рез два пролета для верхнего яруса и одного крепления на каждые 50 м² проекции поверхности лесов на фасад здания (объекта). При­крепляются и подвесные леса.

Запрещается крепить леса к парапетам, карнизам, балконам и другим выступающим частям зданий и сооружений. Если крепле­ние лесов к строящемуся объекту невозможно, их устойчивость должна быть обеспечена другим способом (например, использова­нием подкосов и растяжек).

Леса оборудуют надежно скрепленными с ними лестницами, сходнями или пандусами, обеспечивающими безопасные пути вхо­да работников на леса и схода с них. Располагают лестницы на рас­стоянии не более 40 м друг от друга. На лесах длиной до 40 м уста­навливают не менее двух лестниц или трапов.

Сходни изготавливают из металла или досок толщиной не менее 4 см. Через каждые 0,3-0,4 м у них имеются планки сечением 2 х 4 см для упора ног. Ширина сходней должна составлять не менее 0,8 м при одностороннем движении и 1,5 м при двустороннем. Сходни оборудуются перильным ограждением высотой не менее 1м.

Трапы должны быть жесткими и несмещаемыми, иметь шири­ну не менее 0,6м. При длине более 3 м под ними устанавливают промежуточные опоры с прогибом настила не более 2 см.

Верхний конец лестницы или трапа закрепляется за поперечи­ны лесов. Угол наклона лестниц должен быть не более 60° к гори­зонтальной поверхности. Наклон трапа должен быть не более 1:3. Проемы в настиле лесов для выхода с лестниц ограждаются.

Трапы, мостки и сходни устраивают с поручнями, закраинами и промежуточным горизонтальным элементом. Расстояние между стойками поручней должно быть не более 2 м; высота поручней -1 м, закраин - не менее 0,15 м.

Подмости - временные устройства, представляющие собой од­ноярусные конструкции, предназначенные для выполнения работ в пределах высоты этажа. Инвентарные подмости могут быть под­весными, катучими, переставными, передвижными, телескопи­ческими. Их устанавливают на перекрытие или на спланирован­ный и утрамбованный грунт. На строительстве многоэтажных жи­лых и общественных зданий используют шарнирно-панельные, пакетные самоустанавливающиеся и рычажные подмости, пере­носные тумбы, площадки-подмости, а также подлески (табл. 2).

При кладке наружных стен лестничных клеток применяются переносные площадки-подмости. Для подъема на подмости служат стремянки с ограждениями. Устанавливают и переставляют под­лости кранами.

Подмости и леса высотой до 4 м допускаются к эксплуатации после их приемки руководителем работ или мастером с записью в журнале приемки и осмотра лесов и подмостей. Леса высотой более 4 м допускаются к эксплуатации только после приемки их комис­сией с оформлением акта. До утверждения акта работа с лесов не допускается.

 

Таблица 2.Техническая характеристика основных подмостей, используемых при каменной кладке.

 

 

Средства подмащивания должны иметь ровные рабочие насти­лы с зазором между досками не более 5 мм, а при расположении на­стила на высоте 1,3 м и более - ограждения и бортовые элементы (препятствующие падению материалов и инструмента). Высота пе­рил ограждения подмостей - не менее 1,1 м, бортового ограждения настила рабочей площадки - не менее 0,15 м.

Настил средств подмащивания должен иметь ровную поверх­ность с выступами отдельных элементов щита не более 3 мм и зазо­ром между элементами 5 мм. Ширина настилов на лесах и подмостях должна быть для каменных работ не менее 2 м, для монтажных - 1 м. Соединение щитов настилов внахлестку допускается только по длине, при этом концы стыкуемых элементов должны находиться на опоре и перекрывать ее не менее чем на 0,2 м в каждую сторону.

Для контроля качества кладки между возводимой конструкцией и рабочим настилом лесов и подмостей оставляется зазор до 5 см.

При выполнении работ с лесов высотой 6 м и более должно быть не менее двух настилов; рабочий (верхний) и защитный (нижний).

Вышка - передвижная конструкция, используемая длякрат­косрочных работ на высоте. Выполняется в основном на базе авто­мобилей и тракторов, погрузчиков, спецшасси. Вышки характери­зуются большими маневренностью и высотой подъема (до 72 м).

Люлька представляет собой подвесную конструкцию, закреп­ленную на гибкой подвеске, с перемещаемым по высоте рабочим местом. Люльки должны иметь сетчатые или дощатые ограждения счетырех сторон высотой не менее 1,2 м, со стороны фронта работы не менее 1,0 м и бортовые ограждения по периметру высотой не менее 0,15 м. Устройство дверок в ограждении люльки не допускается. Крюк для подвешивания люльки снабжается предохранитель­ным замком для исключения ее падения.

Площадка - навесная жестко закрепленная конструкция, служа­щая рабочим местом непосредственно в зоне производства работ, с ограждениями высотой не менее 1,2 м с трех внешних сторон.

Правила каменной кладки

 

Каменная кладка должна выполняться с соблюдением следую­щих правил.

1-е правило. Каменную кладку необходимо вести рядами, па­раллельными между собой и перпендикулярными к направлению действующей нагрузки (так как камень и растворы хорошо работают на сжатие, а на изгиб и сдвиг - плохо).

2-е правило. Швы, разграничивающие камни, должны быть взаимно перпендикулярны и перпендикулярны к постели. При этом одна система плоскостей должна быть перпендикулярна к ли­цевой поверхности кладки, другая - параллельна ей. Отклонения приводят к образованию клина и сдвигающих усилий.

3-е правило. Вертикальные швы в смежных рядах кладки должны перекрываться камнями вышележащих рядов, т.е. долж­ны быть перевязаны. В противном случае нагрузка на кладку не распределяется на всю конструкцию, швы могут расшириться, а кладка разрушиться (рис. 4, ж, з). Перевязка кладки считается достаточной (рис. 4, и),если а > 0,4 h (где h - высота камня), но не менее 45 мм.

Определенный порядок в укладке камней называется систе­мой перевязки. Для обеспечения монолитности стены кладку ве­дут с перекрытием вертикальных швов в каждом последующем ряду. Допускается вариант, когда вдоль стены кладку можно пе­ревязывать в каждом ряду, а поперек стены - только через несколько рядов.

При проектировании конструкции учитываются все возмож­ные нагрузки на кладку, производятся соответствующие расчеты с проверкой на прочность (от вертикальных нагрузок) и устойчи­вость (от горизонтальных нагрузок) и назначаются параметры кладки. В рабочих чертежах указываются не только форма и раз­меры кладки, но и марки каменных материалов и раствора. На прочностные характеристики кладки оказывают влияние все ее компоненты: марки кирпича или камня и раствора, толщина и плотность швов, форма и размеры кладки.

Кроме того, конструкция кладки должна соответствовать эко­логическим, тепло- и звукоизоляционным требованиям. Поэтому для конструкций наружных стен кроме проверки на прочность и устойчивость проводится теплорасчет и определяются границы «точки росы». Другие характеристики кладки должны соответ­ствовать действующим нормативно-техническим документам.

Из-за неровностей постели камня, неодинаковой толщины и плотности горизонтальных швов кладки (что зависит от тщательности перемешивания раствора, степени разравнивания и обжатия его при укладке камня, условий твердения, различных упруго-пластичных свойств раствора и камня и др.) в каменной кладке возникает сложное напряженное состояние и отдельные камни (кирпичи) работают не только на сжатие, но и на изгиб, на растя­жение, срез и местное сжатие. Поэтому очевидно, что прочностные характеристики кладки зависят от квалификации рабочего, вы­полняющего ее. Установлено, что кладка, выполненная высоко­квалифицированным каменщиком, прочнее (на 20-30%), чем вы­полненная рабочим средней квалификации.

На кладку действуют не только вертикальные нагрузки, но и го­ризонтальные, например ветровые. Способность кладки сохранять свое проектное положение при их действии называется устойчи­востью. Чем больше толщина кладки и меньше ее высота, ниже ветровые нагрузки на данной местности, тем выше устойчивость кладки. Высота возведения свободно стоящих каменных стен (без укладки перекрытий или покрытий) не должна превышать дей­ствующих нормативных значений (табл. 3). При необходимости возведения свободно стоящих стен большей высоты должны при­меняться временные крепления, обеспечивающие устойчивость стен во время производства работ.

 

Таблица 3.Предельная высота возведения свободно стоящих каменных стен (без укладки перекрытий или покрытий).

 

 

Примечание. При скоростях ветра, имеющих промежуточные значе­ния, допустимая высота свободно стоящих стен определяется интерполированием.

 

 

Рис. 2. Укладки кирпичей:

а - способом вприжим ложкового I и тычкового II рядов: 1 - подгребание раствора кель­мой; 2 - придвигание кирпича и заполнение поперечного вертикального шва; б - способом вприсык тычкового I и ложкового II рядов: 1 - подгребание раствора гранью кирпича; 2 -прижатие кирпича к ранее уложенному; 3 - осаживание кирпича; в - способом вприсык с подрезкой раствора ложкового I и тычкового II рядов: I - подгребание раствора гранью кирпича; 2 - прижатие кирпича к ранее уложенному; 3 - осаживание кирпича и подрезка излишков раствора; г - способом вполуприсык ложкового I и тычкового II рядов: 1 - под­гребание раствора гранями кирпича; 2 - осаживание кирпичей.