Долговечность и эксплуатационная надежность строительных материалов, конструкций, зданий и сооружений

* песок в составах  растворов принят влажностью 2%, все  соотношения даны в объемах.

 

 

 

 

 

 

Состав растворов  для кладки ниже гидроизоляции и  уровня земли.

 

Марка цемента	Тип грунта
	Маловлажный		Влажный	Насыщенный
	Цементо-известковый раствор М10	Цементно-глиняный раствор М25	Цементно-известковый раствор М25	Цементный раствор М50
50	1:0,1:2,5	1:0,1:2,5	-	-
100	1:0,5:5	1:0,5:5	1:0,1:2	-
150	1:1,2:9	1:1:7	1:0,3:3,5	-
200	1:1,7:12	1:1:8	1:0,5:5	1:2,5
250	1:1,7:12	1:1:9	1:0,7:5	1:3
300	1:2,5:15	1:1:11	1:0,7:8	1:4,5
400	1:2,1:15	1:1:11	1:0,7:8	1:6

 

* песок в составах  растворов принят влажностью 2%, все  соотношения даны в объемах.

 

Особое внимание при  приготовлении растворов обращают на качество воды. Наиболее приемлемой для затворения считается вода из водопроводных сетей. Воду из других источников, содержащую промышленные и бытовые стоки, необходимо отправить  на анализ. Избыточное содержание кислот, щелочи, масел, солей (морская вода) может отрицательно повлиять на свойства раствора.

При изготовлении раствора, сначала смешивают компоненты в  сухом состоянии, затем затворяют  водой, точно дозируя все компоненты. Приготовленную смесь тщательно перемешивают до получения однородного состояния. При перемешивании происходит химическая реакция в процессе которой раствор принимает консистенцию теста. Неоднородный раствор, плохо приготовленный раствор, не соответствует расчетной марке и стремится к расслаиванию, что может привести к разрушению конструкций. Использовать готовый раствор необходимо не более чем через 1,5 часа с момента его приготовления.

Цементно-известковый раствор  относится к категории сложных  растворов и применяется, в основном, для внутренней кладки и штукатурки, т.к. является более «теплым» по сравнению  с простым цементным раствором. Для кладки ниже гидроизоляционного слоя применять его не рекомендуется. Для приготовления известковое  тесто разводят водой до жидкой консистенции и получившимся раствором затворяют, заранее подготовленную, песчано-цементную  смесь. При смешивании песка с  известковым молоком (без добавления цемента) получают простой известковый  раствор, где известь является вяжущим  веществом. Такие растворы в кладке не используются, а применяются только для внутренней штукатурки. Для работ  на потолке в  простые известковые растворы, для ускорения твердения, добавляют гипс.

 

 

 

 

 

Для приготовления цементно-глиняных растворов используют мелкодисперсную молотую глину вводя ее в раствор в виде добавки. Глина в растворе служит пластификатором, повышая плотность, прочность, водонепроницаемость и удобоукладываемость раствора. Редко применяемый известково-глиняный кладочный раствор получают смешиванием глины и извести с водой, полученной смесью затворяют песок. Использовать такой раствор можно только в сухом климате, в теплое время года.

 

3. Материалы для каменной кладки

 

Материалом для  массивных стен, столбов  и других конструктивных

элементов  служат искусственные камни правильной формы (кирпич, керамические камни и блоки), а также естественные камни (туф, ракушечник, известняк, гранит, песчаник и др.). Форма естественных камней зависит от степени обработки поверхностей  после их добывания в карьере.

Основной характеристикой  каменных материалов для несущих

конструкций является прочность. Она оценивается маркой. Марка  камня обозначает его предел прочности  при сжатии и изгибе в МПа (кгс/см²). Предел прочности камней при растяжении составляет 5…16% от прочности на сжатие. Поэтому каменная кладка применяется. как правило, в элементах, работающих на центральное и внецентренное сжатие.

Не менее важной характеристикой каменных материалов является влаго- и морозостойкость. Морозостойкость оценивается количеством  циклов попеременного замораживания (при температуре –15^оС в насыщенном водой состоянии) и оттаивания, после которых на поверхности материалов не должно быть видно следов повреждений – расслоения, трещин и др. По морозостойкости камней и кладки устанавливается степень долговечности зданий и сооружений.

Кирпич. Кирпич обладает прочностью от 5 до 20 МПа и удовлетворяет требованиям прочности. предъявляемым к несущим конструкциям. Кирпич бывает сплошной и  многодырчатый – пустотный. Пустотность кирпича составляет от 8,5 до 22%. Наличие в кирпиче пустот уменьшает его объемный вес и повышает теплотехнические свойства кладки.

Кирпич бывает глиняный пластического или полусухого прессования, силикатный, легковесный  и шлаковый. Каждый вид кирпича  имеет свой модуль упругости, вследствие чего деформативность кирпичных  кладок различна. Это учитывается при расчете на сжатие элементов, сложенных из различного вида кирпича. Неодинакова также зависимость между деформациями и напряжением. Для глиняного обожженного кирпича она близка к линейной. Для силикатного же кирпича эта зависимость криволинейна. В силикатном кирпиче имеют место остаточные деформации. Виды кирпича и их основные характеристики приведены в табл. 2.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.

Таблица 1

№ пп	Вид кирпича	Марка кирпича	Степень морозо-стой-кости (не менее)	Плотность кг/м3
1.	Глиняный обыкновенный (сплошной) пластического прессования   полусухого прессования	200;150;125;100;75     150;125;100;75	15       15	1700…1900       1800…2000
2.	Глиняный пустотелый: пластического прессования   полусухого прессования	150;125;100;75; 50     100;75;50	15       15	1300…1450       Не более 1500
3.	Силикатный (сплошной)	150;125;100;75	15	1800…2000
4.	Легковесный	100;75;50	10	700…1300
5.	Шлаковый (сплошной)	75;50;25	10	1200…1500

 

Размеры поперечных сечений кирпичных столбов и  простенков следует принимать кратными ширине кирпича 13см, включая растворный шов.

 

Керамические  камни. Керамические камни, как и кирпич, являются местным строительным материалом. Камни имеют пустоты- щели шириной 12мм, составляющие 20…30% объема камня. Керамические камни выпускаются следующих марок по сечению брутто: 150;100;75 и 50. Размеры керамических камней в плане равны размерам кирпича, а высота – примерно двум рядам кирпичной кладки (138мм). Это позволяет осуществить перевязку кладки продольных и поперечных стен, выполненных из керамических камней и кирпича. Керамика обладает высокой влаго- и морозостойкостью, что позволяет использовать ее для облицовки наружных стен и как архитектурный элемент при оформлении фасадов.

Крупные блоки. Крупные блоки, кирпичные и керамические, изготовленные на заводе в лучших производственных условиях,  чем кладка на строительной площадке,  обычно имеют большую прочность. Кроме того до минимума сокращаются мокрые процессы непосредственно на строительной площадке. Разрезка стен на кирпичные блоки, в основном. применяется трехрядная.

 

 

 

Бетонные блоки  изготовляются на гидравлических, вяжущих и, в отличие от кирпича из глины, не требуют обжига. Это обстоятельство выгодно отличает бетонные камни от кирпича и керамических камней. Прочность бетонных блоков существенно выше, чем кирпичных блоков. Крупные бетонные блоки  применяются для наружных и внутренних стен, санитарных узлов, цоколей, фундаментов и др. Блоки в зависимости  от предъявляемых к ним требованиям (прочности,  теплопроводности)  изготовляются без пустот и с пустотами из тяжелых и легких бетонов разных классов (марок) – В 3,5; В5; B7,5; B10; B 12,5 и В15 (50,75,100,125,150,200). Так, например, для несущих конструкций – фундаментов, стен подвалов многоэтажных зданий, к которым предъявляются требования высокой прочности, - применяются блоки из тяжелого бетона классов В10, В15.

Размеры блоков определяются принятыми способами разрезки стен, а для фундаментов и способами  перевязки. Следует придерживаться одного принципа разрезки наружных и  внутренних стен для совпадения их горизонтальных швов.  Это позволяет  перевязывать кладку в местах пересечения  продольных и поперечных стен, а  в случае необходимости – укладывать в горизонтальные швы металлические сетки.

Естественные  камни.  Камни мягкой породы  (туф, ракушечник и др.) обладают малой плотностью и малой теплопроводностью – качествами необходимыми для ограждающих  конструкций. Они имеют малый предел прочности  при сжатии и большую влагоемкость и поэтому используются в малоэтажном строительстве в несущих стенах, а также как заполнители стен каркасных зданий любой этажности. Камни мягких пород не могут применяться для стен подвалов, цоколей и в качестве облицовки. Наружные стены из камней мягких пород защищаются от атмосферных осадков слоем штукатурки.

Камни твердых пород (гранит, песчаник и др.) отличаются большой плотностью, высокой прочностью и большой теплопроводностью. Обладая высокой влаго- и морозоустойчивостью, гранит и песчаник успешно применяются для кладки фундаментов, стен подвалов, цоколей, подпорных стенок и в качестве облицовки капитальных зданий.

Обработка камней твердых пород весьма трудоемка, поэтому они часто применяются  в том виде, в каком получаются при добывании, т.е.  случайной  формы и размеров (рваный бут). В  отдельных случаях эти камни  с большой или меньшей тщательностью  обрабатываются на две параллельные  постели. Для облицовки стен камни  обрабатываются более чисто и  по всему периметру.

 

4. Экспертиза каменных конструкций.

 

4.1  Долговечность и энергоэффективность наружных стен.

Одним из основных направлений при реализации национального проекта «Доступное и комфортное жилье - гражданам России» является повышение долговечности наружных стен зданий при рациональном уровне теплоизоляции. Необходимость совместного решения этих вопросов обусловлена не только первоначальной стоимостью жилья, но и эксплуатационными затратами на отопление, текущие и капитальные ремонты. Сбалансированный подход расширяет область применения теплоэффективных долговечных, огнестойких керамических,

 

ячеистобетонных, полистиролбетонных, легких керамзитобетонных материалов, альтернативных мягким минераловатным и пенополистирольным.

Для достижения установленного СНиП 23-02-2003 [1] уровня теплоизоляции из условий энергосбережения в настоящее время широко используются стены из облегченной кладки. В качестве облицовочного слоя в них предпочтение обычно отдают керамическому пустотелому кирпичу. В целях повышения прочности и долговечности применяются металлические связи и железобетонные несущие элементы. Наличие в узлах стен высокотеплопроводных материалов в сочетании с утеплителями и облицовочным кирпичным слоем привело к ухудшению температурно-влажностного режима и концентрации напряжений в некоторых участках стен. Эти процессы оказывали доминирующее влияние на снижение долговечности и преждевременное разрушение фасадов. На стадии проектирования их влияние не учитывалось, т.к. не разработаны инженерные методы расчета влажностного режима и долговечности узлов сопряжения конструкций.

Разрушение облицовочного слоя из лицевого керамического кирпича в наружных стенах из трехслойной кладки происходит из-за низкого качества строительных работ, ошибок, допускаемых проектировками, и существенного различия в физических свойствах поставляемого пустотелого лицевого кирпича. Некоторые ошибки и низкое качество работ стали проявляться на 5–7 году эксплуатации зданий в виде трещин на фасадах, разрушений лицевого керамического кирпича в зоне перекрытий, частичного разрушения кирпичей от механических нагрузок в узлах сопряжений облицовочного слоя с конструктивными элементами здания. Отсутствие армирования горизонтальных рядов кладки в облицовочном слое, а также некачественная установка гибких металлических связей, соединяющих облицовочный слой с конструктивными элементами стены или полное их отсутствие, явились причиной появления вертикальных трещин до 7-го этажа. Отслоению и падению лицевых кирпичей и их размораживанию, а также разрушению раствора в зоне железобетонных перекрытий, способствовало недостаточное их утепление. Прикрепленные к железобетонным перекрытиям металлические уголки приводят к образованию конденсата, который впитывается кирпичом и при заморозках разрушает облицовочный слой. Особо это заметно при эксплуатации пустотелого лицевого кирпича в облицовочном слое стен с плохо вентилируемой воздушной прослойкой. Поэтому выполненные ремонтные работы на ряде зданий не приостановили отслоение и падение лицевых кирпичей. Видно, что эпизодические ремонты приводят к ухудшению внешнего вида фасада из-за больших трудностей в подборе цвета кирпича.