Связующим материалом является, как правило, раствор для кладки кирпича на цементном вяжущем. Темпы твердения и прочность раствора зависят от условий его твердения, и в первую очередь от температуры окружающей среды.
Большое разнообразие климатических условий на территории России, значительные колебания температуры не только в течение года, но и в течение суток и необходимость выполнения работ в течение всего года потребовали разработки различных способов возведения каменной кладки как при значительных отрицательных температурах окружающей среды, так и в условиях сухого жаркого климата.
Кроме того, сейсмическая опасность на части территории России обусловила необходимость использования специальных мероприятий, направленных на обеспечение достаточной прочности и устойчивости каменной кладки и ее способности воспринимать динамические нагрузки от сейсмических воздействий.
Возведение каменной кладки при отрицательных температурах без специальных мероприятий может привести к замерзанию раствора в раннем возрасте, что оказывает отрицательное влияние на качество раствора и кладки в целом. Это влияние заключается в следующем:
- при замерзании воды в растворе реакция гидратации цемента прекращается. После оттаивания гидратация цемента продолжается;
- при замерзании вода расширяется на 9%, в результате чего увеличивается объем раствора. После оттаивания раствор затвердевает в таком расширившемся состоянии, что уменьшает его плотность и прочность;
- при замерзании кладки быстрее остывают камни, так как они имеют большую теплопроводность. Вода перемещается к камню и замерзает на контакте камня с раствором, образуя ледяные линзы. После оттаивания вместо линз образуются пустоты, что существенно снижает прочность и монолитность кладки, причем чем раньше раствор замерзает и, следовательно, чем меньшую прочность он приобретает к моменту замерзания, тем больше потери прочности при последующем, после оттаивания, твердении.
Из перечисленных трех факторов необратимое отрицательное влияние оказывают второй и третий.
В то же время раствор в замерзшем состоянии имеет достаточно высокую прочность (что обусловливается высокой прочностью льда). Прочность раствора снижается при оттаивании. Под воздействием массы вышерасположенной кладки оттаивающий раствор в швах может иметь неравномерную осадку, что приведет к неравномерной осадке всей кладки и уменьшению ее устойчивости.
В зависимости от назначения здания или сооружения, предъявляемых к ним требований, условий эксплуатации, сроков строительства, времени загружения и т. п. каменную кладку в зимних условиях можно осуществлять следующими способами:
- замораживанием;
- с применением противоморозных добавок, обеспечивающих твердение раствора при отрицательной температуре;
- замораживанием в сочетании с искусственным оттаиванием и обогревом кладки нижележащих этажей;
- с искусственным обогревом раствора в швах в процессе возведения кладки;
- в тепляках.
Способом замораживания каменные здания можно возводить на высоту, определяемую расчетом в соответствии с несущей способностью кладки, в период оттаивания раствора при прочности его, близкой к нулю. По мере нарастания прочности раствора при положительной температуре можно продолжать кладку до проектной высоты.
При выполнении каменной кладки при отрицательных температурах в зимних условиях необходимо особенно строго соблюдать все требования соответствующих нормативных документов. Так, толщина швов не должна превышать 12 мм, нельзя допускать отклонения кладки от вертикали, ряды камня должны быть строго горизонтальны и иметь одинаковую толщину. Для интенсификации процесса твердения раствора и увеличения длительности остывания его до 0°С, что позволит раствору приобрести к моменту замерзания большую прочность и, следовательно, вызовет меньшие осложнения при оттаивании кладки, применяют подогретые растворы, причем температура раствора зависит от температуры окружающей среды и скорости ветра (рис. 1).
Рис. 1. Минимальные температуры, °С, раствора при возведении кладки способом замораживания
Раствор нагревается за счет разогрева воды затворения и в необходимых случаях - песка. Начальную температуру разогрева раствора назначают с учетом остывания его в процессе транспортирования и подачи к рабочему месту.
Как уже было сказано, растворы, замороженные в раннем возрасте, не приобретают проектной прочности. С целью компенсации этих потерь марку раствора повышают, назначая ее с учетом среднесуточной температуры воздуха, при которой ведется кладка: при температуре воздуха -4…-20°C марку раствора повышают на одну ступень, при температуре ниже -20°C - на две ступени.
С наступлением теплого времени года кладка начинает оттаивать, прочность раствора в швах снижается и происходит осадка кладки, величина которой зависит от толщины шва, прочности раствора в момент замерзания, температуры, наружного воздуха при оттаивании, массивности кладки. За среднюю осадку кладки, выполненной в зимних условиях, принимают 0,5...1 мм на 1 м ее высоты.
Наиболее интенсивное оттаивание происходит с южной стороны здания или сооружения. Неравномерное оттаивание вызывает неравномерную осадку и деформации в первую очередь наиболее нагруженных частей.
Для предупреждения возникновения опасных деформаций в кладке, возведенной методом замораживания, выполняют ряд мероприятий. В углах наружных стен и в местах примыкания внутренних стен к наружным укладывают стальные связи из полосовой и круглой стали (рис. 2). При высоте этажей менее 4 м связи устанавливают в уровне перекрытий второго, четвертого и каждого последующего этажа, а при высоте более 4 м - в уровне перекрытий каждого этажа. Конструкции перекрытий заанкеривают с кладкой. Высокие и нагруженные простенки усиливают двусторонними сжимами из бревен. Над дверными и оконными коробками между кладкой и верхом коробки оставляют зазор не менее 5 мм.
Рис. 2. Армирование углов (а) и примыкания внутренней стены к наружной (б)
Для снижения нагрузки на кладку необходимо снимать с перекрытий и покрытий всю случайную нагрузку, которая не учтена при проектировании. Во время оттаивания кладки следует постоянно наблюдать за ней и применять соответствующие меры для предотвращения потери устойчивости кладки. Например, при значительных отклонениях стен и столбов от вертикали их приводят в проектное положение сжимами, схватками, подкосами и т. д.
С целью повышения прочности раствора к моменту замерзания, понижения температуры замерзания в раствор вводят противоморозные добавки (нитрит натрия и поташ). Количество Вводимых в раствор добавок зависит от температуры наружного воздуха, ожидаемой в первые 10 сут после возведения кладки (рис. 3).
Рис. 3. Количество противоморозных добавок от массы цемента, %
Добавки хлористых солей, как правило, состоят из двух компонентов (хлористые кальций и натрий), и применяют их только при возведении подземных частей кладки, так как они повышают гигроскопичность кладки и приводят к появлению высолов на ее поверхности.
Для кладки из силикатных материалов, которые эксплуатируют при влажности более 60 %, не рекомендуется использовать поташ. Кроме того, поташ как противоморозная добавка ускоряет схватывание цемента и, следовательно, приводит к потере подвижности раствора. Для уменьшения этого отрицательного влияния в растворы с добавкой поташа следует вводить замедлители схватывания.
Если невозможно строить здания на всю высоту способом замораживания, этот способ сочетают с искусственным отогревом возведенных конструкций нижерасположенных этажей. При этом сооружают каменные конструкции на высоту одного-двух этажей и монтируют междуэтажные перекрытия, этажи утепляют и обогревают. Таким способом возводят такое число этажей, которое даст возможность оставшуюся часть здания по высоте выполнить способом замораживания, и прочность раствора в швах при оттаивании кладки позволит воспринять нагрузку от выше расположенной части здания без критических деформаций.
При возведении конструкций, воспринимающих большие нагрузки, и конструкций, которые подвергаются раннему загружению, искусственно прогревают раствор в швах переменным электрическим током, реже - паром или горячим воздухом. Электрический ток к раствору подводят с помощью стержневых электродов диаметром 4...6 мм, укладываемых в горизонтальные швы. Расстояние между электродами и подводимое напряжение определяют расчетом. Сравнительно небольшие здания и сооружения возводят в тепляках, где с помощью нагревателей или калориферов обеспечивают температуру окружающей среды в пределах 5...10°С.
Кладка кирпича в жаркую погоду
Можно ли в жару делать кладку кирпича? - при выполнении кладки в условиях сухого, жаркого климата необходимо особое внимание уделять сохранению подвижности раствора до его укладки. Для этого следует предохранять раствор от потерь влаги и разогрева в процессе транспортирования и кладки. Предохранить раствор от потерь влаги в процессе транспортирования можно целым рядом способов: например, укрывать транспортные средства влагоизоляционным материалом (брезентом и т. п.) или перевозить раствор в закрытых емкостях. На рабочем месте раствор целесообразно хранить в закрытых емкостях.
Кладка кирпича в районах с землетрясениями
Прочность и устойчивость каменных конструкций, зданий и сооружений при землетрясениях зависят от сопротивления кладки растягивающим усилиям. Это сопротивление в большой степени обусловливается сцеплением раствора с камнями за счет адгезии, на которую влияют однородность и подвижность раствора.
Для обеспечения монолитности кладки необходимо соблюдать оптимальное соотношение между предварительным увлажнением стенового материала и начальным водосодержанием раствора. Подвижность раствора должна соответствовать осадке стандартного конуса: 60...80 мм - при кладке из камней объемной массой более 1800 кг/м3 и 120...140 мм - при кладке из кирпича и камней с объемной массой менее 1800 кг/м3. Камни легких пород, интенсивно поглощающие воду, перед укладкой следует погружать в воду не менее чем на 1 мин.
При возведении кладки в сейсмических условиях целесообразно использовать трехрядную систему перевязки швов.
Кладка кирпича при отрицательных температурах
С понижением температуры процесс твердения цементного раствора замедляется, а при температуре 0°С практически прекращается. Для твердения известкового раствора необходимы влажная среда и положительная температура. При быстром замерзании свежевыложенной кирпичной кладки в швах образуется смесь вяжущего вещества и песка, сцементированная льдом. Раствор настолько быстро теряет пластичность, что горизонтальные швы остаются недостаточно уплотненными; при оттаивании они обжимаются силой тяжести вышележащей кладки, что может вызвать значительную и неравномерную осадку и создать угрозу прочности и устойчивости кладки.
При раннем замораживании кладки конечная прочность цементных, цементно-известковых и цементно-глинистых растворов, которую они приобретают после оттаивания и 28-дневного твердения при положительной температуре, значительно снижается и в некоторых случаях не превышает 50% марочной прочности.
Эти обстоятельства обусловливают необходимость соблюдения определенного режима зимней кладки, который обеспечил бы прочность раствора и кладки в целом. В зависимости от вида кладки и возводимых конструкций каменные работы зимой выполняют применяя: способы замораживания, способы прогрева кладки, а также различные противоморозные добавки.
