1. Возведение каменных конструкций в зимних условиях.

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. Влияние отрицательных температур на качество раствора и кладки в целом 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;

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—80%, марки 25—80% и марки 10—75% от прочности нормально твердевшей кладки.

Учитывая особенности производства каменных работ при отрицательных температурах, сроки возведения каменных зданий, нагружения конструкций, наличие энергоресурсов и другие условия в современном строительстве, кладку можно выполнять способом замораживания, на растворах с противоморозными добавками, с искусственным прогревом и обогревом.

Способ замораживания каменной кладки наиболее простой и экономичный. Им производят кладку из кирпича и камней правильной формы и постелистных бутовых камней «под лопатку» на цементном и сложном подогретом растворе не ниже марки 10, замерзающем после укладки в конструкцию. Процесс твердения его начинается после оттаивания кладки. При положительной температуре после оттаивания кладка будет дальше набирать свою прочность, если раствор к моменту замерзания набрал критическую прочность, которая составляет обычно более 20% марочной прочности.

Кладку способом замораживания ведут на пластичных удобоукладываемых цементных и сложных растворах подвижностью 9—13 см — для полнотелого кирпича и бетонных камней; 7—8 см — для кладки из дырчатых и пустотелых камней; 4—6 см — для бутовой кладки.

Транспортные средства, в которых доставляют раствор на строительную площадку, обязательно утепляют. Из утепленных или подогреваемых ящиков раствор необходимо выбирать за 20—30 мин. Температура кладочного раствора зависит от температуры наружного воздуха: при температуре наружного воздуха до —10°С температура раствора должна быть +10°С, а при температуре наружного воздуха до —20°С и ниже температура кладочного раствора должна быть соответственно +15°С и +20°С. Положительная температура необходима не для ускорения процесса твердения раствора, а для качественного выполнения кладки.

Раствор приготавливают на подогретых воде и заполнителях. Обязателен журнал контроля за выполнением кирпичной кладки и за ее размораживанием, так как из-за неодинаковой плотности раствора при оттаивании возможны неравномерные осадки.

Кирпич и камни очищают от снега и наледи и укладывают до образования наледи на всю ширину стены по периметру здания. 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.

Вследствие того, что замерзший раствор снижает свою конечную прочность, марку его повышают на одну ступень при среднесуточной температуре наружного воздуха —4—20 °С и на две ступени — при среднесуточной температуре ниже – 20°С.

Минимальная марка раствора для кладки из кирпича и камней правильной формы должна быть не ниже 10 — для фундаментов и стен, 25 — для столбов, 50 — для карнизов и рядовых перемычек. Высота кладки рассчитывается и не должна превышать допускаемых величин.

При оттаивании кладка дает осадку 1—2 мм на каждый метр ее высоты. Поэтому над оконными и дверными проемами оставляют зазоры: 3 мм — для кладки из мелких блоков; 5 мм — из кирпича.

Согласно СНиП III-17—78, способом замораживания возводят каменные конструкции зданий высотой до 5 этажей (до 15 м) или верхние пять этажей многоэтажных зданий, предварительно обеспечив временное усиление кладки нижележащих этажей. Нельзя применять этот метод при кладке внецентренно сжатых конструкций с большим эксцентриситетом; конструкций, которые в процессе оттаивания будут подвергаться вибрации или динамическим нагрузкам; тонкостенных сводов толщиной до 10 см; стен, столбов из бутобетона и рваного камня; фундаментов из бутовой кладки «под залив».

Кладка способом замораживания требует тщательного выполнения, так как быстрое замерзание раствора затрудняет исправление обнаруженных дефектов. Высокое качество кладки обеспечивается строгим соблюдением всех требований проекта производства работ в зимних условиях, также постоянным контролем каменщика за правильностью перевязки, размерами швов, горизонтальностью рядов, вертикальностью углов, размещением арматурных связей и т д.

Противоморозные (химические) добавки вводятся для снижения температуры замерзания и ускорения твердения раствора, что создает условия для его твердения при отрицательных температурах.

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 противоморозных добавок используют водные растворы нитрита натрия, карбоната калия (поташ), хлорида кальция и хлорида натрия. Нитрит натрия и поташ применяют в растворах для кладок надземных частей здания, а хлорид натрия и хлорид кальция — для неармированной подземной кладки промышленных и складских зданий с нормальной эксплуатационной влажностью. Эти добавки вызывают коррозию арматуры, гигроскопичны и на поверхности могут дать высолы.

Количество вводимых в раствор добавок назначается в зависимости от среднесуточной температуры наружного воздуха в соответствии с данными расчётов.

Кирпич и камень при кладке на растворах с противоморозными добавками очищают от снега и наледи. Кладку ведут такими же способами, как и при положительной температуре. Температура раствора в момент укладки в дело должна быть при слабых морозах (до — 10°С) не ниже +5°С, при средних морозах (до — 20°С) +10°С, при сильных морозах (ниже —20°С) +15°С.

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). Введение поташа в раствор способствует быстрому загус­те­нию раствора, поэтому добавляют замедлитель схватывания в виде кон­цен­тра­та сульфитно-дрожжевой барды (СДБ) в количестве до 1,25 % по массе це­мента. Добавки поташа способны вызывать коррозию (разрушение) сили­ка­тов, поэтому растворы, содержащие такую добавку, имеют ограниченное применение при возведении конструкций из силикатного кирпича.

Применяя растворы с противоморозными добавками при температуре воздуха до — 20 °С, можно возводить кирпичные здания высотой до 14 этажей. Для кладки первых пяти этажей и подвала применяется раствор марки 75, а для последующих — марки 50. Одновременно с кладкой по всему сечению стен в нижних девяти этажах делается сетчатое армирование проволокой диаметром 4—5 мм.

Растворы с противоморозными добавками должны быть не ниже марки 50. Их нельзя использовать для каменных конструкций, работающих в условиях повышенной влажности, при температуре выше 60°С, в непосредственной близости (ближе 100 м) к источникам постоянного тока высокого напряжения и при больших динамических нагрузках.

Искусственное отогревание замерзшей кладки при возведении высоких зданий рационально производить для стен нижних этажей с одновременной кладкой верхних этажей. Кладку обогревают переносными калориферами, тепловентиляционными установками, воздухонагревателями, а в отдельных случаях применяют электропрогрев кирпичной кладки. В последнем случае в швы кладки с шагом 25—40 см укладывают электроды (куски арматуры, узкие листы полосовой стали, сетки «зигзаг»), подключают их к цепи электрического тока напряжением 220—380 В и прогревают раствор до набора необходимой прочности.

Групповые электроды, в качестве которых служат сетки армирования, закладывают через 4—6 рядов и подключают к разноименным фазам. Вертикальные швы кладки полностью заполняют раствором.

Кладку, подлежащую электропрогреву, выполняют только на цементном растворе. Марки раствора принимают в соответствии с проектом, но не менее 50.

Прогрев раствора ведут при температуре 30—35 °С до достижения им прочности не менее 20 % от проектной. Прогреваемые конструкции целесообразно утеплять.

Удорожание зимней кладки на обычном цементном растворе при способе замораживания составляет 8... 12%; на быстротвердеющих растворах - 10... 15%; при растворах с противоморозными добавками - 12...20%; при применении электроподогрева - 15...20%; в тепляках - 30% и более.

До начала оттаивания кладки весной принимают меры по разгрузке конструктивных элементов кладки или их усиления. При возведении каменных конструкций в зимних условиях способом замораживания несущая способность и устойчивость конструкций нижележащих этажей в период оттаивания может оказаться недостаточной.

При оттаивании кладка начинает давать осадку. Вследствие неравномерного обогрева оттаивание и осадка кладки будут идти неравномерно, что может привести к перенапряжению и деформации отдельных ее участков. Для повышения устойчивости оттаявшей кладки укладывают стальные связи в углах и местах примыкания поперечных стен к продольным, а также производят анкеровку прогонов и плит перекрытия, крепят кладку к каркасу здания, устраивают безраспорные стропила, армируют сильно нагруженные столбы и простенки и др.

Для обеспечения несущей способности кладки до наступления теплого периода года, а при возможных оттепелях — сразу же после замерзания раствора делают временное усиление каменных конструкций. Характер и способы усиления зависят от вида конструкции и степени ее загрузки.

При недостаточной несущей способности столбов и простенков до оттаивания кладки их усиливают временными деревянными сжимами, деревянными стойками на клиньях, инвентарными стальными обоймами. Особое внимание обращают на узлы опирания тяжелых ферм, балок, прогонов на каменную кладку. В этих местах возможно местное перенапряжение кладки, которое до наступления оттепели можно устранить с помощью разгрузочных деревянных стоек на клиньях.

При возникновении сквозных трещин в нескольких рядах кладки стены подпирают подкосами, в оконных проемах с обеих сторон простенка устанавливают стойки или деревянные рамы, внутренние столбы разгружают с помощью стоек, оконные проемы закладывают кирпичом на слабом растворе и т. д. Временное крепление кладки снимают после набора раствором требуемой по расчету прочности.