Лекція 3. Міцність і стійкість кладки.

Здатність кладки сприймати, не руйнуючись, навантаження від верхніх конструкцій та інших впливів, називають міцністю. Міцність кладки залежить від властивостей цегли (каменю) і розчину, з яких кладка складена. Здатність кладки зберігати своє становище при дії цих навантажень називають стійкістю. Граничні величини її передбачені Будівельними нормами і правилами.

Під впливом зовнішніх навантажень в кладці створюється напружений стан. Якщо поступово збільшувати навантаження на кладку до величини, що перевищує межу міцності її, то спочатку в окремих цеглинах з'являться вертикальні тріщини переважно під вертикальними швами, там, де концентруються напруги розтягання і вигину. При зростанні навантаження тріщини збільшаться, розділяючи кладку на стовпчики. Остаточне руйнування кладки відбувається за випучіванія цих стовпчиків в внаслідок втрати ними стійкості.

Вплив властивостей розчину на міцність кладки. Чим нижче марка розчину в кладці, тим легше він стискається і, отже, тим більше загальні деформації кладки, а в кожному цеглі - напруги вигину і зрізу. Тому, щоб отримати більш міцну кладку, застосовують відповідно розчин більш високої марки. Однак підвищення міцності розчину незначно збільшує міцність кладки. Набагато більше значення має пластичність розчину. Пластичні розчини краще стеляться по ліжку цегли, забезпечуючи рівномірну товщину і щільність шва. Це підвищує міцність кладки за рахунок зменшення напруги вигину і зрізу в окремих цеглинах.

Вплив розмірів і форми кам'яних матеріалів на міцність кладки. Із збільшенням висоти каменю зменшується кількість горизонтальних швів у кладці й збільшується пропорційно квадрату висоти каменю опір його вигину. У зв'язку з цим при однаковій міцності каменів більш міцної виявляється кладка, виконана з каменів більшої висоти.

При правильній формою каменів шви в кладці заповнюються розчином рівномірніше, ніж при неправильній, краще передається навантаження від каменя до каменя, краще перев'язується кладка і міцність її більш висока. На зниження міцності бутової кладки, наприклад, впливає головним чином те, що неправильна форма каменів забезпечує їх зіткнення лише через окремі ділянки, не створює гарну перев'язки кладки, значну частину якою доводиться заповнювати розчином.

Вплив якості швів кладки на її міцність. Хороше заповнення горизонтальних і вертикальних швів розчином, рівномірне ущільнення і однакова товщина швів, правильна перев'язка забезпечують високу міцність кладки. Низька якість кладки, застосування розчинів, що не відповідають вимогам проекту, можуть привести до руйнування кладки.

Чим товще шов, тим важче досягти рівномірної його щільності і тим більшою мірою цегла працює в кладці на вигин і зріз. При товстих швах збільшується деформація і знижується міцність кладки. Тому для кожного виду кладки встановлена певна товщина швів, збільшення якої знижує міцність конструкцій.

Щільність кладки обумовлює такі якості кам'яних конструкцій, як висока вогнестійкість, більша порівняно з іншими матеріалами хімічна стійкість, стійкість до атмосферних впливів і, як наслідок цього, велика довговічність. У той же час велика щільність збільшує теплопровідність кладки, тому нерідко зовнішні цегляні стіни будівель доводиться робити набагато товщі, ніж це потрібно за умовами міцності і стійкості.

При зменшенні щільності кам'яних матеріалів з 1800 (кладка з керамічної цегли) до 800 кг/см2 (камені з ніздрюватого бетону) товщина стін і потреба в матеріалах зменшуються на 55%, а маса стін - на 80 %. Це означає, що для кладки вигідно застосовувати матеріали більш низькою щільності (пустотілі, пористі), що володіють хорошими теплотехнічними властивостями.

На теплотехнічні властивості кам'яних конструкцій впливає також якість кладки: стіни з погано заповнені розчином швами легко продуваються і промерзають взимку.