94. Общие сведения о строит р-рах, их классиф и физ-мех св-ва.

Кроме каменных материалов в кладке применяют вторую составляющую – связующую, в качестве кот. выступает раствор. Строительные растворы состоят из какого-либо неорганического вяжущего (цемент, известь и глина), мелкого заполнителя (чаще всего песок), воды затворения, спец. добавок.

В кладке раствор связывает между собой отдельные камни, препятствуя их взаимному перемещению. Постепенно затвердевая, раствор способствует образованию монолитной конструкции, отвечающей требованиям ее прочности и долговечности. Строительные растворы входят в состав искусственных камней — силикатного кирпича, бетона, железобетона и др.

Растворы для каменных кладок

При плотности массы в сухом состоянии 1500 кг/м³ и более растворы относят к тяжелым; до 1500 кг/м³ – к легким. В тяжелых растворах применяются плотные заполнители, в легких – пористые. Тяжелые растворы с заполнителем в виде обычного песка применяют в тех случаях, когда к каменной кладке предъявляют в основном требования прочности. Однако прочность кладки из камней правильной формы в основном зависит от прочности камней, а не раствора. Так, при повышении прочности раствора вдвое прочность кладки возрастает в среднем лишь на 10—15%. В легких растворах заполнителями служат каменноугольные, торфяные или доменные гранулированные шлаки, диатомовая опока или мелочь артикского туфа. Легкие растворы имеют меньшую теплопроводность, чем тяжелые; поэтому толщину наружных кирпичных стен, сложенных на легких растворах, можно несколько уменьшать без ухудшения теплоограждающих свойств стены.

Прочность раствора, характеризуемая его маркой, в основном зависит от активности вяжущего и количества воды затворения. Марку раствора устанавливают по среднему значению предела прочности при сжатии кубиков 7,07х7,07х7,07 см, изготовленных из растворной смеси на пористом основании (для отсоса некоторого количества влаги) и испытанных в возрасте 28 дней. Нормами установлены следующие марки растворов: 4; 10; 25; 50; 75; 100 и выше. Марка раствора показывает какую нагрузку выдержали образцы в кгс/м².

    По виду вяжущих различают растворы воздушные и гидравлические. Воздушные растворы изготовляют на основе воздушных вяжущих — извести, гипса, каустического магнезита и глины, гидравлические — на основе цементов. Часто в раствор вводят два вида вяжущих, например известь и цемент, известь и гипс. Такие растворы называют сложными, или смешанными. Известь и глина являются пластификаторами, обеспечивающими удобоукладываемость раствора, отчего швы кладки заполняются более равномерно и повышается прочность кладки. Расчетные сопротивления кладки на “жестком” цементном растворе ниже на 15 %, чем на смешанных растворах.

В зависимости от назначения строительные растворы разделяют на кладочные и штукатурные. Кладочные растворы должны, обладать достаточной прочностью в затвердевшем состоянии, подвижностью и водоудерживающей способностью в период укладки. Штукатурные растворы не испытывают в конструкции значительных механических воздействий, поэтому основными требованиями к ним являются их способность давать плотный слой и прочно сцепляться с поверхностью основания. Разумеется, штукатурные растворы должны обладать высокими декоративными качествами.

Состав раствора условно обозначают формулой в виде отношения количества вяжущего и заполнителя по объему, например 1:4 (1 часть вяжущего и 4 части заполнителя). Наибольший размер зерен песка для кладочных и штукатурных растворов не должен превышать 2,5 мм; с другой стороны, мелкие пески требуют повышенного расхода вяжущего. Известковый раствор (раствор извести в воде с добавкой песка) обладает сравнительно невысокой прочностью (4—10 кг/см2). Кроме того, он медленно твердеет (особенно в толще кладки) по мере притока углекислоты воздуха, необходимой для его твердения.

Цементные растворы, иначе называемые гидравлическими, обладают свойством гидравличности и большей прочностью, чем известковые. Однако они характеризуются большой жесткостью (малой пластичностью), неудобны в работе.

Сложные растворы твердеют и просыхают значительно скорее, чем чисто известковые, обладая в то же время достаточной пластичностью и прочностью. Благодаря своим положительным свойствам сложные растворы получили широкое распространение при возведении зданий.

Приготовление раствора в современных условиях, как правило, производят на централизованных растворных узлах, причем за дозировкой составных частей раствора, перемешиванием и сроками перевозки его на строительную площадку должен вестись строгий контроль. На самой площадке проверяют, согласно нормам, подвижность растворной смеси и изготовляют контрольные кубики для определения их прочности в установленные сроки.

95. Физ-мех св-ва каменной кладки, механизм сопротивления разрушению, прочностные хар-ки камен кладки.

Прочность. Прочность кладки зависит от свойств кирпича или камня, из которого сложена кладка, раствора и качества кладки каменных конструкций. Предел прочности при сжатии, например кирпичной кладки, выполненной даже на весьма прочном растворе, при обычных методах возведения составляет не более 40...50% от предела прочности кирпича. Объясняется это главным образом тем, что поверхности кирпича и шва кладки не идеально плоские и плотность и толщина слоя раствора в горизонтальных швах не везде одинаковы. Вследствие этого давление в кладке неравномерно распределяется по поверхности кирпича и вызывает в нем кроме напряжений сжатия напряжения изгиба и среза. А так как каменные материалы обладают слабым сопротивлением изгибу, то они разрушаются в кладке раньше, чем сжимающие напряжения в них достигнут предела прочности при сжатии. Например, кирпич имеет в 4... 6 раз меньший предел прочности при изгибе, чем при сжатии. Факторы, влияющие на прочность кладки. Напряженное состояние кладки. Если постепенно увеличивать нагрузку на кладку до величины, превышающей её предел прочности ее, то сначала в отдельных кирпичах появятся вертикальные трещины, преимущественно под вертикальными швами, там, где концентрируются напряжения растяжения и изгиба. При росте нагрузки трещины увеличатся, разделяя кладку на столбики. Окончательное разрушение кладки происходит из-за выпучивания этих столбиков в результате потери ими устойчивости. Напряженное состояние при осевом сжатии кладок из других каменных материалов аналогично напряженному состоянию кирпичной кладки.

Свойства раствора. Чем менее прочен раствор в кладке, тем он легче сжимается и, следовательно, тем больше возникают общие деформации кладки, а в каждом кирпиче - напряжения изгиба и среза. Поэтому, чтобы получить более прочную кладку, применяют соответственно раствор более высокой марки. Однако повышение прочности (марки) раствора лишь незначительно увеличивает прочность кладки. Гораздо большее значение имеет пластичность раствора. Пластичные растворы лучше расстилаются по постели кирпича, обеспечивают более равномерную толщину и плотность шва, что повышает прочность кладки, так как способствует уменьшению напряжения изгиба и среза в отдельных кирпичах.

Размеры и форма каменных материалов. С увеличением высоты камня уменьшается количество горизонтальных швов в кладке и увеличивается пропорционально квадрату высоты камня сопротивление его изгибу. В связи с этим при одинаковой прочности камней более прочной оказывается та кладка, которая выполнена из камней большей высоты. Чем правильнее форма камней, тем лучше и равномернее заполняются раствором швы в кладке, лучше передается нагрузка от камня к камню, лучше перевязывается кладка и выше становится ее прочность. На снижение прочности бутовой кладки, например, влияет главным образом то, что неправильная форма камней обеспечивает их соприкосновение лишь через отдельные участки, не создает хорошей перевязки кладки, значительную часть которой приходится заполнять раствором.

Качество швов кладки. Одно из основных условий повышения прочности кладки - тщательное ее выполнение. Равномерное заполнение и уплотнение швов, правильная перевязка обеспечивает высокую прочность кладки. Низкое качество кладки, применение растворов, не соответствующих нормам, могут явиться причиной разрушения кладки. Чем толще шов, тем труднее достигнуть равномерной его плотности и тем в большей степени кирпич работает в кладке на изгиб и срез. При толстых швах увеличиваются деформации и снижается прочность кладки. Поэтому для каждого вида кладки установлена определенная толщина швов, увеличение которой снижает прочность конструкций. Насколько качество кладки зависит от равномерности заполнения раствором и уплотнения горизонтальных швов, можно уяснить на таком примере. Одновременно из одного и того же кирпича и раствора выполнялась кладка высококвалифицированными каменщиками и для сравнения каменщиками низкой квалификации. Предел прочности кладки, выполненной высококвалифицированными каменщиками, оказался 5 МПа, а каменщиками низкой квалификации - 2,8 МПа, т. е. в 1,8 раза меньше.

Плотность и сопротивление теплопередаче. Основными положительными качествами каменных конструкций являются их высокая огнестойкость, большая по сравнению с другими материалами химическая стойкость, сопротивляемость атмосферным воздействиям и, как следствие этого, большая долговечность. Эти качества обусловлены тем, что каменные материалы имеют плотную структуру. В то же время большая плотность их увеличивает теплопроводность кладки. Поэтому нередко наружные кирпичные стены зданий приходится делать намного толще, чем это требуется по условиям прочности и устойчивости.

На теплотехнические свойства каменных конструкций в большой мере влияет также качество кладки: стены с плохо заполненными раствором швами легко продуваются и промерзают зимой. 

Отмеченные свойства учитываются в расчетах при проектировании конструкций зданий и сооружений. При этом размеры несущих стен, столбов и других частей рассчитывают, исходя не только из условий прочности кладки по действующим на нее нагрузкам, но и из условий устойчивости как отдельных элементов, так и всего здания в целом.