3.4.Строительные растворы

Внормативных документах изложен ряд требований, предъявляемых к строительным растворам, основные показатели и методы их испытания. Предусмотрено восемь марок растворов по прочности на сжатие (ГОСТ 28013–98). Марке соответствует временное сопротивление (предел прочности) на сжатие, определяемое как среднее арифметическое трёх испытаний, проведённых на кубах с ребром 70,7 мм, твердевших в нормальных условиях в течение 28 суток (ГОСТ 5802–86). Марка раствора по прочности используется при определении расчётного сопротивления каменной кладки, несущей способности каменных, армокаменных и крупнопанельных конструкций,

атакже при подборе составов растворов и контролеИпрочности. Существующая методика использования средней прочностизится развитие методов расчёта каменныхДи крупнопанельных конст-

рукций на основе вероятностнойАприроды прочности материалов и затрудняется оценка надёжностибстроительных конструкций.

Статистические исследования прочности растворов показали, что коэффициент вариацииирастворов марок М50 – М200 изменяется от 0,18 до 0,35, а х распределения, строго говоря, не подчиняются нормальному законуС. В то же время большая точность в аппроксимации эмпирических распределений и не требуется, так как раствор как материал обычно применяется в зданиях и сооружениях в качестве компонента композитного материала – кладки или для соединений элементов и незначительно влияет на прочность кладки или несущую способность соединений. Поэтому прочность раствора необходимо нормировать с учётом заданной обеспеченности прочности других материалов или несущей способности конструкций. Исходя из этого, предлагается использовать в стандартах на растворы нормальный закон распределения для определения временной прочности их на сжатие.

В пользу перехода к статистическому контролю прочности растворов (по аналогии с контролем прочности бетонов) на основе двух параметров распределения (математическое ожидание и коэффициент вариации) свидетельствует возможность более экономичного расхода

169

цемента. Поскольку проведенные исследования не выявили закономерностей изменения коэффициента вариации в зависимости от прочности, то предлагается принять единый коэффициент вариации, равный 0,15, и ввести укрупнённую шкалу марок раствора. Представляет практический интерес решение задачи об оптимизации шкалы марок (классов) раствора, поскольку принятая в настоящее время шкала потеряла своё значение (марки растворов менее М50 практически не используются).

3.5. Кирпич и каменная кладка

Как и раствор, кирпич основных видовИпо прочности подразделяется на марки от М35 до М300. Марке кирпича соответствуют

Кирпич (масса до 4,3 кг) и другие искусственные камни различаются по виду в зависимости от размеров, по типу и прочности. К прочностным характеристикам кирпича относятся пределы прочности

средние значения пределов прочностиДне менее 5 образцов, испытанных в соответствии с ГОСТ 8462–85. Для каждой марки кирпича ус-

на сжатие и на растяжение при изгибе (ГОСТ 530 – 95).

при изгибе контрол руетсябтолько для кирпича марок М75 и более. Образцы для испытан я пр нимают из выборки, отобранной методом

пича, несмотряСна большую трудоёмкость и сложность подготовки образцов для испытания, не даёт возможности получить достоверную оценку прочности и не соответствует общему подходу к нормированию и расчёту строительных конструкций [53].

С целью определения фактических прочностных характеристик были проведены статистические исследования кирпича двух наиболее представительных марок М75 и М100 [37].

В результате исследований оказалось, что фактическая средняя прочность кирпича на сжатие и растяжение практически удовлетворяет требованиям стандартов (табл. 3.6).

170

пределах 0,3… 0,4 и на растяжение – около 0,4. Большой разброс объясняется разнородностью сырья и нестабильностью технологических процессов.

Вычисления показали, что прочностьДкирпича при нормируемых обеспеченностях расчётных значений (0,95 и 0,995) до 30… 40% ниже средних значений на сжатие и доА40… 50% – на растяжение.

При статистической обработке прочностных характеристик использовали подход, основанныйбна применении системы кривых Пирсона с проверкой гипотез о виде распределения с помощью критериев «хи-квадрат»ии Колмогорова – Смирнова. Анализ кривых распределения прочностных характеристик кирпича показал наличие левосторонней асимметрС. С уменьшением марки кирпича по прочности асимметрия увел ч вается.

При замене марок кирпича на классы (по аналогии с бетонами) возможен пересмотр шкалы прочности в сторону укрупнения. Вычисления показали, что при объединении кирпича марок М75 и М100 в один класс по прочности средние значения прочности на сжатие и растяжение соответственно равны 10,64 и 1,76 МПа. При коэффициенте вариации 0,4 и обеспеченности 0,95 нормативные значения прочности кирпича соответственно равны 7,55 и 0,83 МПа.

Слабая связь между прочностью кирпича сжатию и растяжению показывает, что целесообразно установить раздельные шкалы прочности на сжатие и растяжение, рассматривая эти характеристики как самостоятельные, увязав их с прочностью и деформативностью кладки. Нормирование прочности кирпича целесообразно рассматривать во взаимосвязи с нормированием прочности строительного раствора и

171

каменной кладки. Это позволит обосновать количество назначаемых совокупностей прочности и не замедлит сказаться на повышении качества кирпича и качества строительства. На основе нормирования прочности кирпича и раствора можно перейти к разработке правил статистического контроля прочности не только отдельных материалов, но и каменной кладки в целом.

Для определения средней (марочной) прочности кладки используется эмпирическая зависимость Л.И. Онищика:

где Ru, R1 и R2 – пределы прочности на сжатие кладки, кирпича и раствора; A = (100 + R1 )(100m + nR1 ) – конструктивный коэффициент, за-

висящий от вида кирпича; a, b, m, n и γ – эмпирические и поправочные коэффициенты.

Введение коэффициента надёжности по кладке, равного двум, и

твора и кирпича показали, что при существующих шкалах прочности, методах контроля ии разноо разии эмпирических коэффициентов

сложно оценить обеспеченность расчётных характеристик кладки.

Предлагается норм рован е прочности кладки выполнять с заданной обеспеченностьюСна основе моделирования методом статистических

испытаний. Нормативное сопротивление кладки при сжатии следует принять с обеспеченностью не менее 0,95, а расчётные значения – не менее 0,995.

3.6. Древесина

Древесина – это естественный строительный материал с очень большим разбросом прочностных характеристик. Это штучный материал и по нормированным правилам разделяется по сортам качества. Обеспеченность нормативного временного сопротивления древесины составляет 0,95. В нормах проектирования деревянных конструкций задаются также соотношения средних и нормативных значений временного сопротивления, из которых можно определить характеристи-

172