Выполнение кладки в условиях повышенных температур и низкой влажности

Кладка из природного камня неправильной формы

Бутовой называют кладку выполненную из камней, соединенных раствором. Используют камни неправильной формы – рваные.

Применяют при возведении фундаментов, стен подвалов, подпорных стенок.

Производят кладку способами:

1. «под лопатку» – выполняют на растворе горизонтальными рядами из подобранных по высоте камней с перевязкой швов по однорядной системе. Толщина каждого ряда около2,5см. пространство между верстовыми рядами заполняют раствором с мелкими камнями: фундаменты, стены, столбы

2. «под залив» – при возведении наземных стен кладку ведут в опалубку, а при сооружении фундаментов – в распор с вертикальными стенами траншеи. Камни укладывают горизонтальными рядами толщиной 15-20см, с тщательным заполнением промежутков между ними мелкими камнями (щебенкой). Каждый ряд заливают раствором подвижностью 15-20см. камни укладывают без строгой перевязки швов и устройства верстовых рядов

Бутобетонная кладка

Выполняют втапливанием бетонной смеси бутового камня. Бетонная смесь с осадкой конуса 3-5см. камни не более 30 см, но и не более 1/3 толщины конструкции. Укладывают слой бетонной смеси высотой 20см и втапливают в него бутовый камень. Операцию повторяют до достижения проектной высоты конструкции. Для обеспечения требуемой плотности , монолитности, прочности количество камня не должно превышать 50% от объема возводимой конструкции и камни должны располагаться на расстоянии 4-5см друг от друга и от наружной поверхности конструкции.

Бутобетонная кладка имеет большую прочность и меньшую трудоемкость по сравнению с бутовой кладкой. Но имеет больший расход цемента.

Дополнительные инструменты: кувалда, молоток-кулачек для разбивки камней, металлические и деревянные трамбовки для уплотнения кладки

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.

Большое разнообразие климатических условий на территории СНГ, 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.

1. Возведение кладки при отрицательных температурах. Отрицательные температуры оказывают влияние на физико-химические процессы в свежевыложенной кладке. Гидратация цемента и твердение раствора в кладке прекращаются из-за перехода воды в лед, а реакция гидратации, начавшаяся до замерзания, прекращается. Раствор при замерзании превращается в прочную механическую смесь льда, цемента и песка (или извести и песка). Вода, переходя в лед, увеличивается в объеме (примерно на 9%), вследствие чего раствор разрыхляется, а его прочность снижается. 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.

В известковом растворе твердение при замораживании также прекращается. Для его твердения необходимы: испарение воды, частичная карбонизация, кристаллизация гидроксида кальция и срастание кристаллов СаСОз и Са(ОН)2.

С учетом устранения указанных негативных факторов применяют следующие методы возведения кладки при отрицательных температурах: замораживание, с применением противоморозных добавок, с электропрогревом, в тепляках.

Кладка замораживанием производится на открытом воздухе на неподогретых, но очищенных от снега и наледи камнях, укладываемых на подогретый раствор. Под действием отрицательной температуры раствор замерзает и в таком состоянии находится до оттаивания кладки весной или при искусственном обогреве. Оттаявший раствор набирает прочность.

Каменные конструкции при оттаивании отличаются повышенной деформативностью. В этот период оттаивающий раствор обжимается вышележащими слоями кладки и конструкции дают осадку (до 2 мм на 1 м высоты кладки). Такая осадка была бы не страшна, если бы она была равномерной по всему сечению конструкции. В действительности же осадка, как правило, неравномерна. Обеспечение прочности и устойчивости конструкций необходимо выполнять как в процессе кладки, так и до наступления оттаивания раствора.

Технологический процесс выполнения кладки имеет свои особенности. Кирпич и другие стеновые материалы перед укладкой в конструкцию очищают от снега и наледи. Кладку ведут на пластичных растворах (цементном или сложном), доставляемых к рабочему месту в подогретом состоянии. 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 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

Общую устойчивость кладки повышают также укладкой стальных связей в углах, в местах примыкания и пересечения стен; установкой плит междуэтажного перекрытия после завершения кладки этажа и анкеровкой их со стенами; укладкой стальных анкеров, связывающих колонны каркаса со стенами производственных зданий; армированием кирпичных столбов и простенков. Чтобы обеспечить возможность осадки конструкции от обжатия оттаявшего раствора, высоту проемов делают несколько больше, чем в летней кладке (на 5 мм).

До начала оттаивания принимают меры по разгрузке конструктивных элементов кладки или их усиления. Для разгрузки простенков в проемах в распор устанавливают стойки на клиньях, позволяющих регулировать их положение по мере осадки кладки. Иногда используют металлические стойки с домкратными опорами. С целью уменьшения нагрузки от прогонов под их концы подводят стойки, опираемые также на деревянные клинья. Для увеличения несущей способности и обеспечения устойчивости столбов и простенков устанавливают стальные обоймы или инвентарные хомуты из металлических уголков, стянутых болтами. Временные крепления (разгрузочные стойки, стальные обоймы и хомуты, двусторонние сжимы и др.) после оттаивания кладки оставляют на период начального твердения, но не менее чем на 12 сут.

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.

Предельная высота стен из-за незначительной прочности раствора в момент оттаивания ограничена пятью этажами (до 15 м).

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 противоморозной добавки для надземной кладки чаще всего применяют нитрит натрия и поташ, хлористые соли кальция и натрия, повышающие гигроскопическую влажность кладки и вызывающие появление на поверхности кладки высолов, обычно применяют лишь для кладки подземных фундаментов из бута и бутобетона, а также наружных стен и внутренних столбов промышленных и складских зданий с нормальной эксплуатационной влажностью, а также когда к отделке поверхности не предъявляют повышенных требований.

Добавки поташа способны вызывать коррозию (разрушение) силикатов, поэтому растворы, содержащие такую добавку, имеют ограниченное применение при возведении конструкций из силикатного кирпича.

Электропрогрев кладки применяют при небольших объемах работ для наиболее нагруженных простенков и столбов нижних этажей многоэтажных зданий.

Кладку, подлежащую электропрогреву, выполняют на цементном растворе марки 50 и выше. В процессе работы в швы кладки помещают пластинчатые электроды, подключаемые затем к электрической сети напряжением 220… 380 В армированной кладке столбов роль электродов выполняют стальные сетки. Участки кладки между электродами или стальными сетками, подключенными к разным фазам тока, являются сопротивлением, растворные швы —проводниками.

Электрический ток, проходя через растворные швы, нагревает их до температуры 30… 35°С, ускоряя тем самым процесс твердения.

Электропрогрев кладки продолжают до набора раствором не менее 20% марочной прочности.

2. Возведение кладки в условиях сухого жаркого климата. При выполнении кладки в условиях сухого жаркого климата особое внимание уделяют сохранению подвижности раствора до его укладки. Для этого следует предохранять раствор от потерь влаги и разогрева в процессе транспортирования и кладки.

Кладка ведется обычными методами. Однако керамический кирпич перед укладкой в конструкцию следуют погружать в воду на время, необходимое для оптимального увлажнения, или обильно смачивать. При перерывах в работе верхний ряд кладки следует оставлять не прикрытым раствором, а продолжение кладки после перерыва необходимо начинать с полива водой.

Для защиты кладки от преждевременного испарения воды растворной части выполненные конструкции закрывают влагоемкими материалами, которые периодически увлажняют, или устраивают солнцезащитные покрытия.

20. Каменная кладка в условиях низкой и высокой температур

Отрицательная температура отражается на процессе ведения каменных работ. Каменщик в теплой одежде и рукавицах под воздействием холода ведет кладку менее аккуратно. Изменяются свойства материалов, главным образом раствора, который при замерзании, в отличие от других материалов, увеличивается в объеме до 9%, а до замерзания быстро теряет подвижность и плохо заполняет узкие щели в кладке. В результате раствор не только теряет прочность, но также не обеспечивает должной монолитности кладки и способствует ее повышенной неравномерной деформативности. Рассмотрим физические процессы, протекающие в зимней кладке. При укладке теплого раствора на охлажденный кирпич из-за гравитации (тяготения к земле) и градиента (разности) температур вода при укладке раствора уходит в нижние кирпичи. Раствор обезвоживается, теряет подвижность и не обжимается верхним кирпичом. При дальнейшем охлаждении оставшаяся вода превращается в лед. увеличивается в объеме, разрыхляя шов и препятствуя его сцеплению с кирпичами. После оттаивания твердение раствора возобновляется, но из-за отсутствия должного количества воды процессы гидролиза и гидратации цемента протекают вяло, не обжатый при укладке раствор дает большую и неравномерную усадку. В результате зимняя кладка отличается от летней большей деформативностью и меньшей прочностью. При этом тем больше, чем раньше она была заморожена. С учетом этого разработан ряд методов выполнения каменных работ в зимнее время. Метод замораживания заключается в том, что кладка ведется так же, как летом, но на подогретом растворе. В этом случае при отрицательных температурах можно возводить не более четырех этажей (15 м); запрещено выполнять кладку из рваного бута. Раствор при укладке в среднем должен быть подогрет до абсолютной температурь наружного воздуха. Кирпич и камень должны. Укладываться по однорядной системе перевязки, с полным заполнением швов. Раствор при кладке расстилается не более, чем на 2 кирпича при выполнении версты; не более, чем на 6…8 кирпичей при кладке забутки. На период оттаивания должен осуществляться контроль за деформацией кладки и, при необходимости, осуществляться мероприятия по ее разгрузке и временному усилению. Практика строительства показала, что если раствор в кладке до замерзания приобретает 20% своей проектной прочности (критическая прочность), то этого достаточно для дальнейшей безопасной эксплуатации каменной конструкции. На этом явлении основан ряд методов каменных работ с применением любой системы перевязки кладки. Кладка на растворах с противоморозными добавками может применяться при температуре окружающей среды до —35 °С. Это основано на свойстве растворов ряда солей замерзать при отрицательной температуре, что обеспечивает условия твердения строительных растворов в определенных пределах при отрицательных температурах. При температуре до —15 °С в строительстве применяют нитрит натрия (NaN02), при более низкой температуре — смесь из нитритов, нитратов и хлоридов, а также поташ (К2С03). Однако, за исключением нитрита натрия, перечисленные соли обладают рядом свойств (быстрое схватывание раствора, коррозия арматуры, высолы и гигроскопичность стен и т.д.), которые затрудняют их широкое использование, особенно при строительстве жилых зданий Прогрев кладки нагревательными устройствами (ТЭНамП-калориферами и пр.) можно осуществлять только изнутри закрытого помещения. При этом желательно, чтобы в это время кладка снаружи нагревалась солнечными лучами, поскольку в противном случае она может потерять равновесие в результате одностороннего отогревания. Рекомендовавшиеся ранее паропрогревание и электропрогревание кладки, а также применение быстротвердеющих растворов широкого распространения не получили. Применяющаяся в некоторых странах (Канада, ФРГ) кладка в тепляках под пленочным покрытием создает условия работ, аналогичные летним. В нашей стране этот метод пока распространения не получил. Для кладки в условиях жаркого климата характерны раннее начало работы, перерыв с 12 до 17 ч, затем продолжение работы. При перерывах в работе кладку укрывают подсобными солнцезащитными покрытиями. Применяется сложный раствор литой консистенции состава 1:1:6…1:1:8 (цемент: известь или глина: песок). Кирпич перед укладкой погружают в воду и удерживают до полного водонасыщения; перед укладкой раствора производится смачивание ранее выложенного ряда. Затеняются места хранения материалов и рабочие места; емкости для воды, бункеры с вяжущим компонентом и заполнителем окрашивают белой краской.

21. Возведение каменных конструкций в зимних условиях

Влияние отрицательных температур на прочность кладки.

В зимних условиях для каменной кладки применяют раствор на цементном вяжущем. Однако при понижении температуры ниже 0°С нарушается влагообмен из раствора в камни и необходимого уплотнения швов не происходит, что существенно влияет на прочность кладки. Свободная вода в растворе превращается в лед, и, расширяясь при замерзании, частично нарушает структуру цементного теста. При замерзании прочность раствора увеличивается, но с наступлением оттепели он из твердого состояния переходит в пластичное, и прочность кладки резко снижается, достигая критической величины. Прочность раствора в кладке может оказаться близкой к нулю. При положительной температуре после оттаивания кладки цементное тесто продолжает твердеть, однако нарушенная структура восстанавливается не полностью и конечная прочность раствора несколько нижелетней (рис. VIII.а). Чем раньше раствор замерзает, тем больше потери прочности.

Способы выполнения кладки в зимних условиях. Для обеспечения проектной прочности конструкции из кирпича и камней правильной формы в зимних условиях возводят одним из следующих способов: замораживанием раствора, на растворах с противоморозными химическими добавками и прогревом кладки.

Кладка способом замораживания. Согласно СНиП 3.03.01 — 87 допускается замораживание раствора в швах кладки при ограничении высоты возведения конструкции до 15 м (четыре этажа) с последующим оттаиванием и твердением при потеплении или искусственном отогреве кладки нижних этажей. Не допускается применять этот способ при кладке конструкций внецентренно сжатых со значительным эксцентриситетом; конструкций, подвергающихся вибрации и динамическим нагрузкам во время оттаивания; при выполнении бутовой кладки из камней неправильной формы, а также в районах с повышенной сейсмичностью.

Кладку способом замораживания выполняют на растворах марки не ниже М10, с запасом тепла, достаточным на время его укладки и обжатия камнями кладки до требуемой толщины шва, а также для частичного влагообмена между раствором и кладкой, чтобы достичь определенной прочности его до замерзания. Если раствор холодный, он быстро замерзает, его нельзя расстелить тонким слоем, швы получаются толстыми и неодинаковой толщины, что приводит к большой и неравномерной осадке кладки при оттаивании и может быть причиной аварии. Поэтому нормами регламентируется температура раствора в момент укладки не ниже 5, 10 и 15°С, при температуре наружного воздуха соответственно до минус 10, 20 и ниже минус 20°С. Для снижения теплопотерь при доставке раствора растворовозы и автосамосвалы утепляют, а раствор подогревают в пути отработанными газами автомобиля. Также утепляют раздаточные бункеры и растворные ящики на объекте. При необходимости в них подогревают раствор с помощью трубчатых электронагревателей. Кирпич и камни при укладке должны быть очищены от снега и льда. Снижение конечной прочности кладки, выполняемой способом замораживания, следует компенсировать повышением марки раствора: на одну ступень при среднесуточной температуре наружного воздуха До минус 20 °С, на две ступени — при температуре ниже минус.

Для обеспечения устойчивости каменных конструкций в процессе оттаивания предусматривают конструктивные мероприятия: укладывают в процессе кладки в углах и пересечениях стен стальные связи (рис. VIII. 11,6), заанкеривают элементы перекрытий после возведения каждого этажа; над оконными и дверными коробками оставляют зазоры на осадку при кирпичной кладке не менее 5 мм и при мелкоблочной кладке — 3 мм. За кладкой в период оттаивания устанавливают постоянное наблюдение и, когда потребуется, ставят временное крепление в виде стоек в проемах, обжимных обойм стен, подкосов, оттяжек и др.

Кладка на растворе с противоморозными добавками. Химические добавки вводят при приготовлении раствора. Они снижают температуру его замерзания и обеспечивают тем самым обжатие и частичное твердение при отрицательных температурах. В качестве противоморозных добавок применяют хлористый кальций (СаСО), хлористый натрий (МаС1), нитрит натрия (МаМО2), поташ (К2С03), нитрит кальция с мочевиной (НКМ). Первые две добавки повышают гигроскопичность кладки и вызывают появление высолов, в связи с чем их рекомендуют использовать в растворах только для подземной части зданий в количестве 1,5…7,5% от массы цемента в растворе при температуре воздуха от 0 до минус 15°С. С добавкой нитрита натрия, поташа или НКМ применяют растворы для возведения наземных каменных конструкций. Растворы с добавкой нитрита натрия 2…10% от массы цемента могут твердеть на морозе от О до минус 15°С, а при добавке поташа 5…15% —от минус 5 до минус 30 °С. Однако при большой концентрации этих добавок раствор быстро схватывается, загустевает и теряет подвижность, что затрудняет его расстилание. Для замедления схватывания при приготовлении растворов вводят сульфитно-дрожжевую бражку (1…2,5% от массы цемента) или другие замедлители. Марка раствора с противоморозными добавками должна быть не ниже М50.

Кладка с прогревом. Прогрев кладки применяют в том случае, когда нельзя осуществить способ замораживания, а применение противоморозных добавок не обеспечивает заданной проектом прочности конструкций, воспринимающих большие нагрузки (столбы, простенки и др.). Для прогрева кладки применяют электроэнергию (электропрогрев), пар (паропрогрев), подогретый воздух (воздухообогрев). При прогреве в кладке поддерживается положительная температура до приобретения раствором заданной прочности. Кладку выполняют на растворе марки не ниже М10.

Электропрогрев кладки осуществляют, закладывая в горизонтальные швы пластинчатые или стержневые электроды, которые отпайками подключают к питающим электропроводам переменного тока напряжением 220…380 В. В кирпичных столбах в качестве электродов используют уложенные при кладке арматурные сетки «зигзаг» (рис. VIII. 11,в).

Паропрогрев проводят в паровой рубашке — опалубке, укрывающей поверхность каменной конструкции, куда подают пар от разводящей сети.

Воздухообогрев осуществляют подогретым воздухом от калорифера также с применением ограждающей рубашки в виде плоского или секционного тепляка, охватывающего часть каменной конструкции. Объемные тепляки применяют при возведении фундаментов в траншеях или котлованах, поддерживая там температуру калориферами не ниже 10°С на уровне 0,5 м от подошвы кладки.