Каменные и армокаменные конструкции

Общие сведения

При строительстве зданий каменные и армокаменные конструкции в основном используются для возведения внутренних и наружных стен, столбов и фундаментов.

Возросшее значение ресурсо- и энергосберегающих показателей для современного строительства требует значительного уменьшения эксплуатационных затрат и минимизации тепловых потерь через ограждающие конструкции здания. Снижение теплопотерь через ограждающие конструкции здания достигается, с одной стороны, ужесточением нормативов теплопотерь, с другой стороны, использованием сплошных стен из легкобетонных камней и облегченных стен с эффективными утеплителями. Применение таких стен при строительстве зданий не только уменьшает теплопроводность стен, но также расход материалов на их возведение. К преимуществам традиционных каменных конструкций можно отнести простоту изготовления, возможность применения имеющихся местных материалов, долговечность, огнестойкость, относительно высокую прочность, влаго-, морозо-, химическую стойкость.

В зависимости от видов каменных материалов различаются стены из кирпича, керамических и бетонных камней.

По структуре стены разделяют на стены сплошные и облегченные, в которых часть каменного материала заменена материалом, выполняющим теплозащитные функции.

Фундаменты, стены подвалов и цоколи могут выполняться из бетонных и бутовых камней, бутобетона, хорошо обожженного глиняного кирпича пластического прессования.

К кирпичу относятся изделия, высота которых менее 14 см и вес не более 5 кг, вес камней не должен превышать 32…40 кг.

Пример условного обозначения кирпича (камня):

КП-О 150/15/ГОСТ 530

Для условного обозначения кирпича (камня) используются следующие обозначения: К-кирпич (камни) керамические, О-одинарный (250´120´65 мм), У-утолщенный (250´120´88), М - модульных размеров одинарный (288´138´65), УМ - модульных размеров утолщенный (288´138´88), УГ- утолщенный с горизонтальными пустотами (250´120´88), С- кирпич (камень) силикатный (ГОСТ 379), Л - лицевой (ГОСТ 7484), Р - рядовой, П – пустотелый. Первая цифра в условном обозначении является маркой кирпича по прочности на сжатие М150. Вторая цифра – марка по морозостойкости F15.

По теплотехническим свойствам и плотности кирпич (камни) делятся на три группы: эффективные (средняя плотность до 1400…1450) кг/м³, условно-эффективные (r=1450…1600 кг/м³), обыкновенные (r > 1600 кг/м³ ).

Кирпич выпускается полнотелый и пустотелый, а камни только пустотелые. Характеристиками пустот являются: их вид (цилиндрические, целевые) и размер поперечного сечения (диаметр, ширина щелей). Оценивается также пустотность камней (до 25%, 48-50%). Параметры пустотности оказывают влияние на прочность каменной кладки.

Марки каменных материалов по морозостойкости регламентируются нормами [24,25] в зависимости от вида конструкций, условий их эксплуатации и срока службы (например, при нормальном влажностном режиме в помещениях здания и предполагаемом сроке службы наружных стен 100 лет марка по морозостойкости кирпича назначается F25).

Назначение вида (цементный, цементно-известковый, цементно-глиняный) и марки раствора (по прочности на сжатие М4…М200) зависит от расположения каменной конструкции в здании (наземной или подземной частях), от влажностного режима помещений или степени заполнения водой объема пор грунта, а также предполагаемого срока службы конструктивного элемента здания [24,25]. Дополнительно для растворных смесей указывается марка по подвижности (Пк1…Пк4). Для кладочных растворов марка по подвижности в соответствии с ГОСТ 28013-98 принимается Пк3.

Проектирование конструкций из каменных материалов начинается с уточнения выбора конструктивного решения и связанного с этим выбором вида кирпича (камня). Обычно к моменту выполнения конструктивной части проекта, в его архитектурно-строительном разделе определены размеры поперечных сечений каменных конструкций. В результате прочностного расчета определяются марки кирпича (камня) и раствора для конструктивных элементов здания.

Вид кирпича (камней) назначается, исходя из указанной области применения конкретного строительного материала, а также в зависимости от предполагаемого срока службы здания.

При выборе конструктивного решения стен необходимо учитывать, что стены из легких материалов, а также из облегченной кладки могут проектироваться для ограждения сухих с нормальной влажностью помещений. Рекомендуется применять для таких стен легкобетонные камни и облегченную кладку с эффективными утеплителями. В настоящее время в качестве эффективного утеплителя используются прошивные маты и полужесткие плиты из минеральной ваты или стеклянного штапельного волокна, жесткие пенопласты, реже пенополиуретаны и утеплители на основе базальтового волокна, а также древесноволокнистые плиты, арболит и местные материалы. Для стен влажных и мокрых помещений применяется сплошная кладка из глиняного кирпича пластического прессования. Для ограждения мокрых помещений недопустимо применение силикатного кирпича. Стены из облегченной кладки с засыпкой пустот применимы для зданий со сроком службы 25 лет.

В таблице 9.1 представлены различные варианты конструктивного решения стен из мелкоштучных каменных материалов. С другими вариантами конструктивных решений можно ознакомиться в [25, 26].

Теплоизоляционный слой наружных стен может выполняться с применением таких теплоизоляционных материалов, как минераловатные, стекловолокнистые, ячеистые бетоны, пенопласт, перлитосодержащие и другие.

Таблица 9.1.

Конструктивное решение стен из мелкоштучных каменных материалов
Схема	Пояснения к схеме
	а) – сплошная кирпичная кладка, перевязка цепная; б) – кирпичная кладка с уширенным швом, заполненным раствором или теплоизоляционным материалом, перевязка многорядная
	а) – сплошная кладка из керамических камней; б) – тоже с лицевой кладкой из кирпича
	кладка из бетонных камней
	а) – кирпичная кладка с облицовкой лицевым керамическим камнем; б) – кладка из бетонных камней с кирпичной облицовкой; в) – кладка с керамической облицовкой
	а) – кирпично-бетонная кладка; б) – облегченные стены из кирпича с вертикальными поперечными стенками с перевязкой кладки; в) – облегченная кладка с теплоизоляционной засыпкой и армированными диафрагмами
	а) кладка из бетонных камней с внутренним теплоизоляционным слоем (минераловолокнистые плиты r=30…90 кг/м^3) и воздушной прослойкой; б) тоже с наружным теплоизоляционным слоем, покрытым экранной листовой облицовкой

В качестве теплоизоляционных засыпок используется песок и щебень перлитовые вспученные (ГОСТ 10832-91). Марки по насыпной плотности следующие: 75, 100, 150, 200, 300, 350, 400, 500.

Как теплоизоляционный материал используются изделия из ячеистых бетонов (ГОСТ 5742-76). Марки по плотности D350, D400. Размеры в мм: длина 500…1000 (градация 100 мм), ширина 400, 500, 600, толщина 80…240 (градация 20 мм).

Первоначально толщина стен назначается в соответствии с результатами теплотехнического расчета, можно также воспользоваться сведениями из справочно-технической литературы.

В настоящее время в практике строительство нашли применение несколько вариантов конструктивного решения многослойных наружных стен зданий. В [26] приведено описание и содержится сравнительный анализ конструктивных решений многослойных стен.

Многослойные несущие стены состоят из несущего слоя, выполненного из монолитного бетона, кирпичной кладки или кладки из ячеистых блоков, а также слоя эффективного утеплителя и отделочного слоя. Обычно слой эффективного утеплителя располагается с внешней стороны несущего слоя, чем обеспечивается защита от климатических воздействий и повышение аккумулирующей способности несущего слоя. В качестве эффективного утеплителя используются минераловатные и стекловатные плиты, а также беспрессовый и экструзионный пенополистирол. Выбор материалов эффективного утеплителя и отделочного слоя зависит от типа конструктивного решения стены, а именно от наличия или отсутствия воздушной прослойки (зазора) между слоем эффективного утеплителя и отделочным слоем. Вентилирующая способность воздушной прослойки призвана способствовать удалению атмосферной и внутренней влаги из теплоизоляционного и несущего слоев наружной стены здания. Однако при использовании в качестве утеплителя пенополистирола, имеющего структуру с замкнутыми порами, возникают сложности с удалением влаги из несущего слоя через воздушный зазор. Отделочный слой стены осуществляет защитную и декоративную функции. Отделочный слой обычно выполняется в виде штукатурки по утеплителю или защитной кирпичной стенке, а также в виде облицовки из плит (асбестоцементных, полимербетонных, керамического гранита), стальных оцинкованных листов и других материалов по каркасу, с помощью которого крепится облицовка и создается воздушный зазор. Защитная кирпичная стенка может устанавливаться непосредственно рядом с теплоизоляционным слоем или быть отнесенной от него для создания воздушного зазора. Надежные связи (металлопластиковые, стеклопластиковые дюбели) должны объединять все слои стены. При сравнении различных вариантов конструктивного решения наружных стен установлено, что стоимость навесных вентилируемых стен в 1,8-2,0 раза выше по сравнению с невентилируемыми стенами при защитном штукатурном слое и в 1,5 раза – при защитной кирпичной стенке.

При рассмотрении вариантов конструктивного решения наружных стен с позиций создания комфортных для проживания условий некоторым преимуществом обладают стены сплошной кладки из эффективных керамических изделий или изделий из ячеистого бетона. Такие стены имеют хорошие показатели паропроницаемости. При повышении влажности в помещении часть влаги может быть удалена из него за счет паропроницаемости наружных стен, а часть – после уменьшения влажности вновь может возвратиться в помещение (сорбционная способность материала стены). Кроме того, материал меньшей плотности обладает меньшим теплоусвоением, который определяет более комфортный характер теплообмена между внутренней поверхностью стены и обитателями помещения, приблизившимися к наружной стене.

В настоящее время востребованными материалами для стен сплошной каменной кладки являются:

o кирпич и камень пустотелый поризованный (ГОСТ 530-95, ТУ 5741-017-03964362-98, DIN 105);

o блоки из ячеистого бетона (ГОСТ 21510-89, технология ХЕБЕЛЬ).

Низкая теплопроводность пустотелых поризованных керамических изделий достигается высокой пустотностью, высокой пористостью и замкнутостью пор керамического черепка, низкой плотностью камня. Для стен из крупноформатных поризованных керамических камней дополнительное увеличение теплозащитной функции стен связано с уменьшением количества растворных швов, которые являются в наружных стенах мостиками холода. Марка крупноформатных поризованных керамических камней по прочности на сжатие составляет М100, М125, марка по морозостойкости - F75, коэффициент теплопроводности – 0,18 Вт/м°С, размеры камня – 510×250×219 мм.

Для наружных стен из ячеистого бетона уменьшение его марки по средней плотности приводит к уменьшению класса (марки) ячеистого бетона по прочности на сжатиеи соответственно несущей способности стены. Технические характеристики блоков из ячеистого бетона по технологии ХЕБЕЛЬ: размеры 600´250´50…500 мм; марки по средней плотности D400, D500; классы по прочности на сжатие В1,5 и В2,5; марка по морозостойкости F25, коэффициенты теплопроводности 0,10 и 0,12. Для этих ячеистых блоков разработаны рекомендации по применению ("Применение облегченных ячеистобетонных блоков для наружных стен зданий с повышенной тепловой защитой. Технические решения" – ОАО ЦНИИЭП жилища, М., 1998, 71 с.)

Дата добавления: 2014-01-20