Технология каменной кладки в экстремальных климатических условиях

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.

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. Под действием этих процессов прочность кладки во временных параметрах меняется.

В начальный период свежевыложенная незамерзшая кладка имеет прочность 0,33 R₂₈ в основном за счет перевязки швов. Под действием отрицательной температуры раствор замерзает (I период) и прочность кладки становится даже несколько выше (период II), чем кладки, выложенной в летних условиях. Весной с наступлением потепления (или искусственного отогревания) кладка оттаивает. Раствор оттаивает (период III), и прочность кладки падает до Rот, которая называется критической и по величине может быть несколь­ко выше первоначальной прочности свежевыложенной кладки, так как раствор до его замерзания в период I и при оттаивании в период III может набрать определенную прочность. С наступлением устой­чиво положительных температур наружного воздуха прочность клад­ки начинает необратимо повышаться (IV период). Однако через 30 дн она не всегда достигает того значения, которое могло быть, если бы кладка не была заморожена (в зависимости от вида, марки раствора и температурных условий).

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. Объясня­ется это неравномерностью оттаивания раствора по толщине. Нео­динаково также, вернее неодновременно, оттаивают стены, обращенные на север и юг. При искусственном отогреве стен внутри помещений перед началом отделочных работ также происходит неравномерное оттаивание и твердение раствора. Таким образом, в III период часть раствора в кладке остается еще в замерзшем состоянии, часть оттаяла и какое-то количество его уже набрало прочность. Положение усугубляется еще и действием на конструк­цию эксцентричной нагрузки.

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. Высокие простенки раскрепляют двусторонними сжима­ми, а отдельно стоящие стены, высота которых более чем в 5 раз превышает их толщину, временно закрепляют двусто­ронними подкосами.

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 15м).

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.

Кирпич и камень при кладке на растворах с противоморозными добавками очищают от снега и наледи. Кладку ведут такими же способами, как и при положительной температуре. Температура раствора в момент укладки в дело должна быть при слабых морозах (до — 10°С) не ниже +5°С; при средних морозах (до — 20°С) + 10°С; при сильных морозах (ниже —20°С) +15°С.

При морозах до — 15°С кладку ведут на растворах с добавкой нитрита натрия (5... 10% массы цемента). Удобоукладываемость таких растворов сохраняется на морозе в течение 1,5... 3 ч. Растворы с нитритом натрия при температуре ниже — 15°С почти не набирают прочности, они как бы «засыпают», но при температурах выше — 15°С растворы вновь «оживают» и их твердение продолжается.

При морозах до —30°С в кладочные растворы вносят поташ (5... 10% массы цемента) и замедлитель схватывания (сульфитно-дрожжевую бражку). Из-за быстрого схватывания такой раствор следует израсходовать в течение 1 ч. 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.

В армированной кладке столбов роль электродов выполняют стальные сетки (рис. 9.23, б). 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.

Дата добавления: 2013-12-12