7.6.1. Возведение каменных конструкций в зимних условиях

Отрицательные температуры оказывают сильное влияние на физико-механические процессы, происходящие в свежевыложенной каменной кладке. Твердение раствора в кладке прекращается из-за перехода воды раствора в лед, а реакция гидратации цемента, начавшаяся с укладкой раствора, по мере снижения температуры раствора затухает и приостанавливается. Раствор при замерзании превращается в прочную механическую смесь цемента (извести), песка и льда. Вода, переходя в лед, увеличивается в объеме, что приводит к увеличению объема раствора, в результате чего он разрыхляется, нарушаются связи между его частицами, прочность резко снижается. На поверхности камней образуется ледяная пленка, а это дополнительно снижает прочность сцепления раствора с камнем. В итоге при раннем замерзании кладки конечная прочность ее в возрасте 28 дн. оказывается значительно ниже прочности нормально твердевшей кладки.

В известковом растворе при замораживании процесс твердения также прекращается, но в отличие от цементного раствора после оттаивания процесс гидратации не возобновляется.

Для выполнения каменной кладки в зимних условиях используют способ замораживания. Его отличительные особенности заключаются в следующем:

■ при положительной температуре после оттаивания кладка будет дальше набирать свою прочность, если раствор к моменту замерзания набрал критическую прочность, которая составляет обычно более 20% марочной прочности;

■ способ замораживания не применим для внецентренно сжатых конструкций со значительным эксцентриситетом и конструкций, подвергаемых вибрации, а также в бутовой кладке, в стенах из бутобетона, в сводах;

■ используют только цементные и сложные растворы, так как известковые и известково-глиняные не сохраняют способности к твердению после оттаивания;

■ транспортные средства, в которых доставляют раствор на строительную площадку, обязательно утепляют, к месту работ подают порцию раствора только на 20...30 мин работы и при температуре раствора не ниже +20°С;

■ обязателен журнал контроля за выполнением кирпичной кладки и за ее размораживанием, так как из-за неодинаковой плотности раствора при оттаивании возможны неравномерные осадки.

На практике применяют следующие способы кладки в зимних условиях.

Чистый способ замораживания, при котором кладку осуществляют на подогретых составляющих раствора. Воду нагревают в бойлерах или регистрами до 80...90°С, песок отогревают до положительной температуры, или разогревают до 60°С. Применяют цементные или цементно-известковые растворы с минимальной температурой в момент укладки не ниже +20°С при температуре окружающего воздуха 0°С. При понижении температуры окружающей среды на несколько градусов, на столько же градусов необходимо повысить температуру применяемого строительного раствора. Кладку ведут на кирпиче, очищенном от снега и наледи Раствор замерзает, не набрав марочной прочности, но, приобретя уже критическую прочность, поэтому при положительной температуре набор прочности будет продолжаться, но марочной прочности кладка обычно не набирает. Для получения марочной прочности используют марку раствора превышающую на 1 или 2 класса проектную.

Кладку ведут на всю ширину стены одновременно. Желательно добиться, чтобы раствор замерз после укладки 5...6 последующих рядов Кладки, что обеспечит лучшее его уплотнение и уменьшит осадку весной. Для повышения прочности кладки устраивают металлические связи в местах примыканий и пересечений, обычно на уровне перекрытия каждого этажа (рис. 7.14). Сборные элементы монтируют непосредственно после завершения кладки этажа, а плиты перекрытий - с обязательной анкеровкой в швах кладки наружной версты.

Рис. 7.14. Усиление кладки стальными связями в процессе работ:

а-в углах; 6 - в пересечении стен; в - в местах примыкания колонн к стенам; / - вертикальные анкеры диаметром 10... 12 мм; 2 - горизонтальные связи диаметром 8... 10 мм; 3 - горизонтальный анкер диаметром 8... 10 мм

Замораживание с применением противоморозных добавок. Цементные и смешанные растворы с противоморозными химическими добавками обеспечивают набор прочности при отрицательной температуре не менее 20% проектной, а при благоприятных погодных условиях за зимние месяцы раствор может приобрести до 70...80% марочной прочности. В результате применения растворов с противоморозными добавками прочность каменной кладки в зимних условиях оказывается не меньше, чем прочность аналогичной кладки, выполненной летом.

Растворы с добавками З...6% хлористого натрия, кальция, аммония позволяют отодвинуть температуру замерзания раствора до -10°С. Для зданий с постоянным пребыванием людей эти растворы применять не разрешается, используют только поташ и 3...6%-ный раствор нитрита натрия.

Кирпич и камень при кладке на растворах с противоморозными добавками очищают от снега и наледи. При морозах до - 15°С кладку ведут на растворах с добавкой нитрита натрия (5... 10% от 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, но при более высоких температурах растворы вновь «оживают» и их твердение продолжается.

При морозах до - 30°С в кладочные растворы вводят поташ (5... 10% от массы цемента) и замедлитель схватывания раствора сульфитно-дрожжевую бражку. Процесс схватывания раствора замедляется, но остается достаточно интенсивным и поэтому выработать раствор необходимо в течение 1 ч. Добавки поташа способны вызвать коррозию и разрушение силикатов. Растворы с такими добавками не рекомендуется применять при возведении конструкций из силикатного кирпича

Применение быстротвердеющих растворов состава 1: 3 на смеси глиноземистого цемента (30%) и портландцемента (70%). С учетом подогрева воды затворения раствор быстро набирает критическую прочность.

Электропрогрев кладки применяют при небольших объемах работ для наиболее загруженных простенков и столбов нижних этажей многоэтажных зданий (рис. 7.15). Кладку, подлежащую элек-* тропрогреву, выполняют только на цементном растворе. Марки раствора принимают в соответствии с проектом, но не менее 50. Осуществляют электропрогрев с помощью металлических прутьев диаметром 5 и 6 мм, которые укладывают в процессе кладки - в ряду через 15 см друг от друга с выпуском за обрез кладки и повторяют через 2...3 ряда кладки. При выпуске в 4...5 см имеется возможность ( подсоединить эти прутки к проводам с напряжением 127, 220 и 380 В.

Р и с. 7.15. Схемы электропрогрева кладки:

а - кирпичной стены, 6 - кирпичного столба; / - электрическая сеть; 2 - пластинчатые электроды; 3 - отпайки; 4 — провода; 5 - стальная сетка

Прогрев идет за счет преобразования электрического тока в тепло-I вую энергию при прохождении его через раствор между электрода-I ми. В процессе набора раствором прочности сила тока начинает падать, поэтому обычно прогрев прекращают при наборе только критической прочности.

В армированной кладке столбов роль электродов выполняют сталь-I ные сетки. Участки кладки между сетками или электродами, подключенными к разным фазам тока, являются сопротивлениями, а сами растворные швы с наличием жидкой фазы - проводниками электрического тока. В результате прохождения электрического тока растворные швы нагреваются до температуры 30...35°С, значительно ускоряется процесс твердения раствора. Электропрогрев кладки продолжают до набора раствором прочности не менее 20% марочной прочности.

Армирование кладки с расположением сеток через 1...4 ряда и прутков в сетке через 5...7 см, с заведением сеток в примыкания и сопряжения повышает прочность кладки после оттаивания в 2 раза.

Кладку в тепляках, изолированных от наружного воздуха объемах, в которых при помощи подогретого воздуха создается температура выше +10°С, выполняют редко, обычно для отдельных, изолированных участков кладки.

Отличительные особенности кирпичной кладки в зимних условиях:

■ сокращают размер делянок, увеличивают число каменщиков, обеспечивают быстрое возведение кладки по высоте с обязательным и одновременным выполнением работ сразу на всей захватке;

■ при многорядной системе перевязки вертикальные продольные швы перевязывают не реже чем через каждые 3 ряда;

■ запас раствора на рабочем месте допускается только на 20...30 мин работы, ящик должен быть утеплен и оборудован подогревом;

■ не разрешается укладывать в конструкцию намокший и обледеневший кирпич, его необходимо просушить;

■ не допускается при перерывах в работе оставлять раствор на верхнем слое кладки.

Удорожание зимней кладки на обычном цементном растворе при способе замораживания составляет 8... 12%; на быстротвердеющих растворах - 10...15%; при растворах с противоморозными добавками -12—20%; при применении электроподогрева - 15—20%; в тепляках -30% и более.

До начала оттаивания кладки весной принимают меры по разгрузке конструктивных элементов кладки или их усиления. Для разгрузки простенков в проемах враспор устанавливают стойки на клиньях, позволяющих регулировать их положение по мере осадки кладки (рис. 7.16, а). Иногда используют металлические стойки с домкратными опорами. Для уменьшения нагрузки от прогонов под их концы подводят стойки, опираемые также на деревянные клинья. Увеличение несущей способности и обеспечение устойчивости столбов обеспечивается установкой стальных обойм или инвентарных хомутов из металлических уголков, стянутых болтами (рис. 7.16, б, в). Участки внутренних свободно стоящих стен, высота которых более чем в 5 раз превышает их толщину, временно закрепляют двухсторонними подкосами (рис. 7.16, г); высокие простенки раскрепляют двухсторонними сжимами (рис. 7.16, д).

 

Рис. 7.16. Усиление каменной кладки на период оттаивания:

а - простенков разгрузочными стойками; б - столбов и простенков стальной обоймой; в — то же, инвентарными хомутами; г - отдельно стоящих стен двусторонними подкосами; д - высоких простенков двусторонними сжимами, I - доска; 2 - стойка; 3 - клинья: 4 - деревянная подкладка, 5 - стальной уголок; 6 - стяжной болт; 7 - хомуты со стяжными болтами; 8 - подкосы, 9 - бревна, 10 - проволочные скрутки свободно стоящих стен, высота которых более чем в 5 раз превышает их толщину, временно закрепляют двухсторонними подкосами (рис. 7.16, г); высокие простенки раскрепляют двухсторонними сжимами (рис. 7.16, д).

7.6.2. Возведение кладки в условиях сухого жаркого климата

Особое внимание при выполнении каменной кладки в условиях сухого и жаркого климата уделяют сохранению подвижности раствора до его укладки в конструкцию. С этой целью предохраняют раствор от потерь влаги, расслаивания и разогрева солнечными лучами в процессе транспортирования раствора и самого процесса кладки.

Керамический кирпич перед укладкой в конструкцию необходимо обильно смачивать или погружать в воду на время, необходимое для оптимального увлажнения. При перерывах в каменной кладке нельзя оставлять слой раствора на свежевыложенной кладке, продолжение кладки после перерыва необходимо начинать с обильного смачивания поверхности кладки водой. Для защиты кладки от преждевременного испарения влаги из раствора выложенную часть конструкции накрывают влагоемкими материалами, периодически увлажняют, при возможности дополнительно устраивают солнцезащитные покрытия.

7.6.3. Особенности технологии каменной кладки в условиях реконструкции

При реконструкции существующих зданий нередко возникает необходимость повышения общей устойчивости и монолитности кладки, увеличение прочностных характеристик элементов кладки, замена отдельных участков ослабленной кладки.

Повышение монолитности каменной кладки производят при возникновении в ней трещин. Заделывают их путем нагнетания цементного или полимерного раствора через специально подготовленные отверстия. Отверстия в кладке устраивают на вертикальных и наклонных участках - через 0,8... 1,5 м, на горизонтальных участках - через 0,2...0,5 м. Цементный раствор нагнетается растворонасосом, полимерный состав инъецируется в кладку из специального баллона ручным шприцем.

Технологическое выполнение процесса при разных методах одинаково. В конструкции кладки сверлят отверстия диаметром 25...35 мм, в которые вставляют стальные трубки длиной 15...20 см, заделываемые в кладку цементным раствором. Имеющиеся на поверхности трещины заделывают (замазывают) цементно-песчаным раствором. Через сутки приступают к инъецированию, которое ведут горизонтальными ярусами снизу вверх.

Повышение несущей способности каменной кладки осуществляют усилением ее обоймами, которые значительно снижают поперечное расширение кладки и увеличивают сопротивляемость кладки воздействию продольной силы.

Стальную обойму применяют для усиления прямоугольных простенков и столбов (рис. 7.17). Она состоит из вертикальных стальных уголков, устанавливаемых на растворе по углам усиливаемого элемента и хомутов из полосовой или круглой стали, приваренных или прикрепленных к уголкам на болтах. Полученное конструктивное решение тщательно зачеканивается жестким цементно-песчаным раствором, часто по металлической сетке.

Р и с. 7.17. Заделка трещин в стенах:

а - простой замок; 6 - двусторонняя металлическая накладка на прямом участке стены; в - накладки в месте примыкания внутренней стены, г - то же, в углу здания; I - иакладка из полосовой стали; 2 - круглвя сталь с винтовой нарезкой, 3 — то же, с нарезкой на двух концах

Железобетонная обойма включает вертикальные арматурные стержни диаметром 6... 12 мм с поперечными хомутами диаметром 4... 10 мм, расположенными на расстоянии между ними 100... 150 мм; обетонирование - по расчету, но обычно в пределах 60... 120 мм.

Армированная растворная обойма аналогична железобетонной, но в ней арматурный каркас покрывается слоем цементно-песчаной штукатурки толщиной 30...40 мм. Этот тип обоймы может быть использован для усиления элементов любого поперечного сечения, когда не требуется большая степень усиления. Достоинства растворной обоймы — ралая толщина, меньшая трудоемкость и стоимость устройства по сравнению с железобетонной обоймой.

Для местного усиления стен и перегородок применяют прокатные профили. С двух сторон стены устанавливают балки из швеллера или [двутавра и они стягиваются болтами. Оштукатуривание цементно-песчаным раствором осуществляют по металлической сетке.

Замена элементов каменных конструкций производится, когда нецелесообразно применять другие способы усиления. Замена конструкций требует предварительного устройства их временного крепления на Период производства работ, после чего допускается разборка сильно Поврежденной кладки и выполнение новой. Не допускается одновременная разборка рядом стоящих простенков. В процессе кладки горизонтапьные швы армируются стальными сетками, работы выполняются на кирпиче и растворе повышенных марок.

Часто под действием агрессивных грунтовых вод разрушению подвергаются фундаменты и стены подвалов. Схемы их усиления приведены на рис. 7.18.

Р и с. 7.18. Методы усиления оснований и фундаментов:

а - усиление кладки инъекцией: 6 - усиление основания инъекцией с одной стороны стены; в -двустороннее усиление кладки и основания при сильном износе кладки и снижении несущей способности основания; г - усиление основание инъекцией с двух сторон; д — инъекция в швы кладки для упрочнения связности в кладке