Какие свойства материалов влияют на прочность кладки

Кирпич обладает высокой прочностью на сжатие и эта прочность превышает аналогичный показатель газобетонного блока в шесть раз! Но как ни странно, стена из обычного кирпича и стена из газобетона по прочности примерно равны. В чём причина? Давайте разберёмся!

Источник фото: Яндекс.Картинки

Кирпич глазами обывателя

Кирпич, бесспорно, материал крепкий. Его прочностные характеристики в несколько раз превышают показатели лёгких ячеистых бетонов и это факт. И также кирпич славится своей долговечностью, экологичностью и дешевизной. О долговечности можно судить по старинным зданиям, выполненным из этого прекрасного строительного материала. Не стоит обходить вниманием его эстетические качества — кирпичные здания действительно выглядят привлекательно. Вывод напрашивается один: кирпич нужно брать и строить только из него.

Немного рассуждений на тему

Но мы привыкли рассматривать кирпич как отдельный элемент. Да, действительно, он обладает выдающимися характеристиками, но, как всегда, есть одно но: кирпич является частью стена, а стена — это уже отдельная система. И в этой системе, помимо вышеупомянутого кирпича присутствуют: раствор; и, как ни странно, качество работ. И именно эти факторы сводят на нет отдельные характеристики кирпича.

Источник фото: Яндекс.Картинки

Что влияет на прочность кладки?

Для разбора этого вопроса сначала нужно взглянуть в “Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций”. Там в пункте 3.4 чёрным по белому указано.

На кладку подвергающуюся силам сжатия действую факторы:

прочность кирпича;
размеры и геометрия кирпича (правильность формы);
количество пустот в пустотелом кирпиче;
кладочный раствор и его прочность;
удобоукладываемость раствора (подвижность);
деформативность застывшего раствора;
качество кладочных работ;
перевязка кладки;
сцепляемость раствора с поверхностью камня;
степень заполненности вертикальных швов.

И также немалое влияние на конечную прочность стены даёт сопротивление камня усилиям на изгиб и растяжение. Пункт 3.7 говорит: сцепление раствора с камнем и качество заполнения вертикальных швов влияют на прочность кладки при сжатии. Монолитность кладки, её устойчивость к трещинам, сопротивление изгибу и растяжению при неравномерной осадке фундаментов существенно зависят от вышеуказанных факторов.

Здесь стоит обратить особое внимание на словосочетание: монолитность кладки. Если просто то в стене не должно быть незаполненных швов, пустот, гнёзд и прочего. Заботится ли об этом каменщик при работе?

Вывод: прочность кладки на сжатие при возникновении в ней момента напряжения значительно меньше, чем этот же параметр у отдельно взятого элемента кладки — кирпича.

Факторов много и здесь приходит на ум выражение про то, как закуска градус крадёт. И если разбирать каждую причину в отдельности, получится, что стена в итоге теряет большую часть прочности именно из-за раствора и качества кладки.

Источник фото: Яндекс.Картинки

Где собака зарыта

Первый фактор — использование высокомарочных кладочных растворов. Многие полагают, что применение сверхкрепких растворов для возведения стены повысит качество кладки. Сцепление раствора с камнем напрямую зависит от наличия вяжущего в его составе, — чем больше цемента, тем меньше сцепление. Связано это с тем, что при высыхании раствор сжимается, изменяется в размере; размер кирпича остаётся неизменен. Сцепление раствора и камня при этом утрачивается из-за подвижек раствора. Это называется — усадочные трещины и по причине этих трещин стена в итоге продувается. Есть одно правило — чем прочнее раствор, тем меньше деформативность кладки и выше её хрупкость. Следовательно, чем ниже марка раствора, тем меньше усадка. Лучше всего вводить в состав кладочных растворов известь и снижать количество цемента.

Второй фактор — качественная стройка по стандартам занимает время и стоит денег. Сейчас все гонятся за количеством выложенных кубов и построенных домов, что значительно влияет на прочностные характеристики строений. Если прибегнуть к вышеуказанному пособию, в пункте 3.7 можно увидеть, что есть даже такое понятие, как вибрирование кирпичной кладки для лучшего уплотнения раствора. Вибрация повышает прочность кладки в 1.5-2 раза — так достигается наилучшее качество. А кто будет с таким усердием заполнять швы? 50% каменщиков работают по наитию это делать не будут.

Источник фото: Яндекс.Картинки

Что в итоге?

Если смотреть теоретически, то высокопрочный кирпич и крепкий раствор — должны дать соответствующий результат. Но это тот случай, когда плюс на плюс даёт минус. Нужно придерживаться правил и соблюдать баланс между камнем и раствором.

Проектировщики знают про всю ситуацию с качеством кладки и расчёты делают с учётом понижающих коэффициентов. У инженеров среднестатистическая кладка называется: средняя по отрасли. То есть, в итоге, со всеми погрешностями прочность кладки теряет от прочности её главного элемента — кирпича до 90%.

Источник фото: Яндекс.Картинки

Популярный спор — кирпич или газобетон

Именно слабостью кладки пользуются сторонники газобетона в доказательство, что их дома не уступают по прочности кирпичным — они отчасти правы. И если разобраться, можно понять, почему газобетон — материал технологичный. Дело в геометрии и крупноформатном размере блока. Ровная геометрия и большой размер позволяют снизить количество кладочного раствора. То есть, прочность на сжатие блока и стены из газобетонных блоков остаётся практически неизменной, в то время как кирпичная кладка теряет всю изначальную прочность камня.

Вы выбираете газобетон или кирпич? Пишите в комментариях!

Нас уже больше 30 тысяч! Подпишитесь на наш канал, поставьте лайк, поделитесь публикацией — мы работаем, чтобы вы получали только полезную и актуальную информацию!

Читайте также:

Смотрите видео – Планировка мансарды: идеи и конструктивные советы.

Источник

КАТЕГОРИИ:

Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Прочность каменной кладки

Прочность каменной кладки зависит от прочности и вида камня и раствора, возраста кладки, её качества и др. факторов.

Камни и раствор в кладке находятся в условиях сложного напряженного состояния из-за неровной поверхности кирпича или камня, а также неодинаковой толщины и плотности раствора.

Различают прочность кладки при сжатии, растяжении, срезе, местном смятии.

В расчет вводят сопротивления кладок различных видов на растворах разных марок, установленные в результате статистической обработки испытаний образцов. Прочность по не перевязанному сечению ниже, чем по перевязанному.

При расчете стен, столбов, простенков применяют прочность кладки при сжатии R. Эта характеристика всегда меньше прочности камня, какой бы высокопрочный не был раствор.

При расчете цилиндрических резервуаров используется прочность при осевом растяжении кладки – Rt;

При расчете обсыпных подпорных стен используются также расчетный сопротивления кладки на растяжение при изгибе Rtb и срезе Rsq.

Все перечисленные сопротивления приведены в нормах.

Влияет на прочность и неодинаковая толщина раствора в швах между рядами, которая создается вследствие искривления поверхности камней. Прочность каменной кладки изменяется в зависимости от толщины растворных швов. Повышение толщины шва улучшает заполнение раствором неровностей камня, что положительно сказывается на прочности кладки. Однако повышение толщины шва приводит к увеличению растягивающих усилий, действующих в кладке в поперечном направлении. Это происходит потому, что при сжатии поперечные деформации раствора значительно больше поперечных деформаций камня. Поэтому кладка при сжатии разрушается от растягивающих усилий в камне, возникших под влиянием поперечных деформаций раствора. Все это в конечном счете приводит к понижению прочности. кладки. С учетом этого толщину вертикальных швов кирпичной кладки принимают 10 мм, горизонтальных — 12 мм.

Повышение подвижности раствора увеличением водоцементного отношения не снижает прочности и плотности раствора кирпичной кладки, так как при укладке кирпич быстро отсасывает из раствора воду в количестве, превышающем водоудерживающие возможности раствора. Следует отметить, что увеличение подвижности раствора, которое достигается введением органических пластификаторов, приводит к снижению плотности и повышению деформативности раствора. Поэтому чтобы предотвратить возникновение в кирпиче больших горизонтальных усилий, не допускается введение пластификаторов в количестве, снижающем плотность раствора больше чем на 6%, так как это приводит к значительному снижению прочности кладки.

На прочность кладки оказывают влияние размеры и форма элементов кладки, способ перевязки, сцепление раствора с камнем ит. п.

Уменьшение размеров поперечного сечения приводит к некоторому увеличению предела прочности кладки. Круглые и квадратные формы поперечного сечения элементов более прочны, чем тавровые и другие сложные формы,

Наибольшее влияние на прочность кладки имеют:

а) прочность камня; увеличение предела прочности камня при сжатии в 2 раза повышает прочность кладки в 1,6-1,8 раза; прочность кирпичной кладки, кроме того, зависит в очень большой степени от сопротивления кирпича изгибу и срезу;

б) размеры камня; чем больше высота камня, тем больше момент сопротивления его сечения и, следовательно, тем меньше влияние сопротивления камня изгибу и срезу; с увеличением высоты камня прочность кладки, при прочих равных условиях, существенно повышается (рис. 1);

в) форма камня; в кладке из камней неправильной формы при сжатии очень велики местные концентрации напряжений и, кроме того, уменьшается сопротивление кладки сдвигу по плохо перевязанным сечениям; поэтому, например, кладка из рваного бутового камня высокой прочности даже на прочном растворе имеет предел прочности, равный лишь 2-6% прочности камня;

г) наличие пустот в камне; кладка из пустотелых камней, как правило, слабее кладки из сплошных камней при одинаковой прочности камня вследствие неравномерного распределения напряжений в кладке; степень этого уменьшения прочности зависит от формы и расположения пустот в кладке и для кладки из оптимальных типов пустотелых камней может быть минимальной;

д) прочность раствора значительна и тем больше, чем меньше высота камня; увеличение прочности раствора с 4 до 100 кГ/см2 повышает прочность обычной кирпичной кладки в 1,8-2 раза; имеет существенное значение также плотность раствора; применение пористых, сильносжимаемых растворов (например, на легких заполнителях) понижает прочность кладки на 10-30%;

е) качество кладки; неровная поверхность и неодинаковая плотность раствора в горизонтальных швах, плохое заполнение швов и т. п. значительно уменьшают прочность кладки; если принять за 100% установленный нормами средний предел прочности ручной кирпичной кладки при обычном ее качестве, то при более низком качестве прочность кладки составляет всего лишь 80-85%, а при очень высоком – 150-160%; вибрирование кирпичной кладки значительно улучшает заполнение швов, что является одной из причин большого повышения прочности виброкирпичной кладки по сравнению с обычной; применение жестких, трудноукладываемых растворов ухудшает качество швов и понижает прочность кладки на 10-15%;

ж) перевязка кладки; имеет весьма существенное значение при внецентренном приложении нагрузок, при действии горизонтальных нагрузок (например, сейсмических), при зимних кладках, выложенных методом замораживания и пр.;

з) сцепление раствора с камнем; имеет решающее значение в случаях, когда кладка работает на растяжение или на изгиб.

1.6. Деформативность каменной кладки

Как и в бетоне деформации кирпичной кладки под нагрузкой складываются из упругой и неупругой , проявляемые при длительном действии нагрузки. Основным их источником являются деформации ползучести, развивающиеся в растворных швах.

При (1)

где Ru – временное сопротивление кладки сжатию, кладка работает упруго.

Для неармированной кладки деформации выражаются начальным модулем упругости

, (2)

где – упругая характеристика кладки

где K – коэффициент зависящий от вида кладки

Для армированной кладки

(3)

При более высоких напряжениях модуль деформаций становится переменной величиной, равной в каждой точке кривой секущего модуля деформации

(4)

При расчете конструкций по прочности в соответствии с нормами

(5)

При определении деформации кладки от продольных или поперечных сил, периода колебания каменной кладки, жесткости, модуль деформации принимается равным

(6)

Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 4979; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Рекомендуемые страницы:

Каменные работы

Прочность кладки зависит от свойств кирпича (камня) и раствора, из которых кладка сложена. Предел прочности при сжатии, например, кирпичной кладки, выполненной даже на высокомарочном растворе, при обычных методах возведения составляет не более 40…50 % предела прочности кирпича. Объясняется это тем, что поверхности кирпича и шва кладки не идеально плоские, плотность и толщина слоя раствора в горизонтальных швах не везде одинакова и вследствие этого давление в кладке неравномерно распределяется по поверхности кирпича и вызывает в нем кроме напряжений сжатия напряжения изгиба и среза. Поэтому каменные материалы, слабо сопротивляющиеся изгибу, разрушаются в кладке раньше, чем сжимающие напряжения в них достигнут предела прочности при сжатии. Например, кирпич имеет в 4…6 раз меньший предел прочности при изгибе, чем при сжатии.

Стадии разрушения кладки под нагрузкой

Рис. 12. Стадии разрушения кладки под нагрузкой:

а — трещины в кирпичах, б — расчленение кладки на столбики, в — выпучивание и разрушение кладки

Если постепенно увеличивать нагрузку на кладку до величины, превышающей предел прочности ее, то сначала в отдельных кирпичах появятся вертикальные трещины (рис. 12,а) преимущественно под вертикальными швами, там, где концентрируются напряжения растяжения и изгиба. При росте нагрузки трещины увеличатся, разделяя кладку на столбики (рис. 12,6). Окончательное разрушение кладки происходит из-за выпучивания этих столбиков в результате потери ими устойчивости (рис. 12,в). Напряженное состояние при осевом сжатии кладок из других каменных материалов аналогично напряженному состоянию кирпичной кладки.

Влияние свойства раствора на прочность кладки. Чем ниже марка раствора в кладке, тем он легче сжимается и, следовательно, тем больше общие деформации кладки, а в каждом кирпиче — напряжения изгиба и среза. Поэтому, чтобы получить более прочную кладку, применяют соответственно раствор более высокой марки.

Однако повышение прочности раствора незначительно увеличивает прочность кладки. Гораздо большее значение имеет пластичность раствора. Пластичные растворы лучше расстилаются по постели кирпича, обеспечивая равномерную толщину и плотность шва. Это повышает прочность кладки за счет уменьшения напряжения изгиба и среза в отдельных кирпичах.

Влияние размеров и формы каменных материалов на прочность кладки. С увеличением высоты камня уменьшается количество горизонтальных швов в кладке и увеличивается пропорционально квадрату высоты камня сопротивление его изгибу. В связи с этим при одинаковой прочности камней более прочной оказывается кладка, выполненная из камней большей высоты.

При правильной форме камней швы в кладке заполняются раствором лучше и равномернее, чем при неправильной, лучше передается нагрузка от камня к камню, лучше перевязывается кладка и прочность ее более высока. На снижение прочности бутовой кладки, например, влияет главным образом то, что неправильная форма камней обеспечивает их соприкосновение лишь через отдельные участки, не создает хорошей перевязки кладки, значительную часть которой приходится заполнять раствором.

Влияние качества швов кладки на ее прочность. Хорошее заполнение горизонтальных и вертикальных швов раствором, равномерное уплотнение и одинаковая толщина швов, правильная перевязка обеспечивают высокую прочность кладки. Низкое качество кладки, применение растворов, не соответствующих требованиям проекта, могут привести к разрушению кладки.

Чем толще шов, тем труднее достигнуть равномерной его плотности и тем в большей степени кирпич работает в кладке на изгиб и срез. При толстых швах увеличивается деформация и снижается прочность кладки. Поэтому для каждого вида кладки установлена определенная толщина швов, увеличение которой снижает прочность конструкций. Насколько качество кладки характеризуется равномерностью заполнения раствором и уплотнения горизонтальных швов, можно видеть на примере одного из испытаний. Одновременно из одного и того же кирпича и раствора выполняли кладку высококвалифицированные каменщики и каменщики низкой квалификации. Предел прочности кладки, выполненной высококвалифицированными каменщиками, оказался 5 МПа, каменщиками низкой квалификации — 2,8 МПа, т. е. в 1,8 раза меньше.

Плотность кладки обусловливает такие качества каменных конструкций, как высокая огнестойкость, большая по сравнению с другими материалами химическая стойкость, сопротивляемость атмосферным воздействиям и, как следствие этого, большая долговечность. В то же время большая плотность увеличивает теплопроводность кладки, поэтому нередко наружные кирпичные стены зданий приходится делать намного толще, чем это требуется по условиям прочности и устойчивости.

При уменьшении плотности каменных материалов с 1800 (кладка из керамического кирпича) до 800 кг/см3 (камни из ячеистого бетона) толщина стен и потребность в материалах уменьшаются на 55 %, а масса стен — на 80%. Это значит, что для кладки выгодно применять материалы более низкой плотности (пустотелые, пористые), обладающие хорошими теплотехническими свойствами.

На теплотехнические свойства каменных конструкций влияет также качество кладки: стены с плохо заполненными раствором швами легко продуваются и промерзают зимой.

Контрольные вопросы

Какие виды кладок применяют для возведения стен зданий?
В каких случаях выгоднее применять пустотелые керамические материалы и почему?
Где следует применять силикатный кирпич, в каких случаях применение его не допускается и почему?
Объясните первое правило разрезки кладки.
Почему требуется укладывать камни в кладке с разрезкой параллельными и взаимно перпендикулярными плоскостями?
Почему необходимо перевязывать швы в кладке?
Как называются грани кирпича? ряды кладки?
Как выполняют кладку в штрабах?
От чего зависит прочность кладки?
Какое влияние на прочность кладки оказывает раствор?
Как влияет на прочность и теплотехнические свойства кладки качество выполнения ее?

Источник