Каменная кладка в условиях низкой и высокой температур

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.