Дефекты возведения каменных конструкций
К наиболее характерным дефектам каменных конструкций, допускаемых при их возведении, могут быть отнесены:
- неоднородность структуры и толщины растворной постели;
- отсутствие перевязки продольных стен с поперечными;
- нарушение вертикальности стен и столбов;
- недостаточная площадь опирания стропильных конструкций и перемычек на стены;
- укладку прогонов и балок на стены и столбы без опорных плит;
- пропуск или занижение сечений связей стен с колоннами или перекрытиями;
- применение вида и марки камня и раствора, не соответствующих проекту;
- некачественную перевязку камня в кладке, особенно опасную в сильно нагруженных столбах, простенках и пилястрах;
- утолщение горизонтальных швов кладки против предусмотренных нормами;
- плохое заполнение раствором вертикальных швов кладки;
- неправильное устройство температурных, осадочных и антисейсмических швов;
- дефекты кладки из-за нарушения правил производства работ в зимних условиях;
- отсутствие или уменьшение процента армирования в армокаменных конструкциях;
- некачественное выполнение металлических козырьков парапетов, карнизов и поясков, а также примыканий кровли к стенам.
Наибольшее влияние на прочность кладки оказывает неоднородность растворной постели, которая является труднооцениваемым дефектом. Однородную растворную постель из малоподвижного раствора при толщине горизонтальных швов 10...12 мм может создать только каменщик высокой квалификации. Так как во многих случаях квалификация каменщика оказывается недостаточной, то рекомендуется выполнять ряд мероприятий, способствующих повышению однородности растворной постели:
- не применять жестких цементных растворов;
- внедрять подвижные растворы с пластифицирующими добавками;
- не уменьшать толщину горизонтальных швов (менее 12 мм);
- по согласованию с проектной организацией в сильно нагружаемых конструкциях предусматривать конструктивное сетчатое армирование;
- обожженный кирпич в летнее время применять в кладку только в увлажненном состоянии.
Занижение марки камня и раствора приводит к снижению прочности кладки, при этом прочность камня влияет на прочность кладки больше, чем прочность раствора. Снижение прочности раствора сказывается на прочности кладки тем сильнее, чем ниже высота камня. От прочности раствора больше зависит прочность кладки из камней неправильной формы, чем из камней, с формой правильного параллелепипеда. Наименьшее значение прочность раствора имеет в крупноблочной кладке, наибольшее - в бутовой. Все это следует принимать во внимание при оценке влияния допущенных отступлений в марках камня и раствора на прочность кладки.
Применение видов камней и раствора, не предусмотренных проектом, может вызвать серьезные последствия.
Недопустимо использование камня, имеющего морозостойкость меньше проектной, силикатного кирпича вместо глиняного обыкновенного во влажных условиях и при низких расчетных температурах без изменения толщины наружных стен, полнотелого кирпича вместо пустотелого, тяжелого раствора в наружных ограждающих конструкциях вместо легкого и т. п. Такие замены могут привести к разрушению каменных конструкций и промерзанию наружных ограждающих конструкций зданий.
Применение неправильной перевязки кирпича, нарушающей связь верстовых рядов с забуткой, заполнение забутки стен кирпичным боем, могут вызвать обрушение сильно нагруженных столбов и простенков. Отсутствие перевязки наружной версты с забуткой при кладке в зимних условиях методом замораживания приводит к обрушению наружного слоя стены при оттаивании кладки.
Часто встречающийся дефект - отсутствие перевязки продольных стен с поперечными - снижает устойчивость участков стен и пространственную жесткость здания. В случае неравномерной осадки основания при этом появляется возможность обрушения стен.
Отсутсвие или уменьшение сечений связей стен с колоннами и перекрытиями также уменьшает пространственную жесткость здания, что при появлении горизонтальных усилий может закончится обрушением отдельных участков стен.
Утолщение горизонтальных швов кладки по сравнению с требуемыми нормами по-разному может влиять на прочность кладки. С одной стороны, такое утолщение позволяет улучшить растворную постель под камнем, что приводит к повышению прочности кладки. С другой стороны, чем толще горизонтальный шов, тем больше растягивающие усилия в камне из-за разных деформативных свойств камня и раствора. В зависимости от того, какой из двух факторов оказывает большее влияние при утолщении горизонтального шва, происходит повышение или понижение прочности кладки. Утолщение горизонтальных швов до 30...40 мм снижает прочность кирпичной кладки на 10...15%. При оценке допустимости применения утолщенных швов следует также учитывать и то, что раствор обычно имеет большую плотность, чем кирпич, и, следовательно, повышение доли раствора в кладке вызовет повышение ее теплопроводности.
Некачественное заполнение вертикальных швов уменьшает прочность кладки, поскольку раствор в вертикальных швах препятствует свободной деформации камня в горизонтальном направлении в случае приложения вертикальной нагрузки. Пустые вертикальные швы, кроме того, являются концентраторами напряжений. Кладка с плохо заполненными швами становится легко продуваемой, ее теплопроводность существенно возрастает.
Нарушение вертикальности участков кладки, увеличивает эксцентриситет прилагаемой нагрузки и повышает внутренние усилия в кладке. Если продольные стены надежно перевязаны с поперечными, имеется надежная анкеровка всех стен в перекрытиях и перекрытия хорошо замоноличены, то дополнительные усилия в наклонных участках стен незначительны. При отсутствии перевязки стен и недостаточной анкеровке их с перекрытиями дополнительные усилия в наклонных участках стен и столбах могут достигать больших значений, особенно в простенках и столбах малого сечения.
Укладка балок и прогонов непосредственно на каменные стены или столбы без опорных плит так же, как и недостаточное опирание плит перекрытий и перемычек, может вызвать местное разрушение каменной кладки.
Значительное влияние на несущую способность каменной кладки оказывает поперечное сетчатое армирование. В зависимости от количества поперечного армирования прочность армированной кладки может до двух раз превышать прочность неармированной, при этом пропуск только одной сетки уменьшает эффект армирования в два раза. Бывают случаи, когда предусмотренные проектом сетки из арматуры диаметром 3–4 мм заменяют сетками из арматуры диаметром 5–6 мм, считая, что такая замена увеличит несущую способность кладки. Однако в этом случае кирпич лежит не на постели из раствора, а на прутках, поэтому в нем появляются значительные местные напряжения смятия, которые приводят к появлению в кладке большого числа вертикальных трещин.
Размеры сеток всегда должны быть больше размеров сечения армируемого элемента, чтобы можно было после выполнения кладки визуально проверить все параметры армирования: диаметр стержней, размер ячеек и шаг сеток.
Некачественное выполнение металлических покрытий парапетов, карнизов, поясков, а также примыкание кровли к стенам приводит к переувлажнению каменной кладки и разрушению ее при воздействии отрицательных температур.
При устройстве температурных, осадочных и антисейсмических швов встречаются следующие дефекты: отклонение швов от вертикали, выполнение шва не по всей высоте конструкции, устройство шва без четверти или шпунта. Если отклонение от вертикали или пропуск по высоте имеет осадочный шов, то он перестает отвечать своему назначению. При неравномерной осадке фундаментов стена в области дефектного шва получает разрушения. При отсутствии четверти или шпунта шов становится продуваемым, участок стены приобретает возможность перемещаться перпендикулярно к плоскости стены.
Отсутствие антисейсмического шва или части его приводит к увеличению объема разрушения здания при землетрясениях.
При производстве работ в зимних условиях встречаются случаи применения не очищенного от снега и льда камня, занижения требуемых марок раствора, неправильной дозировки противоморозных добавок. Все это в той или иной степени снижает конечную прочность кладки после ее оттаивания. Обрушение каменных конструкций, выполненных в зимних условиях, чаще всего происходит из-за того, что на период оттаивания кладки не выполняются необходимые меры по временному усиления каменных конструкций, обеспечению равномерного их оттаивания.
В пределах одного этажа должны применятся как кирпич, так раствор только одной марки.