Вопросы для самоконтроля:
Чем различаются конструкции сплошных железобетонных фундаментов: плитных безбалочных, плитно-балочных, коробчатых?
В чём состоит принцып расчёта фундаментного узла сопряжения подколонника и перекрёстных фундаментных лент?
Какие бывают разновидности фундаментов под машины с динамическими нагрузками?
Раздел 3. Каменные конструкции Лекция 8. Материалы, применяемые для каменных и армокаменных конструкций
Под каменной кладкой понимают искусственную цельную конструкцию, полученную из штучных элементов, уложенных в определенном порядке и связанных между собой за счет сил трения, застывшего раствора либо клея.
Каменные материалы при возведении различных строительных объектов применяются практически с самого начала существования людей на земле, что было обусловлено практически повсеместным наличием и доступностью исходного сырья.
За время существования каменной кладки, она прошла уникальный путь от использования на интуитивном уровне природных материалов с конструктивными приемами, обоснованными лишь опытами предыдущих поколений, до глубоко научного подхода в изготовлении сложных комплексных искусственных конструкций и материалов с применением математического аппарата, адекватность которого подтверждается научно-экспериментальными методами.
Для возведения каменных и армокаменных конструкций применяют искусственные и природные каменные материалы, облицовочные и теплоизоляционные материалы, строительный раствор, бетон и арматуру.
8.1 Каменные материалы
Каменные материалы и изделия можно разделить на следующие основные группы:
по происхождению: природные, добываемые в карьерах, и искусственные, изготовляемые на заводах путем обжига или на основе вяжущих веществ с твердением на воздухе, в пропарочных камерах и автоклавах (обожженные, бетонные и силикатные изделия). Природные каменные материалы применяются в строительстве в обработанном виде: обыкновенные камни, кирпич из трепелов и диатомитов, крупные блоки из известняка, туфа и др; и без предварительной обработки для бутовой кладки. Масса одного камня естественной породы не должна превышать 40кг.
К искусственным камням относятся полнотелый глиняный кирпич пластического и полусухого прессования, пустотелый глиняный кирпич пластического прессования, силикатный и шлаковый кирпич, керамические пустотелые камни с вертикальными щелевидными пустотами, камни из бетона на плотных или пористых заполнителях, а также камни из силикатного и ячеистого бетона. Применение пустотелых кирпича и камней в наружных стенах повышает их сопротивление теплопередаче. Во избежание заполнения сквозных пустот раствором их ширина не должна превышать 12мм, а диаметр круглых пустот должен быть менее 16мм.
Силикатный кирпич толщиной 65мм изготавливают полнотелым, а утолщенный кирпич – пустотелым или полнотелым с пористыми заполнителями.
Крупные пустотные керамические блоки и панели изготовляются методом экструзии, что позволяет получать разнообразную форму изделий. Исходная смесь этих изделий состоит из глины и кварцевого песка.
Кирпич и камни лицевые, применяемые для облицовки наружных стен, изготавливают с гладкой или рельефной поверхностью как естественного света, так и окрашенными путем ввода добавок.
Каменная кладка, выполняемая на строительной площадке из мелкоштучного камня и кирпича, не вполне отвечает требованиям индустриального строительства. Поэтому для стен и фундаментов широко применяют крупные стеновые бетонные блоки и панели, изготавливаемые из тяжелого и легкого на пористых заполнителях бетона, силикатного и автоклавного ячеистого бетонов.
по геометрическим размерам (величине изделий): панели и крупные блоки, обыкновенные (мелкие) камни и кирпич. Стандартные размеры кирпича 250 х 120 х 65 мм, утолщенного кирпича 250 х 120 х 88 мм, керамических пустотелых камней 250 х 120 х 138 мм, бетонных камней 390 х 190 х 188 и 390 х 90 х 188 мм. Бетонные блоки изготавливают длиной l 880, 1180 и 2380мм, шириной b 300, 400, 500 и 600мм, высотой h 290 и 580мм. Блоки могут быть сплошными (ФБС), сплошными с вырезами для пропуска коммуникаций (ФБВ) и с пустотами, открытыми вниз (ФБП);
по структуре: сплошные, пустотелые, с повышенной пористостью и пористо-пустотелые. ;
по временному сопротивлению на сжатие R1, а для кирпича при сжатии и изгибе на марки:
- высокой прочности: (R1=25-100 МПа). – тяжелые природные камни, клинкерный кирпич;
- средней прочности (R1=7,5-20 МПа) – легкие природные камни, кирпич, бетонные и керамические камни;
- низкой прочности: R1=0,4- 5 MПa – слабые известняки-ракушечники, сырцовые материалы.
Важнейшей характеристикой каменных материалов является их марка, устанавливаемая по величине временного сопротивления сжатию, а для кирпича также и изгибу, в кг/см2. Выделяют следующие марки камней (М): 4, 7 , 10, 15, 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 400, 500, 600, 800, 1000. Выбор марки камня определяется требуемой несущей способностью кладки.
Камни, доставляемые на строительство, должны иметь заводской паспорт, содержащий сведения о пределе прочности (марке), морозостойкости, плотности, содержании радионуклидов и т.п. При его отсутствии характеристики камней могут быть определены в лабораторных условиях.
В конструкциях, расчетная несущая способность котонных используется более чем на 80%, следует производить систематический контроль прочности камней и кладочного раствора. Предел прочности кирпича определяется на образцах, состоящих из двух целых кирпичей или из двух его половинок, укладываемых друг на друга постелями, как отношение наибольшей нагрузки, установленной при испытании образца, к площади поперечного сечения.
При испытании на изгиб кирпич устанавливают на две цилиндрические опоры, загружение проводят сосредоточенной силой в середине пролета. Расчетное сопротивление при изгибе определяют отношнеием разрушающего изгибающего момента к моменту сопротивления поперечного сечения. Для партии кирпича испытывают не менее пяти образцов. Образцы из силикатных изделий испытываются насухо без выравнивания.
Пределы прочности камней и блоков из горных пород определяются при сжатии цельных образцов, размеры которых регламентируются соответствующими нормативными документами. При вычислении пределов прочности кубов из природного камня и бетонов и цилиндров учитывают масштабные коэффициенты. Марки слоистых природных камней, камней, блоков и кирпича с пустотами определяются испытанием на сжатие в том положении, в котором они будут работать под нагрузкой в несущей или ограждающей констуркции.
5) по морозостойкости (сопротивлению воздействию попеременного замораживания и оттаивания в увлажненном состоянии) имеются марки по морозостойкости от F10 до F300. Минимальная марка F камней для внешних частей кладки наружных стен и для подвальных стен назначается с учетом срока службы конструкции. Следует заметить, что основной причиной большинства повреждений поверхности стен каменных зданий, является низкая морозостойкость кладки. Установленные марки по морозостойкости не обеспечивают нормируемую долговечность, так как в климатических условиях Республики Беларусь только за один год происходит 200 циклов замораживания и оттаивания, режим которых может быть более жестким и неравномерным, по сравнению с лабораторными испытаниями. Применение пустотелого кирпича, керамических камней, глиняного кирпича полусухого прессования, а также силикатных и ячеистобетонных материалов для наружных стен помещений с влажным режимом допускается при нанесении на их внутренние поверхности пароизоляционных покрытий.
6) по назначению: стеновые материалы, облицовочные, теплоизоляционные, перемычки.
7) по технологии монтажа: для ручной кладки (массой до 31кг), крупные блоки, стеновые панели, фасадные изделия.
Общая схема применяемых для кладок каменных материалов представлена на рис. 8.1
Рис.8.1 Материалы, применяемые для изготовления каменных конструкций