Об использовании крупноформатных пустотелых поризованных керамических камней в конструкциях стен рассказывает профессор ГОУ ВПО МГСУ А.Д. Жуков.
Крупноформатные камни из пенобетона, газобетона и газосиликата широко применяются в отечественном строительстве в качестве конструкционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов. К их достоинствам относят невысокую среднюю плотность, хорошие прочностные и теплофизические показатели.
Рис.1.
Применение крупноформатных керамических камней в строительных конструкциях имеет ряд особенностей по сравнению с традиционными керамическими изделиями. В связи с этим большинство ведущих фирм, занимающихся производством подобных материалов, разрабатывают собственные рекомендательные документы, получившие название «стандартов организаций». Настоящие рекомендации сформированы в соответствии с СТО 97880255-002-2008 ООО «НПФ СЕВЕР», ЗАО «БРИККЕР КЕРАМИКА» «Наружные стены из кирпича и крупноформатных камней керамических пустотелых поризованных» и на основании Федерального закона от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании».
Данные стандарты разработаны в дополнение к СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» в соответствии с основными принципами и общей структурой системы нормативных документов в строительстве, действующих законодательных и нормативных актов РФ.
Необходимость разработки и ввода в действие данного стандарта обусловлена отсутствием в действующих нормативных документах единых требований, оговаривающих особенности расчета, проектирования и конструирования наружных стен зданий с применением крупноформатных камней, типовых проектных решений.
Стандарт разработан в соответствии с требованиями ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций. Общие положения».
Требования к материалам
Кирпич и камни керамические
Для наружных стен могут использоваться кирпич и камни керамические по ГОСТ 530-2007, а также кирпич и крупноформатные камни керамические пустотелые поризованные по СТО 97880255-001-2006 или других отраслевых стандартов, соответствующих ГОСТ. Номинальные размеры и маркировка кирпича и крупноформатных камней приведены в таб. 1. Внешний вид кирпича и камней представлен на рис.1.
Таблица 1. Размеры поризованного кирпича и керамических камней
Камни в зависимости от предела прочности при сжатии по сечению брутто (без вычета площади пустот) подразделяются на марки (табл.2). По морозостойкости камни подразделяют на марки: F50, F75, F100.
Таблица 2. Марки керамических камней
Для облицовки стен из пористого керамического камня с пустотами применяют керамический лицевой кирпич полнотелый и пустотелый по ГОСТ 7484-78 "Кирпич и камни керамические лицевые. Технические условия", а также отборный керамический камень по ГОСТ 530-2007 "Кирпич и камни керамические. Общие технические условия."
Марка лицевого материала по прочности должна быть, как правило, на одну ступень выше марки материала основной кладки.
При облицовке стен с применением многорядной системы перевязки необходимо соблюдать следующие минимальные требования:
- перевязку лицевого слоя рекомендуется производить сплошными тычковыми рядами;
- при лицевом слое из кирпича толщиной 65 мм при кладке из керамических камней толщиной 140 мм - 2 тычковых ряда на 6 рядов лицевой кладки.
Устройство цоколя из керамических крупноформатных камней не допускается.
При использовании крупноформатных камней в помещениях с влажным режимом (влажность воздуха более 60 %) необходимо защищать их от воздействия влаги (гидроизоляция, пароизоляция). В противном случае использовать керамические камни не рекомендуется.
Кладочные растворы
Для возведения стен из керамических пористых камней с пустотами в зависимости от требуемой прочности кладки следует применять марки растворов по временному сопротивлению сжатию в кгс/см²: 50, 75, 100, 125, 150. Применение для кладки прочных растворов обуславливается сравнительно большой пустотностью камня и наличием тонких перегородок между пустотами. Раствор в такой кладке напряжен больше, чем в кладке из традиционного кирпича. Растворный шов в этом случае работает не только на сжатие, но и на срез по контуру стенок камня. Повышение прочности раствора более М 125 не целесообразно.
Рис.2.
Раствор должен обладать в свежеизготовленном состоянии подвижностью и водоудерживающей способностью, обеспечивающей возможность получения ровного растворного шва, а в затвердевшем состоянии иметь необходимую прочность и равномерную плотность. При выборе состава, а также изготовлении, выдержке и испытании растворов для кладки следует руководствоваться ГОСТ 28013-98, СП 82-101-98, ГОСТ 5802-86 (1989).
Консистенция раствора подбирается в зависимости от принятого способа кладки. Выполнение кладки на малоподвижных непластичных растворах не допускается.
В целях уменьшения заполнения пустот камня раствором и повышения термического сопротивления стен возводимых зданий кладку стен следует выполнять на растворах подвижностью (погружение стандартного конуса) 70-90 мм. С этой же целью горизонтальные швы кладки из крупноформатных камней могут выполняться по полимерной сетке.
Для кладки стен из пористых керамических камней при отрицательных температурах должны применяться растворы с химическими противоморозными добавками. При этом необходимо руководствоваться указаниями СНиП II-22 (раздел 7) и «Пособия по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81)», СНиП 3.03.01.
Арматура
В целях повышения несущей способности облицовочной кладки допускается ее армирование сетками. При армировании облицовочной кладки сетки следует укладывать по всему сечению стены, включая облицовку.
В простенках многоэтажных зданий с жестким соединением облицовки и кладки, во всех этажах, где расчетная несущая способность используется на 90 % и более, следует предусматривать конструктивное армирование. В швы кладки и облицовки укладывают арматурные сетки из стали диаметром 3-4 мм с ячейками не более 140х140 мм в третях высоты простенка, но не реже чем через 1 м.
Рис.3.
В простенках многоэтажных зданий, возводимых при отрицательных температурах, конструктивное армирование кладки с облицовкой применяется во всех этажах, кроме тех, где расчетная несущая способность используется не более чем на 50 %.
Для армирования каменных конструкций следует применять арматуру по ГОСТ 5781-82 (2003):
- для сетчатого армирования — арматуру классов А-I и Вр-I;
- для продольной и поперечной арматуры, анкеров и связей — арматуру классов А-I, А-II и Вр-I.
Для закладных деталей и соединительных накладок следует применять сталь в соответствии с главой СНиП II-23-81 (1990) по проектированию стальных конструкций.
Для керамических пустотелых камней целесообразно использовать специальные дюбеля для пустотелых материалов.
Таблица 3. Усилия вырыва дюбелей и анкеров из керамических камней
Перемычки
Для перекрытия оконных и дверных проемов следует применять перемычки железобетонные по ГОСТ 948-84 (1991). Допускается перекрытие проемов осуществлять стальными уголками по ГОСТ 8509-93 (2003 или ГОСТ 8510-86 (2003).
Конструктивные решения
Наружные стены
Конструктивные решения наружных стен подразделяются: по восприятию вертикальной нагрузки; по структуре стены.
По восприятию вертикальной нагрузки стены подразделяются на (рис.2):
- несущие (воспринимающие, кроме нагрузок от собственного веса и ветра, нагрузки от покрытий, перекрытий и т.п.);
- самонесущие (воспринимающие нагрузку только от собственного веса стен всех вышележащих этажей и ветровую нагрузку);
- ненесущие (воспринимающие нагрузку только от собственного веса и ветра в пределах одного этажа при высоте этажа не более 6 м; при большей высоте этажа эти стены относятся к самонесущим). В зданиях с самонесущими и ненесущими наружными стенами нагрузки от покрытий, перекрытий и т.п. передаются на каркас или поперечные конструкции зданий.
По структуре стены подразделяются на (рис.3): однослойные, выполненные из одного типа камней; многослойные, состоящие из двух и более слоев, выполненных из разных материалов (в том числе с облицовочным и теплоизоляционными слоями), а также облегченной кладки с уширенным швом, заполненным теплоизоляционными материалами.
В качестве теплоизоляционных материалов в наружных стенах могут применяться плитный утеплитель из пенополистирола, пенополиуретан, минераловатные плиты, а также заливочные безусадочные теплоизоляционные материалы.
Однослойные стены выполняются с обязательной отделкой наружной поверхности штукатурными составами из цементно-песчаных или полимерцементных растворов.
Рис.5.
Толщину наружных стен следует принимать исходя из следующего ряда размеров:
- для однослойных стен – 510, 380 мм;
- для двухслойных с облицовочным слоем из лицевого кирпича – 640, 510 мм;
- для многослойных стен с уширенным швом, заполненным теплоизоляционным материалом – 640÷680 мм, в зависимости от толщины уширенного шва (толщина шва не более 50 мм);
- для многослойных стен с гибкими связями и эффективным утеплителем – 510÷720, в зависимости от толщины утеплителя.
Вертикальные и горизонтальные размеры элементов стен должны назначаться в соответствии с требованиями единой модульной системы с обязательным учетом размеров кирпича и камней. Толщину растворных горизонтальных швов кладки из крупноформатных камней следует принимать равной 12 мм. Допускаются отклонения по толщине швов в пределах ±1 мм с обеспечением среднего размера 12 мм в пределах этажа.
Толщина вертикальных швов может приниматься от 8 до 15 мм. Раскладка камней и кирпича по высоте наружных стен зданий с высотой этажа 3,0 м приведена на рис.4-7.
Кладка стен толщиной в один камень производится с цепной перевязкой в полкамня в каждом ряду. Кладка двухслойных и многослойных стен с жесткими связями между облицовочным и основным слоями производится при лицевом кирпиче толщиной 65 мм с перевязкой двумя тычковыми рядами через 6 рядов кладки.
Кладка двухслойных и многослойных стен с гибкими связями между облицовочным и основным слоями производится посредством Z-образных связей, размещаемых через три ряда лицевого кирпича (в каждом горизонтальном шве крупноформатных камней).
При этом должно обеспечиваться смещение вертикальных швов наружного слоя кирпича относительно внутренних швов основного слоя из крупноформатных камней. Примеры раскладки камней и лицевого кирпича для основных типов кладки с указанием особенностей перевязки наружных углов, дверных проемов и простенков приведены на рис.7-9
Перевязка внутренних и наружных стен
Сопряжения наружных и внутренних стен следует осуществлять перевязкой кладки из камней (наружной стены) и изделий (кирпича, камня) внутренней стены, а также применением металлических анкеров.
В качестве металлических анкеров могут использоваться металлические скобы Ø 4-6 мм, Т-образные анкеры из полосовой стали толщиной 4 мм или сварные сетки из арматуры диаметром 4-6 мм. Связи между продольными и поперечными стенами должны быть установлены не менее чем в двух уровнях в пределах одного этажа.
Крепление перегородок к стенам допускается Т-образными анкерами или металлическими скобами, которые укладываются в стену в уровне горизонтальных швов перегородок и стен. Металлические скобы и анкеры должны изготавливаться из нержавеющей или обыкновенной стали с антикоррозионным покрытием.
При устройстве обрезов в кладке, жестко связанной с облицовкой, в пределах выступающей части стены по всей ее толщине в проекте следует предусматривать укладку у обреза арматурных сеток не менее чем в трех швах.
Опирание элементов конструкций на кладку
Глубина опирания междуэтажных железобетонных плит перекрытий и плит покрытия на стены должна быть не менее 120 мм. Для уменьшения эксцентриситета нагрузки от плиты перекрытия на стены в местах опирания рекомендуется прокладывать арматурную сетку Ø 5 мм с размерами ячейки 70х70 мм.
Под опорными участками элементов, передающих местные нагрузки на кладку, следует предусматривать слой раствора толщиной не более 15 мм, что должно быть указано в проекте.
Рис.6.
В местах приложения местных нагрузок в случае, когда это требуется по расчету на смятие, следует предусматривать установку распределительных плит толщиной, кратной толщине рядов кладки, но не менее 150 мм, армированных по расчету двумя сетками с общим количеством арматуры не менее 0,5 % объема бетона.
При опирании ферм, балок покрытий, подкрановых балок и т.п. на пилястры следует предусматривать связь распределительных плит на опорном участке кладки с основной стеной. Глубина заделки плит в стену должна составлять не менее 120 мм.
Выполнение кладки, расположенной над плитами, следует предусматривать непосредственно после установки плит. Предусматривать установку плит в борозды, оставляемые при кладке стен, не допускается.
При местных краевых нагрузках, превышающих 80 % расчетной несущей способности кладки при местном сжатии, следует предусматривать армирование опорного участка кладки сетками из стержней диаметром не менее 3 мм с размером ячейки не более 60х60 мм, уложенными не менее чем в трех верхних горизонтальных швах.
При передаче местных нагрузок на пилястры участок кладки, расположенный в пределах 1 м ниже распределительной плиты, следует армировать через три ряда кладки сетками, указанными в настоящем пункте. Сетки должны соединять опорные участки пилястр с основной частью стены и заделываться в стену на глубину не менее 120 мм.
Общий вынос карниза, образованного напуском рядов кладки, не должен превышать половины толщины стены. При этом вынос каждого ряда не должен превышать 1/3 длины камня или кирпича.
Для кладки карнизов с выносом менее половины толщины стены и не более 200 мм применяются те же растворы, что и для кладки верхнего этажа. При большем выносе кирпичных карнизов марка раствора для кладки должна быть не ниже 50.
Карнизы и парапеты при недостаточной их устойчивости должны закрепляться анкерами, заделываемыми в нижних участках кладки. Расстояние между анкерами не должно превышать 2 м, если концы анкеров закрепляются отдельными шайбами. При закреплении концов анкеров за балку или за концы прогонов расстояние между анкерами может быть увеличено до 4 м. Заделка анкеров должна располагаться не менее чем на 150 мм ниже того сечения, где они требуются по расчету.
При железобетонных чердачных перекрытиях концы анкеров следует заделывать под ними. При сборных карнизах из железобетонных элементов в процессе возведения должна быть обеспечена устойчивость каждого элемента.
Анкеры должны располагаться, как правило, в кладке на расстоянии в 1/2 кирпича от внутренней поверхности стены. Анкеры, расположенные снаружи кладки, должны быть защищены слоем цементной штукатурки толщиной 30 мм (от поверхности анкера).
При кладке на растворах марки 10 и ниже анкеры должны закладываться в борозды с последующей заделкой их бетоном.
Фотоматериалы предоставлены ЗАО «БРИККЕР КЕРАМИКА»
