Деструкция кирпичной кладки – технология восстановления наружных, а также цена реставрации трещин и дефектов, обследование и способы укрепления

Содержание

Деструкция кирпичной кладки это — Всё о ЛОР-заболеваниях

Ремонт кирпичной кладки наружных стен и устранение деформации фасада

Ремонт кирпичной кладки наружных стен является трудоемким процессом, но позволяет продлить срок эксплуатации здания. Расскажем, как сделать это самостоятельно

Несмотря на то, что кирпич относится к прочным материалам, он подвержен разрушениям при определенных условиях. Кирпичные дома обладают многими преимуществами, но чтобы он долго служили, за ними требуется ухаживать и вовремя ремонтировать.

Такой строительный материал, как кирпич, часто используется для того, чтобы строить кирпичные дома. Кирпич считается прочным материалом. Но для того чтобы кирпичные дома служили долгое время, необходимо надлежаще за ними ухаживать.

Ремонт кирпичной кладки наружных стен позволяет вернуть прочность несущим стенам, внешний вид фасаду и останавливает начавшееся разрушение. Но перед тем как приступить к ремонту, необходимо найти причину деформации кирпичной кладки или кирпича, и устранить ее.

Причины разрушения кирпичной стены

На фасаде кирпичного дома могут возникнуть такие проблемы:

  • трещины;
  • выветривание швов;
  • разрушение кирпича;
  • выпучивание стены или ее отклонение от вертикали.

Привести к таким проблемам могут разные факторы. Это может быть усадка грунта, неправильное проектирование или эксплуатация, например, сильная вибрация, воздействие воды и так далее.

Причины разрушения кирпичной кладки

Как произвести ремонт кирпичной кладки наружных стен?

Процесс ремонта кирпичных стен во многом зависит от возникшего дефекта. Важно, перед тем как приступить к ремонту, определить, закончилось ли разрушение. Сделать это можно, использовав несложный прием. Необходимо взять лист бумаги и наклеить его на кирпич в месте его разрушения.

Если в течение нескольких дней лист останется невредим, тогда можно без опасений приступать к ремонтным работам. Разорванный лист бумаги указывает на то, что сначала нужно устранить причину разрушения. Потребуется укрепить фундамент, устранить нагрузку или провести другие действия.

Ремонт трещин

Трещины являются одной из самых частых проблем кирпичной кладки. Если возникла такая проблема, то ремонт кирпичных стен будет включать в себя заделку трещин.

Сначала при ремонте трещин необходимо хорошо расчистить щеткой или ручной шлифмашинкой. Из трещины необходимо удалить не только частицы кирпича, но и пыль. Для этой цели часто используют сжатый воздух.

Затем при помощи распылителя смачивают поверхность трещин, чтобы они не впитывали раствор.Внутрь возникших трещин наносится раствор на основе цемента. Для его приготовления нужно взять три части песка и одну часть связующего.

В местах, где толщина трещин превышает 5 мм, нужно произвести частичную замену кирпича. Для укрепления стены используют арматуру или металлические балки.

Ремонт швов

Если швы выветрились или разрушились по иной причине, необходимо тщательно их расчистить. Лучше всего для этого использовать зубило и молоток. Металлической щеткой удалите все остатки раствора. Углубление в швах должно быть около 15 мм.

Расчищенные швы смочите водой. Затем при помощи специальных инструментов — сокола и узкой кельмы швы заполняют новым цементным раствором, приготовленным в пропорции 1:3.

Ремонт стен своими силами

Замена кирпичей и ремонт кирпичных стен

Если кирпич сильно поврежден, то при ремонте кирпичной кладки наружных стен его необходимо заменить целым. Часто перекладывают целые участки кирпичных стен.

Сначала нужно укрепить верхнюю часть стены, что не попала в зону разрушения. Затем аккуратно при помощи молотка и зубила или перфоратором удаляют поврежденные кирпичи.

Заметить и вовремя заменить поврежденный кирпич

Оставшиеся кирпичи нужно тщательно расчистить и смочить водой. Новые кирпичи также смачивают водой, а затем укладывают на место разрушенных на цементный раствор.

Для большей прочности во время ремонта кирпичных стен используют полимерцементные растворы, что отличаются высокой устойчивостью к повреждениям.

Установка пояса жесткости

В некоторых случаях, когда остановить деформацию сложно, на здании устанавливают пояс жесткости. Специальная металлическая конструкция может быть установлена по всему периметру или на месте разрушения кирпичной стены.

Ремонт кирпичной кладки наружных стен: устранение трещин

Еще в царские времена множество архитектурных строений возводили из кирпича. Как оказалось, это надежный и долговечный материал. Но, как и все остальные, он требует ухода и своевременного ремонта. Разрушение кирпичной клади происходит не только в заброшенных строениях, но и в действующих зданиях. Трещины возникают по самым разным причинам. Это могут быть ошибки при разработке проекта и строительства, неправильной эксплуатации. Все это можно устранить, если выполнить ремонт кирпичной кладки наружных стен.

Почему кирпичная кладка склонна разрушаться?

Разрушения и трещины наружных и внутренних стен могут появляться по самым разным причинам. Основные из них:

  • Разная плотность грунтов под зданием;
  • Большая нагрузка на фундамент и несущие конструкции;
  • Не предусмотрены деформационные швы;
  • Оседание фундамента и неравномерное распределение нагрузи на грунт;
  • Воздействие осадков и влаги.

Что предшествует разрушению клади?

Изменение целостности кирпичной кладки происходит вследствие нескольких развитий событий:

  • В составе клади возникает напряжение. Оно не видимо взгляду и на первом этапе не образует визуальных проблем.
  • На втором этапе повреждаются отдельные кирпичи. На них появляются видимые трещинки.
  • Мелкие повреждения постепенно сливаются между собой, образуя большие трещины, что наносит серьезный вред кладке.
  • Разрушение стен.

Чтобы предотвратить массовое разрушение, достаточно на первоначальном этапе определить степень повреждения и начать своевременный ремонт кирпичной клади наружных стен.

Виды ремонта кирпичной кладки наружных стен

Объем работ зависит от причин повреждения и степени.

Устранение трещин. Самый простой вариант – шпаклевка. Небольшие трещины заделывают специальным раствором. Чтобы он оставался на своем месте как можно дольше, необходимо провести предварительную подготовку. Для этого:

  • Удаляют пыль и грязь;
  • Готовится цементный состав, который содержит мелкий песок, предварительно просеянный. Его содержание должно быть в пределах 1 к 3.
  • Готовый состав заливают в трещины, используя разные приспособления, в том числе и спринцовки. Если трещины настолько большие, что раствор вытекает из них, используют балу, которая будет задерживать массу.

Если трещины появляются на том же самом месте, необходимо выявить причину и устранить ее.

Устранение швов. Первоначально следует провести подготовительные работы, которые заключаются в удалении старого раствора с использованием молотка или слесарного зубила. Всю пыль и мелкие крошки следует вымести щеткой. Чтобы влага из нового состава не впитывалась в кирпич, кладку следует намочить из распылителя.

Увлажнение поверхности помогает сцеплению. Клеевой раствор наносят в шов, а излишки убирают с помощью кисти. Обновление раствора следует проводить вовремя, чтобы швы не выходили из строя.
Нанесение грунтовки перед окраской. Часто причиной повреждения клади и образования швов становится сам ремонт. Перед покраской поверхность очищают и грунтуют. Для наружных стен следует использовать латексную краску.

Защита от влаги и осадков. Наиболее частой причиной разрушения кладки становится повышенная влажность и попадание воды на поверхность кладки. Поэтому выполняя ремонт, следует уделить особое внимание гидроизоляции. Для этого в сухую погоду, поверхность обрабатывают специальным раствором на цементной основе.

Разрушение кирпича. При повреждении отдельных кирпичиков, их следует полностью заменить. Все участи с крошением зачищают до прочного основания. Стальную сету крепят с помощью дюбелей и обрабатывают водой, чтобы произошло сцепление нового раствора. На поверхность наносят раствор из песка и цемента в расчете 3 к 1 (крупнозернистый песок:цемент). После высыхания поверхность затирают.

Базовый ремонт кирпичной клади фасада

В более серьезных случаях используют металлические пояса и специальные накладки. Он позволяет проводить ремонт с укреплением стен и предотвращением разрушения. Чтобы узнать, идет ли растрескивание дальше и с какой интенсивностью, необходимо трещину на кирпичной кладке заклеить бумагой. Если индикатор остается целым, растрескивание прекратилось, и ремонтные работы можно начинать. Если бумага порвалась, необходимо установить причину разрушения и прежде всего, устранить ее.

Выветривание швов. Иногда причиной разрушения кладки становится выветривание швов. Вследствие этого нарушается изоляция стен и их несущая способность. Отремонтировать в этом случае и укрепить поверхность можно с помощью цементного раствора, предварительно зачистив и промыв швы. Поверхность раствора заглаживают шпателем.

Если трещины возникают в перемычках, их заполняют полимерным цементом. Для устранения дефектов в арочных перемычках следует снять нагрузку и переложить кирпичную кладу.

Полная замена кладки. В некоторых случаях стены разрушаются целыми участками, и тогда приходится ложить новую кладу. Для этого существует алгоритм действий:

  • Устранение причины деформации;
  • Возведение временного укрепления для тех участков стен, которые находятся выше и не подлежат замене.
  • Выполняется кладка с полной посадкой строительного материала. Граница между старым и новым материалов заливается цементом арки М100.
  • Укрепление разбирают не раньше 7 дней после возведения последнего яруса.

Ремонт крупных трещин

Кирпич – прочный строительный материал, который сам по себе не поддается растрескиванию. Поэтому перед ремонтом следует выявить причину его разрушения и устранить ее. После этого ремонт фасада будет целесообразным. Огромные трещины фиксируют балами, которые крепят анкерными болтами. Участки, где цемент выкрошился, заделывают не только цементом.

Часто используют глину с добавлением кирпичной крошки. Крупные трещины, которые возникают между стеной и перегородками штукатурят специальным раствором, предварительно укрепив участок металлической сеткой.

Ремонт швов кирпичной кладки

Кирпич – один из самых прочных и востребованных строительных материалов. Но в процессе эксплуатации стена разрушается под влиянием природных воздействий и в результате нарушения технологии строительства.

Своевременный ремонт кирпичной кладки стен отдельными местами способствует продлению жизни постройки и защите ее от проникновения внутрь влаги и дальнейшего разрушения. Восстановительные работы можно выполнить своими руками, придерживаясь технологии, описанной в этой статье.

Из-за чего разрушается кладка

Часто кладка разрушается при неправильных расчетах фундамента

Чтобы предотвратить разрушение постройки, нужно знать, из-за чего может нарушиться ее целостность.

Причины разрушения кирпичной стены:

  • нарушение технологии при строительстве и неправильный расчет нагрузок на фундамент;
  • различная плотность почвы под зданием;
  • отсутствие компенсационных (температурных) швов;
  • близкое нахождение грунтовых вод;
  • усадка фундамента, недостаточная или излишняя глубина его заложения;
  • деформация балок
  • под действием влаги.

Если на крыше лежит большой пласт снега, это значительно увеличивает нагрузку на несущие конструкции, что может приводить к их усадке и разрушению. Для продления срока службы постройки, нужно своевременно очищать снег, водосточные трубы и ремонтировать кровлю.

Этапы нарушения целостности стен

При возникновении трещин снабдите их маячками

При образовании трещин или деформации нужно первым делом найти и ликвидировать причину, негативно воздействующую на постройку.

После этого вести наблюдение за зданием. На места нахождения трещин устанавливают маяки и следят за динамикой.

Ремонтные работы проводят после устранения причин, приводящих к разрушению.

Соединившиеся трещины приводят к обвалу кладки

Разрушение кладки проходит в несколько стадий:

  • под действием негативных факторов в постройке возникает напряжение, незаметное для взгляда непрофессионала;
  • в отдельных кирпичах образуются микротрещины, затем они расширяются до ширины волосинки;
  • трещины в кирпичной кладке объединяются между собой и захватывают вертикальные швы, это приводит к серьезному нарушению целостности постройки.

Деформацию можно установить с помощью замеров, зрительно, путем расчетов допустимой нагрузки на кирпичную кладку.

Если начать ремонт, не разобравшись в причинах, приводящих к разрушениям, то нарушение целостности кирпичной кладки будет продолжаться.

Возможные повреждения кладки

Чтобы выполнить ремонт кирпичных стен, нужно знать, какие бывают повреждения и их причины:

Швы очищают от кладочного раствора. Жесткой щеткой или аппаратом высокого давления вычищают пыль. Для лучшего схватывания с цементным раствором кладку и промежуток между кирпичами хорошо увлажняют. Заполняют швы цементным раствором, для придания цвета в него добавляют колеры для бетона. Выполняют расшивку. Обновление швов нужно проводить, не дожидаясь, пока старый раствор осыплется.

Реставрация участков с поврежденным кирпичом

Если кирпичные блоки начали крошиться, нужно их отремонтировать. Раскрошившиеся участки зачищают до прочного основания. Набивают стальную сетку с мелкими ячейками. Увлажняют стену, заполняют поврежденное место цементно-песчаным раствором, смешанным в пропорции 1:3. После высыхания отремонтированной поверхности выполняют зачистку раствора.

Трещины тщательно очищают от пыли. Поверхность увлажняют. Заливают цементный раствор в расщелину с помощью шприца, спринцовки или другого приспособления. Чтобы раствор не растекался по поверхности, под ремонтируемым участком держат планку.

Чтобы понять, что трещина перестала расширяться, поврежденную поверхность оклеивают бумагой. Если бумага разорвалась, значит, усадка и разрушения продолжаются. В этом случае нужно искать причины и устранять их.

Ремонт больших повреждений

Если повреждение сильное, то стену необходимо демонтировать до разрушенного участка

Если вовремя не устранять мелкие дефекты, может понадобится капитальный ремонт кирпичной кладки наружных стен и внутренних перегородок. В этом случае придется перекладывать кладку по всей глубине стены.

Перед тем как приступить к выполнению ремонтных работ, устраняют причину, вызвавшую повреждение постройки.

Состав работ по капитальному ремонту:

  1. Монтируют временное укрепление для неповрежденного участка стены, находящегося выше разрушенной площади.
  2. Выполняют демонтаж разрушенной части стены из кирпича.
  3. Возведение нового участка стены осуществляют из нового кирпича с использованием полужесткого цементно-песчаного раствора.
  4. Укрепляющую конструкцию убирают через 7-10 суток после монтажа последнего ряда. Подробнее о борьбе с разрушением смотрите в этом видео:

Когда выполняют ремонт трещин, отличающихся между собой по размерам и глубине, требуется устройство стяжки. Для придания стене прочности ее стягивают металлическими швеллерами или анкерами.

Аварийное состояние стен

Такому строению необходим капитальный ремонт

На то, что кладка находится в аварийном состоянии, указывают такие изменения:

  • отклонение стены в вертикальной плоскости или ее выпучивание на 1/3 толщины или на 1/200 высоты;
  • нависающие кирпичи, облицовочные плитки, отслаивающиеся от основной конструкции;
  • трещины, которые пересекают более четырех подряд рядов кирпичной кладки;
  • механические повреждения глубиной более 20 мм;
  • потеря целостности и расслоение.

Восстановление кирпичной кладки при этих повреждениях заключается в выполнении капитального ремонта.

Руководство по ремонту

Способы восстановления и ремонта кирпичной кладки описаны в типовой технологической карте (ТТК). При выполнении работ допускается внесение незначительных изменений в инструкцию.

Создается индивидуальная карта в зависимости от конкретных конструктивных особенностей кирпичной кладки. Восстановительные работы выполняют профессиональные каменщики.

Чтобы не допустить разрушения стен, нужно своевременно выполнять ремонт трещин в кирпичной стене, заполнять цементом разрушающиеся швы, заменять и восстанавливать поврежденные участки.

Реставрация кирпичной кладки

Приготовление раствора для кирпичной кладки

Размер шва кирпичной кладки

Технология усиления кирпичных стен

Источники: http://houseadvice.ru/remont-kirpichnoj-kladki-naruzhnyh-sten-i-ustranenie-deformatsii-fasada/, http://russianweek.ru/otdelka/remont-kirpichnoj-kladki-naruzhnyx-sten-ustranenie-treshhin/, http://moyastena.ru/iz-kirpicha/remont-kirpichnoy-kladki-sten-otdelnymi-mestami

Некоторые проблемы обследования зданий с отделкой лицевым кирпичом в Санкт-Петербурге

Огородник В.М., Огородник Ю.В.

К.т.н., начальник отдела обследований и изысканий В.М. Огородник*; инженер Ю.В. Огородник, НПО «Наука-Строительству»

 

Кирпичные здания и сооружения различного назначения широко использовались в строительной практике Санкт-Петербурга с давних времен. Как правило, здания с наружной стороны оштукатуривались сложным известково-песчаным раствором. Это позволяло длительное время не прибегать к ремонтным работам, поскольку в условиях влажного климата известковые растворы постоянно набирали прочность.

Некоторые кирпичные здания постройки прошлого столетия не оштукатуривались, а в отделочном слое применялся либо обычный красный кирпич, либо специальный облицовочный кирпич, имевший цветную окраску. В обоих случаях применялся полнотелый материал.

Длительная эксплуатация кирпичных зданий выявила целый ряд дефектов, связанных с воздействиями различного характера (см. рис. 1 и рис. 2). Дефекты связаны с применяемыми материалами — это дефекты раствора и дефекты камней кладки, — а также с испытываемыми воздействиями силового и несилового характера.

Рисунок 1. Трещина в кирпичной перемычке наружной стены

Основные дефекты раствора кладки:

• выветривание и вымывание раствора;

• неравномерность шва;

• неполнота шва и др.

Дефекты камней кладки:

• качество материала;

• замокания, высолы;

• механическое выветривание;

• трещины;

• размораживание камней;

• биоповреждения и др.

Рисунок 2. Разрушение кладки: выветривание раствора, кирпича, вывал кирпича из кладки

В последнее время широкое применение нашла технология возведения кирпично-монолитных зданий с отделкой различными материалами, в том числе и лицевым пустотелым кирпичом. В Санкт-Петербурге данная технология выявила ряд негативных особенностей, связанных с использованием лицевого пустотелого кирпича. На рис. 3-6 представлены примеры дефектов отделки зданий, которым со дня постройки не более 5-6 лет.

В связи с возникшими проблемами эксплуатации зданий, имеющих отделку лицевым пустотелым кирпичом, обследовать данные здания приглашают специалистов.

Задачи обследования, как правило, это выявление причин образования дефектов и разработка мероприятий по устранению выявленных причин. Правильно определенные причины помогут разработать и грамотное решение по восстановлению эксплуатационных свойств конструкции.

Опыт проведения обследования рассматриваемых зданий и сооружений позволил обобщить основные причины образования дефектов и повреждений — это замачивание (замокания) конструкций; качество примененных материалов; качество выполнения работ подрядчиком; проектные ошибки.

Рисунок 3. Разрушение кирпича в отделочном слое от размораживания кирпича

Рисунок 4. Повреждение кладки в месте замоканий в месте постоянного попадания влаги

Постоянные замокания наружных стен даже при отделке лицевым кирпичом вызывают со временем развитие повреждений: высолы, выветривание раствора, разрушение кирпича. Места замоканий могут быть связаны с качеством работ (выступы железобетонных плит перекрытий из плоскости стены, неправильно выполненные или невыполненные защитные окрытия элементов стен и др.). В условиях многократного замораживания-оттаивания эти места становятся дефектными.

Отдельного исследования проблемы использования лицевого кирпича в отделке стен потребовали вопросы, связанные с качеством примененных материалов, и ошибки проектировщиков.

Качество применяемых материалов, как правило, связано с характеристикой морозостойкости кирпича. При этом нормы [8] регламентируют применение в конструкциях кирпича с морозостойкостью не ниже F35 или F50. Эти условия в большинстве случаев выдерживаются. Почему же происходит разрушение кирпича?

В практике проектирования в качестве основного показателя, характеризующего агрессивность

морозных воздействий на конструкции, принимаются средние суточные температуры наружного воздуха в холодное время года [8] или средняя температура воздуха наиболее холодной пятидневки в зависимости от района строительства [11]. Проектировщик сегодня назначает морозостойкость материала следующим образом: чем ниже температура наружной среды, тем выше морозостойкость. Этот подход, по нашему мнению и по мнению других специалистов [1], неправильный.

При выполнении натурных обследований несущих конструкций зданий и сооружений было установлено, что наибольшее влияние на деформационные процессы оказывает число циклов замораживания и оттаивания именно поверхностного слоя материала, а не средняя температура наиболее холодной пятидневки [1]. Это наиболее актуально для Санкт-Петербурга, где количество переходов наружной поверхности стен через 0° только за один зимний сезон более 50.

Многократное замораживание-оттаивание конструкций приводит к изменению границы «вода-лед» в отделочном слое. Применение в лицевом слое пустотелого кирпича провоцирует скопление влаги в пустотах, а затем ее замерзание. Последствия такого многоциклового процесса в большинстве случаев очевидны.

Рисунок 5. Высолы на стене в месте замоканий при неправильно выполненном окрытии парапета

Рисунок 6. Наглядное состояние объекта с многочисленными дефектами кирпичной кладки в отделочном слое: высолы, замокания в местах выступающих плит, отсутствие связи отделочного слоя (дополнительные крепления)

Проектировщик, не обладая данной информацией, назначает конструкцию стены с использованием лицевого пустотелого кирпича по аналогии с имеющимися уже проектными решениями, выполнив только теплотехнический расчет своей конструкции. На практике такое решение ошибочно.

Изучая рассматриваемую проблему, специалисты по обследованию выявили необходимость назначения морозостойкости лицевого кирпича по результатам не только объемного замораживания, регламентируемого СНиП [3], но и одностороннего замораживания. Эти методы не взаимозаменяемы [3]. В лабораториях, как правило, испытания кирпича проводят по первой методике, как наиболее практичной. На самом деле, конструкции с использованием лицевого кирпича находятся в условиях одностороннего замораживания. Испытания по второй методике более трудоемки, поэтому применяются реже. В связи с этим назначенная морозостойкость кирпича не соответствует эксплуатационным требованиям.

Отдельного исследования потребовал вопрос температурных и влажностных воздействий на конструкции кирпичных стен. Сочетание данных нагрузок с силовыми предполагает сложное напряженно-деформированное состояние кирпичных стен. Возможные пути решения данной задачи еще окончательно не сформулированы, но следует указать, что теплотехнические расчеты указывают на целесообразность применения в отделочном слое наружных стен кирпича с морозостойкостью F250…F300 [1].

Таким образом, применение в отделочном слое наружных стен пустотелого кирпича выявило ряд проблем. При обследовании следует учесть имеющийся опыт для выявления главных причин повреждений и дефектов, поскольку это связано с выбором правильного решения по их устранению. Проектировщикам целесообразно внимательно относиться к выбору конструкции отделочного слоя из лицевого кирпича, чтобы избежать возможных ошибок.

Литература

1. Гаврилов Н.Т. Прогнозирование технико-эксплуатационного состояния зданий и сооружений. — М. : МАКЦЕНТР, 2002. — 203 с.

2. ГОСТ 8462-85 Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе.

3. ГОСТ 7025-91. Кирпичи и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости.

4. ГОСТ 7484-78. Кирпичи и камни керамические лицевые. Технические условия.

5. ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний.

6. СП 13-102-2003. Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений.

7. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.

8. СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции.

9. СНиП 11-22-81. Каменные и армокаменные конструкции.

10. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.

11. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.

___________

* Владимир Михайлович Огородник, Санкт-Петербург Тел. раб.: +7(812)275-38-91; эл. почта: [email protected]

Первоисточник: 

Инженерно-строительный журнал, №7, 2010. АНАЛИЗ — 10-13 с.

Критерии разрушения каменных конструкций — Википедия

Критерии разрушения каменной конструкции – условия необратимого изменения начального состояния каменной конструкции под действием внешних нагрузок или силовых воздействий. Необратимым изменением считается образование трещин в кладочных элементах и / или растворных швах, раздробление материала, взаимное скольжение частей кладки.

В механике разрушения принято различать пять уровней разрушения, зависящих от рассматриваемого масштаба задачи: масштаб конструктивного элемента,
макро масштаб, мезо масштаб, микро масштабе и атомный масштаб. Применительно к каменным конструкциям зданий и сооружений обрушение каменной конструкции (простенка стены, каменной колонны, арки и т.п.) является разрушением в масштабе конструктивного элемента. Локальное разрушение кладки, ограниченное небольшим объёмом кладки, длина которого вдоль постели кладки равна средней длине кладочного элемента, а высота — одному — двум рядам кладки, рассматривается как макро разрушение. Мезо разрушением кладки является образование сквозной трещины в одном кладочном элементе или на участке растворного шва по длине или высоте кладочного элемента. Образование поверхностных трещин, например, усадочных, не считается мезо разрушением, хотя наличие таких трещин при необходимости может учитываться. Микро разрушением считается разрушение внутренней структуры материала кладочных элементов и раствора вследствие образования под нагрузкой микротрещин из-за внутренней неоднородности материала (внутренних пор, слоистости и неодинаковой плотности естественных каменных материалов, разной крупности заполнителя искусственных материалов, и т.п.). Нарушения внутриатомных связей являются разрушениями атомного масштаба.

При однородном напряженном состоянии локальное макро разрушение одновременно является глобальным разрушением, связанным с обрушением конструкции в целом. При неоднородном напряженном состоянии изолированное локальное разрушение, как правило, не вызывает обрушения каменной конструкции в целом, но приводит к перераспределению внутренних напряжений в конструкции, что может вызывать образование новых локальных разрушений, которые объединяясь могут приводить к обрушению конструкции. Поэтому определение макро разрушений является основной задачей расчёта прочности кладки.

По масштабу разрушения:

  • глобальное;
  • локальное.

По геометрии расчётной схемы:

  • одномерные;
  • двухмерные;
  • трёхмерные.

По способу механического моделирования:

  • микромеханическое;
  • макромеханическое.

По характеру разрушения:

  • хрупкое;
  • пластическое;
  • хрупко-пластическое.

Каменная кладка, состоит из кладочных элементов (кирпича, природных или искусственных камней, бетонных блоков и др.) и строительного раствора. В зависимости от вида напряженного состояния и прочностных характеристик материалов, из которых выполнена кладка, разрушение происходит по кладочным элементам, растворным швам, одновременно по кладочным элементам и растворным швам или по плоскостям (интерфейсам) их контактов.

Основные формы разрушения на микроскопическом уровне.

Согласно механике разрушения на микроскопическом уровне в плоском твёрдом теле возникает три основных типа трещин:
[1]

I. Разрыв (Opening) — раскрытие трещины от растяжения перпендикулярно берегам трещины.

II. Скольжение (Sliding) — взаимное смещение берегов трещин от сдвигающих напряжений в плоскости конструкции.

III. Разрез (Shearing) — взаимное смещение берегов трещин от сдвигающих напряжений из плоскости конструкции.

Основные формы разрушения кладки на макроскопическом уровне

При простых видах напряжённого состояния два первых типа трещин можно достаточно чётко проследить для каменной кладки и на макроскопическом уровне. Однако при совместном действии нормальных и касательных напряжений не всегда можно заранее установить механизм образования трещин в кладке.

Разрушение отрыва, имеющее хрупкий характер, вызывают нормальные растягивающие напряжения. Разрушение сдвига вызывают касательные напряжения. Разрушение сдвига сопровождаются пластическими деформациями, которые возникают после достижения предела текучести материала. Во многих формах разрушения одновременно проявляются оба механизма. Так, например, при растяжении кладки параллельно постели происходит разрыв интерфейса торцовых растворных швов и срез по интерфейсу постельных швов.

Формы разрушения при сжатии[править | править код]

При сжатии кладки перпендикулярно постели сначала появляются волосяные трещины в отдельных камнях. Эти трещины вызывают растягивающие напряжения, возникающие в кладочных элементах из-за внутренней неоднородности их материала[2]. По мере роста сжимающей нагрузки волосяные трещины прорастают и объединяются в общие сквозные трещины, которые располагаются, как правило, вдоль торцевых растворных швов. В дальнейшем возникают дополнительные трещины, которые разделяют кладку на неустойчивые тонкие столбики, разрушающиеся при сжатии.

Прочность кладки при сжатии значительно меньше сопротивления сжатию камня (кирпича), причины чего можно разделить на две группы. Первая группа связана с тем, что раствор и кладочные элементы имеют разную жесткость. Даже при равномерном сжатии кладки, сжимающие напряжения распределяются неравномерно по длине постельных швов кладки, что приводит к возникновению растягивающих напряжений в кладочных элементах над и под вертикальными швами кладки. Сжатие кладки вызывает неодинаковые поперечные деформации постельных растворных швов и кладочных элементов. В результате чего в кладочных элементах возникают дополнительные растягивающие напряжения. Причины второй группы имеют случайный характер и связаны с неоднородностью растворной постели (неровности, неодинаковая толщина и плотность постельных швов кладки) и камней и их неправильной формой, обуславливающей концентрацию напряжений на выступающих частях камней[3].

Растягивающие напряжения, обусловленные первой группой факторов, в принципе, можно определить расчетом на основе микро-моделирования кладки, если известны характеристики прочности и жесткости её материалов. При этом необходимо знать призменную прочность кладочных элементов, что весьма проблематично, так она не нормирована и нет стандартных методов её опытного определения. Факторы второй группы обуславливают сложное напряженное состояние, при котором отдельные кладочные элементы работают на изгиб, растяжение, срез и местное сжатие, что приводит к существенному снижению прочности кладки. Поэтому самым надежным способом определения прочности кладки при сжатии нормально постели является прямое испытание образцов кладки. Могут быть также использованы табличные данные норм или эмпирические формулы, полученные на основе обобщения испытаний. В Eurocode 6, европейском стандарте по проектированию каменных конструкций, приведена формула, позволяющая определить характеристическую прочность кладки при сжатии с учётом нормируемой прочности кладочного элемента, кубиковой прочности раствора и типа кладки.

При сжатии кладки параллельно постели в ней образуются горизонтальные трещин между кладочными элементами и постельными растворными швами, которые разделяют кладку на слои, высотой в один или нескольких рядов кладки. Причиной расслоения кладки являются касательные напряжения, возникающие по длине камня из-за наличия торцовых растворных швов, расположенных со смещением для перевязки кладки. Дополнительной причиной является неизбежные при ручной кладке искривления рядов кладки. Эти искривления имеют случайный характер, хотя их влияние на прочность может быть весьма существенным. Прочность кладки при сжатии параллельно постели не нормирована.

При двухосном сжатии кладки перпендикулярно и параллельно постели, в случае, когда сжимающие напряжения в обоих направлениях близки по величине, разрушение кладки происходит в форме раскалывания по плоскости, проходящей примерно посередине толщины кладки. Главной причиной раскалывания являются растягивающие напряжения, возникающие из-за неодинаковых деформаций камней и раствора в швах кладки.

При трехосном сжатии происходит раскрашивание материала камней и раствора. Такое разрушение возникает, например, в сжатых углах заполнения каркаса кладкой при его перекосе. Причиной разрушения являются сдвигающие напряжения, возникающие при трёхосном сжатии из-за неоднородности материала камней и раствора. Разрушение имеет пластический характер в отличие от хрупкого разрушения при двухосном сжатии.

Формы разрушения при растяжении[править | править код]

При растяжении перпендикулярно постели кладки происходит разрыв одного из горизонтальных сечений кладки. Как правило, трещина разрыва проходит по верху одного из постельных швов. Если камни тщательно очищены от пыли и смочены перед укладкой, то прочность нормального сцепления может оказаться более высокой по сравнению с прочностью раствора на растяжение. В этом случае горизонтальная разрушающая трещина может проходить по одному из постельных швов или камням, если их прочность на растяжение ниже прочности на растяжение камня. Для определения прочности кладки при растяжении перпендикулярно постели достаточно знать сопротивление нормальному сцеплению камня с раствором, а также прочность раствора и камня на растяжение. В качестве расчетного сопротивления принимается меньшее значение.

При растяжении параллельно постели кладки разрушение имеет зубчатую форму. Разрушающая трещина проходит по интерфейсам камней и растворных швов. При обжатии кладки перпендикулярно постели форма разрушения может измениться, так как силы трения увеличивают сопротивление срезу участков постельных швов. Если сопротивление срезу этих участков больше прочности на растяжение вертикального сечения камня, то разрушающая трещина пересекает камни и торцовые растворные швы кладки.

Двухосное растяжение кладки изучено недостаточно. Предположительно можно принять, что сопротивление одинаковому двухосному растяжению равно сопротивлению одноосному растяжению перпендикулярно постели кладки.

Формы разрушения при сдвиге[править | править код]

Разрушение кладки при сдвиге имеет три основных формы: образование ступенчатой трещины, проходящей по торцовым и постельным швам кладки, скольжение по постели, и раскалывание по наклонной трещине. Форма разрушения зависит от сочетания нормальных и касательных напряжений в кладке и соотношения прочностей раствора и камней.

Развитие теории разрушения каменных конструкций[править | править код]

Сырцовый и обожженный кирпич,натуральный камень (известняк, песчаник, мрамор и многие другие каменные материалы) на протяжении тысячелетий были, наряду с древесиной, практически единственными строительными материалов для всех конструкций зданий и сооружений. Из камня возведены все дошедшего до нашего времени шедевры древнего зодчества, поражающие не только архитектурными достоинствами, но смелостью инженерной мысли. Выдающиеся здания и сооружения возводились без каких-либо инженерных расчетов, на основе инженерной интуиции и критического использования предыдущего опыта проектирования и строительства.

Долговечность и относительно высокая прочность на сжатие каменных материалов определили основное их использование в опорных конструкциях (фундаментах, опорах мостов, колоннах, несущих стенах). В пролетных конструкциях каменные материалы применяли в основном в районах, где не было древесины, а также для монументальных построек. В Древнем Египте и Древней Греции широко применяли при строительстве храмов стоечно-балочную систему, принципы которой были заимствованы из опыта деревянного строительства. Пролет каменных балок был весьма ограничен из-за слабого их сопротивления изгибу.

Важным шагом в строительной технике явился переход в Древнем Риме от балочных пролетных конструкций из натурального камня к арочным, сводчатым и купольным конструкциям, которые работают в основном на сжатие. Своды и купола также издавна применяли в Древнем Ближнем Востоке (Месопотамия, Древняя Персия), где практически не было естественного камня и древесины, а основным материалом для возведения стен и покрытий зданий был сырцовый кирпич. По мнению некоторых историков строительной техники, арочные и купольные конструкции Древнего Рима были созданы с использованием опыта применения таких конструкций в Древнем Ближнем Востоке.

Принципиально новые решения каменных пролетных конструкций были созданы в Средние века. В Византии были разработаны и получили широкое применение крестово-купольные системы, парусные купола и купола на парусах. В романской архитектуре получили распространение крестовые своды, которые, в отличие от подобных сводов Древнего Рима, усиливались в местах пересечения сводов арками-нервюрами. Вершиной строительной техники Средних веков является создание каркасных готических построек, в которых стены были полностью освобождены от несущих функций.

Железобетонные и металлические конструкции постепенно заменили каменные материалы в несущих конструкциях. Камень и кирпич стали в основном применять для возведения стен и как облицовочный материал. Между тем, в середине XIX века в Германии был возведен из кирпича многоярусный арочный железнодорожный мост Гёльчтальбрюкке, который по внешнему виду похож на акведуки, строившиеся во времена Древнего Рима.

До 30-х гг. XX века каменные конструкции проектировали либо по эмпирическим правилам, либо методами сопротивления материалов на основе упругих расчетов. Специфические особенности работы каменных конструкций под нагрузкой на основе многочисленных испытаний образцов кладки впервые выявил Л. И. Онищик [4] , основоположник науки о прочности каменных конструкций.

Теория прочности каменных конструкций в дальнейшем получила значительное развитие. Новые исследования были связаны с проблемами прочности многоэтажных зданий с железобетонным или металлическим каркасом, заполненным кладкой, при действии горизонтальных нагрузок (ветровых и сейсмических)[5][6][7].
Другое направление исследований связано с задачами реставрации каменных архитектурных памятников. Успехи компьютерных технологий во многом способствовали решению указанных задач, позволяя рассчитывать здание в целом с учётом физических особенностей работы каменных конструкций.

Первые варианты критериев разрушения кладки при плоском напряженном состоянии были ориентированы на выполнение упрощенных расчётов кладки, не требующих обязательного применения вычислительной техники[8][9][10][11].

Предложенные критерии были назначены с учётом разных форм разрушения кладки в зависимости от её напряженного состояния. Эти критерии охватывали лишь некоторые, хотя и наиболее часто встречающиеся соотношения нормальных напряжений в кладке. Накопление результатов испытаний опытных образцов кладки создало основу для разработки уточненных критериев разрушения кладки. Среди этих экспериментальных исследований особое место принадлежит испытаниям, которые выполнил в 1981-1983 гг. A.W. Page[12][13]. Благодаря четкой методике и тщательному выполнению результаты испытаний A.W. Page уже на протяжении 30-ти лет используются для проверки достоверности новых критериев разрушения кладки при плоском напряженном состоянии.

Современные методы расчета прочности каменных конструкций ориентированы на использование метода конечных элементов (МКЭ) c применением вычислительной техники. В МКЭ рассчитываемая конструкция аппроксимируется плоскими или пространственными конечными элементам (КЭ).

Одномерные критерии разрушения применяют для упрощённого расчёта прочности каменных столбов, колонн, простенков, перемычек, арок и др. линейных конструкций, высота или длина которых, в несколько раз больше размеров поперечного сечения. Одномерные критерии разрушения задают в виде предельных соотношений продольных сил и изгибающих моментов в поперечном сечении конструкции. Такие критерии приводятся в нормах и руководствах по проектированию каменных конструкций.
[14][15][16][17][18][19]
Уточнённй расчет линейных конструкций может быть выполнен на основе микромеханического или макромеханического моделирования.

Двухмерные критерии разрушения применяют для расчёта прочности каменных стен, загруженных в собственной плоскости или изгибамых из плоскости, а также каменных плит перекрытий. Расчёт таких конструкций выполняется численными методами, как правило, с использованием метода конечных элементов. Критерии разрушения при микромеханическом моделировании задают раздельно для кладочных элементов, растворных швов и их контактных поверхностей (интерфейсов). Критерии разрушения при макромеханическом моделировании определяет поверхность разрушения.

Поверхность разрушения кладки при действии внешних нагрузок в плоскости стен может быть задана в двух вариантах: в терминах касательных (τ) и нормальных (σn, σp) напряжений, действующих нормально и параллельно постели кладки, соответственно, или в терминах главных напряжений (σ1, σ2) и угла наклона (θ) максимального главного напряжения к постели кладки.

Трёхмерные критерии разрушения применяют для расчёта прочности пространственных каменных конструкций (сводов, куполов, оболочек, массивов). Расчёт таких конструкций выполняют с использованием макромеханического моделирования, так как расчёт на основе микромеханического моделирования таких конструкций чрезвычайно трудоёмок. Тонкостенные пространственные конструкции, как правило, испытывают плоское напряжённое состояние. Для таких конструкций можно использовать двухмерные критерии разрушения. Трёхмерные критерии разрушения для массивных конструкций недостаточно развиты. Обычно используют критерии механики грунтов для скальных пород.

Моделирование кладки для определения критериев разрушения[править | править код]

Методы моделирования каменной кладки

Применительно к задачам расчета прочности каменных конструкций используют два вида моделирования кладки, называемые микромеханическим и макромеханическим моделированием.

Микромеханическое моделирование[править | править код]

Главная статья: Микромеханическое моделирование каменных стен.

При микромеханическом моделировании кладка рассматриваются как гетерогенное (неоднородное) тело, состоящее из кладочных элементов и растворных швов, характеристики жесткости и прочности которых учитываются раздельно. В такой кладке каждый кладочный элемент заменяется для расчета совокупностью мелких конечных элементов (КЭ), размеры которых меньше толщины растворных швов в два и более раза. Растворные швы также расчленяются на КЭ аналогичных размеров. В ряде случаев вводятся дополнительные КЭ нулевой толщины, которые учитывают особые свойства интерфейса кладочных элементов и растворных швов. Упрощенный вариант микромеханического моделирования, при котором каждый кладочный заменяется всего двумя КЭ, а растворные швы — конечными элементами нулевой толщины, называют мезомеханическим моделированием.

Микромеханическое моделирование применяют, как правило, для кладки, имеющей регулярную, повторяющуюся структуру. В такой кладке выделяют одинаковые, многократно повторяющиеся объёмы. Минимальный повторяющийся объём кладки называют основной ячейкой. Конечные элементы, на которые разделяются для расчёта основная ячейка, рассматриваются как изотропные тела, прочность которых определяется с использованием тех или иных критериев прочности для кладочных элементов и растворных швов. Материалы кладочных элементов и растворных швов имеют разные сопротивления сжатию и растяжению. Поэтому критерии разрушения этих материалов учитывают, как минимум, два параметра — прочности при одноосном сжатии и растяжении. Чаще других используют различные «классические» теорий прочности и их комбинации, а также критерий прочности Друкера-Прагера.

Микромеханическое моделирование основной ячейки наиболее просто выполнять для случаев, когда все основные ячейки имеют одинаковое напряженное состояние (например, при осевом сжатии нормально и параллельно постели кладки, чистом сдвиге)[20]. В случаях, когда кладка имеет неоднородное напряженное состояние и возможно перераспределение напряжений вследствие нелинейного деформирования конструкций, расчет основной ячейки на основе микро моделирование необходимо многократно повторять для каждого конечного элемента ортотропной пластины. Это обстоятельство существенно увеличивает трудоемкость расчета и делает не приемлемым микро моделирование для расчета реальных каменных конструкций.

Макромеханическое моделирование[править | править код]

Главная статья: Макромеханическое моделирование каменных стен.

При макромеханическом моделировании неоднородная (гетерогенная система) каменной кладки заменяется однородной (гомогенной) пластиной, которая имеет неодинаковые характеристики прочности и жесткости в направлениях нормально и параллельно постели кладки. Для определения макромеханических критериев разрушения каменных конструкций предварительно выполняется гомогенизация кладки, т.е. замена неоднородной структуры материала однородной. Для гомогенизации используют два способа.

Критерии разрушения каменных конструкций при первом способе гомогенизации определяются с использованием поверхности разрушения кладки, которая определяет условия локального макро разрушения кладки. Поверхность разрушения задаётся с использованием данных о прочности кладки при относительно простых видах её напряжённого состояния (таких как одноосное сжатие и растяжение нормально и параллельно постели кладки, двухосное сжатие, срез и некоторых других). Эти данные используют для аппроксимации поверхности разрушения. Поэтому методы гомогенизации, использующие первый способ, можно, для наглядности термина, назвать аппроксимационной гомогенизацией.

Получение исходных данных для аппроксимационной гомогенизации требует, как правило, выполнения испытаний фрагментов кладки, хотя некоторые из них можно определить расчетным путём, используя, например, эмпирические зависимости механических характеристик кладки от прочности при сжатии кладочных единиц и раствора.

Второй способ гомогенизации используется для кладки регулярной структуры, которая состоит из многократно повторяющихся объёмов. Для гомогенизации кладки с использованием микромоделирования предварительно выполняется расчёт основной ячейкой (см. раздел «Макромеханическое моделирование»). Необходимые для расчета характеристики прочности и жесткости кладочных единиц и растворных швов определяются испытаниями образцов соответствующих материалов, но их экспериментальное определение проще, чем испытания фрагментов кладки. Расчёт кладки при втором способе гомогенизации состоит из предварительного определения на основе микромеханического моделирования жёсткости и прочности каждого конечного элемента (с учётом его напряжённого состояния) и последующего расчёта с использованием макромеханического моделирования. Поэтому второй способ гомогенизации можно назвать макро-микро гомогенизацией.

При втором способе гомогенизации поверхность разрушения в явном виде не определяется. Прочность кладки проверяется в отдельности для каждого конечного элемента с учётом его напряженного состояния. При однородном напряженном состоянии расчет на основе микро моделирования основной ячейки позволяет определить её предельное сопротивление для заданного сочетания напряжений[20]. Эти данные могут быть использованы в качестве опорных точек для построения поверхности разрушения.

Варианты поверхностей разрушения по предложениям: (a) Ganz (1985), (b) Dhanasaer et al.(1985), (c) Maier et al.(1991) (d) Lourenço (1995), (e) Berto et al.(2002), (f) Lishak et al.(2012)

Поверхность разрушения при аппроксимационной гомогенизации может быть задана в терминах касательных и нормальных напряжений, действующих перпендикулярно и параллельно постели кладки, или в терминах главных напряжений и угла наклона максимального главного напряжения к постели кладки.

Поверхности разрушения, использованные разными авторами при аппроксимационной гомогенизации, имеют самую различную форму. На рис. справа приведено шесть характерных вариантов поверхностей разрушения кладки в терминах касательных и нормальных напряжений, предложенные
H.R. Ganz (1985),
[21].
M. Dhanasekar, A.W. Page и P.W. Kleeman (1985),
[22]
G. Maier, E. Nappi и A Papa (1991),
[23]
P. B. Lourenço (1995),
)[24]
L. Berto, R.Scotta R. Vitaliani (2002),
[25].
V. I. Lishak, V. I . Yagust и D. Z. Yankelevsky (2012).
[26].

Для удобства сравнения поверхности построены для одинаковых значений предельных сопротивлений кладки одноосному сжатию и растяжению нормально и параллельно постели кладки, а также предельных сопротивлений двухосному сжатию (одинаковому и разному). Соотношения между предельными напряжениями приняты по опытам A. W. Page (1981-1983)[12][13]. Для наглядности изображения предельные растягивающие напряжения, увеличены, но сохранено соотношение между ними. Опорные точки, использованные для построения поверхностей разрушения, выделены маленькими темными кружками.

Варианты поверхностей разрушения предложили также
U. Andreaus (1996),[27]
C. A. Syrmakesis and P. G. Asteris (2001),[28]
R. Ushaksaraei и S. Pietruszczak (2002),
[29].
M. Kawa, S. Pietruszczak и B. Shieh-Beygi (2008),
[30]
и другие авторы.

Зависимости между напряжениями и деформациями[править | править код]

Расчет прочности кладки выполняется в предположении, что её материал упругий, нелинейно-деформируемый или идеально пластичный (жестко-пластическое тело).

Линейное моделирование[править | править код]

При линейном моделировании предполагается, что кладка вплоть до разрушения деформируется упруго. Такое допущение существенно упрощает расчёт, но не позволяет выявить действительное предельное сопротивление кладки разрушению. Между тем, если напряжения, вычисленные на основе линейного моделирования, меньше предельного сопротивления для соответствующего сочетания напряжений в кладке, то при проектировании каменных конструкций можно ограничиться таким расчётом.

Нелинейное моделирование[править | править код]

Методы расчета кладки как нелинейно-деформируемого тела учитывают различные формы разрушения, в том числе пластические и хрупкие. Нелинейный расчет позволяет проверить не только прочность, но и деформации конструкций с учётом возможного образования в них трещин.

При нелинейном расчете прочность проверяется одним из двух способов. При использовании первого способа выполняется сопоставление напряжений в кладке с предварительно заданной поверхностью разрушения. При втором способе напряжения в каждом конечном элементе сравниваются с предельными, которые определяются на основе микромеханического моделирования основной ячейки. Такой способ требует многократного расчета основной ячейки, что существенно увеличивает трудоемкость расчета. Поэтому второй вариант нелинейного расчета используют в основном в исследовательских целях.

Нелинейный расчет кладки на основе МКЭ выполнил в 1978 г. Page c использованием экспериментальной зависимости напряжения-деформации для случая одноосного сжатия кладки перпендикулярно постели
[31].
Эта зависимость не учитывала нисходящую ветвь деформирования. Нелинейный расчет кладки с использованием полных диаграмм деформирования для сжатия, растяжения и сдвига (с учётом нисходящей ветви зависимости напряжения-деформации после преодоления пиковой нагрузки) выполнили в 1985г. P. B. Lourenço
[32]

Для снижения трудоемкости нелинейного расчета каменных конструкций были предложены различные упрощенные модели деформирования, в которых реальная криволинейная зависимость между напряжениями и деформациями заменяется кусочно-линейной и используются кусочно-линейные предельные зависимости между нормальными и касательными напряжениями[33],[34],[35].

Модель жестко-пластичного тела[править | править код]

Модель жестко-пластичного тела является простейшей. Хотя некоторые формы разрушения кладки, в частности при растяжении, имеют хрупкий характер, но для многих важных для практики случаев, например, при совместном действии вертикальных и горизонтальных нагрузок в плоскости стены, локальные хрупкие разрушения не сильно влияют на общий характер деформаций каменной стены под нагрузкой. Рассмотрение кладки как жестко-пластического тела позволяет использовать для расчета методы предельного анализа (статического или кинематического). Статический метод позволяет определить нижнюю границу несущей способности, а кинематический – верхнюю границу. При использовании методов предельного анализа условия разрушения, записываются в форме неравенств. Если эти условия линейные, то можно использовать алгоритмы линейного программирования (симплекс-метод), который детально разработан и имеет надежное стандартное программное обеспечение. Методы предельного анализа были успешно использованы в работе
[36] и ряде других.

Недостатком методов предельного анализа является то, что они позволяют определить только предельную несущую способность конструкции. В ряде задач, например, при расчете на сейсмические нагрузки, необходимо знать динамические характеристики несущих конструкций, определяемые через перемещения.

  1. Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей. М., «Высшая школа», 1991: 288 с.
  2. Берг О. Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. — М.: Госстройиздат, 1961: 96c.
  3. Онищик Л. И. Прочность и устойчивость каменных конструкций. Часть 1. Работа элементов каменных конструкций. — М.: ОНТИ, 1937: 291с.
  4. ↑ Большая советская энциклопедия. М., 1969—1978. Статья Онищик Лев Иванович
  5. ↑ Поляков С. В. Каменная кладка в каркасных зданиях. – М.: Гос. изд. лит. по стр. и арх., 1956: 189. (English translation, 1957: Polyakov S. V. Masonry in framed building. An investigation into the strength and stiffness of masonry infilling)
  6. Benjamin J. W. and Williams H. The behavior of one-story reinforced concrete shear walls. — J. Structural Division. Proceeding ASCE, ST 3, 1957: p.1254-1249.
  7. Smith B. S. Lateral stiffness of infilled frames. J. Structural Division. Proceeding ASCE, ST 6, 1962: p.183-199
  8. Mann W, Műller H. Bruchkriterien fűr querkraftbeanspruchtes Mauerwerk und ihre Anwendung auf gemauerte Windschscheiben. Die Bautechnik, 1973; 50: p.421-425.
  9. Yokel F.Y. and Fattal S. G. Failure hypothesis for masonry shear walls. J. Str. Div. Proc. ASCE, 1976; ST3: p.515-532.
  10. Hamid A. A, Drysdale R. G. Proposed failure criteria for concrete block masonry under biaxial stresses. J. Struct. Div. Proc. ASCE, 1981; 107 (ST8): p.1675-87.
  11. Ganz H.R, Thűrlimann B. Versuche an Mauerwerkscheiben unter Normalkraft und Querkraft. ETH Bericht 7502-3,1982 ; Zurich, Switzerland: 61p.
  12. 1 2 Page A. W. The biaxial compressive strength of brick masonry. Proc. Ins. Civ. Engrs. 1981, 71 (2): p.893-906.
  13. 1 2 Page A. W. The strength of brick masonry under biaxial compression-tension. Inter J. Masonry Constr., 1983, 3(1): p.26-31.
  14. ↑ СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции. Нормы проектирования, М., Стройиздат,1983.
  15. ↑ Eurocode 6: Design of masonry structures — Part 1-1: Rules for reinforced and unreinforced masonry. ENV 1996-1-1: 1995.
  16. ↑ DIN 1053-100 08-04. Masonry — Part 100: Design on the basis semi-probabilistic safety concept. Unreleased. NABau 06.30.00.
  17. ↑ SIA V266: Masonry (in German), Swiss Standard, Zurich, 2003.
  18. ↑ ACI 530-99/530,1-99. Building code requirements for masonry structures and related commentaries, 1999.
  19. ↑ CSA S304.1-04. Design of masonry structures. Canadian Standards Association. 2004.
  20. 1 2 Zucchini A. and Lourenço P. B. A micro-mechanical model for the homogenization of masonry. Inter. J. Solid. and Structures, 2002, 39: p.3233-3255.
  21. Ganz H.R. Mauerwerkscheiben unter Normalkraft und Schub. ETH Zürich, 1985; Institut für Baustatik und Konstruktion. Birkhäuser Verlag Basel>
  22. Dhanasekar M, Page A.W, Kleeman P.W. The failure of brick masonry under biaxial stresses. Proc. Instn. Civ. Engrs., 1985; 79: p.295-313.
  23. Maier G., Papa E., Nappi A. On damage and failure of unit masonry. In: Experimental and numerical methods in earthquake engineering, 1991; Balkema, Brussel: p.223-45.
  24. Lourenço P. B. Computational strategies for masonry structures, 1996. PhD Thesis, Delft University of Technology; Delft University Press, The Netherlands: 220 p.
  25. Berto L, Scotta R, Vitaliani R. An orthotropic damage model for masonry structures. Inter J Numer Meth Engng, 2002; 55: p.127-57.
  26. Lishak V. I, Yagust V. I., Yankelevsky D. Z. 2-D orthotropic failure criteria for masonry. Engng Structures, 2012, 36: p.360-371.
  27. Andreaus U. Failure criteria for masonry panels under in-plane loading, J. Struct. Div., Proc. ASCE, 1996; 122 (1): p.37-46.
  28. Syrmakezis С. A, Asteris P. G. Masonry failure criterion under biaxial stress state. J. Material Civ. Eng., 2001; 13(1): p.58-64.
  29. Ushaksaraei R, Pietruszczak S. Failure criterion for structural masonry based on critical plane approach. J. Ing. Mechanics. 2002; 128(7): p.769-79.
  30. Kawa M., Pietruszczak S., Shieh-Beygi B. Limit states for brick masonry based on homogenization approach. Int. J. Solids and Str., 2008; 45(3-4):.p.998-1016.
  31. Page A.W. Finite element model for masonry. J. Struct. Div., ASCE, 1978; 104 (ST 8): p.1267-1285.
  32. Lourenço P. B. An orthotropic continuum model for the analysis masonry structures, 1995. Delft University of Technology Press, The Netherlands: 55 p.
  33. Sutcliffe D.J., Yu H.S., Page A.W. Lower bound limit analysis of unreinforced masonry shear walls. Computers and Structures, 2001; 79: p.1295-312.
  34. Chaimoon K., Attard M. M. Modeling of unreinforced masonry walls under shear and compression. Engng. Structural, 2007; 29: p.2056-2068.
  35. Bacigalupo A., Cavicchi A., Gambarotta L.A simplified evaluation of the influence of the bond pattern on the brickwork limit strength, 2011; Advanced materials peseach, Vol. 368-373. Trans Tech. Publication: p.3495-3508.
  36. Milani G., Lourenço P.B., Tralli A. Homogenized limit analysis of masonry walls, Computers and Structures, 2006; 84: Part I: Failure surfaces: p.166-80, Part II: Structural examples: p.181-95.
  • Онищик Л. И. Прочность и устойчивость каменных конструкций. Часть 1. Работа элементов каменных конструкций. — М.: ОНТИ, 1937: 291с.
  • Lourenço P. B., Milani G., Tralli A. and Zucchini A. Analysis of structures: review of and recent trends in homogenization techniques. Can. Civ. Eng. 2007; 34: p. 1443-1457.

Выветривание швов кирпичной кладки. Ремонт кирпичной кладки

Ремонт стен в доме своими руками производится по мере необходимости. Заняться ремонтом кладки из кирпича нужно всегда, когда установлен факт, что она разрушается или деформирована. Этому могут способствовать многие факторы, но всех их можно объединить в большие группы:

  1. Действие атмосферных осадков, а также выветривание. Влага, которая попадает с осадками в небольшие трещинки кирпичей и между ними, в мороз превращается в лед. В этот момент трещины расширяются, приводя к постепенному разрушению кирпичной кладки. Разрушению способствует и сама вода, которая находится в длительном контакте с материалом кирпича. Результатом может стать раскрошенный и выпавший из стены элемент. Трещины могут быть локализованы только в одном кирпиче, а могут идти через несколько рядов в вертикальном направлении.
  2. Конструктивные недостатки. Если строительные работы выполнялись ускоренно в ущерб качеству, нарушена технология или был сделан неверный расчет смещений грунта под весом здания, то это может стать причиной дефектной кладки. Вероятно, был сделан ошибочный расчет необходимого заглубления фундамента. Могла произойти нестыковка расчетной нагрузки на основание и реального веса дома. В результате появляются огромные трещины в кладке из кирпича, которые уходят в сердце стены. А иногда получаются даже сквозные щели. В этом случае последствия могут быть самыми плачевными.
  3. Время губительно для всех творений человечества, и кирпичные стены – не исключение. Потому что, кладка из камня будет разрушаться и в идеальных условиях, однако этот процесс очень медленный. Заметные изменения можно заметить лишь через несколько десятков лет. Чтобы устранить появившиеся проблемные места, придется их заменить или залатать.

Если удается найти в кирпичной кладке ослабленные области, то их необходимо отремонтировать участками. Делать ремонт стен по следующей схеме:

Если кирпич еще не раздроблен, а в стене видны небольшие трещины, шириной не более 4 мм, то они заполняются полностью кладочным раствором. Делать ремонт стен своими руками следует только в том случае, когда трещина тупиковая и не точно не будет увеличиваться. Чтобы это выяснить, перед началом реставрации нужно закрепить маячки из гипса. Устанавливают их за 30 дней до предполагаемых работ на двух участках раскола (минимально узком и максимально широком).

В том случае, когда по прошествии месяца маячки сохранились в целости, начинают ремонт стен. Если произошел их разрыв, то нужно искать причину этого явления и заниматься ее ликвидацией. Если сразу заняться кладкой, то все старания будут напрасными.

Как заменить безнадежно испорченные участки своими руками

Области кирпичной кладки, которые подверглись сильным разрушениям, нужно убирать и ставить на их место новые камни. Но начинать ремонт стен с ходу недопустимо.
Нужно первым делом распределить нагрузку вышележащей стены между целыми участками кирпичной кладки. Для этого над поврежденным участком стены крепят балки.

В месте, где намечена установка балки проделывают глубокую штробу, в которую вставляют балку из металла. Крепление ее осуществляется анкерами, проникающими глубоко в кладку, и цементным раствором. Балка должна быть подперта с помощью домкратов или крепких стоек, которые имеют надежную опору.

Бывает ситуация, в которой замене подлежит вся толщина кладки. Верным решением будет снять нагрузку с обоих сторон стены. Для этого спустя минимум 5 дней после установки первой, монтируют вторую балку с обратной стороны кладки.

Ремонт стен производят по инструкции:

  1. Убираются весь поврежденный участок кирпичной кладки.
  2. Получившаяся поверхность очищается от осколков кирпича, раствора и промывается водой для смачивания и удаления пыли.
  3. Осуществляется кладка нового кирпича.

Чтобы ремонт стен не прошел бесследно и стена из кирпича была сохранена нужно соблюдать последовательность работ и впоследствии защитить кладку от воды. Для этого после реставрации обновляют прилегающие кладочные швы и обрабатывают всю поверхность стены составом с водоотталкивающими свойствами.

Как повысить несущую способность

Реставрация кирпичной стены осуществляется с целью сохранить и усилить несущую способность

конструкции. Сделать это можно с применением разных средств:

  1. Устранить неравномерную осадку основания дома.
  2. Установка металлических скоб при появлении трещин толщиной от 10 см.
  3. Монтаж стальных накладок с одной или двух сторон.
  4. Вставка якорных замков для кирпича.
  5. Создание каркаса из металла.
  6. Увеличение площади сечения.
  7. Монтаж обойм из металла или армированного бетона.

Если здание имеет значительные дефекты кладки во всем здании, то реставрация кирпичной стены начинается с установки стягивающих поясов, находящихся в напряжении вокруг всего строения.

Когда возникают нарушения целостности кладки в том месте, где находится стык плит перекрытия, нужно смонтировать тяги из металла или распорок. Эти средства должны создать горизонтальное ребро жесткости. Эффективность этого способа очень высокая, но для его воплощения требуются хорошие специалисты и большие затраты.
Поэтому используют его во время работ по реконструкции строений.

Из локальных методов можно назвать следующий: создание подушки из армированного бетона у стыка плит.

Как укрепить перемычки из кирпича

Чтобы отремонтировать кладку из кирпича по перемычкой, нужно сделать следующие шаги:

  1. Убрать деформированные элементы кладки.
  2. Использовать кладочную сетку для армирования находящихся сверху 3 швов.

Несмотря на то, что кирпич относится к прочным материалам, он подвержен разрушениям при определенных условиях. Кирпичные дома обладают многими преимуществами, но чтобы он долго служили, за ними требуется ухаживать и вовремя ремонтировать.

Такой строительный материал, как кирпич, часто используется для того, чтобы . Кирпич считается прочным ма

Дефекты кирпичной кладки: устранение, виды, причины

Деформации кирпичной кладки возникают по различным причинам. Спровоцировать повреждения стены может строительный материал невысокого качества или неправильное конструирование возводимого сооружения. Чтобы постройка была прочной и надежной, важно строго придерживаться правил производственного процесса. Для этого работу лучше доверить профессионалам, а в случае самостоятельной укладки кирпича, предварительно изучить все особенности и нюансы кирпичной кладки.

Виды дефектов и причины

Разрушению кирпичных стен зданий и сооружений способствуют следующие факторы:

  • неравномерная осадка;
  • превышение эксплуатационных нагрузок;
  • нарушение опоры несущих конструкций;
  • промерзание, намокание стен;
  • поражение кирпичной кладки плесневыми грибками;
  • воздействие газов, пыли, выделяемых от автотранспортных средств, промышленных предприятий.

Нарушение целостности кирпичных объектов происходит по различным причинам. Деформация возникает вследствие использования для кладки стен некачественного стройматериала, отсутствия перевязки швов и неправильного проектирования конструкции. Зачастую люди сталкиваются с такими дефектами кирпичных стен:

  • Расслоение рядов кладки кирпича.
  • Отсыревание участков сооружения, которые близко и длительно контактируют с объектами, пропускающими через себя воду (раковины, умывальники).
  • Выпадение либо провисание кирпичей из перемычек окон и дверей.
  • Образование трещин в стенах, сопряженных с балконными плитами или другими частями сооружения, на которые приходятся большие нагрузки.

Разрушение цоколя влияет на целостность кладки стен.

Нередко происходят нарушения кирпичной монолитной стены. Основной причиной является общая усадка здания, которая, так или иначе, возникает спустя пару лет по окончании строительства. Это объясняется тем, что кирпич, применяемый в цокольной части дома, не справляется с большими нагрузками от стен и перекрытий и проседает. Усиливают разрушение негативные погодные условия, в частности, атмосферные осадки. Нарушенная целостность цокольной кладки отражается на остальных элементах конструкции, а именно, деформируются стены, появляются трещины.

Вернуться к оглавлению

Устранение дефектов кирпичной кладки

Способы реконструкции зависят от типа нарушения кирпичной кладки. Так, укрепить кирпичную стену, по которой пошли трещины, можно с помощью цементирования. Однако важно понимать, что прежде чем приступать к ремонтным работам, потребуется обследовать поверхность стен, очистить выявленные трещины от мусора, используя зубило, и удалить с краев деформирующегося отверстия старые следы штукатурки. Следующий этап — штробирование гнезд в кирпиче глубиной 3—5 см и заложение в них стальных волокон. Зазоры соединяют стальными шпонками и заканчивают ремонт затиркой уложенного раствора.

Для устранения более серьезных проблем с кирпичной кладкой может потребоваться замена отдельных участков сооружения. Места, подлежащие замене, стягивают металлическими стяжками, подпирают подпорками, которые обязательно должны иметь наклон. После этого производят новую кладку, начиная с края стены. При незначительных повреждениях кирпичного сооружения может быть достаточно фиксации стальных скоб, смонтированных на всю толщину стены, с последующим заделыванием отверстий цементным раствором.

Для устранения такой проблемы, как смещение стены, рекомендуется использовать стяжки, выполненные из высококачественной стали.

Вернуться к оглавлению

Как избежать дефектов?

Качество кладки нужно контролировать с помощь.ю уровня.

Чтобы кирпичная кладка вышла прочной, надежной и прослужила не один десяток лет, важно придерживаться главных правил работы с кирпичом и раствором:

  • Для приготовления рабочей смеси используют песок, прошедший чистку и сушку. Его смешивают с цементом и только потом вливают воду.
  • Высоким качеством обладает кладка, уложенная по схеме «перевязка». Ее преимущество — равномерное распределение нагрузочного напряжения на все ряды кладки, в результате чего предотвращаются возможные дефекты, появляющиеся от перегрузки.
  • При укладке кирпича в холодное время года готовить раствор разрешается не больше чем на 4 часа работы с ним.
  • Для ровного возведения сооружения потребуется предварительно протянуть шнур, чтобы край находился на одном уровне с верхом кирпичного блока. При этом важно выдержать 2-миллиметровое расстояние между веревкой и рядом, иначе кладка, вероятно, выйдет непрочная и кривая.
  • При строительстве сооружения в летнее время стенку и кирпичи смачивают водой, чтобы избежать преждевременного схватывания и обеспечить лучшую сцепку раствора с блоком.
  • Если из швов вытекает раствор, его необходимо заглаживать.
  • В процессе кладки важно контролировать горизонтальность, используя правило и уровень.

Кроме этого, большое значение играет толщина швов. Их проверяют через каждые 5 рядов укладки стен. Допустимый размер межкирпичного зазора — в пределах 8—15 мм. Чтобы сооружение не потеряло в дальнейшем своих прочностных характеристик, важно не забывать проверять правильность заполнения строительной смесью швов. Для этого потребуется в различных местах одного ряда вынимать кирпичи, повторяя манипуляцию не реже 3-х раз на высоту 1-го этажа.

Обследование повреждений кирпичной кладки многоэтажного жилого дома

Цель проведения обследования:

Определение причин возникновения имеющихся повреждений по облицовочной кладке из кирпича и выдача рекомендаций по дальнейшей эксплуатации. Обследованию полежит лицевая кирпичная кладка наружных стен в местах повреждений в пределах первого и второго этажей.

Объемно-планировочные и конструктивные решения обследуемого здания

Здание жилого дома прямоугольной формы в плане, 18-ти этажное, с подвалом.
Размеры здания в плане составляют 52,6х18,6 м (в осях). Высота этажей от пола до потолка составляет 3,0 м. Общая высота здания составляет 59,3 м.
Здание выполнено каркасно-монолитным. Устойчивость здания обеспечивается совместной работой колонн, диафрагм жесткости и жестких дисков перекрытий.

Наружный слой выполнен из кирпича силикатного лицевого декоративного одинарного.
Внутренний периметр наружных стен выполнялся из фибропенобетонных блоков, γ=500 кг/м3 с размерами 280х300 (h), класс прочности В1, F25, длиной 500 мм (ТУ 5741-001-719397-2004) на пластичном цементно-песчаном растворе марки 100.
Теплоизоляционный слой между наружным слоем из кирпича и ж.б. колоннами, ж.б. диафрагмами выполнялся из пенополистирольных плит (ГОСТ 15588-86) типа ПСБ-С-25 толщиной 70 (50) мм.

Обследование лицевой кирпичной кладки

При визуальном обследовании установлено следующее:
Лицевая кирпичная кладка в пределах обследуемых этажей (первого и второго) выполнена из кирпича керамического лицевого коричневого. Кладка из кирпича силикатного лицевого декоративного одинарного желтого начинается после третьего этажа.

За время эксплуатации здания по отдельным участкам лицевой кладки появились повреждения в виде трещин и разрушений наружного слоя кирпича. Данные дефекты в основном проявились по кирпичной кладке в уровне перекрытий первого и второго этажей.

Все имеющиеся повреждения можно разделить на следующие основные группы:

  • трещины в средней части пролета над оконными проемами;
  • характерное разрушение наружного слоя облицовочного кирпича в уровне перекрытий.
  • характерные вертикальные трещины (в основном по углам здания) по лицевой кирпичной кладке.

Трещины в средней части пролета над оконными проемами вызваны прогибом стального уголка, по которому уложена кирпичная кладка над оконным проемом. Данные трещины по большей части волосяные.
Характерное разрушение наружного слоя облицовочного кирпича в уровне перекрытий представляют собой трещины по наружной грани облицовки и (или) отслоение лицевой поверхности кирпича.
Характерные вертикальные трещины по лицевой кирпичной кладке в общем случае представляют собой трещины шириной раскрытия до 2 мм (ориентировочно), идущие около угла кирпичной кладки или в местах изменения сечения облицовки (под или над оконным или дверным проемом).
При осмотре примыкания кирпичной кладки к плите перекрытия установлено, что в месте вскрытия имеет место примыкание кирпича лицевой кладки к плите перекрытия первого этажа без зазора (см. фото).

Исходя из наличия повреждений, общее техническое состояние облицовки наружных стен можно охарактеризовать как ограниченно-работоспособное.

Анализ требований действующих нормативных документов

В составе настоящего визуального обследования, для определения причин возникновения обнаруженных повреждений лицевого слоя кладки был произведен анализ требований нормативных документов по каменным конструкциям и выявлены несоответствия с ними чертежей рабочей документации и фактически выполненных работ.

  1. В соответствии с п. 9.34 СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»: «не допускается в построечных условиях приклеивать на наружный торец плиты перекрытия декоративные элементы. Устройство декоративной отделки следует выполнять до заливки плиты бетоном с заведением в плиту анкеров».

    По факту, торец плиты отделывался пиленым кирпичом после бетонирования плиты.
  2. В соответствии с п. 9.83 СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»:
    «горизонтальные деформационные швы в наружных ненесущих стенах (заполнениях каркаса при поэтажном опирании слоев) должны выполняться в уровне нижней грани междуэтажных плит перекрытий на всю толщину стены».
    А также в соответствии с п. Д.4 СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»:
    «горизонтальные швы устраиваются в несущих многослойных стенах со средним слоем из эффективного утеплителя — в облицовочном кирпичном слое, в ненесущих стенах — по всей толщине стены.
    Горизонтальные деформационные швы во внутреннем и наружном слоях ненесущих многослойных стен следует выполнять в уровне опорных конструкций (между вышележащей конструкцией и верхним рядом кладки)».

    По факту, при том, что в месте вскрытия выявлено сопряжение кирпичной кладки с плитой без зазора, можно констатировать, что горизонтальные деформационные швы в наружном лицевом слое стены не выполнены.

  3. В соответствии с п. 9.83 СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»:
    «толщину горизонтальных деформационных швов в лицевом слое многослойных стен следует принимать из расчета допустимых прогибов вышележащих конструкций, но не менее 30 мм (СП 20.13330)».

    По факту, — не выполнено.

  4. В соответствии с п. 9.83 СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»:
    «в конструкции шва следует предусматривать упругие прокладки, эффективный утеплитель (во внутреннем слое) и нетвердеющие атмосферостойкие мастики.
    Не допускается попадание в шов кладочного раствора и боя кирпича».

    По факту — заполнение всех швов кирпичной кладки выполнено цементно-песчаным раствором и кирпичом, а не упругим материалом.

  5. В соответствии с п. 9.84 СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*»:
    «вертикальные температурные швы в лицевом слое многослойных наружных ненесущих стен (в том числе заполнения каркасов) должны назначаться по расчету на температурно-влажностные воздействия, инсоляцию и солнечную радиацию из условия обеспечения прочности и трещиностойкости кладки при условии выполнения требований, указанных в приложении Д.
    Расстояния между вертикальными температурными швами и их положение должны назначаться в проекте с учетом указаний приложения Д и конструктивных требований к шагу их расположения.

    По факту вертикальные деформационные швы в наружном лицевом слое стены не выполнены.

Отсутствие горизонтальных и вертикальных деформационных швов в лицевом слое стены приводит к его защемлению между дисками перекрытий смежных этажей и, в дальнейшем, — к разрушению кирпича в наиболее нагруженных местах — на контакте с дисками перекрытий, в местах изменения сечения кладки стены (верх или низ проема в стене).

На обследованных участках стен жилого дома отсутствие горизонтальных швов приводит к разрушению лицевого кирпича в уровне перекрытий — трещины и отслоения наружного слоя кирпича. Отсутствие вертикальных швов приводит к возникновению вертикальных трещин по углам здания, а также в местах расположения края проемов в стенах.

Рекомендации

Для устранения выявленных в ходе обследования повреждений лицевой кирпичной кладки необходимо произвести ее ремонт. При ремонте, для предотвращения в дальнейшем аналогичных повреждений, рассмотреть возможность устройства деформационных швов в соответствии с требованиями СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*».

Для предупреждения возникновения дефектов, выявленных в ходе обследования, на аналогичных объектах, необходимо при разработке проектной и рабочей документации, а также при производстве работ учитывать требования СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-22-81*», в частности — указания по поводу устройства вертикальных и горизонтальных деформационных швов в лицевом слое кладки.

Анализ причин возникновения трещин и способы ремонта кирпичной кладки — СамСтрой

Одним из наиболее распространенных дефектов кирпичной кладки являются трещины или разрывы. Подвержены таким неприятностям не только старые строения. Новое здание через некоторое время также может покрыться трещинами. Причины их появления бывают самыми разнообразными. Но в любом случае требуется обязательный ремонт стеновых конструкций.

Правильная заделка трещин в кирпичной кладке позволит не допустить более серьезных дальнейших разрушений стен, сохранить все технические параметры здания, продлить срок его службы. Каковы причины их появления, а также варианты устранения различного вида дефектов рассмотрим более подробно в данной статье.

Причины появления дефектов на кирпичной кладке

Если обнаружены дефекты на стеновых конструкциях, то в первую очередь требуется выявить источник их возникновения. Причин появления трещин на кирпичной кладке достаточно много.

Но чаще всего их вызывают следующие моменты:

  • Нарушение технологии приготовления строительного раствора связано с неправильными пропорциями компонентов, либо применением некачественных материалов.
  • Повышение нагрузки на кладку может быть спровоцировано внесением неучтенных конструктивных изменений – дополнительных проемов или надстроек здания.
  • Движение грунта обычно связано с действием грунтовых вод, а также цикличного замораживания-оттаивания земли.
  • Перепады температуры и влажности – наиболее неблагоприятное воздействие на кирпич и кладку из него оказывают именно эти факторы. Разрушение самого материала, а также связующего раствора происходит в основном во время зимнего сезона.
  • Неправильное проектирование или возведение зданий. Это может быть недостаточное исследование грунта, неправильное определение нагрузок на несущие конструкции. К такому же результату приводит и нарушение технологии возведения стен.
  • Пристройка к существующему зданию новых конструкций без учета их совместной работы.
  • Естественное старение здания – под действием внешних атмосферных факторов кирпич подвергается эрозии.

    Источники разрушения кирпичных конструкций могут быть самыми разными

    Неправильная пристройка другого здания

    Развитие разрывов может привести к полному разрушению кладки

Какой бы не была причина появления трещины, ее требуется заделать. Иначе вся стеновая конструкция будет подвергаться дальнейшему разрушению.

Разновидности дефектов стеновых конструкций

В результате всех вышеперечисленных факторов, появляются открытые или закрытые трещины в стеновой кладке.

  • Открытые дефекты видны на поверхности материала визуально. Со временем они расширяются, что приводит к сдвигу отдельных частей кладки.
  • Закрытые трещины находятся внутри кирпича, наглядно их обнаружить невозможно. Но под действием воды и отрицательной температуры они быстро становятся открытыми.
  • В зависимости от того, в каком состоянии на данный момент находится дефект, различают стабильные или растущие трещины.

    Бумажные маяки на стене

    Установка алебастрового маяка

    При помощи такого маркера можно определить направление расширения трещины

Наибольшую опасность представляют сквозные дефекты кладки.

Анализ причин возникновения трещин

Прежде чем приступать к ремонтным работам, необходимо сделать анализ причин возникновения нарушений в кладке. Устранение дефектов стеновых конструкций возможно только в случае, если трещина прекратила свою деформацию.

Для выяснения этого момента устанавливаются специальные маяки на трещинах в кирпичной кладке. Они могут быть сделаны из обычной бумаги, цементного раствора или размоченного алебастра. Их выполняют в местах максимального раскрытия полостей и по их концам.Затем производится постоянное наблюдение за маяками в течение некоторого времени:

  • Если трещина динамичная, то маркер разорвет, либо он отвалится. По размеру образовавшегося зазора можно сделать вывод о скорости разрушения кладки.
  • Если метка только треснула, но зазор не образовался, то трещина уже не развивается.
  • На стабильных дефектах маяки останутся целыми. Такие разрывы в кладке скорее всего являются результатом усадки здания.

Для установления более точного диагноза можно заменить старые метки на новые маяки, и продолжить дальнейшее наблюдение. После всестороннего анализа необходимо определиться со способом устранения разрывов.

Способы ремонта кладки

Для того, чтобы осуществить качественный ремонт трещин в кирпичной кладке, необходимо подобрать правильный способ их заделки.

Существуют следующие варианты устранения дефектов:

  • Мелкие трещины в стеновых конструкциях можно успешно заделать с помощью эпоксидной смолы. Она обладает отличными склеивающими свойствами.
  • Более серьезные повреждения исправляются с помощью цементно-песчаного раствора.
  • Можно выполнить армирование внешней части кладки при помощи набивания металлической сетки на поврежденную зону. Сверху укладывается цементно-песчаный раствор. После высыхания производится его зачистка. Иногда в качестве армирующего слоя используется углеволоконные ленты.
  • Также используются стальные каркасы или анкера, при помощи которых производится скрепление материала по обеим сторонам полости.
  • Для ремонта стены может применяться закладка арматуры в штробы.
  • Наиболее эффективным способом в настоящее время можно назвать инъектирование трещин в кирпичной кладке с использованием полимерных материалов.

    Способы устранения дефектов стен зданий

    При ширине полостей более 2 см, для ремонта кладки применяются металлические анкеры или каркасы

В особо серьезных случаях повреждения, потребуется полная или частичная разборка поврежденного участка и создание новой кладки. Рассмотрим самые распространенные варианты ремонта более подробно.

Цементирование трещин

Наиболее применяемым способом устранения небольших дефектов кладки является заделка цементно-песчаным раствором или ремонтными смесями. Этот вариант чаще всего является чисто косметическим – он предотвращает попадание пыли и грязи в пустоты, но не герметизирует их.

Инструкция по проведению работ:

  • Трещина тщательно очищается от остатков строительного раствора, пыли и грязи. Если есть необходимость, то пустоты расширяются шпателем.

Совет: для повышения адгезии раствора и кирпича рекомендуется обработать поверхности любой грунтовкой глубокого проникновения.

  • Приготавливается цементно-песчаный раствор, либо разводится готовая ремонтная смесь.
  • Затем полость заполняется при помощи шпателя или монтажного шприца.
  • В конце работы требуется удалить остатки раствора с поверхности кладки.

Если на стене присутствует большое количество трещин, то можно использовать ее цементацию. Для этого применяют трубки диаметром 1 – 2 см, через которые под давлением в стену нагнетается цементно-песчаный раствор. Предварительно в стеновой конструкции выполняются небольшие отверстия.

При растрескивании и высыпании раствора в швах кладки требуется произвести их ремонт следующим образом:

  • Швы освобождаются от старого раствора на глубину в полкирпича при помощи зубила и молотка.
  • Полости грунтуются.
  • Затем их необходимо тщательно заполнить новым раствором.
  • Швы выравниваются шпателем или расшиваются.

    Старый раствор необходимо удалить

    Замену раствора в швах стеновых конструкций можно выполнить своими руками

    После заполнение швов необходимо удалить остатки раствора

Для того, чтобы дефекты не образовывались вновь, стоит обработать места ремонта гидроизоляционными средствами.

Частичная замена элементов кладки

Иногда отдельные участки кладки полностью теряют свой внешний вид и несущие свойства. Если образование трещин в кирпиче произошло из-за разрушения самого материала, то необходимо разобрать поврежденный участок. Новые элементы устанавливаются на более плотный по консистенции раствор.

  • Необходимо сделать временные подпорки для кладки, расположенной выше поврежденного участка.
  • Демонтируются все разрушенные кирпичи. Основание зачищается.
  • Новые элементы стены укладываются в виде замка на цементно-песчаный раствор.
  • Заделываются границы между вновь уложенным участком и старой кладкой.

    Вставка нового кирпича позволит избавиться от дефекта кладки

    Схема вставки замков с якорем

    Способы заделки дефектных участков стены

    Замена части кладки

Временные подпорки можно убирать не ранее, чем через неделю после окончания ремонтных работ.

Инъектирование кирпичной кладки

Инъектирование может осуществляться различными видами растворов в зависимости от размера и формы дефекта, а также типа конструкции.

Для этого в основном используются:

  • Полиуретановые смолы;
  • Эпоксидные смолы;
  • Специальные полимерные гели;
  • Микроцемент.Инъектирование стеновых конструкций

    Такой способ заделки полостей позволяет обойтись без разборки поврежденных участков, что значительно снижает трудоемкость и стоимость ремонта.

  • Перед началом ремонтных работ производится разметка поверхности и сверление отверстий в стене под углом 10о – 45о в зависимости от толщины конструкции. Отверстия могут быть глухими или сквозными в зависимости от вида ремонта.
  • Далее в отверстия вставляются инъекторные трубки, которые замоноличиваются в стены.
  • Через них закачиваются полимерные материалы. Для этого используются специальные насосы высокого давления. Материал проникает во все полости в конструкции, в том числе и в те пустоты, которые нет возможности обнаружить визуально.
  • В дальнейшем полимерный состав схватывается, прочно скрепляя края кладки. Кроме того, он образует защитный слой, препятствующий проникновению влаги внутрь стен.

После завершения всех работ трубки убираются, а отверстия заполняются строительным раствором. Цена на выполнение таких работ достаточно высокая, но сам метод очень эффективен. Он дает возможность капитального ремонта стеновых конструкций.

Устранение сильных дефектов

Если трещина динамична, то кладка может быть серьезно повреждена. В этом случае часто приходится полностью перекладывать проблемный участок стены. Но иногда возможен менее затратный вариант – обтяжка здания.

Технология производства работ при создании обтяжки будет выглядеть следующим образом:

  • На углах дома устанавливаются стальные уголки 100 х 100 мм.
  • По длине стены подбирается размер арматурного стержня. На его концах нарезается резьба.
  • По резьбе накручиваются гайки, которые приваривают к уголкам.
  • К арматуре приваривают стальные пруты.
  • При помощи разводного ключа производится стяжка кладки.

    Стяжка кирпичной кладки арматурой

    Обтяжка стен металлическими стержнями

    Металлопоясами можно укрепить и многоэтажные здания

Каковы бы не были причины возникновения трещин в кирпичной кладке, их необходимо выявить и удалить. Также рекомендуется в более короткие сроки произвести ремонт стеновых конструкций. Способы заделки трещин выбираются в зависимости от типа дефекта, его размера и формы. Больше информации по данной теме можно узнать из видео в этой статье: «Чем заделать трещину в кирпичной кладке».

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о