Технология каменной кладки

1. Материалы для каменных работ

Каменная кладка – это конструкция, состоящая из камней, уложенных на строительном растворе или на клеевом растворе сухих смесей в определенном порядке. Кирпичная кладка является трудоемким, не механизированным технологическим процессом.

На сегодня основной объем каменной кладки выполняется из штучных искусственных материалов: кирпича и камней керамических и силикатных, блоков керамических поризованных пустотелых и блоков стеновых из ячеистых бетонов.

Кирпич и камни керамические рядовые и лицевые изготавливают в форме параллелепипеда и в зависимости от размеров подразделяют на следующие виды: кирпич одинарный, кирпич утолщенный, кирпич модульных размеров одинарный, кирпич утолщенный с горизонтальным расположением пустот, кирпич профильный, кирпич утолщенный профильный; камень модульных размеров, камень модульных размеров укрупненный, камень укрупненный, камень укрупненный с горизональным расположением пустот, камень профильный пустотелый.

Геометрические размеры кирпича и камней керамических, установленные СТБ 1160–99. По назначению керамический кирпич подразделяется на рядовой (строительный), лицевой (облицовочный) и специальный.

Кирпич строительный керамический полнотелый КРО марок М-175, М-200, М-250 рекомендуется к применению без ограничений для несущих, ограждающих конструкций и перегородок зданий и сооружений. Марка кирпича показывает, какую максимальную нагрузку может выдержать без разрушения 1 см² изделия.

Кирпич строительный керамический пустотелый КРПУ марок М-100, М-125, М-150 используется в основном при возведении малонагруженных стен, а также перегородок.

Кирпич утолщенный выпускается с 6, 8, 12, 18, 19, 21, 28 и 32 горизонтально расположенными пустотами.

Камень укрупненный выпускается с 2, 7, 11, 12, 18, 19, 21, 22, 28, 31, 35 и 40 горизонтально расположенными пустотами.

По прочности изделия с вертикально расположенными пустотами подразделяют на марки: М75, М00, М125, М150, М175, М200, М250, М300, а с горизонтально расположенными пустотами – М25, М35, М50, М100.

В условиях нашего изменчивого климата одной из важнейших характеристик для лицевого кирпича является морозостойкость. Она измеряется количеством циклов попеременного замораживания и оттаивания увлажненного (насыщенного водой) изделия – чем больше циклов оно способно выдержать, не изменив своих потребительских свойств, тем больше его срок эксплуатации. В технической документации морозостойкость обозначается буквой «F», а следующая за ней цифра говорит о количестве циклов, которые кирпич может выдержать. По морозостойкости изделия рядовые подразделяют на марки: F15, F25, F35, F50, F75.

Лицевой кирпич предназначен для отделки фасадов. В нем не допускаются трещины, отколы, известковые включения, пятна и другие дефекты. Следует отметить, что лицевой кирпич почти всегда пустотелый. По морозостойкости лицевой кирпич подразделяют на марки – F35, F50, F75, F100.

Специальный кирпич – это огнеупорный кирпич, применяемый для устройства печей, каминов, дымовых труб. Изготавливают его из шамотной глины путем обжига при очень высокой температуре.

Силикатный кирпич и камни изготавливают в форме прямоугольного параллелепипеда с номинальными размерами, установленными СТБ 128–2000. В зависимости от назначения изделия изготавливают лицевыми и рядовыми.

Одинарный и утолщенный силикатный кирпич изготавливают полнотелым и пустотелым, камни силикатные – только пустотелыми.

Кирпич утолщенный выпускается с 2, 3, 9, 11 и 14 горизонтально расположенными пустотами.

Камни силикатные выпускаются с 9, 11 и 14 горизонтально расположенными пустотами.

По прочности изделия изготавливают марок М75, М100, М125, М150, М175, М200, М250, М300.

По морозостойкости изделия изготавливают марок F15, F25, F35, F50. Морозостойкость лицевых изделий должна быть не менее F35.

По универсальности применения силикатный кирпич уступает керамическому кирпичу. Состоит он из смеси песка (92–95 %) с известью (5–8 %). В отличие от керамического кирпича его не обжигают, а пропаривают под давлением в автоклаве. В связи с тем, что силикатный кирпич и камни силикатные имеют низкую водостойкость их запрещено применять в помещениях с влажностью воздуха выше 60 %. Также нельзя применять этот кирпич для кладки труб, каминов и печей. При воздействии огня и высоких температур силикатный кирпич разрушается и выделяет токсичные вещества.

Рациональной областью применения кирпича и камней силикатных является устройство стен и перегородок выше цоколя зданий и сооружений. Силикатный кирпич за счет высокой плотности материала имеет звукоизоляционные характеристики существенно более высокие, чем керамический кирпич. Поэтому силикатный кирпич, как правило, рекомендуется применять для устройства перегородок, а также в качестве облицовки фасадов зданий.

Блоки керамические поризованные пустотелые выпускают в форме параллелепипеда и профильного параллелепипеда доборного блока с номинальными размерами, приведенными в СТБ 1719–2007. Применяются блоки керамические поризованные пустотелые в защищенной (оштукатуренной) кладке самонесущих и несущих наружных и внутренних стен зданий и сооружений для заполнения каркасов (ненесущих стен).

По прочности при сжатии блоки подразделяют на марки: М35, М50, М75, М100, М125, М150.

По морозостойкости блоки подразделяют на марки: F15, F25, F35, F50, F75.

Масса блока в высушенном состоянии должна быть не более 27 кг. Коэффициент теплопроводности блока керамического поризованного пустотелого 0,16–0,2 Вт/ (м°С).

Блоки стеновые из ячеистых бетонов. Блоки из автоклавных ячеистых бетонов применяют в несущих стенах зданий высотой до пяти этажей включительно, но не более 15 м, в самонесущих – в зданиях высотой до девяти этажей включительно, но не более 30 м. Блоки из неавтоклавных ячеистых бетонов применяют в несущих и самонесущих стенах зданий высотой до трех этажей включительно, но не более 12 м.

Типы и размеры блоков из ячеистового бетона, выпускаемых в Республике Беларусь приведены в СТБ 1117–98.

Кладочные растворы. Согласно СТБ EN 998-2–2008 кладочный раствор – это смесь, состоящая из одного или нескольких неорганических вяжущих, заполнителей, воды и, при необходимости, добавок и/или наполнителей, применяемая для горизонтальных, стыковых и продольных швов, для затирки и расшивки швов. До затвердения эта смесь называется растворной смесью.

Строительные кладочные растворы готовятся на основе неорганических вяжущих веществ.

Неорганическими минеральными вяжущими веществами называются тонкоизмельченные порошки, образующие с водой пластичное тесто, постепенно переходящее в камнеподобное состояние. По условиям твердения неорганические вяжущие вещества подразделяются на воздушные и гидравлические.

Воздушные вяжущие вещества затвердевают и длительное время сохраняют прочность только в воздушной среде. Во влажных условиях они частично или полностью теряют прочность.

К воздушным вяжущим относятся воздушная известь, гипсовые и магнезиальные вяжущие.

Гидравлические вяжущие вещества могут затвердевать как на воздухе, так и в воде. К ним относятся гидравлическая известь (получают из известняка с содержанием глины 9–20 %), портландцемент, глиноземистый цемент и другие. Свойства гидравлических вяжущих позволяют использовать их для конструкций, находящихся как в сухих, так и во влажных условиях. Эти вяжущие обладают более высокой прочностью, чем воздушные.

Использование заполнителей уменьшает расход вяжущих, снижает усадку и стоимость растворов, так как песок в 2–3 раза дешевле вяжущих.

Учитывая, что раствор составляет 22–25 % от объема кирпичной кладки прочность (марка) его регламентируется для различных по назначению кладок. Для кирпичной кладки рекомендуются к применению следующие марки строительных кладочных растворов: М4, М10, М25, М50, М75, М100, М150, М200 и М300.

В зависимости от величины объемного веса раствора в сухом состоянии он подразделяется на обыкновенный (γ_об ≥ 1300 кг/м³) и легкий (γ_об < 1300 кг/м³). Легкие растворы называют еще «теплыми», так как у них меньше теплопроводность.

Строительные кладочные растворы готовят на всех видах неорганических вяжущих – гидравлических и воздушных.

Растворы на гидравлических вяжущих водостойкие и их можно применять для кладки в любых помещениях – подвалах, ваннах, санузлах, жилых комнатах.

Растворы на воздушных вяжущих можно применять только в сухих помещениях – жилые комнаты и т. д. при влажности воздуха W < 60 %.

Свойства растворной смеси. Подвижность растворной смеси – способность растекаться под действием собственного веса или приложенных к ней внешних сил. За показатель подвижности принимается глубина погружения в растворную смесь стандартного конуса массой 300 г с углом при вершине 30. Измеряется подвижность в сантиметрах.

Наиболее простым и эффективным способом увеличения подвижности готовой цементной растворной смеси является введение в нее известкового теста. Также для увеличения подвижности смеси можно рекомендовать добавлять в нее минеральные тонкомолотые вещества – глину, известняк, трепел, опоку. Наряду с минеральными тонкомолотыми веществами для увеличения подвижности смеси кладочного раствора применяют пластифицирующие добавки – сульфатно-спиртовую барду, мылонафт и др. Их вводят в растворную смесь в количестве 0,1–0,25 % от веса цемента.

Рекомендуемые величины подвижности кладочных растворов для кирпичной кладки из полнотелого кирпича – 9–13 см, из щелевого кирпича – 7–8 см.

Растворные смеси большой подвижности применяются при сухом и пористом кирпиче (камне), а также в жаркую погоду. При увлажненном кирпиче (камне) и при влажной холодной погоде рекомендуемые величины подвижности растворов могут быть уменьшены.

В зависимости от подвижности растворные смеси согласно СТБ 1307–2002 подразделяют на марки (табл. 1).

Таблица 1

Марки кладочного раствора в зависимости от подвижности

Марка по подвижности	Норма подвижности по погружению конуса, см
Пк1	1–4 включ.
Пк2	4–8 включ.
Пк3	8–12 включ.
Пк4	12–14

Водоудерживающая способность это – способность смеси удерживать в себе воду. Водоудерживающая способность растворных смесей должна быть не менее 95 %.

Это важное свойство кладочных растворов, так как при укладке их на пористое основание, хорошо впитывающее воду, может иметь место обезвоживание раствора и влаги окажется недостаточно на реакцию гидратации с цементом, что приведет к снижению прочности раствора. Повысить водоудерживающую способность раствора можно за счет введения в него тонкодисперсных минеральных веществ: известь, глина и т. д.

Согласно СТБ EN 998-2–2008, наряду с вышеперечисленными характеристиками, контролируются: срок годности свежеприготовленной растворной смеси; соотношение всех исходных материалов, а также в случаях, когда это требуется для предусмотренных областей применения, изготовитель указывает содержание хлорида (не должно превышать 0,1 % Cl от массы сухого раствора) и содержание воздуха.

Свойства затвердевшего раствора. Для кладочного раствора заданного качества изготовитель указывает прочность при сжатии. Прочность раствора зависит от активности вяжущего и водоцементного отношения (В/Ц). Прочность раствора характеризуется его маркой. Марка раствора определяется по пределу прочности на сжатие образцов-кубиков размером 70,7 × 70,7 × 70,7 мм в возрасте, установленном нормативными документами на данный вид раствора. На каждый срок испытания изготавливают три образца.

Для изготовления растворов марок М4…М25 рекомендуется применять местные вяжущие (гидравлическая известь) или портландцемент с введением большого количества извести, активных минеральных добавок или наполнителей (глины, тонкомолотого известняка).

Растворы более высоких марок готовятся на портландцементе с введением пластификаторов (известковое тесто, глина) или пластифицирующих добавок: сульфатно-спиртовая барда, мылонафт и др.

Согласно СТБ EN 998-2–2008 изготовитель может вместо марки раствора указывать класс прочности при сжатии, обозначая его буквой М и указывая за ней прочность при сжатии раствора в Н/мм² (табл. 2).

Таблица 2

Классы раствора (согласно СТБ EN 998-2–2008)

Класс прочности при сжатии	М1	М2,5	М5	М10	М15	М20	Md
Прочность при сжатии, Н/мм2	1	2,5	5	10	15	20	d
d – прочность при сжатии, указываемая изготовителем, в случае, если ее значение больше 25 Н/мм2.

Нормами EN предусмотрен дополнительный контроль затвердевшего раствора, наряду с прочностью на сжатие, по следующим параметрам:

• прочность сцепления между раствором и строительным блоком (адгезионная прочность при сдвиге);
• водопоглощение (указывает изготовитель);
• паропроницаемость (изготовитель указывает со ссылкой на ЕN 1745–2002);
• плотности раствора в сухом состоянии (затвердевшего раствора). Отбор проб раствора осуществляется в соответствии с ЕN 1015-2, испытания – в соответствии с ЕN 1015-10;
• теплопроводность (изготовитель со ссылкой на ЕN 1745–2002, табл. А.12, указывает расчетные значения теплопроводности раствора);
• долговечность. До утверждения стандартного европейского метода морозостойкость определяют и указывают в соответствии с положениями, действующими на территории применения раствора.

Составы кладочных растворов. Состав раствора обозначается весовым или объемным отношением сухих исходных материалов – вяжущего вещества, пластифицирующей минеральной добавки (глины, извести) и мелкого заполнителя (песка).

Составы кладочных растворов обозначаются следующим образом:

• смешанные растворы: 1:0; 3:4;
• на основе одного вяжущего (цементный, известковый и др.) – 1:0:4.

Независимо от обозначения состава раствора по весу или объему количество цемента должно браться всегда по весу.

Минимальный расход цемента на 1 м³ в смешанных растворах зависит от класса зданий и условий эксплуатации кладки и составляет:

• в цементно-известковых растворах – 75–100 кг;
• в цементно-глиняных – 100–125 кг.

Работы по возведению надземной части кладки при отрицательных температурах наружного воздуха рекомендуется выполнять на растворах с противоморозными добавками: нитрит натрия или поташ. Противоморозные добавки составляют 5–10 % массы цемента.

Температура раствора в момент укладки в дело зависит от температуры наружного воздуха и должна быть:

• до –10 °С – не ниже +5 °С;
• до –20 °С – не ниже +10 °С;
• ниже –20 °С – не ниже +15 °С.

Растворные смеси. По СН 290-74 допускается кладка стен из блоков ячеистового бетона на цементно-песчаных растворах. Но в этом случае толщина шва кладочного раствора составляет 10–20 мм, что влечет за собой существенное снижение сопротивления теплопередаче наружных стен. Для улучшения теплотехнических характеристик наружного стенового ограждения, рекомендуется кладку стен из блоков ячеистого бетона выполнять на клеевом растворе сухих смесей № 118, 118.1, 118.2 (белая). Сухие растворные смеси № 118, 118.1, 118.2 (белая) представляют собой смесь минеральных вяжущих, минеральных заполнителей и полимерных модифицирующих компонентов. Поступающие на объект сухие растворные смеси должны соответствовать ГОСТ 28013. Технические характеристики сухих растворных смесей для кладки блоков из ячеистого бетона представлены в табл. 3.

Таблица 3

Технические характеристики сухих растворных смесей

Наименование показателей	Ед. изм.	Сухая смесь
		№ 118	№ 118.1	№ 118.2
Водоудерживающая способность	%	98,2	99,7	98,8
Средняя плотность раствора	кг/м3	1890	1990	1890
Марка раствора по прочности		М100
Адгезия к основанию	МПа	0,2–0,6

Сухие смеси поставляются в бумажных мешках по 40 кг или на поддонах по 25 мешков (1000 кг). Они должны храниться в закрытых сухих складских помещениях при температуре не ниже +5 °С. Мешки складируют на поддоны в ряды по высоте не более 1,8 м. Срок хранения смесей в сухих условиях и герметичной упаковке не более 9 мес.

Приготовление растворных смесей из сухой растворной смеси осуществляется непосредственно перед укладкой блоков. Рецептура приготовления растворов представлена в табл. 4.

Таблица 4

Рецептура приготовления клеевого раствора

№ растворной смеси	Компоненты
	Сухая смесь, г	Вода, л
118, 118.1, 118.2	1000	0,25

Расход сухой растворной смеси на 1 м³ кладки при толщине шва до 3 мм составляет 28 кг.

Для приготовления раствора сухую смесь высыпают в емкость с чистой водой, интенсивно перемешивают с помощью миксера до получения однородной массы.

Смесь пригодна к употреблению после 5 мин созревания и повторного размешивания. Смесь сохраняет свои свойства в течение 60 мин (в зависимости от температуры воздуха).

Для кладки блоков из ячеистого бетона в холодное время года применяются сухие растворные смеси № 118, 118.1, 118.2 с добавкой поташа.

Рецептура приготовления раствора с противоморозной добавкой представлена в табл. 5.

Таблица 5

Рецептура приготовления клеевого раствора с противоморозной добавкой

Температура наружного воздуха, °С		Расход на 1 кг сухой смеси		Расход на 1 л раствора сухой смеси
от	до	30 %-й раствор поташа, мл	Количество воды, мл	30 %-й раствор поташа, мл	Количество воды, мл
0	–5	42	208	63	312
–6	–10	55	195	83	293
–11	–15	70	180	105	285

Затворение смесей производят холодной водой. Подогрев растворных сухих смесей с поташом запрещается.

После добавления воды и противоморозной добавки раствор должен быть выработан в течение 1 часа. Минимальная температура наружного воздуха, при которой разрешается выполнять кладку не ниже –15 °С.

Для приготовления 30 % раствора поташа (плотность 1,248 г/см³) нужно в 1 литре воды (t = 40…80 °С) растворить 430 г поташа. Водный раствор поташа необходимо хранить в плотно закрытой емкости. Для предотвращения выпадения кристаллов соли водный раствор следует периодически перемешивать с проверкой его соответствия требуемой плотности (по ареометру).

В холодное время года при применении сухих растворных смесей № 118, 118.1, 118.2 с противоморозными добавками для кладки первого ряда блоков в качестве выравнивающего слоя применяется кладочный раствор марки, указанной в проекте на строительство объекта с противоморозными добавками и приготовленный на растворно-бетонном узле.

2. Выбор материалов для каменной кладки

При проектировании каменных конструкций для сохранения требуемых характеристик на нормируемый период их эксплуатации необходимо учитывать воздействия окружающей среды, которым они подвержены.

Согласно ТКП EN 1996-2–2009 принята следующая классификация условий окружающей среды.

Микроусловия окружающей среды, воздействующие на завершенные каменные конструкции, разделяют на классы окружающей среды по условиям эксплуатации конструкций следующим образом:

• М_Х1 – конструкции, эксплуатируемые в сухих условиях;
• М_Х2 – конструкции, подверженные воздействию сырости или влажности;
• М_Х3 – конструкции, подверженные воздействию сырости или влажности и циклическому замораживанию/оттаиванию;
• М_Х4 – конструкции, подверженные воздействию воздуха, насыщенного солью, или соленой воды;
• М_Х5 – конструкции, эксплуатируемые в агрессивной химической среде.

Для выполнения каменных конструкций, соответствующих определенным эксплуатационным показателям и выдерживающих воздействие условий окружающей среды, которым они подвержены, следует учитывать класс окружающей среды по воздействию:

• климатических факторов;
• степень подверженности воздействию сырости или влажности;
• подверженность воздействию циклического замораживания/оттаивания;
• наличию химических материалов, которые могут привести к разрушающим воздействиям.

Макроусловия учитывают влияние следующих воздействий:

• дождя и снега;
• сочетание ветра и дождя;
• колебание температуры;
• колебание относительной влажности.

Следует отметить, что макроусловия учитывают климатические особенности участка, на котором будет эксплуатироваться здание или сооружение. И их необходимо учитывать с точки зрения вероятностной подверженности кладки воздействию влажности и/или циклического замораживания/оттаивания.

Кладочные элементы (кирпич, блоки) и строительный раствор рекомендуется выбирать в соответствии с классом окружающей среды по условиям эксплуатации согласно ТКП EN 1996-2–2009.

3. Физико-механические свойства каменной кладки

Наиболее важными свойствами каменных конструкций являются прочность, плотность и сопротивление теплопередаче.

Прочность кладки зависит от свойств искусственных штучных каменных материалов, из которых сложена кладка, и кладочного раствора. Предел прочности при сжатии, например, кирпичной кладки, выполненной даже на весьма прочном растворе, при обычных методах возведения составляет не более 40–50 % от предела прочности кирпича. Объясняется это главным образом тем, что поверхности кирпича и шва кладки не идеально плоские и плотность и толщина слоя раствора в горизонтальных швах не везде одинаковы. Вследствие этого давление в кладке неравномерно распределяется по поверхности кирпича и вызывает в нем, кроме напряжений сжатия, напряжения изгиба и среза. А так как у каменных материалов сопротивление изгибу в 4–6 раз меньше, чем при сжатии, то они разрушаются в кладке раньше, чем сжимающие напряжения в них достигнут предела прочности при сжатии.

Как показывает практика, разрушение кирпичной кладки начинается с появления вертикальных трещин преимущественно под вертикальными швами. В дальнейшем, в связи с нарушением цельности сечения кладки и перераспределением нагрузки в стене раскрытие трещин увеличивается, что приводит к окончательному разрушению кладки.

Установлено, что основными причинами появления и дальнейшего развития вертикальных трещин в кладке стен являются неравномерные деформации основания (фундамента); нарушения проектного решения узла передачи на кладку сосредоточенной нагрузки (опирание перемычек над проемами), которые приводят к появлению напряжений изгиба в камне.

Влияние свойства раствора на прочность кладки. Чем ниже марка раствора в кладке, тем меньше его прочность на сжатие и больше величина общих деформаций кладки. И как следствие – в отдельных искусственных штучных камнях появляются напряжения изгиба и среза. Следовательно, при возведении стен зданий из отдельных искусственных штучных камней необходимо соотносить действующую на каменную кладку нагрузку и марку кладочного раствора.

Наряду с маркой кладочного раствора существенное влияние на увеличение прочности каменной кладки оказывает его пластичность. Пластичные растворы лучше расстилаются по постели камней, обеспечивают более равномерную толщину и плотность шва, что повышает прочность кладки, так как способствует уменьшению напряжения изгиба и среза в отдельных искусственных штучных камнях.

Влияние размеров и формы каменных материалов на прочность кладки. С увеличением высоты поперечного сечения отдельного штучного камня уменьшается количество горизонтальных швов в кладке и пропорционально квадрату высоты камня увеличивается сопротивление его изгибу. В связи с этим при одинаковой прочности камней более прочной является та кладка, которая выполнена из камней большей высоты.

Чем форма камней ближе к параллелепипеду (меньше отклонения от перпендикулярности граней), тем равномернее заполняются раствором швы в кладке, от камня к камню передается только сжимающая нагрузка, лучше перевязывается кладка и выше становится ее прочность.

Влияние качества швов кладки на ее прочность. Одним из наиболее эффективных способов повышения прочности кладки является тщательное ее выполнение. Качественное заполнение горизонтальных и вертикальных швов раствором, равномерное уплотнение и одинаковая толщина швов, правильная перевязка обеспечивают высокую прочность кладки. Плохое качество кладки, применение растворов, не соответствующих строительным нормам и правилам работ, могут явиться причиной разрушения кладки.

Чем толще шов, тем труднее достигнуть равномерной его плотности и тем в большей степени камень работает в кладке на изгиб и срез. При толстых горизонтальных швах увеличиваются деформации кладки и, как следствие, снижается ее прочность. Поэтому для каждого вида кладки должна быть установлена определенная толщина швов, увеличение которой приведет к снижению прочности конструкции.

Плотность и сопротивление теплопередаче кладки. Одно из положительных качеств каменных конструкций – их высокая огнестойкость, большая по сравнению с другими материалами химическая стойкость, сопротивляемость атмосферным воздействиям и, как следствие этого, большая долговечность. Эти качества обусловлены тем, что каменные материалы имеют плотную структуру. В то же время большая плотность их приводит к увеличению теплопроводности кладки. В связи с этим несущие наружные кирпичные стены зданий приходится выполнять либо намного толще, чем это требуется по условиям прочности и устойчивости, либо выполнять их многослойными, применяя в ограждающих конструкциях плитные теплоизоляционные материалы.

На теплотехнические свойства каменных конструкций существенное влияние оказывает также качество кладки – стены с плохо заполненными раствором швами легко продуваются и промерзают зимой.

4. Приспособления и инструмент для каменных работ

В процессе выполнения кладки рядами из штучных искусственных каменных материалов используют следующий рабочий инструмент: кельма, растворная лопата, расшивка, молоток-кирочка.

Кельма (ГОСТ 9533) (рис. 1, а) – отшлифованная с обеих сторон стальная лопатка с деревянной ручкой. Предназначена для разравнивания раствора по кладке, заполнения раствором вертикальных швов и подрезки в швах лишнего раствора.

Растворная лопата (ГОСТ 3620) (рис. 1, б) служит для подачи и расстилания раствора на стене, перемешивания раствора в ящике.

Расшивками (ГОСТ 12803) (рис. 1, в) обрабатывают (уплотняют раствор) швы, придают им определенную форму. Профиль поперечного сечения и размеры расшивок должны соответствовать заданной форме и толщине швов.

Молоток-кирочка (ГОСТ 11042) (рис. 1, г) используется при рубке целого кирпича на неполномерные заготовки (половины, четвертины и др.) и при теске кирпича.

Швабровка (рис. 1, д) предназначена для очистки вентиляционных каналов от выступившего из швов раствора, а также для более полного заполнения швов раствором и заглаживания их. На стальной ручке швабровки внизу закреплена между фланцами резиновая пластина размером 140 × 140 × 10 (12) мм, которая является рабочим органом.

Рис. 1. Инструменты для кирпичной кладки: а – кельма; б – растворная лопата; в – расшивка для выпуклых и вогнутых швов; г – молоток-кирочка; д – швабровка

Контрольно-измерительный инструмент. В процессе кладки из штучных искусственных материалов используют следующий контрольно-измерительный инструмент: отвесы, рулетки, складные метры, уровни, правило, угольники, шнур-причалки.

Отвесы (ГОСТ 7948) служат для проверки вертикальности стен, простенков столбов и углов кладки, т. е. для провешивания кладки. Отвесы массой 200–400 г предназначаются для контроля правильности кладки по ярусам и в пределах высоты этажа, 600–1000 г – для проверки наружных углов здания в пределах высоты нескольких этажей.

Строительный уровень (ГОСТ 9416) применяют для проверки горизонтальности и вертикальности кладки. Корпус уровня – из алюминиевого сплава, длина уровня 300, 500 или 700 мм. На корпусе укреплены две стеклянные трубки-ампулы, изогнутые по кривой большого радиуса. Ампулы 1 и 2 наполнены незамерзающей жидкостью так, что в них остается небольшой воздушный пузырек. При горизонтальном положении уровня пузырек, поднимаясь вверх, останавливается посередине между делениями ампулы. Благодаря тому, что стеклянные трубки-ампулы расположены в двух направлениях, строительным уровнем можно проверять не только горизонтальные, но и вертикальные плоскости.

Правило представляет собой отфугованную деревянную рейку сечением 30 × 80 мм, длиной 1,5–2 м. Правило изготовляют также из дюралюминия в виде рейки специального профиля длиной 1,2 м. Правилом проверяют ровность лицевой поверхности кладки.

Деревянный угольник 500 × 700 мм (ТУ 22–3949) применяют для проверки прямоугольности закладываемых углов.

Шнур-причалка – крученый шнур толщиной 3 мм, который натягивают при кладке верст между порядовками и маяками. Шнурпричалкаапдркие кл является ориентиром для обеспечения прямолинейности и горизонтальности рядов кладки, а также одинаковой толщины горизонтальных швов. Для шнура-причалки используют не гигроскопичные материалы с низкими значениями коэффициента температурного линейного удлинения. Рекомендуется использовать в качестве шнура-причалки синтетические нити: капрон, нейлон и др. Для хранения и переноски комплекта инструментов каменщика рекомендуется пользоваться сумкой в виде контейнера размером 350 × 260 × 100 мм.

Порядовки применяют для разметки рядов кладки, фиксирования отметок низа и верха оконных и дверных проемов, перемычек, прогонов плит перекрытий и других элементов здания.

Для кладки стен, как правило, применяют деревянные порядовки. Они представляет собой рейку длиной до 1,8–2 м и сечением 50 × 50 мм или 70 × 50 мм на которой через каждые 77 мм (кирпич одинарный) или 100 мм (кирпич утолщенный) нанесены деления (засечки) соответственно толщине ряда кладки (рис. 17, б).

К наружной поверхности стен порядовки устанавливают таким образом, чтобы сторона, на которой размечены ряды кладки, были обращены внутрь здания (в сторону каменщика). Порядовку крепят к кладке П-образными стальными держателями (скобами), которые устанавливаются в горизонтальные швы кладки по ходу кладки через каждые 6–8 рядов по высоте. К порядовкам зачаливают шнурпричалку, по которому ведут кладку.

Для закладки углов здания и «маячных» простенков применяют инвентарные порядовки из металлического уголкового профиля 60 × 60 × 5 мм. На ребре уголка порядовки для закрепления шнурапричалки каждые 77 мм (кирпич одинарный) или 100 мм (кирпич утолщенный) просверлены отверстия (рис. 17, а).

5. Правила разрезки и элементы каменной кладки

В виду того, что прочность кладочного раствора в каменной кладке ниже, чем связанные им искусственные штучные каменные материалы, все действующие на кладку нагрузки воспринимаются в основном камнями. Исходя из специфики работы материалов каменной кладки и в целях обеспечения ее безаварийной работы, рекомендуются искусственные штучные каменные материалы в кладке располагать в соответствии со следующими правилами разрезки.

Первое правило разрезки кладки. Учитывая, что штучные искусственные камни рекомендованы использовать на восприятие сжимающих распределенных нагрузок, чтобы избежать появления изгибающих и скалывающих напряжений, камни нужно укладывать друг на друга так, чтобы они воспринимали нагрузку возможно большей площадью, т. е. соприкасались постелью. Очевидно, что если камень А (рис. 2, а) при укладке на камень Б опирается только в отдельных точках, то под влиянием внешней нагрузки Р он может деформироваться и даже разрушаться (рис. 2, б). Камень А может и не разрушиться, но так как давление от него передается только в двух точках, то именно в них камни А и Б могут разрушиться от скалывания. Отсюда ясно, что для равномерной передачи давления от одного камня другому необходимо, чтобы каждый из них опирался на нижележащий не в отдельных точках, а всей поверхностью граней (рис. 2, в), называемых постелями камней. При этом если поверхность соприкосновения их перпендикулярна действующему на камень усилию, то камни будут работать только на сжатие.

Рис. 2. Схемы расположения рядов камней в кладке: а, б – опирание камня без растворной постели; в – опирание камня на растворную постель

Таким образом, первое правило разрезки каменной кладки, формулируется следующим образом: постели камней должны быть перпендикулярны силам, действующим на кладку, а камни в кладке должны располагаться рядами (слоями).

Второе правило разрезки кладки. В каждом ряду кладки камни необходимо укладывать так, чтобы не произошел их сдвиг, который может привести к разрушению слоя кладочного раствора, а в дальнейшем и скалыванию материала камней. Основной причиной появления сдвига в кладке является наклон боковых поверхностей камней к горизонту (рис. 3), т. е. наличие камней в кладке представляющих собой «клинья». Клинообразные камни 3 будут стремиться раздвинуть камни 2 и 4. Во избежание этого необходимо, чтобы плоскости, разграничивающие одни камни от других, были перпендикулярны постелям. В то же время, если две боковые плоскости, разграничивающие камни, не будут перпендикулярны наружным поверхностям стен, а две другие боковые плоскости не будут перпендикулярны первым, то камни, например, имеющие острые углы у наружной поверхности, могут выпасть из ряда и нарушить целостность кладки.

Рис. 3. Схема разделения массива каменной кладки вертикальными плоскостями (кладочными швами): 1 – камень у наружной поверхности с острыми углами; 2 и 4 – камни, которые могут быть смещены камнями «клиньями»; 3 – камни «клинья», имеющие наклонные к горизонту боковые поверхности

Отсюда, второе правило разрезки каменной кладки формулируется: массив кладки должен расчленяться вертикальными плоскостями (швами), параллельными наружной поверхности кладки (продольными швами), и плоскостями, перпендикулярными наружной поверхности (поперечными швами).

Третье правило разрезки кладки. Учитывая, что прочность кладочного раствора в каменной кладке ниже, чем связанные им штучные искусственные камни, продольные и поперечные вертикальные швы в кладке не должны быть сквозными по высоте конструкции, так как при этом вся кладка окажется расчлененной на отдельные, не связанные между собой участки (рис. 4, а). Каждый такой участок каменной кладки будет работать самостоятельно, что может привести к разрушению кладки по слою раствора. Для предотвращения появления такого дефекта в каменной кладке продольные

и поперечные швы в смежных горизонтальных рядах кладки нужно перевязывать камнями вышележащего ряда (рис. 4, б), сдвигая их не менее чем на четверть длины по отношению к камням нижележащего ряда. Тогда напряжения в кладке, возникающие под воздействием нагрузки Р, будут передаваться не на отдельный участок каменной кладки сечением в один камень, а на всю кладку.

Рис. 4. Схемы вертикальной разрезки кладки: а – без перевязки швов; б – с перевязкой швов

Следовательно, третье правило разрезки кладки регламентирует, что плоскости вертикальной разрезки каждого ряда кладки должны быть сдвинуты относительно швом данного ряда кладки, т. е. под каждым вертикальным швом данного ряда кладки нужно располагать не швы, а камни.

Кирпич и камень (рис. 5, а) – мелкоштучный искусственный материал прямоугольной формы, имеет шесть граней. Наибольшие противоположные грани (2), которыми искусственные камни укладывают на раствор, называются постелями (нижней и верхней); длинные боковые грани (3) кирпича (камня) – ложками; короткие (1) – тычками.

Кладка стен (рис. 5, б) выполняется горизонтальными рядами, укладывая камни плашмя, т. е. на постель. При кладке карнизов или перегородок в 1/4 кирпича кирпич укладывают на ребро, т. е. на боковую ложковую грань.

Крайние ряды (4, 5) кирпичей в ряду кладки называют верстами. Версты подразделяются на наружные, расположенные со стороны фасада здания, и внутренние – со стороны помещения.

Ряд кирпичной кладки, обращенный к наружной поверхности стены длинной боковой гранью, называют ложковым рядом (14), а короткой гранью – тычковым рядом (13). Кирпичи, уложенные между наружной и внутренней верстами, называют забутовочными или забутовкой (забуткой) (6).

Рис. 5. Элементы каменной кладки: а – грани кирпича; б – грани камня; в – кирпичная кладка; 1 – тычок; 2 – постель; 3 – ложок; 4 – наружная верста; 5 – внутренняя верста; 6 – забутка; 7, 12, 14 – ложковый ряд; 8, 13 – тычковый ряд; 9 – горизонтальный шов (постель); 10 – вертикальный продольный шов; 11 – вертикальный поперечный шов

Высота рядов кладки складывается из высоты камней (кирпича) и толщины горизонтальных швов. Для кирпичной кладки установлены следующие номинальные значения толщины швов: горизонтальных – 10 мм; вертикальных – 8 мм.

Из кирпича одинарного толщиной 65 мм на один метр кладки по высоте приходится 13 рядов, а из кирпича утолщенного толщиной 88 мм – 10 рядов.

Ширину кладки стен, называемую обычно толщиной стены, выполняют кратной ½ кирпича. На практике наиболее распространенными являются следующие толщины кирпичных стен: в 1 кирпич – 250 мм; в 1½ – 380 мм; в 2 – 510 мм, в 2½  кирпича – 640 мм и т. д. Перегородки в зданиях выкладывают в 1/2 кирпича или в 1/4 кирпича, т. е. толщиной 120 мм, а также – 65 или 88 мм.

Кирпичные стены зданий и сооружений выполняют сплошными или с проемами. Сплошные стены называются гладкими. Кладку, расположенную между двумя соседними проемами, называют простенком. Простенки бывают в виде простых прямоугольных конструктивных элементов, а также с четвертями для закрепления в них оконных и дверных блоков. Четверти делают, выпуская из кладки наружные, ложковые версты на длину четвертки и укладывая четвертки в тычковых верстах.

Одним из технологических элементов кладки являются штрабы, устраиваемые в местах временного перерыва кладки. Выкладывают штрабы так, чтобы при дальнейшем продолжении работ можно было обеспечить надежную перевязку возводимой части кладки с ранее возведенной стеной. Штрабы подразделяются на убежные (рис. 6, а) и вертикальные (рис. 6, б, в).

Убежная (наклонная) штраба по сравнению с вертикальной обеспечивает лучшую связь соединяемых частей стен. В вертикальные штрабы для надежности соединения кладки закладывают стальные связи из стальных сеток или прутьев диаметром 8 мм через 2 м по высоте, в том числе в уровне каждого перекрытия.

Убежными штрабами в виде небольших участков стен высотой до шести рядов выкладывают на наружной версте маяки, которые используют в процессе кладки для закрепления причалок. Маяки располагают либо по углам (рис. 6, г), либо на прямых участках стен (рис. 6, д) на расстоянии 10–12 м друг от друга.

Рис. 6. Конструктивные решения штраб: а – убежная; б – вертикальная на прямом участке стены; в – вертикальная в месте примыкания стен; г – убежная угловая (маяк); д – убежная промежуточная в сплошной стене (маяк); 1 – арматурная сетка

6. Системы перевязки швов

Система перевязки – это порядок укладки кирпичей относительно друг друга. Различают перевязку вертикальных швов, продольных и поперечных.

Перевязка продольных швов обеспечивает равномерное распределение нагрузки по ширине (толщине) стены. Осуществляется она тычковыми рядами.

Перевязка поперечных швов обеспечивает распределение (передачу) нагрузки на соседние участки кладки. Перевязка поперечных швов кирпичной кладки осуществляется ложковыми и тычковыми рядами.

Основными системами перевязки кирпичной кладки стен, широко применяемыми в нашей республике, являются: однорядная (цепная), многорядная и трехрядная.

При однорядной (цепной) перевязке (рис. 7, а) ложковые и тычковые ряды в кладке чередуются. Поперечные швы в смежных рядах сдвинуты относительно друг друга на четверть кирпича, а продольные – на полкирпича. Все вертикальные швы нижнего ряда перекрываются кирпичами вышележащего ряда. Цепная перевязка применяется при кладке стен. При возведении стен, у которых лицевой слой выкладывается из облицовочного или другого эффективного кирпича, цепная перевязка применяется только при соответствующем указании в проекте.

Рис. 7. Системы перевязки при кладке стен толщиной в два кирпича: а – однорядная (цепная) перевязка; б – многорядная перевязка; 1 – тычковый ряд; 2, 3, 4, 5, 6 – ложковые ряды; 7 – забутка

При многорядной перевязке (рис 7, б) кладка состоит из отдельных стенок толщиной ½ кирпича (120 мм), сложенных из ложков и перевязанных, через несколько рядов по высоте, тычковым рядом.

В зависимости от размеров кирпича установлена максимальная высота ложковой кладки между тычковыми рядами для различных видов кладки: из одинарного кирпича толщиной 65 мм – один тычковый ряд на шесть рядов кладки; из утолщенного кирпича толщиной 88 мм – один тычковый ряд на пять рядов кладки. Иногда с целью усиления перевязки кладки тычковые ряды укладывают через три ложковых ряда.

При многорядной системе перевязки полностью соблюдается третье правило разрезки кладки.

При трехрядной системе перевязки (разработана профессором А. М. Онищиком), кладка выполняется из целого кирпича с добавлением лишь некоторого количества половинок. В этой системе кладки допускается совпадение наружных вертикальных швов в трех рядах кладки по высоте. При этой кладке тычковый ряд укладывают через три ложковых ряда.

По трехрядной системе перевязки рекомендуется выкладывать столбы. Например, при кладке столбов сечением 2 × 2 кирпича (рис. 8, а) перевязку делают только целыми кирпичами, а при кладке столбов сечением 1 ½ × 2 или 2 × 2 ½ кирпича (рис. 8, б, в) в каждые четыре ряда кладки укладывают только две половинки.

Кладка наружных и внутренних верст – наиболее трудоемкая операция. Производительность труда при укладке кирпича в конструкцию зависит от соотношения количества кирпича в верстах и забутке, т. е. от системы перевязки кладки. При пятирядной перевязке стен, например, толщиной в два кирпича, в версты укладывают в 1,3 раза меньше кирпича, чем при цепной (однорядной) перевязке. Это значительно снижает трудозатраты, так как укладка ложковых кирпичей по шнуру производительнее тычковых; проще обеспечивается точность перевязки, сокращается количество поперечных швов кладки.

При цепной (однорядной) перевязке требуется большее количество трехчетверок для торцов стен, углов и столбов. Например, на 1 м высоты угла стены толщиной в два кирпича при цепной перевязке стен требуются 14 трехчетверток и 42 четвертки, а при многорядной – четыре трехчетвертки и 12 четверток. Обрубка целого кирпича на трехчетвертки и другие неполномерные кирпичи кроме затрат труда приводит к значительной потере кирпича.

Рис. 8. Трехрядная система перевязки при кладке столбов сечением: а – 2 × 2 кирпича; б – 1¹/₂ × 2 кирпича; в – 2 × 2¹/₂ кирпича

Таким образом, все это свидетельствует о преимуществах многорядной системы перевязки кирпичной кладки.

Многорядная система перевязки рекомендуется как основная при возведении стен, в том числе и стен, облицовываемых лицевым или другими видами кирпича. Многорядную систему перевязки не допускается применять для кладки столбов, так как из-за неполной перевязки швов они будут недостаточно прочными. Другие случаи, когда нельзя применять многорядную перевязку, должны указываться в проекте.