Процессы кладки из природных камней неправильной формы. Бутовая и бутобетонная кладки.

Естественные каменные материалы подразделяют на камень бутовый и блоки из природного камня.

Бутовойназывают кладку из природных камней (кусков камней) неправильной формы максимальным размером не более 500 мм, связанных между собой строительным раствором. Для кладки применяют камни массой не более 50 кг разной конфигурации и размеров:

■рваный камень неправильной формы;

■постелистый, у которого имеется две примерно параллельные плоскости;

■булыжник, имеющий округлую форму.

Блоки из природного камня вырезают или выпиливают из известняка, ракушечника, туфа, песчаника и т. д. Блоки применяют для наружных и внутренних стен, а также для фундаментов и стен подвалов.

В настоящее время в строительстве в основном используют искусственный камень, природный применяют только в случае экономической целесообразности -при строительстве в районах его массового залегания, при невозможности доставки других материалов ит. д.

Из бута возводят фундаменты, стены подвалов, подпорные стены и другие конструкции, а в районах с большими запасами постелистого камня -стены малоэтажных зданий. Бутовую кладку желательно вести с перевязкой швов, чередуя тычковые и ложковые камни. В местах примыканий и пересечения стен и в углах здания нужно укладывать более крупные камни постелистой формы.

Первый ряд бутовой кладки выкладывают из постелистых камней насухо, тщательно заполняют пустоты щебнем, утрамбовывают и заливают жидким раствором. Последующие ряды кладки выполняют одним из двух способов -«под залив» или «под лопатку».

Кладка «под залив» -каждый ряд камней высотой 15...20 см выкладывают насухо в распор со стенками траншеи или опалубки, пустоты заполняют щебнем и заливают жидким раствором. (подвижность 13-15 см).Раствор не заполняет все отверстия, кладка получается с пустотами, что снижает ее прочность. Камни укладывают без строгой перевязки швов и устройства верстовых рядов; это менее трудоемко и не требует высокой квалификации каменщиков. Поэтому на таких фундаментах и при такой системе кладки разрешают возводить здания высотой не более двух этажей.

Кладку «под лопатку»выполняют горизонтальными рядами из подобранных по высоте камней с перевязкой швов по однорядной системе перевязки. Начинают кладку с укладки наружной и внутренней верст на растворе с высотой ряда до 30 см. В промежутки между верстами набрасывают раствор( подвижность4-6 см) и укладывают камни забутки. Образовавшиеся промежутки между камнями набивают щебнем. Кладка получается достаточно прочной, способом «под лопатку» выкладывают фундаменты, стены и столбы.Для придания кладке большей прочности ее можно вести с облицовкой наружной стороны кирпичом по многорядной системе с перевязкой через 4...6 рядов. Камень и раствор всегда располагают вне траншеи, часто каменщик находится в самой траншее, а подсобник, находясь на бровке, подает в зону работ необходимые материалы.

Бутобетонная кладка

отличается тем, что камни утапливают в уложенную бетонную смесь горизонтальными рядами с последующим вибрированием. Кладку ведут в распор со стенками траншеи или опалубкой. Бетонную смесь укладывают слоями по 20 см, камни утапливают на половину их высоты с зазорами между ними в 4...6 см. Максимальный размер камней не должен превышать треть толщины возводимой конструкции. Кладку вибрируют при подвижности бетонной смеси 5...7 см или уплотняют трамбовками при подвижности смеси в пределах 8...12 см. Эта кладка прочна, менее трудоемка, чем бутовая, но она требует устройства жесткой опалубки и очень значительного расхода цемента

Ведение кладочных работ при отрицательных температурах окружающей среды. Влияние раннего замораживания на качество кладки. Кладка в зимних условиях методами замораживания и электропрогрева, с применением растворов с противоморозными добавками.

Отрицательные температуры оказывают существенное влияние на физико-механические процессы, происходящие в свежее выложенной каменной кладке.

Твердение раствора в кладке прекращается из-за перехода воды раствора в лед, а реакция гидратации цемента, начавшаяся с укладкой раствора, по мере снижения температуры раствора затухает и приостанавливается. Раствор при замерзании превращается в прочную механическую смесь цемента (извести), песка и льда. Вода, переходя в лед, увеличивается в объеме, что приводит к увеличению объема раствора, в результате чего он разрыхляется, нарушаются связи между его частицами, прочность резко снижается. На поверхности камней образуется ледяная пленка, а это дополнительно снижает прочность сцепления раствора с камнем. В итоге при раннем замерзании кладки конечная прочность ее в возрасте 28 дней оказывается значительно ниже прочности кладки твердевшей в нормальных условиях.В известковом растворе при замораживании процесс твердения также прекращается,  но в отличие от цементного раствора после оттаивания процесс гидратации не возобновляется.

Для выполнения каменной кладки в зимних условиях используют способ замораживания. Его отличительные особенности:

· при положительной температуре после оттаивания кладка будет дальше набирать свою прочность, если раствор к моменту замерзания набрал критическую прочность, которая составляет обычно более 20% марочной прочности;

· способ замораживания не применим для внецентренно сжатых конструкций со значительным эксцентриситетом и конструкций, подвергаемых вибрации, а также в бутовой кладке, в стенах из бутобетона, в сводах;

· используют только цементные и сложные растворы, так как известковые и известково-глиняные не сохраняют способности к твердению после оттаивания;

· транспортные средства, в которых доставляют раствор на строительную площадку, обязательно утепляют, к месту работ подаютпорцию раствора только на 20...30 мин работы и при температуре раствора не ниже +20°С;

· обязательно ведение журнала контроля за выполнением кирпичной кладки и за ее размораживанием, так как из-за неодинаковой плотности раствора при оттаивании возможны неравномерные осадки.

На практике применяют следующие способы кладки в зимних условиях. Чистый Способ замораживания, при котором кладку осуществляют на подогретых составляющих раствора. Воду нагревают в бойлерах или проточными нагревателями до 80...90°С, песок отогревают до положительной температуры, или разогревают до 60°С. Применяют цементные или цементно-известковые растворы с минимальной температурой в момент укладки не ниже +20°С при температуре окружающего воздуха 0°С. При понижении температуры окружающей среды на несколько градусов, на столько же градусов необходимо повысить температуру применяемого строительного раствора. Кладку ведут на кирпиче, очищенном от снега и наледи. Раствор замерзает, не набрав марочной прочности, но, приобретя уже критическую прочность, поэтому при положительной температуре набор прочности будет продолжаться, но марочной прочности кладка обычно не набирает. Для получения марочной прочности используют марку раствора превышающую на 1 или 2 класса проектную.

Кладку ведут на всю ширину стены одновременно. Желательно добиться, чтобы раствор замерз после укладки 5...6 последующих рядов кладки, что обеспечит лучшее его уплотнение и уменьшит осадку весной. Для повышения прочности кладки устраивают металлические связи в местах примыканий и пересечений, обычно на уровне перекрытия каждого этажа. Сборные элементы монтируют непосредственно после завершения кладки этажа, а плиты перекрытий -с обязательной анкеровкой в швах кладки наружной версты.

Способ замораживания с применением противоморозных добавок

Цементные и смешанные растворы с противоморозными химическими добавками обеспечивают набор прочности при отрицательной температуре не менее 20% проектной, а при благоприятных погодных условиях за зимние месяцы раствор может приобрести до 70...80% марочной прочности. В результате применения растворов с противоморозными добавками прочность каменной кладки в зимних условиях оказывается не меньше, чем прочность аналогичной кладки, выполненной летом.

В качестве химических добавок в растворы вводят: поташ, нитрит натрия, двухкомпонентные добавки из хлористого кальция и хлористого натрия. Растворы с добавками З...6% хлористого натрия, кальция, аммония позволяют отодвинуть температуру замерзания раствора до -10°С. Поташ в качестве противоморозной добавки нельзя применять для кладки из  силикатных материалов, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности (более 60 %). Применяя поташ, надо учитывать его влияние на быстрое загустевание раствора. В этом случае нужно вводить замедлители схватывания, например сульфитно-дрожжевую бражку или лигносульфонат (ЛСТ)

Растворы с противоморозными добавками нельзя применять для возведения каменных конструкций, работающих в условиях повышенной влажности (более 60%), при температурах выше 60°С, в непосредственной близости к источникам (ближе  100 м) постоянного тока высокого напряжения, а также при больших динамических нагрузках.Кирпич и камень при кладке на растворах с противоморозными добавками очищают от снега и наледи. При морозах до -15°С кладку ведут на растворах с добавкой нитрита натрия (5...10% от массы цемента). Удобоукладываемость таких растворов сохраняется на морозе в течение 1,5...3 ч. Растворы с нитритом натрия при температуре ниже -15°С почти не набирают прочности, но при более высоких температурах растворы вновь «оживают» и их твердение продолжается. При морозах до -30°С в кладочные растворы вводят поташ (10...15% от массы цемента) и замедлитель схватывания раствора -пластификатор ЛСТ. Процесс схватывания раствора замедляется, но остается достаточно интенсивным и поэтому выработать раствор необходимо в течение часа. Применение быстротвердеющих растворов состава 1:3 на смеси глиноземистого цемента (30%) и портландцемента (70%). С учетом подогрева воды затворения раствор быстро набирает критическую прочность.

Электропрогрев кладки применяют при небольших объемах работ для наиболее загруженных простенков и столбов нижних этажей многоэтажных зданий. Кладку, подлежащую электропрогреву, выполняют только нaцементном растворе. Марки раствора принимают в соответствии с проектом, но не менее 50. Осуществляют электропрогрев с помощью металлических прутьев диаметром 5 или 6 мм, которые укладывают в процессе кладки с выпуском за обрез кладки в 4...5 см через два ряда при напряжении 220В. При напряжении 380В расстояние между электродами может быть 40 см. Прогрев идет за счет преобразования электрического тока в тепловую энергию при прохождении его через раствор между электродами. В процессе набора раствором прочности сила тока начинает падать, поэтому обычно прогрев прекращают уже при наборе критической прочности.

В армированной кладке столбов роль электродов выполняют стальные сетки. Участки кладки между сетками или электродами, подключенными к разным фазам тока, являются сопротивлениями, а сами растворные швы с наличием жидкой фазы -проводниками электрического тока. В результате прохождения электрического тока растворные швы прогреваются до температуры З0...35°С, значительно ускоряется процесс твердения раствора. Электропрогрев кладки продолжают до набора раствором прочности не менее 20% марочной.