Возведение каменных конструкций в зимних условиях

Отрицательные температуры оказывают сильное влияние на физико-механические процессы, происходящие в свежевыложенной 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 дн. оказывается значительно ниже прочности нормально твердевшей кладки.

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 заключаются в следующем:

- 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 подают порцию раствора только на 20...30 мин работы и при температуре раствора не ниже +20°С;

- обязателен журнал 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 регистрами 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 (рис. 4.1). Сборные элементы монтируют непосредственно после завершения кладки этажа, а плиты перекрытий - с обязательной анкеровкой в швах кладки наружной версты.

Рис. 4.1Усиление кладки стальными связями в процессе работ:

а-в углах; б - в пересечении стен; в - в местах примыкания колонн к стенам;

1 - вертикальные анкеры диаметром 10... 12 мм; 2 - горизонтальные связи диаметром 8... 10 мм; 3 – горизонтальный анкер диаметром 8... 10 мм.

Замораживание 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.

Растворы с добавками 3...6% хлористого натрия, кальция, аммония позволяют отодвинуть температуру замерзания раствора до -10°С. Для зданий с постоянным пребыванием людей эти растворы применять не разрешается, используют только поташ и 3...6% раствор нитрита натрия.

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 (5... 10% от массы цемента) и замедлитель схватывания раствора сульфитно-дрожжевую бражку. Процесс схватывания раствора замедляется, но остается достаточно интенсивным и поэтому выработать раствор необходимо в течение 1 ч. Добавки поташа способны вызвать коррозию и разрушение силикатов. Растворы с такими добавками не рекомендуется применять при возведении конструкций из силикатного кирпича

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 на цементном растворе. Марки раствора принимают в соответствии с проектом, но не менее 50. Осуществляют электропрогрев с помощью металлических прутьев диаметром 5 и 6 мм, которые укладывают в процессе кладки - в ряду через 15 см друг от друга с выпуском за обрез кладки и повторяют через 2...3 ряда кладки. При выпуске в 4...5 см имеется возможность подсоединить эти прутки к проводам с напряжением 127, 220 и 380 В. 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 при наборе только 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 рас творные швы с наличием жидкой фазы - проводниками электрическо­го тока. В результате прохождения электрического тока растворные швы нагреваются до температуры 30...35°С, значительно ускоряется процесс твердения раствора.

Рис. 4.2 Схемы электропрогрева кладки:

а - кирпичной стены, б - кирпичного столба;

1 - электрическая сеть; 2 - пластинчатые электроды; 3 - отпайки; 4 - провода;

5 - стальная сетка

Электропрогрев кладки продолжают до набора раствором прочности не менее 20% марочной прочности.

Армирование кладки с расположением сеток через 1...4 ряда и прутков в сетке через 5...7 см, с заведением сеток в примыкания и сопряжения повышает прочность кладки после оттаивания в 2 раза.

Кладку в тепляках, изолированных от наружного воздуха объемах, в которых при помощи подогретого воздуха создается температура выше +10°С, выполняют редко, обычно для отдельных, изолированных участков кладки.

Отличительные особенности кирпичной кладки в зимних условиях: