Решающее значение для прочности
кладки имеют прочность, размеры, форма камней и наличие пустот в них ( 33).
Экспериментально установлено, что прочность кладки
повышается при увеличении прочности камня и увеличении его размеров.
Например, при увеличении марки каменного материала в 2 раза прочность
сплошной кирпичной кладки увеличивается приблизительно в 1,6 раза, а
прочность кладки из крупных блоков в 1,8 раза.
С увеличением размеров камня растет его сопротивление
изгибу, срезу и растяжению, так как увеличивается момент сопротивления и
площадь поперечного сечения камня; уменьшается количество горизонтальных швов
и их отрицательное влияние на прочность кладки.
Значительно влияет на прочность кладки форма (правильность
граней) камня. Чем ровнее постель камня и правильнее его грани, тем выше
прочность кладки. С увеличением отклонений от правильной геометрической формы
прочность кладки уменьшается, и для кладок из рваного бута даже высокой
прочности (марок 300—1000) на прочном растворе марки 100 прочность кладки
составляет всего лишь 5—8% прочности камня. Это объясняется малым количеством
площадок контакта между отдельными камнями, осуществляемого через раствор,
отсутствием должной перевязки, расклиниванием отдельных камней, что
способствует образованию растягивающих и сдвигающих усилий в кладке
вследствие беспорядочного расположения камней и затвердевшего раствора в швах
кладки.
Пустоты снижают момент сопротивления и площадь
вертикального сечения камней, блоков, затрудняют укладку раствора и
увеличивают неравномерность свойств растворной постели. Прочность кладки из
пустотелых обыкновенных бетонных камней и крупных блоков ниже, чем кладки из
сплошных камней и блоков одной и той же марки. Кроме того, в пустотелых
камнях вертикальные трещины образуются при меньших нагрузках, чем в
полнотелых.
На прочность кладки значительно влияют прочность и упру-
гопластические свойства затвердевшего раствора, причем тем больше, чем меньше
высота камня.
С увеличением прочности раствора вначале наблюдается
интенсивный рост прочности кладки, который затем замедляется и почти
прекращается ( 34).
При одинаковой прочности раствора кладка на растворах,
обладающих большей деформативностью, имеет меньшую прочность, так как с увеличением
деформативности раствора в камне кладки возрастают усилия изгиба, среза и
растяжения.
Прочность кладки при сжатии обычно больше кубиковой
прочности раствора, так как за счет сцепления и трения по поверхности
контакта камня и раствора поперечные деформации растворных швов ограничены
примыкающими к ним камнями.
Следует отметить, что раствор в швах даже после
раздавливания обеспечивает передачу давления между смежными по вертикали
рядами камня.
Качество кладки характеризуется равномерностью заполнения
раствором горизонтальных швов и одинаковым прижимом камня по всей постели для
полного его опирания. Удобоуклады- ваемость раствора, связанная с его
подвижностью, способствует улучшению качества заполнения швов, причем
прочность кладки, сложенной на подвижных (пластичных) растворах, выше
прочности кладки на жестких растворах той же марки.
Кладка на растворах с легкими заполнителями при малой
подвижности слабее, чем кладка на тяжелых растворах той же марки. Применение
для ручной кладки, а также для выполнения швов и стыков стен из крупных
панелей и блоков малоподвижных (непластичных) растворов недопустимо, так как
вызывает образование неровностей и пустот в швах, что является одной из
причин протекания стыков крупнопанельных и крупноблочных стен, содействует увлажнению
утеплителя в облегченных стенах, ухудшает звукоизоляцию внутренних стен,
уменьшает прочность кладки на 20—25%. Не рекомендуется применять и растворы
большой подвижности, поскольку за счет уменьшения прочности и плотности
раствора понижается прочность кладки и увеличивается ее деформативность.
Прочность кладки можно повысить, применив ее вибрирование,
при котором достигается почти равномерное и плотное заполнение швов (в
результате ускоренного отжатия влаги, особенно в кирпич или в пористый
камень), за счет чего одновременно снижаются усадочные деформации раствора (
35). Эффект вибрирования снижается с увеличением высоты камней в связи с
уменьшением степени влияния качества швов на прочность кладки.
С увеличением толщины шва улучшается заполнение раствором
всех неровностей камня, что способствует уменьшению местных напряжений и
положительно влияет на прочность кладки. Однако чем толще швы кладки и
деформативнее раствор, тем больше отрицательное влияние усилий при сложном
напряженном состоянии камня внутри кладки. Толщину горизонтальных швов
принимают в зависимости от состояния поверхности постелей камня, а также от
вида кладки (5—30 мм).
В меньшей степени прочность кладки при центральном сжатии
зависит от системы перевязки. Необходимо только, чтобы системы перевязки
предотвращали расслаивание кладки на отдельные столбики, для чего следует
соблюдать требования по перевязке.
С увеличением возраста кладки, вследствие роста прочности
раствора в швах, растет и прочность кладки: быстрее в раннем возрасте и медленнее
в более поздние сроки ( 36, а), при т>30 сут. Для кладок из бетонных
камней и блоков рост прочности во времени связан также с возможным ростом во
времени прочности каменного материала кладки.
«Сброс» прочности раствора ( 18, б) отражается и на прочности
кладки при сжатии ( 36, б). Поэтому рост прочности кладки после одного—трех
месяцев твердения при проектировании обычно не учитывают или учитывают только
небольшую величину.
Прочность кладки зависит также от характера действия
нагрузки. В условиях возведения и эксплуатации кладки несущих конструкций,
начиная с нулевого возраста, испытывают длительное действие нагрузки от веса
вышерасположенных элементов, а по окончании возведения — длительное действие
части эксплуатационных нагрузок. Установлено, что если длительная сжимающая
нагрузка N06m не превышает нагрузку вызывающую появление первой трещины в
кладке, то прочность раствора и кладки элементов малой гибкости, для которых
влияние продольного изгиба несущественно ( 36, в), будет выше прочности нена-
груженных образцов раствора и кладки. Гибкие элементы под действием
длительной нагрузки уменьшают свою прочность из-за увеличения продольного
изгиба в результате развития пластических деформаций.
Если длительная сжимающая нагрузка 'Л/обЖ>А/тР, то
вследствие структурных изменений и ползучести каменных кладок прогиб
продольно-сжатых элементов с течением времени возрастает, увеличивая
эксцентриситет, а разрушающая нагрузка уменьшается — каменная кладка
разрушается при напряжениях меньших, чем временное сопротивление кладки
осевому сжатию Л. При этом максимальное напряжение, которое может выдержать
кладка неограниченное время (t—^оо) без разрушения, по опытным данным.
С увеличением числа циклов прочность кладки снижается.
Многократное действие нагрузки на кладку приводит к ее разрушению тем
быстрее, чем раньше появятся в кладке первые трещины.
Сцепление раствора с камнем и тщательное заполнение
вертикальных швов раствором препятствуют поперечным деформациям камня
(особенно кирпича), уменьшают концентрацию напряжений, вызываемую нарушением
сплошности кладки в местах вертикальных швов, однако незначительно влияют на
увеличение прочности кладки при сжатии (до 10%).
Особое значение сцепление и хорошее заполнение
вертикальных швов раствором имеют для улучшения монолитности, тре-
щиностойкости кладки и ее сопротивления усилиям изгиба и растяжения,
возникающим при неравномерной осадке фундаментов,, температурных и усадочных
деформациях стен, а также для повышения сопротивления кладки сейсмическим и
динамическим воздействиям.
Качество заполнения вертикальных швов определяет
эксплуатационные качества стены, уменьшает ее продуваемость,
водонепроницаемость, влияет на тепло- и звукопроводность.
|