Кирпичные стены

Возведение кирпичных стен занимает больше времени и будет стоить на 30-45% дороже, чем постройка из дерева или бетона. Но кирпичный дом имеет свои преимущества. Стены из кирпича обладают высокой прочностью и огнестойкостью, имеют хорошие теплоизоляционные свойства, не подвержены гниению и повреждению насекомыми (рис. 5.16). Кирпичные стены медленно прогреваются, но и медленно остывают, поэтому температура внутри такого помещения практически не изменяется в течение суток. Это, без сомнения, достоинство дома, если он используется для постоянного проживания. Если же дом планируется эксплуатировать сезонно, то это скорее недостаток кирпичных стен. В холодное время года в дачных и садовых домах сыро, а резкие температурные перепады в помещении приводят к тому, что внутри дома образуется конденсат. В такой ситуации стены начинают разрушаться через 25-30 лет.


Рис.5.16. Кирпичные стены

Каменные материалы обладают весьма ценными свойствами, делающими их практически фаворитами строительного рынка. Стройматериалы из камня долговечны, несгораемы, имеют высокий уровень прочности. Кроме этого, они широко распространены в природе. Кладка из натурального или искусственного камня, сплошного или пустотелого кирпича выполняется с применением раствора.

Наиболее часто в строительстве применяют кирпич. Керамические материалы, используемые для кладки каменных и армокаменных конструкций, называются «кирпич» и «камни» (ГOCT 530-95). Камни имеют больший размер.

Добывать глину, формовать из нее кирпич и обжигать в печи для придания особой прочности человечество научилось еще несколько тысячелетий назад. На современном же этапе существует более десятка тысяч разновидностей кирпича самой разнообразной формы, фактуры и оттенков. Он используется для строительства как крупных многоэтажных объектов, так и частных коттеджей, дач, подсобных помещений.

Для постройки стен используется разный кирпич: полнотелый красный (обожженный), более дешевый пустотелый («эффективный») и еще более дешевый силикатный или белый (его применяют только для облицовки). По прочности кирпич подразделяется на марки 300, 250, 200, 175, 150, 125, 100 и 75. Масса кирпича - обычно З-5 кг. Толщина сплошных стен всегда кратна половине ширины кирпича и возводится в 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 и т. д. кирпича. Если толщина растворных швов между кирпичами равна 1 см, то стены имеют толщину 12, 25, 38, 51, 64 см и более. Выбор толщины стен зависит от климатической зоны. Например, если зимняя температура опускается до -30 °С, наружные стены должны быть толщиной не менее 64 см, то есть в 2,5 кирпича.

Промышленность производит несколько видов кирпича.

Кирпич рядовой полнотелый красного цвета, морозостоек, с пористостью 6-20 %. От пористости зависят прочность сцепления с кладочным раствором, теплопроводность стен и впитываемость влаги. Поверхность рядового полнотелого кирпича обычно грубая, поэтому построенные из него стены нужно штукатурить.

Кирпич пустотелый бывает бледно-красного, темно-красного, коричневого или желтого цветов. Его делают со сквозными или несквозными круглыми, щелевидными, овальными либо квадратными пустотами. Поскольку диаметр сквозных пустот не более 16 мм, а ширина щели - 12 мм, раствор практически не заполняет их, поэтому стена обладает повышенной теплоизоляцией. Это объясняет, почему для наружных стен используется именно пустотелый кирпич.

Кирпич облицовочный может быть разного цвета - от светло-жёлтого до темно-красного в зависимости от используемого сырья. Он морозостоек и долго не разрушается под воздействием влаги. На поверхность некоторых видов облицовочного кирпича наносят орнамент, что позволяет использовать такой кирпич в декоративных целях для наружной отделки печей и каминов. Облицовочный кирпич подходит почти для всех видов наружных работ.

Силикатный кирпич обладает не слишком высокой морозостойкостью, так как сильно впитывает влагу и не обеспечивает достаточную теплоизоляцию ввиду своей плотности. Стены из него слишком тяжелые и требуют прочного фундамента. Поэтому силикатный кирпич редко используется при строительстве.

Для отделки применяется керамический клинкерный модульный кирпич белого, серого, светло-серого или красного цвета. Он обладает термо- и морозостойкостью, почти не впитывает влагу. Его гладкие стенки с торца напоминают керамическую плитку. Используется также кирпич глазурованный, гамма цветов которого очень широка. При изготовлении такого кирпича глиняную массу смешивают с различными химическими растворами, которые при обжиге образуют цветной стекловидный слой, отличающийся высокой морозостойкостью.

Современные кирпичные стены возводятся с использованием наружного или внутреннего утепления. Толщина стены в этом случае определяется не требованиями к теплозащите, а лишь требованиями к механической прочности и обычно составляет 380 мм (в любом климате). Тепловая защита обеспечивается утеплителем. Если утепляющий слой находится внутри, то нужно предотвратить образование конденсата при помощи пароизоляции. Если утепляющий слой расположен снаружи, его защищают сайдингом или штукатуркой.

Внутренние несущие стены часто возводят из полнотелого глиняного или силикатного кирпича. Их толщина должна быть не менее 380 мм, сечение столбов - не менее 38х38 см, простенков - не менее 25х51 см. Столбы и простенки армируют металлической сеткой из проволоки диаметром 3-6 мм через каждые 3-5 рядов кладки.

Перегородки выкладывают толщиной 12 см (в полкирпича) и даже 6,5 см, то есть кирпич поставлен на ребро. В таких случаях кладку тоже армируют проволокой через 2-3 ряда.

Толщина строительного камня соответствует двум кирпичам, уложенным плашмя, с учетом толщины шва между ними. Поверхность граней у камней бывает гладкой и рифленой. Камни бетонные стеновые, как и кирпичи, выпускают сплошными и пустотелыми. Материалом служит тяжелый, облегченный и легкий бетон. Максимальные размеры бетонных стеновых камней - 390х190х188 мм, а максимальная масса - 35 кг.

Естественные каменные материалы бывают двух видов: камень бутовый и блоки из природного камня. Бутовый камень (бут) - это куски камня, имеющие неправильную форму, размером не превышающие 500 мм по наибольшему измерению. Максимальная масса бутового камня - 40 кг. Материалами для изготовления блоков являются известняк, ракушечник, туф, песчаник и некоторые другие горные породы. Блоки вырезают, выпиливают или получают путем распиливания блоков-заготовок и применяют для возведения наружных и внутренних стен, а также фундаментов и стен подвалов.

Применение в строительстве кирпича и камня требует скрепления кладки раствором. Раствор придает кладке прочность, не дает отдельным камням перемещаться, служит препятствием для проникновения воды и воздуха, а также позволяет обеспечить равномерность передачи усилия от одного камня к другому.

Для каменной кладки применяют растворы следующих марок: 4; 10; 25; 50; 75; 100; 150 и 200. Увеличение чисел означает повышение способности раствора оказывать сопротивление сжатию кладки, однако следует учитывать, что качественное различие между марками раствора невелико. Особенно важно обращать на это внимание при выполнении кладки из кирпича и камня правильной формы.

Растворы для кладки подразделяются также на тяжелые и легкие - в зависимости от плотности в сухом состоянии. Первые имеют плотность 1500 кг/м³, к легким относят растворы, имеющие меньшую плотность.

В тяжелых растворах в качестве заполнителя используется естественный песок из плотных горных пород, чаще всего горный. В легких растворах применяют пески, получаемые при дроблении и просеивании легких горных пород (пемзы, туфа) или искусственных легких материалов схожей структуры - доменных гранулированных или топливных шлаков.

Какие именно растворы являются оптимальными для каменной кладки? Чаще всего используются растворы, имеющие следующую структуру: в качестве вяжущего - цемент, в качестве пластификатора - известь либо глина, а заполнитель - песок, который может быть как естественным, так и искусственным. Следует отметить, что именно цементные растворы используются при возведении особо нагруженных конструкций и конструкций, эксплуатируемых в условиях высокой влажности, а также в армированной кладке. Пропорции составляющих элементов наиболее применяемых растворов указаны в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Пропорциональный состав цементно-известковых и цементно-глиняных растворов марок от 10 до 50


Плотность известкового теста - 1400 кг/м³. Консистенция глиняного теста определяется глубиной погружения в него стандартного конуса на 14-15 см.

Скорость нарастания прочности раствора зависит от вида вяжущих компонентов и условий, в которых происходит твердение. Нарастание прочности раствора на портландцементе показано в табл. 5.2.

Таблица 5.2. Нарастание прочности раствора на портландцементе при температуре +15 °С


ПРИМЕЧАНИЕ
С повышением температуры твердеющего раствора его прочность нарастает быстрее. При понижении - медленнее.

Кроме прочности, важным показателем качества раствора является его технологичность. Показатель качественности раствора - возможность его укладки на основание (кирпич, камень и т. д.) тонким однородным слоем.

Растворы для каменной кладки должны быть не только прочными, но. И достаточно технологичными, «мягкими», то есть они должны позволять укладывать их на основание тонким однородным слоем, хорошо сцепляться со всеми поверхностями основания, скрадывать его неровности. Эти показатели зависят от степени подвижности раствора, способности удерживать воду и не расслаиваться.

Известковое тесто готовят из погашенной водой извести в виде отдельных кусков (кипелка) или порошка (путонка). Полученную смесь оставляют на длительный срок - не менее чем на 2 недели. Чтобы приготовить глиняное тесто, нужно замочить куски глины в воде и оставить на 3-5 дней до их полного размокания. Затем следует добавить воду, тесто перемешать, процедить, дать отстояться, а после слить воду. Тесто из глины можно хранить достаточно долго. Раствор для кирпичной кладки следует готовить перед началом работ и использовать в течение двух часов.

Толщина вертикальных швов при кладке - около 1 см. Горизонтальные швы при добавлении в раствор извести или глины делают также толщиной 1 см, а если добавок нет - 1,2 см. Максимальная толщина швов - 1,5 см, минимальная - 0,8 см.

Нижнюю и верхнюю грани кирпича называют постелями, две боковые большего размера - ложками, две боковые меньшего размера - тычками.

В общем случае ложок - камень, уложенный длинной стороной вдоль стены; тычок - камень, уложенный короткой стороной вдоль стены.

Версты - наружные ряды кирпича при кладке. Бывает наружная и внутренняя верста. 3абyтка - заполнение между верстами.

Ложковый ряд - наружная верста, состоящая из ложков.

Тычковый ряд - наружная верста, укладываемая из тычков.

При кладке «впустошовку» наружные швы на глубину 1-1,5 см не заполняются раствором. Это облегчает последующее оштукатуривание.

При кладке «вподрезку» раствор заполняет швы заподлицо с наружной поверхностью стены.

От перевязки швов (способа укладки кирпичей относительно друг друга) зависят устойчивость и долговечность стены. Наиболее прочный тип кладки - английская перевязка: чередуются тычковые и ложковые ряды. Таким образом, снаружи стены кирпичи кладутся крест-накрест. При фламандской перевязке в одном ряду чередуются и ложковые, и тычковые кирпичи.

Перевязка продольных швов необходима для предотвращения расслаивания стены по вертикали и для более равномерного распределения нагрузок по длине стены. Перевязка поперечных швов выполняется для создания продольной связи между кирпичами. Кроме того, поперечная перевязка служит для распределения нагрузки по всей толщине кирпичной кладки.

Прочность кладки можно увеличить, если проложить арматурную сетку с ячейками шириной 6-12 см из проволоки диаметром 3-6 мм (рис. 5.17).

Широкое применение получили способы облегченной кладки.

Колодцевая кладка является самой распространенной и экономичной конструкцией для наружной стены. Ее возводят из двух разных стенок шириной вполкирпича, находящихся на расстоянии 14-34 см друг от друга. Стенки соединяются между собой вертикальными и горизонтальными мостиками толщиной в четверть кирпича через каждые 65-120 см по длине стены и через каждые 3-5 рядов по высоте (рис. 5.18).

Образовавшиеся колодцы можно заполнять теплым раствором или легким бетоном, а также легкобетонными вкладышами, в качестве которых могут выступать камни, щебень, песок и керамзит. Утеплитель укладывается слоями толщиной 11-15 см. Засыпные материалы следует поливать раствором через каждые 100-500 мм по высоте. Такая кладка предотвращает воздействие внешней среды на утеплитель, и при этом увеличивается прочность стены.


Рис. 5.17. Прокладка арматурной сетки


Рис. 5.18. Колодцевая кладка

В последнее время широко используется облегченная кладка с прокладыванием в качестве утеплителя пенополистирольных (пенопластовых) плит (рис. 5.19).


Рис. 5.19. Кладка с прокладыванием в качестве утеплителя пенополистирольных плит

Она представляет собой две параллельные стены толщиной в 0,5 кирпича - одна несущая (250-380 мм), другая облицовочная (120 мм), - связанные через каждые 5 ложковых рядов сеткой или прутками арматуры толщиной 6 мм, которые укладывают через каждые 50 см стены по длине. Чтобы прутки арматуры не заржавели, в местах засыпки, где они укладываются, кельмой делают бороздки глу6иной и шириной З-4 см, которые заливают цементным раствором. Прутки должны скрываться в нем полностью или на половину своей толщины. После выведения следующего ряда на арматуру кладут слой раствора такой же толщины. Потом делают еще 4 ряда, засыпают заполнитель или заливают раствор, укладывают прутки и продолжают делать кладку.

Количество кирпича и раствора, необходимое для 1 м³ кирпичной кладки, приводится в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Расход кирпича и раствора на 1 м³ кирпичной кладки


Кладку из кирпича начинают с закрепления порядовок. Порядовка - это рейка длиной 2-3 м с нанесенными делениями, соответствующими толщине горизонтального ряда кладки: 77 мм для обычного кирпича и 100 мм для модулированного (утолщённого). Этот размер состоит из толщины кирпича (65 или 88 мм) и толщины шва (12 мм). К порядовкам крепится шнур-причалка, по которому выверяется горизонтальность рядов кладки (рис. 5.20).


Рис. 5.20. По шнуру-причалку выверяется горизонтальность рядов кирпичной кладки

Порядовки располагают по периметру дома на углах, в местах пересечений и примыканий стен, а также на прямых участках стен на расстоянии 5-6 м одна от другой и выверяют по отвесу и уровню или нивелиру. Шнур-причалку натягивают на каждый ряд на 3-4 мм выше уровня его верха. При кладке протяженных участков сначала через каждые 4-5 м выкладывают маяки - участки кладки высотой 5-6 рядов. Маяки выкладывают в виде убежной штрабы, то есть плавно сбегающей кладки. Вообще штраба - это участок, который выкладывается перед перерывом в работе.

Кладку очередного ряда начинают с раскладывания (расстилания) раствора. Раствор расстилают «грядкой» толщиной 20-25 мм, шириной 70-80 мм (для ложкового ряда) или 200-220 мм (для тычкового). Это обеспечит толщину шва 10-12 мм. При кладке с заполнением швов «грядка» не доходит до лицевой поверхности стены на 10 мм, при кладке впустошовку (шов не заполнен на глубину 10-15 мм, считая от лицевой поверхности стены) - на 20-30 мм. Перед укладкой раствор перемешивается. Уложенный ровным слоем раствор разравнивается кельмой. Окончательное разравнивание проводится в процессе кладки.

Кладку выполняют в такой последовательности. Кирпичи раскладывают на стене, раствор расстилают под наружную версту и укладывают ее. Затем то же самое проделывают для внутренней версты. Если возводится стена с использованием внутреннего утеплителя (пенопласта), его укладывают между выложенными верстами и засыпают керамзитом.

Почему в качестве внутреннего утеплителя для кирпичных стен используется именно пенопласт? Это самый дешевый и эффективный утеплитель. Он на 98% состоит из воздуха, заключенного в миллиарды микроскопических тонкостенных шариков из вспененного полистирола. Пенопласт, не разрушаясь, выдерживает температуры от -180 до +110 °С. Он обладает высокой химической стойкостью, нейтрален к распространенным агрессивным веществам, таким как солевые растворы, известь, цемент, гипс, ангидрид, щелочи, разведенные и слабые кислоты, мыло, соли, удобрения, битум, силиконовые масла, спирты, клеящие и водорастворимые
краски. Пенопласт не растворяется и не набухает в воде, практически не впитывает влагу, долговечен и стоек к гниению. Он не создает питательной среды для грибков и бактерий. Кроме того, пенопласт характеризуется отличными показателями по теплоизоляции.

Технология каменной кладки в неблагоприятных климатических условиях. Климатические условия на территории стран СНГ очень разнообразны, наблюдаются колебания температуры в течение не только года, но и суток. Работы по возведению стен выполняются круглогодично, что и потребовало разработки специальных способов возведения каменной кладки как при отрицательных температурах, так и в условиях сухого жаркого климата.

Раствор в каменной кладке служит связующим материалом. Быстрота его твердения и прочность зависят от условий, в которых происходит его застывание, главным образом от температуры окружающей среды.

Возведение кладки при отрицательных температурах. При отрицательных температурах вода, которая используется в качестве связующего компонента раствора, превращается в лед. Гидратация цемента и твердение раствора в кладке прекращаются. Кроме того, увеличивается объем раствора (примерно на 9 %), он становится рыхлым и менее прочным. Влага из теплого раствора, соприкасаясь с холодной поверхностью камня, образует тонкую пленку из воды или даже льда, и прочного сцепления камня с раствором не происходит. В известковом растворе при замораживании твердение тоже прекращается из-за происходящих физико-химических и химических процессов.

При минусовой температуре используют специальные приемы кладки, позволяющие свести к минимуму данные негативные факторы. К таким приемам, в частности, относятся применение противоморозных добавок, электропрогрев и кладка замораживанием.

Кладка замораживанием производится на открытом воздухе. Камни не подогреваются, но с них счищаются снег и наледь. Раствор перед использованием подогревается. На морозе раствор замерзает и в таком состоянии находится до тех пор, пока не произойдет повышение температуры окружающей среды (весной или при искусственном обогреве). Через 30 дней прочность кладки не всегда становится такой, какой она могла бы быть, если бы раствор не был заморожен. Это зависит от вида, марки раствора и температурных условии.

Конструкции из камня при оттаивании имеют склонность к деформированию, так как в этот период раствор обжимается вышележащими слоями кладки. Конструкции дают осадку (до 2 мм на 1 м высоты кладки). Такая осадка не представляет опасности, если она равномерна по всему сечению конструкции. Но и в естественных условиях, и при искусственном отогреве осадка происходит неравномерно. Поэтому обеспечивать прочность и устойчивость конструкций необходимо как в процессе кладки, так и до оттаивания раствора.

Технологический процесс кладки при низких температурах имеет свои особенности. Кирпич, как и другие стеновые материалы, перед укладкой очищают от снега и наледи. Раствор доставляют к месту укладки подогретым (та6л. 5.4).

Таблица 5.4. Температура кладочного раствора при условиях низких температур воздуха


Раствор расстилают небольшими порциями – на два-три кирпича, - чтобы он не успевал смерзнуться. Кирпич и керамические камни укладывают с соблюдением толщины швов, установленной для летней кладки (горизонтальные - 10- 15 мм, вертикальные – 8-15 мм). Если работа на какое-то время прерывается, необходимо следить за тем, чтобы вертикальные швы верхних рядов кладки были заполнены раствором. Выложенные конструкции укрывают толем.

Существуют специальные приемы, позволяющие повысить общую устойчивость кладки:
• укладка стальных связей в углах, местах примыкания и пересечения стен;
• установка плит междуэтажного перекрытия после завершения кладки этажа и анкеровка их со стенами;
• укладка стальных анкеров, связывающих колонны каркаса со стенами производственных здании;
• армирование кирпичных столбов и простенков.

Высоту проемов делают на 5 мм больше, чем при летней кладке, что позволяет обеспечить возможность осадки конструкции в результате оттаивания.

До того, как раствор начинает оттаивать, следует принять меры, позволяющие разгрузить или усилить конструктивные элементы кладки. Для разгрузки простенков в проемах в распор устанавливают стойки на клиньях, которые позволят регулировать их положение по мере осадки кладки. Иногда используют стойки из металла с домкратными опорами. Чтобы уменьшить нагрузки от прогонов, под их концы подводят стойки, опираемые также на деревянные клинья. Для увеличения несущей способности и обеспечения устойчивости столбов и простенков устанавливают стальные обоймы или инвентарные хомуты из металлических уголков, стянутых болтами. Высокие простенки раскрепляют двусторонними сжимами, а отдельно стоящие стены высотой, более чем в 5 раз превышающей их толщину, временно закрепляют с помощью двусторонних подкосов.

Когда кладка начинает оттаивать, временные крепления снимают, но не сразу, а через некоторое время, минимум через 12 суток. Выполняя кладку замораживанием, следует помнить, что как только раствор замерзнет, исправить дефекты возможности уже не будет. Необходимы строгий контроль качества работ и максимально быстрое исправление недостатков.

Использование специальных противоморозных химических добавок позволяет усилить прочность кладки при отрицательной температуре, составляющей не менее 20% проектной. Самые распространенные противоморозные добавки - поташ и нитрит натрия. Хлористые соли кальция и натрия повышают способность кладки впитывать влагу и вызывают появление на ее поверхности высолов. Применяются они чаще всего для кладки подземных бутовых и бутовобетонных фундаментов, наружных стен, а также в тех случаях, когда к отделке поверхности не предъявляется повышенных требований.

При кладке на растворах с противоморозными добавками кирпич и камень должны быть очищены от снега и наледи. Кладку ведут теми же способами, что и при положительной температуре, соблюдая требования к температуре используемого раствора (табл. 5.5).

Таблица 5.5. Температура раствора в момент укладки при использовании противоморозных добавок


При морозе до -15 °С кладку ведут на растворах с добавкой нитрита натрия (5-10% массы цемента). Способность к укладке у таких растворов сохраняется при данной температуре в течение 1,5-3 часов.

При морозах до -30 °С в растворы добавляют поташ (5- 10% массы цемента) и замедлитель схватывания, в качестве которого используется сульфитно-дрожжевая бражка. Такой раствор схватывается очень быстро, поэтому максимальное время использования одной порции - 1 час. Растворы с добавлением поташа не рекомендуется использовать при возведении зданий из силикатного кирпича, так как это вещество имеет способность вызывать коррозию силикатов.

Электропрогрев кладки имеет смысл использовать лишь в некоторых случаях (малые объемы работ, кладка наиболее нагруженных простенков и столбов нижних этажей многоэтажных зданий). Для таких работ подходят цементные растворы марки не ниже 50. В процесс е работы в швы кладки помещают пластинчатые электроды, которые затем подключаются к электросети напряжением 220-380 В. В армированной кладке столбов в качестве электродов используются стальные сетки. Участки кладки между электродами или стальными сетками, подключенными к разным фазам тока, являются сопротивлением, растворные швы - проводниками. Электрический ток, проходящий через растворные швы, нагревает их до температуры +30-35 °С, ускоряя тем самым процесс твердения. Электропрогрев кладки продолжают до тех пор, пока раствор не наберет 20% марочной прочности.

Возведение кладки в условиях сухого жаркого климата. При выполнении кладки в условиях жары и низкой влажности особое внимание уделяют сохранению раствором подвижности до его укладки. Какие-либо специальные методы ведения кладки не используются, но керамический кирпич перед укладкой погружают в воду или обильно смачивают для оптимального увлажнения. При перерывах в работе верхний ряд кладки не покрывают раствором, а перед тем, как возобновить работу, кладку поливают водой. Для защиты выведенной кладки от пересыхания ее закрывают материалами, ограничивающими потерю влаги, или устраивают укрытия от солнца.