Влияние отрицательных температур на прочность кладки.

В зимних условиях для каменной кладки применяют раствор на цементном вяжущем. Однако при понижении температуры ни­же 0°С нарушается влагообмен из раствора в камни и необ­ходимого уплотнения швов не происходит, что существенно влияет на прочность кладки. Свободная вода в растворе пре­вращается в лед, и, расширяясь при замерзании, частично на­рушает структуру цементного теста. При замерзании прочность раствора увеличивается, но с наступлением оттепели он из твердого состояния переходит в пластичное, и прочность клад­ки резко снижается, достигая критической величины. Проч­ность раствора в кладке может оказаться близкой к нулю. При положительной температуре после оттаивания кладки цемент­ное тесто продолжает твердеть, однако нарушенная структура восстанавливается не полностью и конечная прочность раство­ра несколько ниже .летней (рис. VIII.а). Чем раньше раст­вор замерзает, тем больше потери прочности.

Способы выполнения кладки в зимних условиях. Для обес­печения проектной прочности конструкции из кирпича и кам­ней правильной формы в зимних условиях возводят одним из следующих способов: замораживанием раствора, на растворах с противоморозными химическими добавками и прогревом кладки.

Кладка способом замораживания. Согласно СНиП 3.03.01 — 87 допускается замораживание раствора в швах кладки при ограничении высоты возведения конструкции до 15 м (четыре этажа) с последующим оттаиванием и твердением при потеп­лении или искусственном отогреве кладки нижних этажей. Не допускается применять этот способ при кладке конструкций внецентренно сжатых со значительным эксцентриситетом; конструкций, подвергающихся вибрации и динамическим нагруз­кам во время оттаивания; при выполнении бутовой кладки из камней неправильной формы, а также в районах с повышенной сейсмичностью.

Кладку способом замораживания выполняют на растворах марки не ниже М10, с запасом тепла, достаточным на время его укладки и обжатия камнями кладки до требуемой толщи­ны шва, а также для частичного влагообмена между раство­ром и кладкой, чтобы достичь определенной прочности его до замерзания. Если раствор холодный, он быстро замерзает, его нельзя расстелить тонким слоем, швы получаются толстыми и неодинаковой толщины, что приводит к большой и неравномер­ной осадке кладки при оттаивании и может быть причиной аварии. Поэтому нормами регламентируется температура рас­твора в момент укладки не ниже 5, 10 и 15 °С, при температу­ре наружного воздуха соответственно до минус 10, 20 и ниже минус 20°С. Для снижения теплопотерь при доставке раство­ра растворовозы и автосамосвалы утепляют, а раствор подо­гревают в пути отработанными газами автомобиля. Также утепляют раздаточные бункеры и растворные ящики на объек­те. При необходимости в них подогревают раствор с помощью трубчатых электронагревателей. Кирпич и камни при укладке должны быть очищены от снега и льда. Снижение конечной прочности кладки, выполняемой способом замораживания, сле­дует компенсировать повышением марки раствора: на одну ступень при среднесуточной температуре наружного воздуха До минус 20 °С, на две ступени — при температуре ниже минус

Для обеспечения устойчивости каменных конструкций в процессе оттаивания предусматривают конструктивные мероприятия: укладывают в процессе кладки в углах и пересечени­ях стен стальные связи (рис. VIII. 11,6), заанкеривают элемен­ты перекрытий после возведения каждого этажа; над оконны­ми и дверными коробками оставляют зазоры на осадку при кирпичной кладке не менее 5 мм и при мелкоблочной кладке — 3 мм. За кладкой в период оттаивания устанавливают постоян­ное наблюдение и, когда потребуется, ставят временное креп­ление в виде стоек в проемах, обжимных обойм стен, подкосов, оттяжек и др.

Кладка на растворе с противоморозными добавками. Хими­ческие добавки вводят при приготовлении раствора. Они сни­жают температуру его замерзания и обеспечивают тем самым обжатие и частичное твердение при отрицательных температу­рах. В качестве противоморозных добавок применяют хлорис­тый кальций (СаСО), хлористый натрий (МаС1), нитрит натрия (МаМО₂), поташ (К2С0₃), нитрит кальция с мочевиной (НКМ). Первые две добавки повышают гигроскопичность кладки и вы­зывают появление высолов, в связи с чем их рекомендуют ис­пользовать в растворах только для подземной части зданий в количестве 1,5...7,5% от массы цемента в растворе при тем­пературе воздуха от 0 до минус 15°С. С добавкой нитрита нат­рия, поташа или НКМ применяют растворы для возведения наземных каменных конструкций. Растворы с добавкой нитрита натрия 2...10% от массы цемента могут твердеть на морозе от О до минус 15°С, а при добавке поташа 5...15% —от минус 5 до минус 30 °С. Однако при большой концентрации этих доба­вок раствор быстро схватывается, загустевает и теряет подвиж­ность, что затрудняет его расстилание. Для замедления схваты­вания при приготовлении растворов вводят сульфитно-дрожже­вую бражку (1...2,5% от массы цемента) или другие замедли­тели. Марка раствора с противоморозными добавками должна быть не ниже М50.

Кладка с прогревом. Прогрев кладки применяют в том слу­чае, когда нельзя осуществить способ замораживания, а при­менение противоморозных добавок не обеспечивает заданной проектом прочности конструкций, воспринимающих большие нагрузки (столбы, простенки и др.). Для прогрева кладки применяют электроэнергию (электропрогрев), пар (паропрогрев), подогретый воздух (воздухообогрев). При прогреве в кладке поддерживается положительная температура до приоб­ретения раствором заданной прочности. Кладку выполняют на растворе марки не ниже М10.

Электропрогрев кладки осуществляют, закладывая в горизонтальные швы пластинчатые или стержневые электро­ды, которые отпайками подключают к питающим электропро­водам переменного тока напряжением 220...380 В. В кирпичных столбах в качестве электродов используют уложенные при кладке арматурные сетки «зигзаг» (рис. VIII. 11,в).

Паропрогрев проводят в паровой рубашке — опалубке, укрывающей поверхность каменной конструкции, куда подают пар от разводящей сети.

Воздухообогрев осуществляют подогретым воздухом от калорифера также с применением ограждающей рубашки в виде плоского или секционного тепляка, охватывающего часть каменной конструкции. Объемные тепляки применяют при воз­ведении фундаментов в траншеях или котлованах, поддержи­вая там температуру калориферами не ниже 10°С на уровне 0,5 м от подошвы кладки.