Каменные материалы даже на фоне появления прочных стеклопластиковых изделий и легких пенобетонных блоков сохраняют высокую востребованность на строительном рынке. При этом технологии применения традиционных материалов тоже не стоят на месте, заставляя инженеров и конструкторов уделять больше внимания технической документации. Для каменных и армокаменных конструкций существует собственная нормативная документация, регулирующая как стандарты изготовления целевых материалов, так и методы их использования непосредственно в ходе строительных процессов.
Свод правил для каменных и армокаменных строительных конструкций
Актуальная редакция СП 15.13330.2012 распространяется на разработку новых проектов для каменных и армированных конструкций, а также на переустройство существующих зданий. Важный акцент в документе делается на особенности эксплуатации сооружений в условиях российского климата. Правилами устанавливаются требования к сооружениям, которые возводятся не только из натурального камня, но и являются производными глиняных материалов. В то же время СП 15.13330.2012 «Каменные и армокаменные конструкции» не действует в отношении проектирования строительных объектов, которые планируется эксплуатировать в условия повышенных динамических нагрузок и на сейсмоопасных территориях. Это же касается тоннелей, мостов, труб, тепловых и гидротехнических агрегатов. Требования утверждают нормы безопасности и эксплуатационной пригодности конструкций, что выражается в технических характеристиках материалов и их параметров. В частности, нормативы касаются свойств каменных изделий, применяемых в строительстве растворов, отдельных технологических решений и способов армирования.
Кроме конструкционных параметров, СП утверждает требования к элементам, связанным с каменными конструкциями. Например, смежные части покрытий или связующих не должны способствовать распространению огня по строению или его отдельным частям. Утепление каменных и армокаменных конструкций, в частности, должно выполняться с учетом пределов огнестойкости, которые определяются расчетно-аналитическим способом в процессе огневых испытаний.
Основные положения ГОСТа для каменных конструкций
Применительно к каменным сооружениям и конструкциям ГОСТ регулирует методы проведения испытаний кладки и параметры кирпича как одного из основных материалов для строительных объектов такого типа. Что касается испытаний, то стандарт распространяется на стены и блочные сооружения, учитывая условия эксплуатации и технико-конструкционные требования конкретного проекта. В свою очередь, кирпич по ГОСТу определяется как штучное изделие, предназначенное для выполнения кладки на строительной смеси. Целевое назначение в составе сооружения можно определить как несущие конструкции, самонесущие стены, облицовку и т. д.
Стандартом выделяются одинарные, пустотелые, силикатные и керамические кирпичи. Размеры при этом тоже могут различаться. Для начала стоит отметить разницу между рабочими и нерабочими параметрами. В первом случае речь идет о размерах между гранями вертикальных выступов, которые образуют толщину конструкции при одинарной кладке. Нерабочий размер кирпича по ГОСТу определяется как длина между вертикальными гранями, обуславливающая протяженность стены. Фактическая длина изделия варьируется от 250 до 288 мм, ширина – от 60 до 138 мм, а толщина – от 55 до 88 мм. Также надо иметь в виду, что технические правила устройства стен, в частности, накладывают ограничения по использованию определенных форматов кирпича.
СНиП для каменных и армокаменных конструкций
Нормы СНиП регулируют проектировочные процессы, относящиеся к конструкционным решениям для стен, панельных частей сооружений, блочных элементов и разного рода кирпичных кладок. При этом сохраняется и возможность отступления от установленных правил, но только в условиях наличия соответствующего обоснования. Кроме того, нормативы утверждают стандарты приготовления растворов с учетом влажностного режима, соблюдения требований к прочности и устойчивости планируемого объекта.
В актуализированной редакции СНиП для каменных и армокаменных конструкций II-22-81 также уделяется внимание мероприятиям, обеспечивающим возможности строительства в зимнее время – в том числе с применением теплотехнических средств. Рассматриваются требования к сохранению тепловых и влажностных режимов за счет промышленных обогревателей прямо на стройплощадке, морозостойких присадок и пластификаторов для растворов. Отдельно рассматриваются и марки бетонов, которые можно применять в одной системе с каменными конструкциями. Например, это касается тяжелых, пористых, поризованных, ячеистых и силикатных марок бетонов. Допускается использование утепляющих материалов для бетона, но только при условии, если такие дополнения не будут понижать предел прочности раствора до 0,7 МПа.
Что такое каменные и армокаменные строительные конструкции?
Почти всегда каменные сооружения выполняются в виде кладки, которая, в свою очередь, формирует основу инженерных сооружений и зданий. Конкретно такие конструкции могут быть представлены наружными стенами, арками, перекрытиями, трубными частями, коллекторами, башнями и фундаментами. И в каждом случае составным элементом выступает камень, его производные или имитационные материалы. Сама кладка может характеризоваться разными показателями долговечности, прочности, огнеупорности, биологической защищенности и теплоизоляционной способности. Среди негативных эксплуатационных свойств каменной кладки выделяют массивность, большой вес и высокую трудозатратность при сооружении. Впрочем, оптимизация параметров сырья позволила минимизировать и эти слабые места. В качестве подтверждения можно привести стены из кирпича, отличающиеся выдержанной правильной геометрией, небольшой массой и хорошими изолирующими свойствами.
Армокаменные сооружения можно назвать модификацией обычной каменной или кирпичной кладки. Разница заключается в обеспечении конструкции металлическими стержнями, которые повышают прочностные характеристики объекта. Само армирование может быть представлено разными материалами – как традиционными стержнями, так и сеткой, более гибкой в плане укладки. Также современное усиление каменных и армокаменных конструкций может выполняться тонкими (6-8 мм) стеклопластиковыми прутьями, стальными бандажами и накладками. В классических схемах укрепление и армирование производится изнутри продольным, поперечным или круговым способом, но в зависимости от типа конструкции может применяться и принцип внешней накладки.
Разновидности каменных и армированных конструкций
Конфигурации кладки различают по нескольким признакам, главным из которых является сплошность. Конструкция может быть облегченной монолитной или многослойной, включающей также слои облицовки и теплоизоляции. Причем технологические пласты могут находиться как внутри, так и снаружи, что определит сложность самой кладки. Сплошная монолитная конструкция чаще используется в северных районах, поскольку ее отличает морозостойкость и высокая теплопроводность. Облегченные виды каменных и армокаменных конструкций представляют дырчатые, пористые и пористо-дырчатые кладки. Часто используются пустотелые блоки и кирпичи, позволяющие экономить на материале и снижающие требования к нагрузке в части перекрытий. Такую кладку выгодно использовать при возведении малоэтажных домов и на верхних этажах высотных зданий.
Материалы для каменных конструкций
Кладка формируется отдельными элементами, среди которых уже упомянутые кирпичи, блоки, силикатные изделия и т. д. Весь диапазон каменных материалов можно поделить на естественные и искусственные. В первую группу входят тяжелые и легкие изделия правильной и неправильной формы. Это могут быть естественные породы гранита, мрамора, песчаника, известняка и т. д. Собственно, процесс производства будет заключаться в механической внешней обработке минералов с достижением определенных форм и размеров. Практикуется и выпуск агломератов, содержащих каменную крошку. В этом случае структура будет иметь искусственное происхождение, а сырье все же останется натуральным.
Что касается непосредственно искусственных материалов, то в эту категорию входят автоклавные, обжиговые и безобжиговые изделия. Стандартные стены из кирпича, изготовленного автоклавным способом, отличаются высокой прочностью и долговечностью. Также распространен обжиговый глиняный и пустотелый кирпич, который может применяться не только в самонесущих конструкциях, но и в качестве облицовки. К искусственным каменным материалам относятся и бетонные монолитные элементы. Из блочных изделий данного типа формируются кладки фундаментов и перекрытий. Такие конструкции чаще всего выполняются с армированием, поскольку цемент в сочетании с сыпучими наполнителями не способен обеспечивать достаточную прочность на растяжение.
Облицовочные стройматериалы для каменных конструкций
Камень обычно ассоциируется с возведением надежных частей зданий, на которые возлагаются большие нагрузки. Но и декоративная отделка не менее широко представлена в этой нише. В первую очередь сегмент каменных облицовочных материалов составляют плиточные изделия. Натуральное и долговечное покрытие можно выполнить из плотного известняка, сиенита, гранита и мрамора. Эстетические качества будут зависеть от способов заводской обработки элементов и текстуры. Кстати, именно в этой нише активно используются технологии производства агломератов, поскольку за счет включений из каменной крошки можно формировать разнообразные узоры и рисунки.
Не лишен декоративной ценности и кирпич. Для внешней отделки используют керамический, клинкерный и фасадный лицевой кирпич толщиной 60-80 мм. За счет специального обжига в печах данный облицовочный материал наделяется морозоустойчивостью и огнеупорностью. Для внутреннего оформления в целях снижения нагрузки на стены и перекрытия рекомендуется применять гипсовый кирпич. Его легко обрабатывать и укладывать, а после монтажных работ можно покрывать лакокрасочными покрытиями. Единственный недостаток гипса заключается в высоком влагопоглощении, поэтому для санузла и кухни его использовать нежелательно.
Проектирование каменных и армокаменных сооружений
Разработка проектного решения осуществляется с учетом требований к характеристикам сооружения, способам изготовления материала и непосредственного возведения. В расчетах используют такие показатели, как устойчивость конструкции, ее прочность и пространственная неизменяемость. В современном проектировании также руководствуются принципами разделенного расчета. Это значит, что подготовка документации отдельно производится для здания в целом и его частей. Кроме того, проектирование каменных и армокаменных конструкций для зданий высотой от 36 м (12 этажей) допускается лишь при условии материалов повышенной прочности, соответствующей маркам цементов 150-300. В документации также предусматривается защита от наружных воздействий наподобие влаги, ветра, механической нагрузки и т. д. В случае с армированными конструкциями особое внимание уделяется металлическим элементам, стальным связками, соединительным и закладным деталям.
Растворы для каменных кладок
Надежность и долговечность конструкций и сооружений, выполненных из камня, во многом определяется использованными строительными смесями. Вяжущий компонент является не просто соединительным звеном для отдельных элементов кладки. На него ложатся ответственные технологические задачи, обуславливаемые демпферными функциями. Именно они позволяют зданиям справляться с динамическими нагрузками. На базовом уровне каменные и армокаменные конструкции сооружаются из цементного раствора без специальных добавок. Такие смеси готовят для стандартной кирпичной кладки одинарного типа. По мере усложнения кладки или облицовки в проект вносятся дополнительные требования к прочности раствора, его адгезивной способности и устойчивости к разного рода внешним воздействиям. Для повышения эксплуатационных свойств технологи включают в составы пластификаторы, модификаторы и прочие присадки, ориентированные на сохранение или улучшение отдельных качеств строительной смеси. Применительно к каменным сооружениям особенно важны такие качества, как вибростойкость, вязкость и влагозащищенность, поскольку пористая структура материалов кладки изначально характеризуется высокой проникающей способностью.
Заключение
Камень и его производные составляют базовый ресурс для возведения инженерных сооружений и зданий. Преимущественно это касается объектов, к которым предъявляются высокие технико-эксплуатационные требования. В то же время нормативные пособия по каменным и армокаменным конструкциям сегментируют и расходные материалы, и кладочные сооружения по самым разным характеристикам. Они относятся к коэффициентам прочности, структурной конфигурации, размерам и защитным свойствам. Обширная классификация вкупе с разнообразием способов строительства каменных сооружений позволяет более полно и точно реализовывать проектные решения.
