Как повысить несущую способность кирпичных стен?
Процессы восстановления и повышения несущей способности кирпичных стен традиционными способами (железобетонные рубашки, обоймы и т. д.) связаны с рядом проблем, обусловленных необходимостью восприятия нижележащими конструкциями и основаниями фундаментов дополнительных нагрузок от массы вводимых в конструкцию усиливающих железобетонных слоев. Так, при устройстве двусторонней железобетонной рубашки с толщиной слоя 5 см дополнительная масса на 1 кв. м усиливаемой стены составляет 250 кг. К недостаткам этих способов можно отнести также их высокую материалоемкость, многодельность, уменьшение в чистоте внутренних размеров помещения и т. д.
Сущность предложенного в 1996 году фирмой "Евроконстракшн" нового способа повышения несущей способности кирпичных стен с низкой маркой кладочного раствора заключается в периферийной замене в горизонтальных швах кладки существующего раствора на полимерцементный (рисунок), превосходящий по адгезионным и когезионным свойствам аналогичные показатели кирпичной кладки.
Несомненным преимуществом этого способа наряду со значительной экономией материалов и трудозатрат является возможность осуществления ремонтно-восстановительных мероприятий без повышения массы стены и без уменьшения внутренних размеров помещений.
Данным способом было выполнено усиление эталонного участка кирпичной кладки с отработкой технологии производства работ на стройплощадке при реконструкции филиала Большого театра в Москве.
Экспериментально-теоретическими исследованиями эффективности предложенного способа усиления кирпичных стен, проведенными 1997 году в ТбилЗНИИЭП и ЦНИИСК им. Кучеренко, установлено, что периферийная замена кладочного раствора на полимерцементный (на глубину 12 см) в горизонтальных швах кладки повышает несущую способность усиленных образцов в сравнении с контрольным на 40-50%.
Испытанию крупномасштабных образцов предшествовало определение прочностных и адгезионных свойств применяемых материалов согласно действующим ГОСТам.
Анализ полученных результатов исследований когезионных свойств применяемых материалов свидетельствует о значительном повышении прочностных характеристик полимерцементного раствора относительно цементного при различных видах загружения. При этом, в соответствии с результатами исследований многочисленных авторов, наибольший эффект (увеличение прочности) наблюдается при воздействии растягивающих усилий как центрально-осевых, так и при изгибе.
Наряду с исследованиями прочностных характеристик применяемых материалов с целью определения адгезионных свойств были проведены испытания мелкомасштабных образцов, составленных из двух кирпичей с цементной или полимерцементной прослойкой, на воздействие различных видов нагрузок.
Эти данные свидетельствуют о значительном увеличении разрушающих напряжений в образцах с полимерцементной прослойкой по сравнению с цементной, что, несомненно, обусловлено высокими адгезионными свойствами полимера.
На научно-экспериментальной базе ТбилЗНИИЭП в 1998 году были проведены экспериментальные исследования эффективности усиления кирпичных стен методом периферийной замены кладочного раствора на полимерцементный не только в горизонтальных, но и в вертикальных швах кладки.
Кладка образцов выполнялась из керамического кирпича пластического формования марки "75", толщина растворных швов 10–12 мм.
Испытание проводилось на гидравлическом прессе марки ПММ-1000 с изменением продольных и поперечных деформаций.
Результаты испытания образцов кладки приведены в табл. 3, где указаны все основные характеристики образцов, нагрузки начала трещинообразования, разрушающие усилия, предел прочности кладки (временное сопротивление).
В образцах I серии (1 и 2) сначала образовывались вертикальные трещины от верхнего торца образца. С увеличением нагрузки наряду с развитием этих трещин появлялись новые, параллельные предыдущим, равномерно распределенные по граням образцов. Окончательное разрушение происходило от развития и слияния этих трещин. Трещинообразование во всех усиленных образцах начиналось с появления отдельных трещин в их средней трети по высоте, не достигая верхней и нижней граней. Это может быть объяснено влиянием внутренних распорных усилий, образующихся в результате низкой прочности и повышенной деформативности внутреннего не усиленного сердечника в кладке с заведомо слабым цементным раствором.
Максимальной деформативностью при сжатии обладал не усиленный контрольный образец. Деформативность обычных контрольных образцов при сжатии и растяжении значительно превышала те же показатели образцов, усиленных разными способами.
Выводы
Разработан и экспериментально исследован практически новый способ повышения несущей способности существующих кирпичных стен методом периферийной замены кладочного раствора на полимерцементный в горизонтальных и вертикальных швах кладки. Экспериментальные исследования, проведенные на научно-экспериментальной базе ТбилЗНИИЭП, позволили установить повышение несущей способности образцов, усиленных предложенным способом:
- только в горизонтальных швах кладки — на 43%;
- только в вертикальных швах кладки — на 24%;
- и в горизонтальных и в вертикальных швах кладки — на 62%.
Применение предложенного способа в практике ремонтно-восстановительных работ дает возможность повысить несущую способность существующих кирпичных стен, не увеличивая их первоначальную массу.
Разработанным способом могут быть усилены отдельные конструктивные элементы кирпичных стен: перемычки, узлы опирания балок перекрытий и т. п.
Данный способ может быть применен также при необходимости повышения сейсмостойкости существующих зданий и при новом строительстве.
Широкое применение предложенного способа позволит добиться существенного технико-экономического эффекта за счет значительного сокращения трудозатрат, расхода материалов и сроков производства работ.