ООО Архитектурная Производственная Компания


 
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗИМНЕЙ КАМЕННОЙ КЛАДКИ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЗИМНЕЙ КАМЕННОЙ КЛАДКИ С ПРОТИВОМОРОЗНЫМИ ХИМИЧЕСКИМИ ДОБАВКАМИ

В.А.Титаев

Статья опубликована в издании «Исследование работы и совершенствование методов расчёта строительных конструкций: Межвуз. сб. науч. тр. Под ред.Титаева В.А./ Дальневосточный государственный университет путей сообщения. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. – С. 29-37.»

В настоящее время в эпоху нестабильного финансирования инвестиционных проектов, в частности строительных, освоение капиталовложений строительными организациями приходится осуществлять по мере поступления денежных средств. И строительство, в частности кладочные работы, приходится вести в период с отрицательными температурами. Это приводит не только к удорожанию строительства, но и к чисто техническим проблемам. Имеется обширная статистика аварийных случаев зданий и сооружений при необоснованном использовании противоморозных химических добавок либо несогласованности темпов возведения зданий со временем набора прочности кирпичной кладкой. Зависимость прочности раствора твердеющего в нормальных условиях (при t=20 C ) от времени твердения т получена в работе [1] и для расчёта прочности раствора каменной кладки может быть представлена в следующем виде:
Данная формула не даёт больших расхождений, при сравнении с экспериментальными данными, что позволяет использовать её в расчётах. В работе [2, табл.1] приведены данные по набору прочности раствором кладки, из которых видно, что даже при положительных температурах возможно снижение темпов набора прочности. Там же [2, табл.23] приводятся данные ожидаемой прочности раствора твердеющего на морозе в течение времени т , в зависимости от среднесуточной температуры воздуха и вида противоморозной добавки (см. рис.1). В соответствие с этими данными, при наибольшем интервале отрицательных температур (до t=-30..0 C включительно), применима комплексная химическая добавка (НН+П) нитрита азотистого технического NaNO2 (нитрит натрия ГОСТ 19906-74) и калия углекислого технического K2CO3 (поташ ГОСТ 10690-73).
Данная добавка, исходя из климатических условий строительства, лучше всего подходит для условий Дальневосточного региона. Ранее в работе [3] предлагались зависимости, полученные в результате статистической обработки данных по твердению раствора зимней кладки, которыми в принципе можно пользоваться при проектировании, но эти зависимости не связаны едиными параметрами, и поэтому трудно уловить их физический смысл. Нами предлагается единое (для отрицательных температур) выражение по определению прочности раствора каменной кладки. В этом выражении форма функции набора прочности принята аналогичной (1), но с добавлением члена отвечающего за изменение интенсивности набора прочности раствором в зависимости от температуры, при которой твердел раствор (добавка НН+П):
Если принять прочность кирпича независимой от температуры R1=const, то для определения временного сопротивления кирпичной кладки, с раствором, твердеющим при отрицательных температурах, можно воспользоваться формулой проф. Онищика Л.И. [4]:

Выражение (7) получено по результатам статистической обработки экспериментальных данных приведенных в [4]. Эта формула удовлетворительно описывает данные экспериментальных исследований и справедлива для кладки из глиняного кирпича пластического прессования.
На рис.3 для сравнения приведены графики изменения Fpl по мере твердения раствора каменной кладки марки М75 (кирпич М100), построенные по выражению (8), и по предлагаемой методике – выражение (6). Предлагаемый способ позволяет количественно оценить изменение модуля деформаций кладки твердеющей при отрицательных температурах в возрасте т . Кривые рис.3 также показывают, что разница в интенсивности изменения модуля деформаций кладки, твердеющей при различных отрицательных температурах, существенна только до 10-ти суточного возраста кладки.
Для определения модуля деформаций кладки твердеющей при отрицательных температурах можно воспользоваться формулой проф. Онищика Л.И. [4]:
Алгоритм определения механических характеристик каменной кладки, реализующий приведенную выше методику, представлен на рис.4. Конструктивно кладка является ортотропным материалом в силу разного количества растворных швов по различным ортогональным сечениям. В работе [7] приведены данные экспериментальных исследований прочности и модулей деформаций вдоль Eвд и поперёк Eпоп рядов кладки. Для кладки на растворе М25 отношение Евд/Епоп=0.7 , а для кладки на растворе М100 – 1.3 . Тем не менее, автор рекомендует принимать модули деформаций кладки одинаковыми в обоих направлениях. Что по нашему мнению для расчётов кирпичных конструкций может быть принято лишь в первом приближении. Для точных расчётов, в силу того, что в реальных условиях выполнения каменных работ на качество кладки влияет: мастерство (рука) каменщика, степень заполнения вертикальных швов, ошибки при перевязке рядов и др., поэтому необходимо принимать кладку как ортотропный материал. При строительстве зданий в период с отрицательными температурами наружного возраста необходимо осуществлять контроль несущей способности кирпичной кладки и сопоставлять её с действующим уровнем напряжений 6z по простенкам и столбам. Для контроля удобно пользоваться графическим представлением [8] несущей способности и действующим в данный момент времени уровнем напряжений. На рис.5. показан, в качестве примера, график оперативного контроля для раствора М75 с комплексной добавкой НН+П, кирпича М100 и температуры твердения кладки t=-10 C.
Темп возведения здания – один этаж в течение 14 суток. Пересечение графика набора прочности для простенка 1-го этажа с прямой увеличения уровня напряжений в точке A , указывает на дефицит несущей способности кладки простенка, твердеющей в течение 80 суток. Для возведения здания выше 6-го этажа необходимо предусматривать мероприятия для погашения дефицита несущей способности.
Если скорость набора прочности кладкой в конструкциях обеспечивает их несущую способность, необходимую для восприятия действующих в период строительства нагрузок на любой стадии готовности здания, то можно считать, что надёжность работы конструкций достаточна. При проектировании кирпичных зданий, возводимых в период с отрицательными температурами дефицит несущей способности, возникающий при высоких темпах возведения, может быть устранён применением сетчатого поперечного армирования, либо (как вариант) использованием кладочного раствора и кирпича более высоких марок. Для оперативного устранения дефицита несущей способности на стадии строительства необходимо устройство дополнительных усиливающих конструкций – временных на период возведения здания (подпорки в проёмах, разгружающие рамы и др.) либо постоянных (стальные обоймы).

Литература

  1. Паньшин Л.Л. О работе несущих систем зданий повышенной этажности с нелинейно-деформируемыми связями//Строительная механика и расчёт сооружений. – М., 1969. №6. – С.16-18.
  2. Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП II-22-81) /ЦНИИСК им. Кучеренко Госстроя СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 152 с.
  3. Титаев В.А. Прогнозирование прочности каменной кладки с противоморозными химическими добавками// Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Сибири и Дальнего Востока: Материалы научно-технической конференции (Хабаровск, 20-23 октября 1999 г.). Т. 1. – Хабаровск: ДВГУПС, 1999.
  4. Онищик Л.И. Прочность и устойчивость каменных конструкций. – М. – Л.: Главная редакция строительной литературы, 1937. – 291 с.
  5. СНиП II-22-81. Каменные и армокаменные конструкции/ Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998. – 40 с.
  6. Поляков С.В. Длительное сжатие кирпичной кладки/Научное сообщение ЦНИИСК. Вып.11.– М.: Стройиздат, 1959. – 182 с.
  7. Емельянов А.А. Прочность и деформации кирпичной кладки при сжатии вдоль рядов// Исследование каменных и крупнопанельных конструкций и перспективы их развития: Сб. научн. тр. / ЦНИИСК им. В.А.Кучеренко. – М., 1990. – С.205-214.
  8. Шишкин А.А. Некоторые вопросы теории и практики беспрогревного зимнего строительства каменных и полносборных зданий повышенной этажности// Исследования конструкций крупнопанельных и каменных зданий/Труды ЦНИИСК. Вып. 30. – М.: Стройиздат, 1975. – С.121-134.