Свойства материалов для строительства железобетонных кладочных стен

Стена из железобетонной кладки возводится путем сборки кладочных блоков, например, бетонных блоков или кирпичей, растворов, арматуры, а иногда и затирки, которая представляет собой разновидность супового бетона. В этой статье рассматриваются свойства материалов, используемых при строительстве железобетонных кладочных стен.

Ниже перечислены типы материалов, используемых при возведении железобетонных кладочных стен:

Бетонные кладочные блоки
Раствор
Затирка
Стальная арматура

Свойства бетонных кладочных блоков для Железобетонные кладочные стены

ASTM C90 (Стандартная спецификация на несущие бетонные кладочные блоки) регламентирует свойства бетонных кладочных блоков. Сплошные и пустотелые кладочные блоки, которые изготавливаются из портландцемента, воды и минеральных заполнителей, подпадают под действие стандарта ASTM C90.
Минимальные пределы толщины лицевой оболочки и полотна (показаны на рис. 1) пустотелых бетонных кладочных блоков зависят от толщины стены кладки.

Пустотелый бетонный кладочный блок

Читать далее: Типы бетонных блоков или бетонных кладочных блоков в строительстве
Кроме того, прочность на сжатие бетонного кладочного блока составляет 13,1 МПа, что является средним значением для трех блоков и минимальным 11,72 МПа для одного блока. Например, если прочность на сжатие трех блоков составляет 12 МПа, 13 МПа и 13,85 МПа соответственно, то испытание будет неприемлемым и не состоится, поскольку средняя прочность на сжатие составляет 12,95 МПа, что ниже 13,1 МПа.
Кроме того, редко назначают прочность на сжатие больше минимального значения, так как доступность и цены на блоки с более высокой прочностью становятся проблемой, если указана высокая прочность на сжатие.
Согласно спецификации ASTM C90, сухая усадка блоков не должна превышать 0,065%, иначе в стенах, построенных из этих бетонных кладочных блоков, возможно появление усадочных трещин.
Еще одно ограничение, определенное стандартом ASTM C90 – это водопоглощение бетонных кладочных блоков, которое представлено в таблице 1.
Как видно из таблицы, для легких блоков допускается большее водопоглощение по сравнению со средними и обычными блоками, поскольку заполнители легких блоков поглощают больше воды. На рисунке-2 показаны собранные бетонные кладочные блоки.

Таблица-1: Требования к водопоглощению армированных кладочных блоков

Уложенные кладочные блоки

Свойства раствора для Железобетонные кладочные стены

Раствор удерживает блоки бетонной кладки друг от друга и в то же время скрепляет их вместе. Как правило, толщина раствора между блоками составляет около 9,5 мм, но она может быть изменена, чтобы учесть изменения размеров бетонной кладки; таким образом, раствор удерживает блоки друг от друга.
Кроме того, раствор удерживает бетонные блоки вместе, создавая между ними связь, благодаря которой возникает прочность на изгиб и прямое растяжение. Прочность на растяжение может быть не такой значительной в армированной бетонной кладке, как в неармированной, но, тем не менее, она все равно очень важна для стены.
Горизонтальный шов, который называется постельным швом, прокладывается в лицевой оболочке, и раствор укладывается только на лицевую оболочку, а не на полотна. Кроме того, вертикальные швы называются головными, и раствор заливается в головные швы на глубину, равную толщине лицевой оболочки с обеих сторон стены. Как головные, так и постельные швы можно увидеть на рисунке 3.

Головные и постельные швы в железобетонной кладке стены

Стандартная спецификация на раствор для кладки блоков (ASTM C 270) регулирует раствор, который используется при строительстве стен из железобетона. ASTM C 270 определяет три цементные системы, а именно: кладочный цемент, цемент с известью и растворный цемент.
Кладочные цементы представляют собой смесь портландцемента или других цементов, пластифицирующих, заполняющих добавок и других материалов, которые предназначены для улучшения качества раствора. Цементно-известковый раствор составляется путем смешивания цемента, такого как портландцемент или смешанный цемент, гашеной извести, песка, воды и иногда примесей.
Цементный раствор является наиболее предпочтительным из-за его дополнительной прочности на изгиб, которой не хватает другим типам растворов. Поэтому он может применяться в сейсмических районах с высокой сейсмичностью, например, в сейсмических проектах категории D и выше. Такое применение не допускается для других видов строительных растворов.
ASTM C 270 классифицирует строительные растворы на типы M, S, N, O, причем самым прочным является тип M, затем другие соответственно. Тип раствора, используемый при строительстве большинства стен из армированной кладки – это тип S или тип N. Кроме того, тип S или тип M применяется в сейсмической категории D или выше.
Наконец, строительные растворы классифицируются либо по пропорциям, либо по свойствам, но не по обоим. Классификация растворов по пропорциям является стандартной в том случае, если проектировщик не определил классификацию раствора.

Свойства раствора для Железобетонные кладочные стены

ASTM C 476, Стандартная спецификация на затирку для каменной кладки, регулирует затирки, используемые в стенах из железобетонной кладки. Компонентами кладочного раствора являются цемент, вода, которая может содержать известь, песок, крупный заполнитель или примеси.
Наиболее распространенной причиной применения затирки является сцепление бетонных кладочных блоков со стальной арматурой. Стальная арматура устанавливается в ячейку кладочного блока площадью около 100 мм2 , после чего оставшаяся пустота заполняется цементным раствором.
Из-за впитывающих свойств кладочных блоков, осадка цементного раствора должна быть больше, чем у бетона. Залитый в ячейку кладки цементный раствор подвергается всасыванию, и смесь теряет воду.
Пространство в ячейках кладки не будет заполнено должным образом, если в начале заливки цементный раствор не будет сухим. Водопоглощение можно наблюдать на стороне кладки, цвет которой меняется на серый, поэтому отсутствие этого цвета после затирки может свидетельствовать о том, что затирка не дошла до дна кладки.
Затирка подходит для укладки, если ее просадка составляет от 20 см до 28 см. Просадка затирки может показаться большой, но инженер должен знать, что она необходима для правильной заливки затирки. Через некоторое время после укладки смесь потеряет воду и станет намного прочнее.
Наконец, для уплотнения цементного раствора применяется соответствующее вибрационное оборудование. На рисунке 4 показаны ячейки в бетонных кладочных блоках, в которые устанавливается стальная арматура, а затем заполняется цементным раствором.

Ячейки в бетонных кладочных блоках

Свойства стальной арматуры для железобетонных стен

Стальная арматура, используемая для строительства железобетонных кладочных стен, такая же, как и в других железобетонных конструкциях.
Стержневая стальная арматура, согласно ASTM A 951, предназначена исключительно для каменной кладки и оцинковывается для защиты от коррозии. Основной задачей армирования швов является контроль усадочных трещин.
Стальные стержни устанавливаются вертикально в ячейку бетонной кладки, при этом рекомендуется использовать распорки для точного расположения стержней. Арматура укладывается в один слой так, чтобы она была установлена в центре блока.
Стальная арматура также может быть использована с одной стороны кладочного блока. Например, когда на стену из армированной кладки действует боковая нагрузка, например, грунт, или в случае ветровой нагрузки, если стена не подвергается ветровому подсосу.
В любом случае, проектировщик должен знать, как правильно расположить стальные стержни. При толщине стены 30 см и более в сейсмических районах можно использовать два слоя арматуры.
Наконец, арматура может быть размещена горизонтально, например, в стенах, проходящих горизонтально между колоннами кладки, встроенными в стены.

Читайте далее: