ОТ РЕДАКЦИИ: Одним из наиболее содержательных и профессионально аргументированных выступлений в повестке дня недавней конференции в ЛенНИИПроекте по обеспечению прочности стеновых конструкций, на основе мелкоштучных стеновых изделий с повышенной пустотностью стал доклад заместителя начальника управления перспективного развития ОАО «Победа ЛСР» Ю. Б. Лапшина. Его тема «Исследование прочности и деформации кладок» вызвала серьезный интерес как у участников научно-практической встречи, так и в нашей редакции. Мы поручили корреспонденту «АРДИС» дополнительно встретиться с докладчиком и задать ему ряд уточняющих вопросов.
Как известно, СНиП II-22-81* (Каменные и армокаменные конструкции) предоставляет нам расчетные сопротивления сжатию кладки только для кирпича и камней пустотностью не более 15?% и крупноформатных камней с высотой 200–250 мм и пустотностью 48–50 %. Для остальной керамической продукции нормативные данные не приведены, поэтому на практике не до конца понятно, как из нее проектировать здания. Между тем, для выполнения требований ТСН 23-340-2003 по теплотехнике на ОАО «Победа ЛСР» было освоено производство эффективных видов кирпича и камня с пустотностью вплоть до 53 %.
Для обеспечения проектировщиков необходимой информационной базой, в ЦНИИСК им. Кучеренко нашими специалистами была инициирована целая серия испытаний с целью исследовать прочность и деформативность кладок при их центральном сжатии с различной прочностью раствора. При этом нужно было установить нормативные и расчетные характеристики кладки из таких изделий, необходимые при проектировании и расчете зданий. Испытанию подверглись два кирпича формата 250х120х65 с пустотностью 35 % и 45 %, а также камни 2НФ с пустотностью 45 % и 4,5 НФ с пустотностью 53 %. (т.2)
Тесты проводились по следующему принципу: сначала образцы перечисленной продукции испытывались на прочность, затем определялся предел прочности раствора при сжатии. Далее проводились испытания прочности образцов кладки материалов, и подводился результат анализа испытаний образцов.
Фактически, марка по прочности оказалась достаточно высокой. Как видно из таблицы, для кирпича 1НФ з-да «Керамика» и камня 2НФ марка по прочности составила 175, а для кирпича 1НФ з-да «Ленстройкерамика» – 200. Замечу, что для продукции «Победа ЛСР» такая ситуация довольно типична: при проведении независимых испытаний этот параметр получается по факту выше, нежели указано в документах. Особенно характерно это и для продукции завода «Ленстройкерамика».
С целью определения реальной прочности раствора на сжатие одновременно с образцами изготавливали контрольные кубы размером 70х70х70мм. Полученные результаты совместно с данными испытаний на сжатие кирпича и камня были использованы при расчете нормативных показателей по формуле проф. Онищика. Для получения практических данных о прочности кладки на сжатие, были изготовлены и испытаны опытные образцы – столбы со следующими параметрами: (т. 3, т. 7, т. 8, т. 9).
Образцы изготавливали в производственном корпусе ЦНИИСК, а их испытание проводили в возрасте 28–40 суток.
В каждом случае кладку испытывали на прочность при центральном сжатии в гидравлическом прессе мощностью 1000 тс. Нагрузку на образец подавали этапами, равными примерно 10 % от ожидаемого разрушающего усилия, регистрируя при этом трещины при их возникновении и величины продольных деформаций, которые, в свою очередь измерялись с помощью индикаторов часового типа, установленных на боковых гранях испытуемого столба.
Как правило, деструкция кладки начинается с появления трещин в отдельных камнях против вертикальных швов, т. е. в местах концентрации растягивающих напряжений. С увеличением нагрузки появляются трещины, что и приводит к полному разрушению образца. При потере его несущей способности также наблюдалось скалывание отдельных камней в кладке. Такой характер разрушения объясняется тем, что вся конструкция вследствие неоднородности материалов, а также неровностей поверхности находится в сложном напряженно?деформированном состоянии, при котором отдельные изделия – камень или кирпич – работают как на сжатие, так на изгиб и растяжение (т. 4).
Результаты испытаний кладок приведены на графиках ниже. Как видно, кроме экспериментальных точек, характеризующих прочность кладки при испытании образцов, нанесена нормативная кривая, определяемая формулой Онищика. Эта зависимость прочности кладки от прочности раствора принята в СНиП Ц II-22–81*. Подавляющее большинство экспериментальных точек расположено в зоне или выше кривой. При этом, чем прочнее раствор, тем значительнее увеличивается разница в прочности кладки по нормам и по результатам испытания. (т. 10, т. 11, т. 12).
Приведенные данные показывают, что полученная в опытах прочность кладки, выполненная из высокопустотной керамики на сложном растворе примерно соответствует или получается выше расчетной.
Кружками обозначены места расположения измерительных приборов, которые позволяют при давлении на кладку в прессе регистрировать изменения ее высоты. Не менее интересные результаты дал анализ этапов разрушения кладок. Как правило, первые трещины появляются в интервале от 50 до 100 % от разрушающего усилия. Кладка кирпича традиционной пустотности начинает трещать и трескаться в интервале 50–60 % от разрушающего усилия. На некоторых образцах первые трещины появлялись при значениях 89 %, 93 % и даже 100 % от разрушающей нагрузки, то есть кладка разрушалась практически мгновенно. Специалисты ЦНИИСК Кучеренко считают, что связано это с тем, что у них при испытаниях выкладывалась достаточно высококачественная кладка. В обычных условиях она получается гораздо хуже, испытывает более серьезные прочностно?деформативные нагрузки не только на сжатие, но и на срез и изгиб. Поэтому при давлении на кладку разрушение происходит более равномерно. В то же время, при увеличении высоты камня до 138 мм прочность на изгиб увеличивается, что также играет заметную роль в смещении этапа появления первых трещин.
На графиках отображается прочность образцов кладки в зависимости от прочности раствора. Кружками обозначены образцы по два в каждой серии, а линией – нормативная характеристика, полученная расчетным путем по формуле, которая представлена в СНИПе. Из сравнений видно, что практическая прочность кладки получается выше расчетной, а также то, что с увеличением прочности раствора отрыв фактической прочности кладки от нормативной увеличивается, причем с нарастающей прогрессией.
Кладка из камня 4,5 НФ на слабых растворах находится ниже расчетной характеристики, а при растворах более прочных выравнивается с ней или даже становится чуть выше. Специалисты института строительной физики, проанализировав данные, пришли к выводу, что ситуация, когда результаты получаются выше или равны расчетным, является следствием высокого профессионализма каменщика, выложившего образцы.
В формуле Онищика присутствует коэффициент, называемый «рука каменщика – К». Для высокопрофессионального специалиста он принят номиналом в 1,3. Учитывая, что на большинстве стройплощадок занято немало каменщиков низкой квалификации, для дополнительной безопасности этот показатель принимается равным единице. Вследствие такого понижения график фактической прочности кладки смещается ниже нормативного. На основе этих данных специалистами ЦНИИСК предлагаются следующие понижающие коэффициенты для расчета высокопустотной продукции по таблице 2, предоставленной в СНИПе II-22-81* (т. 05).
Помимо перечисленных показателей, исследовалась деформативность и упругие свойства кладок. По испытываемым образцам интересными являлись упругие характеристики кладок ?. Обратите внимание, что они оказались достаточно высоки – 1030–2500 (для большинства случаев выше указанных в СНИП в среднем в два и более раза) (т. 6).
Анализ результатов испытаний убедил, что при высокой пустотности кирпича раствор естественным образом вдавливается в пустоты, и шов получается тоньше, вследствие чего деформативность кладки получается ниже.
Во время испытаний кладки из керамических поризованных камней производились замеры продольных деформаций индикаторами, установленными на противоположных сторонах образца. На основании полученных измерений определена зависимость между напряжениями и деформациями (т. 13, т. 14, т. 15).
Можно уверенно сказать, что при увеличении процента пустотности уменьшается вес кирпича, соответственно снижается масса всей конструкции в целом, и это обеспечивает экономию на фундаментах. Кроме того, чем выше пустотность и, соответственно, теплотехнические характеристики, тем тоньше, в итоге, получается стена, отвечающая всем требованиям Санкт-Петербурга по теплотехнике. На практике высокопустотная продукция ОАО «Победа ЛСР» нашла применение в строительстве и используется уже не один год. Ранее существовавшая проблема отсутствия нормативной базы по группе данных материалов практически решена, а архитекторы и инженеры-конструкторы, в свою очередь, снабжены всей информацией, необходимой и достаточной для проектировании зданий и сооружений высокой этажности из данного вида строительной керамики.
Для получения более подробной и оперативной информации по докладу Ю. Б. Лапшина «Исследование прочности и деформации кладок» обращайтесь на кирпичное объединение «Победа ЛСР» по тел. 327-9658.
ОАО «Победа ЛСР» – крупнейшее кирпичное объединение России – входит в состав промышленно-строительной Группы ЛСР. Его продукция выпускается на трех кирпичных заводах, расположенных в Санкт-Петербурге и Ленинградской области и вошедших в ОАО 1 июля 2005 года: «Керамика», «Ленстройкерамика», «Победа». Строительные материалы объединения производятся на высокотехнологичном оборудовании с использованием прессов «Steele» (США), линии по выпуску колотого кирпича «W+K Maschinenfabrik GmbH» (Германия), узла резки и садки «Lingle» (Германия), автомата резки-укладки «Freymatic AG» (Швейцария). На современном заводе-автомате, оснащенном техникой фирм Lingle, Braun, Hand, производятся поризованные блоки «Победа ЛСР».
Основными покупателями строительных материалов объединения являются крупнейшие строительные компании Северо-Запада: ЗАО «Строительный трест», «М-Индустрия», «ЛЭК», «Монолитстрой», корпорация «Строймонтаж» и «Петербургская недвижимость».
Помимо сотрудничества с местными строительными компаниями «Победа ЛСР» работает с регионами. В настоящее время предприятием осуществляются поставки продукции в Калининград, Архангельск, Череповец, Мурманск и другие города России. В Москве открыто региональное представительство. Оптовые продажи в Санкт-Петербурге осуществляются через Дирекцию по маркетингу и продажам, а также через дилерскую сеть. Розничные продажи осуществляются через собственную торговую сеть объединения «Кирпичный центр».
