Виды каменной кладки
Различают однослойную кладку и многослойную кладку с двумя плотными слоями (рис. «Виды кладки»), а также арки из кладочных камней и своды.
Однослойная кладка
Однослойная кладка несет нагрузку всей толщиной стены. Она подходит как для наружных, так и для внутренних стен. Стены могут быть выполнены в виде «спрятанной кладки», т.е. со штукатуркой со всех сторон, или в виде кладки с наружным или с наружным и внутренним отделанными слоями, т.е. без штукатурки (лицевая кладка).
«Спрятанная» кладка
Для «спрятанной кладки» подходят все виды камней и все их форматы. В пределах одного этажа для упрощения возведения и надзора за ведением кладки количество видов камней должно быть по возможности ограничено. Стены, как правило, оштукатуриваются, чтобы получить гладкую и ровную поверхность. Наружную сторону кладки необходимо защищать от воздействия погоды, например с помощью штукатурки или облицовки.
Лицевая кладка
В случае внутренних стен однослойная кладка с оштукатуренной задней стороной при всех толщинах стены может выполняться из камней всех видов. Если кладка должна оставаться неоштукатуренной с двух сторон, то при толщине стены 11,5 и 17,5 см камни необходимо подбирать. Так как кладочные камни должны укладываться ложками, то они на обеих продольных сторонах не должны иметь изъянов. Этого особенно трудно достичь, потому что у этих камней для лицевой кладки подходит только одна ложковая сторона и две тычковых.
В случае наружных стен на наружной стороне для лицевой кладки следует применять морозостойкие камни. Каждый слой стены должен иметь по меньшей мере два ряда камней одной высоты, между которыми для повышения безопасности от проникновения косого дождя проходит непрерывный, смещенный через слой, продольный шов толщиной 2 см, тщательно, без пустот заделанный жидким раствором (рис. «Однослойная наружная кладка (лицевая стена)»). Из-за этого повышается толщина стены на 1 см, например, с 30 до 31 см или с 36,5 и 37,5 см. Все швы должны быть на всю толщину заполнены раствором.
Для изготовления лицевой кладки необходимо выполнять следующие правила:
- Кладочные камни для лицевой кладки должны осторожно транспортироваться и складироваться, для того чтобы избежать сколов на ребрах и щербин на ложках и тычках;
- У двухсторонней лицевой кладки часто бывает необходимо подыскивать подходящие камни;
- Для заполнения швов раствором необходимо применять раствор группы II и IIа;
- Части камней должны отпиливаться «болгаркой» или пилой по камню;
- При укладке камней следует выдерживать постоянную толщину швов;
- Раствор должен заполнять полностью весь шов, однако вытекания раствора следует избегать, для того чтобы камни оставались как можно более чистыми;
- Следует постоянно проверять на глаз, лежат ли швы вертикально друг над другом;
- После выполнения лицевой кладки ее следует защитить от проникающей влажности специальным покрытием.
Заделка швов в лицевой кладке может происходить непосредственно после укладки слоя стены. При этом раствор полностью заполненного шва придавливается кельмой или куском водопроводного шланга или кабеля и ровно заглаживается (рис. «Немедленное заглаживание швов»).
Заполнение швов после того, как кладка выполнена, также возможно, если застывший раствор удаляется из шва на глубину 1,5 см без крошек и пыли (рис. «Выскабливание швов в кладке»). Применяемый для этой цели раствор соответствует обычному кладочному раствору. Он не должен быть слишком тонкозернистым и слишком жирным, чтобы не возникали усадочные трещины и капиллярный подсос влаги в конструкцию. Рекомендуется применение заводского раствора для наружных стен с добавками трасса.
Швы следует заполнять за два рабочих прохода. Говорят, также о двухпроходном заглаживании раствора в швах. При первом рабочем проходе в последовательности стыковые швы/ложковый шов необходимо сильным надавливанием обеспечить плотное примыкание во внутреннем шве. При втором проходе в последовательности ложковый шов/стыковые швы необходимо уплотнить раствор в швах с помощью заглаживания стальным шовным шаблоном и крепко прижать его к камням (рис. «Уплотненный стальным шовным шаблоном шов»).
Очистка лицевой кладки в большинстве случаев необходима после затвердевания раствора и стены. Сначала необходимо осторожно удалить затвердевший раствор с помощью кельмы. Если это не удается, то можно попробовать сделать это при помощи чистящего камня того же вида, что и камни кладки, потерев этим камнем загрязненные места. После этого необходима мокрая чистка водой с добавлением моющего средства с помощью корневой щетки. Возможна также очистка с помощью струи пара под давлением. Большие загрязнения раствором в большинстве случаев могут быть удалены только с помощью кислотной обработки. При этом следует выполнять следующие правила:
- Обильно смочить лицевую кладку водой снизу-вверх, чтобы поры заполнились водой и оставались заполненными водой при дальнейшей обработке;
- Обработка 6%-ным раствором уксусной кислоты, специальными средствами для очистки камня или разбавленной соляной кислотой (1:20) снизу-вверх. Известково-песчаные камни и бетонные камни на должны подвергаться кислотной обработке.
- После кислотной обработки кладку необходимо обильно промыть водой снизу-вверх;
- При кислотной обработке следует надевать защитную одежду (резиновые сапоги, резиновые перчатки, резиновый фартук), а также защитные очки.
Защита лицевой кладки может производиться только тогда, когда камни и швы полностью высохнут. В качестве защиты может применяться покрывающая окраска, которая, однако, изменяет цвет кладки, или бесцветная пропитка, например, силиконом. Последнее обеспечивает уменьшение водовосприятия кладки. Для этого применяется прозрачный раствор силиконовой смолы, который наносится на лицевую кладку набрызгом или кистью. После испарения растворителя он образует невидимую, тонкую пленку. Водоотталкивающие свойства держатся, как правило, годами. Дышащие свойства кладки при этом сохраняются. При пропитке кладки следует выполнять следующие предписания по безопасности от несчастных случаев:
- Защищать лицо и руки от соприкосновения с раствором силиконовой смолы;
- Рабочее место защищать от открытого огня и открытого света;
- Запачканную силиконовой смолой одежду немедленно чистить.
Примыкания к кладке
При строительстве стен имеются примыкания в уровне земли, в области междуэтажных перекрытий и в районе примыкания к конструкции чердачного перекрытия и кровли. Все примыкания необходимо выполнять таким образом, чтобы не возникало мостиков холода, и наружная сторона кладки имела однородную поверхность для штукатурки. Этим предотвращается возникновение трещин при воздействиях погоды и колебаний температур.
В уровне земли (у цоколя и в районе воздействия дождевых брызг) стена подвала переходит в стену этажа. В зависимости от высоты расположения цоколя над уровнем земли часть цоколя, на которую воздействуют брызги дождя, отделывается по-разному на высоту 30 см от уровня земли (рис. «Кладка в уровне земли»). При этом стена подвала и стена этажа могут быть заподлицо. Наружная штукатурка стены и цоколя разделяются штукатурной рейкой. Обе штукатурки отличаются, как правило, различной поверхностной структурой и цветом, а также различным составом. Если стена этажа выступает за поверхность стены подвала на 2,5 см (в подрезку), то получается капельная грань. Вместо цокольной штукатурки в области дождевых брызг может устраиваться лицевая кладка или бетонная стена.
В уровне межэтажного перекрытия могут быть различные конструкции, так как толщины перекрытий не привязаны к восьмеричному размеру каменной кладки. Остается высота 25 см для обкладки перекрытия. Если толщина перекрытия составляет 18 или 16 см, то под перекрытием необходимо устраивать выравнивающий слой толщиной 7 или 9 см. Последний может либо бетонироваться вместе с перекрытием, либо выравниваться с помощью кладочных камней DF или NF, либо устраиваться из особых кладочных камней L-образного профиля (L-образные камни) (рис. «Кладка в области примыкания межэтажного перекрытия»). Размеры L-образных оболочек соответствуют обычным толщинам перекрытий. Обкладка перекрытий с наружной стороны происходит камнями NF, 2-DF или L-образными камнями. Расположенная между железобетонным перекрытием и обкладкой теплоизоляция со стороны бетона должна состоять из плиты из пенопласта толщиной 2 см и из слоя волокнистого утеплителя толщиной 5 см.
В области примыкания стены к кровле или чердачному перекрытию во все наружные стены и поперечные стены должны быть заложены кольцевые анкеры или железобетонные пояса, рассчитанные на восприятие растягивающих усилий от внешних нагрузок, например, от ветра или от неравномерных деформаций железобетонных плит. Это важно, например, в сооружениях высотой более двух полных этажей при длине сооружения более 18 м или в стенах, суммарная ширина проемов в которых составляет более 60% длины стены.
Кольцевой анкер надо устраивать непосредственно под перекрытием. Он состоит из армированной кладки или из железобетона (рис. «Кладка в области примыкания чердачного перекрытия»). При выполнении его из железобетона на стену укладываются U-образные камни из обычного материала стены, которые затем армируются 2 стержнями арматуры диаметром 10 мм и заполняются бетоном.
Кольцевые пояса необходимы, когда по причине изменения формы чердачного перекрытия под его опорными частями устанавливаются слои скольжения из пленки или небронированного рубероида.
Кладка с двумя слоями из камня
Кладка с двумя слоями из камня подходит как для межквартирных перегородок, так и для наружных стен. Несущие слои толщиной 11,5 и 17,5 см могут быть высотой не более 2,75 м и проходить только через полные этажи включая мансардный этаж. В наружных стенах наружный слой кладки часто выполняется из лицевой кладки устойчивым против погодных воздействий.
Межквартирные стены
Межквартирные стены, например, между домами блокированного типа или между рядом расположенными квартирами, состоят из отделенных друг от друга стен на расстоянии минимум 3 см (рис. «Виды кладки с нагрузкой»). Они должны обеспечивать достаточную звукоизоляцию и служить для защиты от пожара. Двухслойные перегородки могут быть толщиной от 11,5 см на один слой. Они выкладываются из крупноформатных камней класса плотности не менее 1,0. Возможно также устройство различных по толщине каменных слоев, например, из кладки толщиной 17,5 и 24 см, или можно применять сборные железобетонные панели вместе со слоями из каменной кладки.
Предпосылкой для хорошей звукоизоляции является звукоизоляционная прослойка, по возможности толщиной от 4 до 6 см, которая начинается поверх фундамента и проходит через всю высоту здания. Эту прослойку нельзя заполнять жесткими на изгиб материалами. Между слоями также не должны падать остатки раствора. Этого можно избежать, например, с помощью закрывающего бруска в воздушной прослойке, который подтягивается вверх по мере выкладывания стенок. Также можно использовать плиты из минерального изоляционного материала, которые устанавливаются в прослойку перед возведением второй стенки у уже возведенной первой стенки перегородки. В области примыкания междуэтажных перекрытий уширенный шумозащитный шов улучшает звукоизоляцию стены (см. рис. «Виды кладки с нагрузкой»). Шумозащитный шов может оставаться незаполненным, если отнесенная к площади поверхности стены масса или поверхностная масса каждой стенки составляет не менее 200 кг/м2. В противном случае прослойка заполняется минераловатными звукоизоляционными плитами для пола, по возможности многослойно и со смещением швов между слоями. Плиты из пенопласта и древесноволокнистые плиты из-за их высокой жесткости меньше подходят для повышения звукоизоляции перегородок.
Наружные стены
Стены с двумя каменными слоями могут выполняться с вертикальной воздушной прослойкой и без нее. Часто между каменными стенками устраивают слой теплоизоляции. Ненесущий наружный слой должен быть устойчив против погодных воздействий, поэтому его необходимо выкладывать из морозостойких камней. Наружная стенка должна иметь толщину минимум 9 см. Минимальная длина коротких стенок (пилонов), которые должны нести нагрузки только от наружной стенки, составляет 24 см. Кладка толщиной менее 11,5 см не должна возводиться на высоту более 20 м над уровнем земли. Через каждые 6 м она должна закрепляться на внутренней несущей стене (рис. «Крепление облицовочного слоя кирпича к утеплителю»). В домах высотой в 2 полных этажа треугольник фронтона высотой до 4 м может устраиваться без дополнительного крепления. Наружная стенка может выступать не более чем на 1,5 см над опорой. Наружные стенки толщиной 11,5 см должны крепиться к внутренней стене через каждые 12 м. Они могут выступать выше опоры не более чем на 2,5 см.
Если для крепления облицовочного слоя в каждом этаже применяются допущенные строительным надзором анкеры, то крепление слоев друг к другу с помощью консолей из нержавеющей стали может быть излишним. Подвижные в себе анкеры, воспринимающие разницу температурных и других деформаций обоих слоев кладки, должны всегда быть заделаны в раствор не менее чем на 60 мм (рис. «Подвижный в себе анкер»).
Наружный слой должен быть закреплен во внутреннем слое. Для этого при возведении внутреннего слоя кладки устанавливаются не менее 5 проволочных анкеров из нержавеющей стали диаметром не менее 3 мм на каждый кв. м. Проволочные анкеры устанавливаются в раствор постельных швов на расстоянии по вертикали не более 25 см и по горизонтали не более 75 см. На всех свободных краях кладки, например, в углах стен или у проемов, необходимо дополнительно устанавливать 3 анкера на 1 м длины края стены (рис. «Устройство анкеровки»). Если высота стены превышает 12 м и толщина прослойки между стеной и облицовочным слое кирпича составляет от 7 до 12 см, то следует применять анкеры диаметром 4 мм. Если расстояние между стенками составляет от 12 до 15 см, то на каждый кв. м стены следует устанавливать по 7 анкеров. Если проволочные анкеры устанавливаются в постель из легкого раствора, то следует применять LM 36. Для того чтобы через проволочные анкеры во внутреннюю оболочку не могла проникнуть влага, на проволочные анкеры должны быть надеты пластмассовые шайбы таким образом, чтобы, например, конденсационная вода могла капать в воздушную прослойку (рис. «Проволочный анкер»).
При двухслойной наружной стене со штукатурным слоем, внутренний слой представляет собой стену толщиной не менее 11,5 см, которая возводится, как правило, вначале. На наружной стороне внутреннего слоя наносится составной слой штукатурки в качестве влагоизоляции. Наружный слой состоит из облицовки толщиной не менее 9 см из морозостойких кладочных камней (рис. «Двухслойная наружная стена со слоем штукатурки»). Так как строительные материалы наружного и внутреннего слоев имеют различные величины деформаций, то оба слоя необходимо разделять воздушной прослойкой толщиной примерно в палец.
Двухслойная наружная стена с теплоизоляцией внутри состоит из наружной и внутренней стенок, разделенных слоем теплоизоляции (рис. «Двухслойная наружная стена с внутренней теплоизоляцией»). Оба слоя кладки должны быть толщиной не менее 11,5 см. Их надо соединять друг с другом с помощью проволочных анкеров. Теплоизоляционный слой, называемый также внутренним утеплением, остается без воздушной прослойки и не должен превышать тол- шины 15 см. Если применяются теплоизоляционные плиты типа минераловатных плит или плит из пенопласта, то лучше применять анкеры с отгибом только на одном конце. Плиты утеплителя тогда могут протыкаться анкерами и подтягиваться к внутренней стенке. Только после этого концы анкеров отгибают соответствующим инструментом, причем длина отогнутых коленец анкеров должна быть не менее 2,5 см.
Если пространство между двумя стенками заполняется утепляющей засыпкой, то ее следует укладывать в прослойку постепенно вместе с выкладыванием наружного облицовочного слоя. Засыпка состоит из водоотталкивающего легкого заполнителя, например, из вулканического камня. Постепенная засыпка и тщательное уплотнение обеспечивают заполнение прослойки без пустот и разрывов.
У подошвы двухслойной стены с внутренним утеплением необходимо устройство горизонтальной гидроизоляции. В облицовочном слое необходимо предусмотреть открытые стыковые швы или промежутки между камнями для вентиляции, чтобы влага могла выходить. Величина этих отверстий должна составлять не менее 50 см2 на каждые 20 м2 площади стены, включая окна и двери (рис. «Подошва двухслойной наружной стены с внутренней теплоизоляцией»).
Двухслойная наружная стена с воздушной прослойкой состоит из наружного облицовочного слоя толщиной минимум 9 см, внутреннего слоя толщиной минимум 11,5 см и лежащей между ними воздушной прослойки толщиной от 6 до 15 см (рис. «Двухслойная наружная стена с воздушной прослойкой»). Внутренняя и наружная стенки должны быть скреплены друг с другом анкерами.
Согласно DIN 1053 на каждые 20 м2 вентилируемой площади стены, включая окна и двери, следует устраивать верхние и нижние вентиляционные отверстия общей площадью 75 см2. Необходимое сечение отверстий для вентиляции в наружном слое стены достигается, если стыковые швы первого и последнего ряда кладки остаются открытыми. Это справедливо для камней высотой 11,3 см. Если ведется кладка из тонких камней с ложковой перевязкой, то стыковые швы ложкового и тычкового слоев обоих нижних и обоих верхних рядов кладки должны быть открытыми. Кроме того, следует учитывать, что под окнами и над перемычками вентиляция также должна быть обеспечена через открытые стыковые швы. Вместо открытых стыковых швов в кладку облицовки могут быть включены специальные вентиляционные камни.
Так как, несмотря на все предосторожности, в нижнюю часть воздушной прослойки могут попадать остатки раствора, то для обеспечения полноценной вентиляции открытые стыковые швы должны располагаться только во втором и в третьем ряду кладки облицовочного слоя. По причинам защиты от погодных условий и от дождевых брызг рекомендуется в цокольной части стены открытые стыки располагать не ниже 10 см над уровнем земли и по их нижней грани расположить горизонтальную гидроизоляцию, чтобы отводить падающую и капающую воду.
Двухслойная наружная стена с внутренней теплоизоляцией и воздушной прослойкой состоит из двух скрепленных друг с другом слоев кладки с лежащей между ними воздушной прослойкой и утепляющим слоем (рис. «Двухслойная наружная стена с внутренней теплоизоляцией и вентилируемой воздушной прослойкой»). Минимальная толщина наружного слоя 9 см, внутреннего слоя 11,5 см. Толщина воздушной прослойки не менее 4 см, когда счищен вытекший раствор. Толщина утеплителя не должна превышать 11 см, так как вместе толщина воздушной прослойки и утеплителя не должна превышать 15 см. Укрепленный на внутреннем слое стены утеплитель уменьшает теплопотери помещений. Циркулирующий в прослойке воздух отводит влагу, препятствуя образованию конденсата. Вентиляция должна быть обеспечена через отверстия в облицовочном слое у подошвы стены и под карнизом.
При устройстве двухслойных наружных стен с вентилированием воздушной прослойки плиты утеплителя должны быть плотно пристыкованы друг к другу и приклеены к внутреннему слою стены или укреплены на нем с помощью когтевых плиток на анкерах. Кроме того, на анкеры должны быть надеты пластмассовые шайбы, так, чтобы конденсат мог капать в центр воздушной прослойки.
Если, например, при утеплении существующей стены применяются забивные анкеры, их надо забивать уже с надетыми гильзами в дюбели, вставленные в предварительно пробуренные отверстия в стене. Гильзы защищают анкер от сгибания при забивке и могут быть использованы для последующего отгиба концов анкера.
Стены-заполнения
Под стенами-заполнениями понимают заполнение между несущими строительными элементами, как, например, между колоннами и перекрытиями в фахверковом и каркасном строительстве (рис. «Стены-заполнения в железобетонных каркасных зданиях»). Стены-заполнения — это ненесущие стены, которые передают свой собственный вес и ветровую нагрузку, как, например, наружные стены, на несущие строительные элементы. Статическим расчетом можно пренебречь, если:
- Стены раскреплены с четырех сторон, например, с помощью зубчатого соединения, перевязки или анкеровки;
- Применен нормальный раствор MG Па, тонкошовный раствор или легкий раствор LM 36;
- Максимально допустимая площадь заполнения не превышена (табл. «Наибольшие допустимые значения площади заполнения в несущих наружных стенах без расчета»). Она зависит от толщины стены, высоты над уровнем земли и от соотношения:
ε = большая сторона плоскости стены/меньшая сторона плоскости стены.
Для заполнения наружных стен подходят все морозостойкие кладочные камни. Если применяются другие строительные материалы, необходимо обеспечить соответствующую защиту от погодных воздействий (выветривания). Перед выкладыванием первого слоя кладки необходимо всегда делать прокладку из рубероида.
Стены-заполнения в фахверковом строительстве
Площади заполнения ограничиваются вертикальными стойками, порогами, ригелями, раскосами, прогонами и балками. Они, как правило, имеют ширину от 90 до 120 см и высоту, равную высоте этажа. Так как дерево коробится, кладка заполнения не может соприкасаться с деревом. Для этого обычно применяется анкерная шина и анкеры. На боковых деревянных строительных элементах устанавливаются анкерные шины, на которые подвешиваются анкеры из нержавеющей стали на расстоянии 2—3 слоев. Прибитые к деревянным стойкам треугольные бруски или забитые гвозди являются часто применяемыми возможными средствами крепления стен-заполнений к фахверку. Шов между кладкой и деревянными элементами должен заполняться минеральным войлоком и эластично запечатываться мастикой. Если для герметизации шва применяется самоклеящаяся лента из пенистого материала, то ее необходимо устанавливать на деревянных элементах фахверка перед началом ведения кладки.
Стены-заполнения в каркасном строительстве
Стены-заполнения в железобетонных каркасных зданиях, как правило, имеют большую площадь. Анкеровка в железобетонных колоннах происходит либо за счет перевязки с боковыми выступами в колоннах, либо с помощью анкеровки, как в фахверковом строительстве (рис. «Анкеровка с помощью анкерных шин и анкеров»). При этом анкерные шины устанавливаются в опалубке колонн и ригелей перед бетонированием.
Стены-заполнения в зданиях со стальным каркасом связываются с колоннами путем встройки их в стальные профили либо с помощью стальных уголков, дополнительно установленных на колонны (рис. «Анкеровка во фланцы стальных профилей»). Вместо кладки для стен-заполнений могут применяться крупноразмерные плиты, стеновые панели или сборные стеновые элементы.
Каменные арки и своды
Выложенными из камня арками и сводами перекрывают проемы в стенах и целые помещения. Среди арок различают сегментные арки и круговые арки; особыми формами отличаются плоские арки, стрельчатые арки и коробчатые арки (рис. «Формы арок»). Среди сводов различают, например, бочарный свод и сегментный свод. Бочарный свод похож по виду и исполнению на круговую арку, сегментный свод — на сегментную арку. Арки и своды, как правило, выкладываются из камней форматов DF или NF. Для арок малого радиуса и для сводов целесообразно применять клинчатые камни.
Сегментные арки
Сегментные арки выкладываются по арочному лекалу (кружалу) из дерева, которое имеет ту же форму, что и выкладываемая арка (рис. «Сегментная арка»). Для того чтобы можно было изготовить кружало из досок, необходимо определить радиус арки и серединную точку арки. Радиус и серединная точка арки зависят от длины проема в стене, называемого пролетом, и от высоты подъема арки h, называемой стрелой арки.
По серединной точке арки рихтуются обе пяты арки и все ряды камней. Пяты арки необходимо устраивать так, чтобы верхняя поверхность арки в пяте попадала на опорный шов. При рихтовке камни следует устанавливать таким образом, чтобы ширина шва внизу была не менее 0,5 см, а вверху — не более 2,0 см. Количество рядов камней получается в зависимости от высоты ряда и длины арки. Количество рядов можно рассчитать. Необходимо исходить всегда из нечетного количества рядов. Они всегда откладываются на кружале справа и слева до вершины арки. Контроль ведется по положению среднего слоя, который должен лежать по центру арки. При кладке арок действительны в основном правила перевязки при кладке столбов. Слои выкладываются попеременно справа и слева, начиная с ложковых рядов, чтобы нагрузка на кружало была более равномерной и можно было выложить замковый слой. Все камни и слои выкладываются с полностью заполненными швами из раствора растворных групп II, IIа или III.
Круговые арки и коробчатые арки так же, как и сегментные арки, выкладываются по кружалам.
Плоские (клинчатые) арки
Особой формой каменных арок являются плоские арки. Плоская арка является горизонтальной перемычкой с небольшой стрелой подъема. Стрела подъема зависит от пролета и составляет около 2 см. Кружало для плоской арки состоит из доски с малой стрелой подъема (рис. «Плоская арка с кружалом»). Стрела подъема может быть обеспечена не выгибом доски, а песчаной подушкой. Плоскости пят плоских арок устраиваются наклонными, что создает определенное предварительное напряжение в арке. Целесообразными уклонами пят арок являются уклоны от 4:1 до 6:1.