ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ КИРПИЧНОЙ КЛАДКИ: ОТ СМЕНЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ К РЕАЛЬНЫМ РЕЗУЛЬТАТАМ (ЧАСТЬ 1)
Современные высокотехнологичные строительные материалы экономически и эстетически привлекательны, обладают высокой эффективностью, но имеют достаточно ограниченную область применения. Сталь и тяжелый бетон прочны и устойчивы к трещинам, но малопригодны для ограждающих и защитных конструкций и покрытий. Теплоизоляционные и защитные материалы не достаточно долговечны и прочны и не могут использоваться для изготовления несущих конструкций. Конструкционно-теплоизоляционные материалы, несмотря на свою привлекательность, не обладают высокой надежностью и долговечностью.
По количеству положительных качеств конкурировать с кирпичной кладкой может древесина, но она гораздо менее огне-, биостойка и долговечна. Кроме того, древесина в силу естественного происхождения исключает возможность искусственно влиять на ее структуру, добиваясь повышения технической эффективности материала, а только позволяет использовать данные природой свойства. Поэтому академик Г. П. Передерий говорил: «…можно принять как правило: как только инженер рассматривает вопрос о постройке постоянного моста, он прежде всего должен подумать о мосте каменном и, отказываясь от него, должен сознавать, что отказывается от наилучшего решения, на что, конечно, должны быть достаточно уважительные причины».
Получение крепкой долговечной кладки на сегодняшний день является проблемой, поскольку ее прочность пока существенно отстает от прочности бетона. За последние
50 лет средняя прочность бетона повысилась с 150–200 кгс/см2 до 400–500 кгс/см2 и более. Прочность неармированной кирпичной кладки не изменилась и составляет 39 кгс/см2 (при использовании кирпича марки 300 и раствора 200). Применение поперечного армирования повышает прочность кладки
до 78 кгс/см2.
Обычно кладка представляется простым набором раствора, швов и кирпича, поэтому обычно стремятся повысить прочность кладки, повышая прочность на сжатие и изгиб кирпича и раствора. Но это представление в корне неверно. Кладка – это результат совместной работы и взаимодействия структурных элементов разного уровня в зависимости от их значимости и геометрических размеров. Следует рассматривать структурные элементы кладки от наиболее крупных к более мелким: взаимодействие кирпича и раствора, цементного камня и заполнителя в растворе швов, кристаллического сростка и гелевой составляющей в цементном камне, системы пор и пустот разного уровня и т.п. Подобный порядок – результат развития классической науки.
Изменились представления и о материале кладки. Сегодня учитывается ее возраст, внешние воздействия, качество вяжущих и других структурных элементов. Нормативные документы учитывали эти факторы и раньше, но переход на высокопрочные, более стабильные по свойствам цементные растворы позволил снизить влияние фактора времени. Ползучесть кладки оценивается с помощью коэффициента ползучести в зависимости от вида кирпича и раствора. Экстенсивный путь развития прочностных и деформативных свойств кладки исчерпал себя, поскольку увеличение прочности кирпича и раствора мало отражается на прочности кладки.
Зависимость прочности кладки от исходных материалов приведена на рис. 1.
Новейшие научные достижения обязывают принимать во внимание сложные внутренние процессы взаимодействия структурных элементов на различных уровнях структуры. При этом следует учитывать особенности технологии возведения кладки, условия ее эксплуатации и возраст материала.
