Сопротивление кладки осевому растяжению по неперевязанным швам
В большинстве случаев трещина при растяжении кладки по неперевязанным сечениям проходит по плоскости соприкосновения камня и раствора в горизонтальных швах, когда предел прочности определяется нормальным (т.е. перпендикулярным плоскости шва) сцеплением между камнем и раствором, или по раствору, когда предел прочности раствора при растяжении оказывается меньше сцепления.
Сцепление между камнем и раствором и сопротивление раствора в швах каменной кладки растяжению зависят от клеящей способности раствора и от полноты соприкосновения раствора с камнем.
Последние же определяются многими факторами, среди которых назовем следующие:
- предел прочности, состав, подвижность и водоудерживающая способность раствора;
- конструкция камня, его способность всасывать воду, состояние поверхности камня, соприкасающейся с раствором;
- режим твердения (влажность и температура);
- возраст раствора при кладке и в момент испытания и др.
Большая усадка цементных растворов в кладке вызывает значительные усадочные напряжения, отрывающие на отдельных участках соприкосновения раствор от камня, что часто сводит на нет высокую клеящую способность таких растворов.
По мере повышения содержания в смешанном растворе извести или глины, что ведет к увеличению его водоудерживающей способности, снижаются усадочные деформации в кладке; усадочные деформации снижаются также с увеличением в растворе песка. Однако увеличение количества песка и извести или глины приводит к снижению клеящей способности раствора. Таким образом, для достижения высокого сцепления должно быть подобрано оптимальное содержание в растворе цемента, пластификатора и песка.
Большое значение для сцепления имеют подвижность раствора и способность камня всасывать воду. Так, например, установлено, что увлажнение сухого обожженного кирпича, имеющего водопоглощение 12—14%, до влажности 4—8% при кладке его и применение растворов с повышенным содержанием воды (с осадкой стандартного конуса 12 см и более) повышает прочность сцепления раствора с кирпичом в 2—3 раза (рис. 1). Увлажнение кирпича с низкой водопоглощаемостью, равно как и при применении чисто известковых растворов, нецелесообразно, так как оно снижает сцепление.
Рис. 1. Нормальное сцепление в кирпичной кладке на цементно-известковом растворе
в зависимости от влажности кирпича пластического прессования
(1 — для раствора с осадкой конуса 12-13 см, 2 — то же, но 7-9 см,3 — то же, но 3-5 см)
Большего сцепления в кладке можно достигнуть вибрированием ее при изготовлении. В этом случае сцепление в кирпичной кладке может быть доведено до 8—10 кг/см2, в то время как максимальное сцепление, предусматриваемое в нормах проектирования, равно 1,8 кг/см2.
Нормальное сцепление Rнсц в кг/см2 определяется только в зависимости от предела прочности раствора при сжатии Rн2 и примерно соответствует формуле
Rнсц=3/(1+40/Rн2), (1)
причем, как показано на графике рис. 2,а, повышение сцепления Rнсцс возрастанием прочности раствора при Rн2 > 50 кг/см2 не учитывается. Такая несколько грубая оценка прочности сцепления Rнсц вызвана трудностью учета влияния на него всех перечисленных факторов, каждый из которых может существенно изменить величину Rнсц, подсчитанную по формуле (1). В связи с этим нормами запрещено проектирование конструкций, прочность которых определяется только нормальным сцеплением камня и раствора, в том числе и конструкций, работающих на растяжение по неперевязанным сечениям.
Рис. 2. Растяжение кладки
(а — нормальное сцепление в кладке из камней правильной формы, схема к формуле Rнпер = Nнпер/F = уR1,нсц )
Это, однако, не означает, что сцеплением можно не интересоваться при возведении каменных конструкций. Выше уже отмечалось, что даже при осевом сжатии сцепление оказывает некоторое влияние на несущую способность каменной кладки (особенно для высоких элементов); как мы увидим дальше, сцепление имеет существенное значение для прочности кладки при внецентренном сжатии в случае больших эксцентрицитетов, при сдвиге и изгибе. Очень важное значение имеет сцепление для прочности кладки при воздействии на нее динамических и ударных нагрузок от машин, а также сейсмических воздействий при землетрясениях и т.д.
Источник
Дата введения 1982-07-01
Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 21 октября 1981 г. N 177 срок введения установлен с 01.07.82
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Март 1995 г.
Настоящий стандарт распространяется на все виды каменной кладки, в т.ч. на панели и блоки из кирпича, природных и искусственных камней, стен зданий, строящихся в сейсмических районах, а также несейсмических районах, когда монолитность кладки определяется техническими требованиями по условиям эксплуатации.
Стандарт устанавливает метод определения прочности нормального сцепления (сопротивление кладки осевому растяжению по неперевязанным швам — далее прочности сцепления) раствора с кирпичом или камнем в кладке стен строящихся зданий или на специальных образцах в лабораторных условиях.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Определение прочности сцепления производят путем испытания на осевое растяжение элементов кладки стен в построечных условиях или на специальных образцах, изготовленных в лаборатории.
1.2. Испытания прочности сцепления в кладке стен строящихся зданий проводят строительные лаборатории с целью контроля соответствия требованиям проекта.
1.3. Лабораторные испытания по определению прочности сцепления на контрольных образцах проводят центральные лаборатории строительных трестов (управлений), научно-исследовательские институты, а при изготовлении виброкирпичных панелей и блоков — заводские лаборатории.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ В КЛАДКЕ СТЕН СТРОЯЩИХСЯ ЗДАНИЙ
2.1. Для проведения контрольных испытаний на сцепление кладки из кирпича или камня на стройке следует выбирать участки стен по указанию представителя технического надзора.
Число таких участков в каждом здании должно быть не менее одного на этаж с отрывом по 5 кирпичей (камней) на каждом участке.
На участках стен, где были изменены применяемые материалы или резко менялись погодные условия, необходимо проводить дополнительные испытания.
2.2. Предельная прочность сцепления должна приниматься равной прочности сцепления раствора с кирпичом или камнем, достигаемой в кладке в возрасте 28 сут и при контрольном испытании — 3 мес.
Для предварительного прогнозирования предельной прочности сцепления в кладке стен зданий сейсмических районов испытания проводят через 7 или 14 сут после окончания кладки.
2.3. Испытания по определению прочности сцепления в кладке, выполняемой на растворах с противоморозными химическими добавками или способом замораживания, следует проводить только после оттаивания кладки в сроки, указанные в п.2.2.
2.4. При испытании кладки на сцепление необходимо определять прочность раствора на сжатие, взятого из шва кладки по методике, приведенной в приложении 1.
2.5. Оборудование
Для испытания кладки на сцепление применяют следующее оборудование.
Установка, указанная на черт.1-3. Перечень приборов и приспособлений, необходимых для изготовления установки, приведен в приложении 2.
Скребок (черт.4).
Тросовый захват диаметром 3 мм, длиной 370-400 мм для испытания кладки из кирпича.
Тросовый захват диаметром 5 мм, длиной 700-750 мм для испытания кладки из камней.
Гаечный ключ 10х12 мм, молоток, топорик, напильник.
2.6. Проведение испытания
2.6.1. Испытание кладки на сцепление проводят по схеме, указанной на черт.5.
Черт.1. Устройство для испытания каменной (кирпичной) кладки на сцепление
Устройство для испытания каменной (кирпичной) кладки на сцепление
1 — гидравлический домкрат; 2 — манометр; 3 — рама; 4 — перекладина; 5 — переходник; 6 — траверса; 7 — тяги; 8 — стойки; 9 — регулировочный болт; 10 — шарнир; 11 — тросовый захват; 12 — испытуемый кирпич; 13 — узел троса
Черт.1
2.6.2. При испытании соблюдают следующие требования.
Вертикальные швы расчищают вокруг испытываемого кирпича (камня) при помощи скребков, не допуская сильных толчков и ударов.
Испытываемый кирпич 12 охватывают петлей из тросика 11 по боковым граням, затем петлю подтягивают перекладиной 4 при помощи регулировочного болта 9. Схема захвата кирпича и камня, подготовленного к испытанию, показана на черт.6 и 7.
Раму 3 устанавливают так, чтобы ее стойки 8 опирались на соседние кирпичи (камни). На раму устанавливают гидравлический домкрат 1 с манометром 2. На подвижную часть домкрата при помощи шарнира 10 монтируют траверсу 6 с тягами 7, которые зацепляют за концы перекладины.
Черт.2. Детали устройства: рама, перекладина, траверса
Детали устройства: рама, перекладина, траверса
Рама (поз.3)
Перекладина (поз.4)
Примечание. Размеры в скобках даны для перекладины, применяемой при испытании кладки из камней.
Траверса (поз.6)
Черт.3. Переходник
Переходник (поз.5)
Черт.4. Скребок угловой; Скребок прямой
Скребок угловой (поз.13)
Скребок прямой (поз.14)
Черт.4
Черт.5. Схема испытания каменной кладки на сцепление
Схема испытания каменной кладки на сцепление
1 — гидравлический домкрат; 2 — манометр; 3 — рама; 4 — перекладина; 5 — переходник; 6 — траверса; 7 — тяги; 8 — стойки рамы; 9 — регулировочный болт; 10 — шарнир; 11 — тросовый захват; 12 — испытуемый кирпич (камень); 13 — узел троса
Черт.5
Растягивающее усилие от домкрата передают на кирпич через траверсу, тяги и тросик.
2.6.3. При испытании нагрузка должна возрастать непрерывно с постоянной скоростью 0,006 МПа/с (0,06 кгс/см в секунду). За величину предельной нагрузки принимают максимальное усилие, достигнутое к моменту отрыва кирпича (камня).
2.6.4. При испытаниях следует фиксировать характер разрушения кладки (по поверхности контакта кирпича (камня) и раствора, по кирпичу (камню) или по раствору) и определить общую площадь контакта кирпича (камня) с раствором с погрешностью до 1 см.
Черт.6. Схема захвата природного камня, подготовленного к испытанию
Схема захвата природного камня, подготовленного к испытанию
Черт.7. Схема захвата кирпича, подготовленного к испытанию
Схема захвата кирпича, подготовленного к испытанию
1 — камень; 2 — кирпич; 3 — перекладина; 4 — регулировочный болт; 5 — тросовый захват
Черт.7
2.6.5. Прочность сцепления в каменной кладке оценивают пределом прочности элементов кладки при осевом растяжении.
Предел прочности при осевом растяжении вычисляют с погрешностью до 0,01 МПа (0,1 кгс/см) как среднее арифметическое значение результатов 5 испытаний.
Результаты испытаний заносят в журнал по форме, приведенной в приложении 3.
2.7. Обработка результатов
2.7.1. Предел прочности сцепления при осевом растяжении вычисляют по формуле
,
где — предел прочности сцепления при осевом растяжении элемента кладки в возрасте сут;
— величина отрывающей нагрузки на образец;
— общая площадь отрыва (брутто).
2.7.2. Предельную прочность сцепления кладки, испытанной в ранние сроки, определяют по формуле
,
где — предельная прочность сцепления раствора с кирпичом или камнем, достигаемая в кладке к возрасту 28 сут;
— поправочный коэффициент.
2.7.3. Поправочный коэффициент, учитывающий возраст кладки, принимают по табл.1.
Таблица 1
Возраст кладки, сут | Величина поправочного коэффициента |
7 | 1,6 |
14 | 1,3 |
28 | 1,0 |
2.7.4. Средняя предельная прочность сцепления в кладке стен, определяемая как среднеарифметическая по результатам всех испытаний в здании, должна составлять не менее 90% прочности, требуемой по проекту.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СЦЕПЛЕНИЯ НА ОБРАЗЦАХ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
3.1. Изготовление образцов
3.1.1. Образцы изготавливают одновременно на растворе одного замеса в количестве 5 шт. Одновременно с изготовлением образцов готовят не менее 3 контрольных кубов из того же раствора для определения его марки.
Марку раствора по прочности на сжатие определяют по ГОСТ 5802-86.
3.1.2. Образцы следует изготавливать из двух целых кирпичей (камней) или из двух равных их половинок, уложенных постелями один на другой и соединенных между собой раствором (черт.8).
Черт.8. Контрольные образцы для испытания на сцепление
Контрольные образцы для испытания на сцепление
а — из половинок кирпича; б — из пустотелого целого кирпича; в — из природного камня
Черт.8
Кирпич распиливают на половинки, не допуская разрушения граней. При распиливании допускается увлажнение кирпича с последующим выдерживанием половинок кирпича в помещении не менее суток.
Поверхности разреза в образце располагают в противоположные стороны.
Пустотелый кирпич и камни делить на половинки не разрешается.
3.1.3. Прочность сцепления в панелях и блоках из кирпича и камня определяют на образцах, указанных в п.3.1.2.
Образцы готовят с соблюдением технологии, применяемой при изготовлении панелей и блоков.
3.1.4. Для изготовления образцов следует применять существующие металлические формы с использованием передвижных перегородок или специально изготовленные формы на необходимое число образцов.
Схема раскладки кирпича в формы показана на черт.9.
Черт.9. Схема раскладки кирпича в формы
Схема раскладки кирпича в формы
1 — образец; 2 — металлическая форма; 3 — коврик из резины; 4 — прокладка из плотной резины; 5 — швы, заполненные раствором; 6 — швы, не заполненные раствором
Черт.9
3.1.5. Толщина растворных швов в образцах должна быть равна толщине, принятой в кладке (10-15 см).
При изготовлении образцов в швах выбирают пазы по ложковой стороне глубиной 12 мм для установки захватов.
3.1.6. На подготовленные к испытанию образцы должна быть составлена ведомость по форме, приведенной в приложении 4. Образцы, а также растворные кубы следует маркировать несмываемой краской с указанием даты изготовления и номера.
3.1.7. Изготовленные образцы следует хранить в помещении температурой (20±2) °С и относительной влажностью воздуха (64±10)% или в натурных условиях.
3.1.8. Для определения прочности сцепления в зимней кладке изготовление образцов на обычных растворах и на растворах с химическими добавками производят на открытом воздухе и выдерживают их на морозе в течение 3 сут. После этого образцы и растворные кубы переносят в помещение, где их хранят в условиях, указанных в п.3.1.7, до испытания.
3.1.9. Для оценки величины потери прочности сцепления в образцах, изготовленных в зимних условиях, изготавливают контрольные образцы в помещении и хранят их до испытания в соответствии с требованиями п.3.1.7.
3.2. Оборудование
3.2.1. Для испытания на сцепление образцов из кирпича следует применять разрывную машину по ГОСТ 28840-90 и захватные приспособления, указанные на черт.10.
Черт.10. Схема испытания образцов из кирпича на осевое растяжение
Схема испытания образцов из кирпича на осевое растяжение
1 — образец; 2 — металлический захват; 3 — уголки 60х60х6 мм; 4 — металлическая пластина 20х90х6 мм; 5 — шарнир; 6 — шпилька
Черт.10
Черт.11. Зажимное устройство для закрепления образцов из камня
Зажимное устройство для закрепления образцов из камня
Примечания:
1. Материал — ВСт3пс6.
2. Сварку вести электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75.
3. Все швы =4 мм.
4. Гайки приварить к уголку.
5. В месте пропуска болта в уголке дать отверстие диаметром 20 мм.
Черт.11
3.2.2 Для испытания образцов из камня следует применять установку, приведенную в п.2.5 настоящего стандарта.
Для закрепления образцов используют зажимное устройство, показанное на черт.11.
3.2.3. Допускается испытывать образцы из кирпича по п.2.5.
Зажимное устройство для закрепления образцов из кирпича показано на черт.12.
3.3. Подготовка и проведение испытаний
3.3.1. Образцы, подготовленные к испытанию, не должны иметь повреждений в швах, трещин и околов.
3.3.2. Перед испытанием образцы устанавливают в зажимное устройство и закрепляют их при помощи болтов.
3.3.3. Испытание образцов и обработку результатов проводят в соответствии с пп.2.6 и 2.7.
3.3.4. Результаты испытаний заносят в ведомость по форме, приведенной в приложении 4.
Черт.12. Зажимное устройство для закрепления образцов из кирпича
Зажимное устройство для закрепления образцов из кирпича
Примечания:
1. Материал — ВСт3пс6.
2. Сварку вести электродами типа Э42 по ГОСТ 9467-75.
3. Все швы =4 мм.
4. Гайки приварить к уголку.
5. В месте пропуска болта в уголке дать отверстие диаметром 20 мм.
Черт.12
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (обязательное). ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ РАСТВОРА, ВЗЯТОГО ИЗ ШВОВ КЛАДКИ, НА СЖАТИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Обязательное
1. Прочность раствора определяют путем испытания на сжатие кубов с ребрами 3-4 см, изготовленных из двух пластинок, взятых из горизонтальных швов кладки.
Пластинки изготавливают в виде квадрата, сторона которого в 1,5 раза должна превышать толщину пластинки, равную толщине шва. Склеивание пластинок раствора для получения кубов с ребрами 3-4 см и выравнивание их поверхностей производят при помощи тонкого слоя гипсового теста (1-2 мм). Прочность раствора должна определяться как среднее арифметическое результатов испытаний пяти образцов.
Для определения прочности раствора в кубах с ребрами 7,07 см следует результаты испытаний кубов летних растворов с ребрами 3-4 см умножить на коэффициент 0,8, а результаты испытаний зимних растворов, отвердевших после оттаивания, — на коэффициент 0,65.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное). ПЕРЕЧЕНЬ ПРИБОРОВ И ПРИСПОСОБЛЕНИЙ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВА
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Справочное
Наименование | Количество | Примечание |
1. Гидравлический домкрат грузоподъемностью 5 т по ТУ РСФСР 200-1/1-14-84 | 1 | Шадринского автоагрегатного завода |
2. Манометр на 10 МПа (100 кгс/см) для кирпича, на 20 МПа (200 кгс/см) для камня | 2 | |
3. Рама | 1 | Материал ВСт3пс |
4. Перекладина | 1 | То же |
5. Переходник | 1 | « |
6. Траверса | 1 | « |
7. Тяги =380 мм | 2 | Арматурная проволока класса ВI по ГОСТ 10922-90* |
________________ | ||
8. Стойки-болты М8х70 по ГОСТ 7798-70 | 3 | |
9. Регулировочный болт М8х40 по ГОСТ 7798-70 | 1 | |
10. Шарнир =12 мм, =40 мм | 1 | Арматурная сталь класса АI по ГОСТ 10922-90 |
11. Трос =3 мм, =370-400 мм | 1 | |
12. Трос =5 мм, =700-750 мм | 1 | |
13. Скребок угловой =5 мм, =250 мм | 1 | |
14. Скребок прямой =5 мм, =250 мм | 3 | Из высокопрочной арматурной проволоки класса ВII по ГОСТ 10922-90 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (рекомендуемое). ЖУРНАЛ КОНТРОЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ КЛАДКИ НА СЦЕПЛЕНИЕ В ПОСТРОЕЧНЫХ УСЛОВИЯХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое
ФОРМА
Объект | |
наименование и адрес | |
Дата возведе- | Этаж, номер стены | Вид и марка кирпича (камня) и | Возраст кладки, сут | Величина отрываю- | Прочность сцепления, МПа (кгс/см) | Прочность сцепления по проекту, МПа | Характеристика площади отрыва, % | Примечание | |||
Частное значение | Среднее значение для участка | по контакту | по раствору | по кирпичу (камню) | |||||||
Подписи: | Представитель технического надзора Представитель лаборатории Производитель работ |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (рекомендуемое). ВЕДОМОСТЬ ИСПЫТАНИЯ ОБРАЗЦОВ НА СЦЕПЛЕНИЕ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое
ФОРМА
Характеристика кирпича (камня), вид, марка
Номера | Прочность сцепления, МПа | Характеристика площади отрыва, % | |||||||||
серий | образ- | Состав, консис- | Возраст образ- | Проч- | Величина отры- | Площадь отрыва (брутто), см | Частное значение | Среднее значение | по контакту | по раствору | по кирпичу (камню) |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
Электронный текст документа
подготовлен ЗАО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Издательство стандартов, 1995
Источник