Влияние прочности раствора на прочность кладки из мелких пенобетонных камней

Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова_2009, №4

ПириевЮ.С.О., ст. преп.

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

ВЛИЯНИЕ ПРОЧНОСТИ РАСТВОРА НА ПРОЧНОСТЬ КЛАДКИ ИЗ МЕЛКИХ ПЕНОБЕТОННЫХ КАМНЕЙ

В работе приведены результаты экспериментальных исследований прочности кладки из мелких пенобетонных камней в зависимости от марки раствора.

Ключевые слова: пенобетон, кладка, раствор, деформативность, трещина, сжатия, сопротивление, камень, разрушение.

Повышение требований к теплозащите ограждающих конструкций гражданских зданий привело к интенсификации поиска эффективных материалов. Особенно актуально это для нашей области, где наблюдается значительный рост жилого строительства. В связи с этим все большое распространение получили пенобетонные стеновые материалы.

Однако до сих пор пенобетон используется в качестве теплоизоляционного материала. Это связано и с тем, что исследования в области пе-нобетонов проводятся в основном на оптимизацию структуры и улучшение теплотехнических свойств теплоизоляционных пенобетонов.

Известно, что прочность кладки зависит от ряда влияющих факторов и, в первую очередь, от прочности камня. Исследования [2, 3] показали, что прочность кладки при центральном сжатии оказывается всегда меньше прочности камня, определенной в его стандартных опытах на сжатие. Однако это характерно только для традиционной кладки из мелких камней значительной прочности (марки М100...М300) на растворах небольшой прочности (марки М25...М100), так как в слое раствора возникают и развиваются значительные растягивающие деформации, которые способствуют раннему разрушению камня.

В центрально сжатой кладке камень всегда находится в сложном напряженном состоянии, испытывая одновременно внецентренное сжатие, изгиб и растяжение. Камни и раствор в кладке находятся в диаметрально противоположных напряженно-деформационных состояниях. Это объясняется различием деформатив-ных свойств камня и раствора, неоднородность растворной постели и другими факторами.

При применении менее деформативного раствора, чем камень (например, пенобетонный блок), это вызовет обратное явление - поперечное сжатие камня и соответствующее растяжение раствора. Этот показатель зависит от соотношения деформативных свойств материалов.

Причиной разрушения кладки является наступление предельного состояния по прочности 66

(разрушения) от совместного действия сжимающих и растягивающих напряжений в отдельных точках и локальных участках камня и раствора. Нормативная методика расчета кладки [1], основанная на эмпирической зависимости проф. Л. Онищика [2], особенностей работы кладки из современных эффективных материалов не учитывает и имеет значительную погрешность.

С целью изучения влияния прочности раствора на деформативно-прочностные свойства кладки из мелких пенобетонных камней была проведена серия испытаний образцов-столбов. Для кладки применяли мелкие пенобетонные камни размерами 250 х 120 х 88 мм, изготовленные из конструкционно-теплоизоляционного бетона класса В2 и В2,5 (соответственно со средней плотностью 600 и 700 кг/м3). Высота образцов-столбов были равной 1,0м, с поперечным сечением равным 250 х 250 мм и с соблюдением правил перевязки. Для получения достоверных данных были изготовлены по 3 образца-близнеца столбов.

Кладку выполняли на цементно-песчаном растворе марки М25, М50, М75 и М100. Образцы выдерживали в лабораторных условиях при нормальном температурно-влажностном режиме в течение 28 суток. Испытания были выполнены на кратковременное центральное сжатие на гидравлическом прессе ПСУ-50 ступенчатым на-гружением с шагом 400 кг. Продольные и поперечные деформации измеряли индикаторами часового типа ИЧ-10 с точностью измерений 0,01 мм и ИЧ-1 с точностью измерений 0,001 мм, которые были установлены по всем четырем граням образцов.

Прочность кладки при кратковременном на-гружении определили для всех образцов. Сопротивление сжатию кладки из мелких пенобетон-ных камней, полученное таким образом, колебалась в пределах от 0,9 МПа ...1,2 МПа для камней класса В2 (средней плотностью 600 кг/м3) до 1,2 МПа.1,5 МПа для камней класса В2,5 (средней плотностью 700 кг/м3) (рис. 1).

Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова

2009, №4

Характер деформирования всех образцов не сильно отличался друг от друга. При нагруже-нии 0,55...0,65 от разрушающей нагрузки в них возникли первые локальные трещины в верхних и нижних рядах кладки камней, которые при дальнейшем увеличении нагрузки объединились в магистральные. Магистральные трещины появились, в основном, при нагружении 0,8.0,9 от разрушающих и проходили по пенобетонным камням и частично по вертикальному шву.

Необходимо отметить, что первые трещины возникли в образцах, изготовленных на более прочном растворе, чем в аналогичных образцах, при одинаковом классе пенобетонных камней. Это объясняется тем, что повышается напряженно-деформированное состояние кладки при увеличении марки раствора, так как раствор яв-

ляется сдерживающим фактором при потери сопротивления кладки.

Разрушение образцов происходило вследствие разрушения (раздробление) камней, находящихся в зоне магистральных трещин. Таким образом, появление магистральных трещин показывает, что несущая способности кладки близка к исчерпанию.

Как видно из рисунка, с повышением марки раствора прочность кладки увеличивается. Поэтому, конструкционно-теплоизоляционный пенобетон средней плотности 600-700 кг/м3 даже при применение раствора марки М 50 может быть использован в качестве несущих конструкций стен для малоэтажных домов, где нагрузка на стены не превышает 12-15 кг/см2.

г

Р., кг/см

Р' РОГ:ТВ - КГ/СИ

Рис. 1. Зависимость прочности кладки от прочности раствора:

1 - при классе пенобетона по прочности В2 (средняя плотность Б600),

2 - при классе пенобетона по прочности В2 (средняя плотность Б700), 3 - при классе пенобетона по прочности В2,5 (средняя плотность Б700).

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции». М., Стройиздат, 1983 - 39 с.

2. Онищик Л.И. Прочность и устойчивость каменных конструкций. - М., ОНТИ, 1937 - 291с.

3. Донченко О.М., Дегтев И.А., Пириев Ю.С. Конструкции наружных стен гражданских зданий из пенобетона// Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова №4 -Белгород, 2003. с.78-84.