Каменные работы представляют собой поштучную укладку камня на растворе. Такую кладку выполняют при устройстве фундаментов, стен зданий и сооружений, колонн, столбов, арок и других строительных конструкций, работающих главным образом на сжатие.
Процесс укладки камней в конструкции не поддается механизации, поэтому основным направлением совершенствования этого процесса является дальнейшая механизация заготовительных, транспортных и вспомогательных процессов, способов, приемов, инструментов, приспособлений, организации рабочего места и труда. Следовательно, каменные работы связаны с выполнением вручную конструкций из камневидных материалов и каменной кладки.
Размещение штучных стеновых материалов в каменной конструкции в определенном сочетании называют каменной кладкой.
В зависимости от вида применяемых материалов каменную кладку подразделяют на кладку из искусственных камней (кирпичная и блочная) и кладку из природных камней (бутовая, бутобетонная и тесовая).
Кирпичную кладку выполняют из глиняного и силикатного кирпича. Она используется для возведения стен, столбов, арок, сводов и т. п.
Мелкоблочную кладку выполняют из керамических и природных камней правильной формы для сооружения стен и подвалов.
Облегченную – из пустотелого кирпича и теплоизоляционных материалов для возведения наружных стен.
Тесовую – из природных камней, которым при обработке придают правильную форму, для строительства монументальных зданий и инженерных сооружений.
Бутовую – из природных камней неправильной формы. Такая кладка прочна, влагоустойчива, но имеет значительный вес и требует большого количества раствора.
Бутобетонную – из бетонной смеси и втапливаемых в нее камней, которую применяют для устройства фундаментов, стен подвалов, подпорных стенок и т. п. Данная кладка обладает большой прочностью и долговечностью, чем бутовая.
Кладку выполняют также с облицовкой из искусственных или природных камней.
По сложности выполнения каменная кладка подразделяется на:
– простейшую (стены наружные и внутренние без архитектурных деталей);
– простой сложности (карнизы, пояса, пилястры, полуколонны, проемы криволинейного очертания);
– средней сложности (стены с усложненными частями до 20 % площади всех стен);
– особо сложную (арки, своды и т. д.).
По толщине кирпичную кладку различают: в полкирпича (120 мм); в 1 кирпич (250 мм); в 1,5 кирпича (380 мм); в 2 кирпича (510 мм); в 2,5 кирпича (640 мм) и т. д.
Камни имеют опорные и боковые поверхности. Опорные поверхности – это постель камня, а боковые – тычок и ложок.
Крайние камни в стене называют верстовыми, а промежуточные между верстовыми – забуткой.
Каменная кладка выполняется из отдельных камней, соединяемых раствором в одно целое. Растворы, применяемые для устройства каменных конструкций, называются кладочными, они связывают между собой отдельные камни, препятствуя их взаимному перемещению.
Раствор – это смесь вяжущего, мелкого заполнителя, воды, химических добавок и других наполнителей, обладающих определенными технологическими и физико-механическими свойствами. Раствор предохраняет кладку от продувания и проникновения влаги и обеспечивает более равномерную передачу усилий. Раствор на объект должен доставляться заданной марки.
К свойствам раствора относят подвижность, водоудерживающую способность, расслаиваемость, плотность и др.
Подвижность раствора характеризуют ее пластичные свойства и удобоукладываемость. Ее определяют погружением стандартного конуса и принимают для обычной бутовой кладки: под лопатку – 4–6 см; под залив – 13–15 см, для кладки из обычного кирпича – 9–13 см; из многодырчатого и пустотелого кирпича – 7–8 см.
Водоудерживающая способность – способность раствора удерживать в своем составе до 95 % воды.
Для повышения подвижности и водоудерживающей способности в растворы вводят пластифицирующие добавки.
Расслаиваемость – свойство смеси, определяющее ее сопротивление процессу разделения на отдельные компоненты – цементное тесто и заполнитель. Она имеет важное значение для оценки качества смеси и однородности ее свойств по всему объему.
По плотности в сухом состоянии различают тяжелые растворы (плотность 1500 кг/м3) и легкие (менее 1500 кг/м3).
В тяжелых растворах заполнителем является естественный песок из плотных горных пород. В легких применяют пески, получаемые путем дробления и просеивания легких горных пород (пемзы, туфа) или искусственных легких материалов.
Для каменной кладки применяют растворы: простые – цементные и известковые; сложные – цементно-известковые и цементно-глиняные.
Растворы различают по виду вяжущих компонентов.
1. Известковые. Они обладают большой подвижностью, легко расстилаются по ряду камней, обеспечивают большую производительность камней.
Недостатки: допустимы при небольших нагрузках и сухих местах.
2. Смешанные или сложные растворы (цементно-известковые, цементно-глиняные). Применяются в конструкциях нормальной прочности и сырых местах. Добавка улучшает подвижность, водоудерживающую способность и плотность раствора.
3. Цементные с небольшой добавкой извести или глины. Применяют для кладки высокопрочных конструкций (столбы, перемычки).
4. Глиняные и гипсовые растворы для многоэтажной кладки применяют в районах с сухим климатом.
Марки растворов выбираются по проекту в зависимости от степени долговечности зданий и температурно-влажностного режима (подземные, надземные конструкции).
Растворы в соответствии с прочностью на сжатие делятся на марки 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200 и 300.
По роду заполнителя растворы бывают тяжелые (холодные) на силикатном песке и теплые – на шлаковом или пемзовом песке.
Для надземной кладки с относительной влажностью помещений до 60 % состав цементно-известкового раствора с маркой цемента М 400 и маркой раствора М 100 и М 50 составляет:
М 100 1:0,2:3; М 50 1:0,7:6 (цемент: известь: песок).
Цементно-глиняные растворы:
М 100 1:0,2:3; М 50 1:0,7:6 (цемент: глина: песок).
Для подземной кладки с влажностью 50–70 % состав растворов для данной марки цемента аналогичен.
Каменная кладка представляет собой монолит, в котором уложенные камни не должны смещаться под влиянием действующих на кладку нагрузок. Для обеспечения этого требования отдельные камни следует укладывать с соблюдением определенных условий, называемых правилами разрезки каменной кладки. Существует три правила разрезки швов в кладке.
Первое правило устанавливает максимально допустимый угол наклона силы, действующей на горизонтальный ряд кладки. Камни должны укладываться плоскими слоями (рядами), перпендикулярными к направлению действующей нагрузки. Такое правило вытекает из свойств камня хорошо сопротивляться сжатию и плохо – растяжению и изгибу. Во избежание изгиба опирание вышележащего камня должно происходить не в отдельных точках, а по всей постели, т. е. по плоскости.
Слои (ряды) кладки необходимо располагать так, чтобы действующая на кладку сила была направлена перпендикулярно к постели камней. Отклонение от действующей силы по вертикали допускается не более 15–17О. В этих пределах усилие сдвига воспринимается силами трения между слоями камней.
Второе правило регламентирует расположение вертикальных плоскостей кладки относительно постели. Деление кладки в пределах каждого ряда необходимо производить тремя взаимно перпендикулярными плоскостями. В массиве кладки при таком членении появляются швы: горизонтальные – по постели слоя и вертикальные – поперечные и продольные. Если же членение кладки произвести наклонными плоскостями, то в ней появятся клиновидные камни, которые под действием нагрузки будут стремиться раздвинуть соседние камни, а также камни с легко скалывающимися острыми углами и нарушить целостность конструкции.
Третье правило определяет взаимное расположение вертикальных продольных и поперечных швов в смежных рядах кладки. Камни вышележащего ряда необходимо укладывать на нижележащий ряд так, чтобы они перекрывали вертикальные швы между камнями в продольном и поперечном направлениях, т. е. кладку следует вести с перевязкой вертикальных швов в смежных рядах. Такая перевязка швов устраняет опасность расслоения кладки на отдельные столбики, что может привести к разрушению кладки под нагрузкой.
Использование в кладках прочных растворов на цементном вяжущем позволяет несколько отступить от этого правила. В настоящее время допускается не перевязывать вертикальные продольные швы в пяти смежных рядах или вертикальные продольные швы в трех смежных рядах кладки.
Степень заполнения раствором швов наружных стен на фасадах зависит от отделки стен на поверхности.
Если проектом предусмотрено оштукатуривание стен, то для лучшего сцепления штукатурки и кладки швы снаружи не заполняют на глубину 10–15 мм. Такая кладка носит название кладки «впустошовку».
Если штукатурка или облицовка кладки не предусмотрена, то кладку ведут «под расшивку», т. е. с полным заполнение швов и с последующей их обработкой (расшивкой). Снаружи швы можно отделывать, придавая им различную форму: выпуклую наружу, вогнутую.