Каменные конструкции

Каменные конструкции возводят из природных и искусственных камней, укладывая их на строительном растворе с соблюдением определенных правил.

Природные камни используются в виде рваного бутового камня, тесаного бутового камня, плитняка, пиленых камней из известняка, пемзы, туфа, ракушечника. Искусственные – кирпич глиняный (керамический): полнотелый, пустотелый, пористый, пористо-пустотелый, отделочный; кирпич силикатный;  блоки керамические, блоки легкобетонные. 

Любой камень правильной формы имеет шесть плоскостей, наибольшую из которых (опорную) при укладке камня плашмя называют постелью, длинные боковые грани – ложками, а короткие – тычками.
Смеси кладочные отличаются друг от друга используемым вяжущим, заполнителем, прочностью.
В зависимости от использованного вяжущего кладочные растворы могут быть простыми (цементными или известковыми), сложными (цементно-известковыми, цементно-глиняными), а в зависимости от заполнителя – теплыми (на легких заполнителях) или холодными (на тяжелых заполнителях).

По прочности раствор разделяют на марки 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150 и 200. 

Растворы для каменной кладки должны быть не только прочными, но и достаточно технологичными, т. е. они должны позволять укладывать их на основание тонким однородным слоем. Для этого раствор не должен содержать включений, превышающих по размеру толщину шва и обладать достаточной удобоукладываемостью, которая существенно повышается введением в раствор пластификаторов.

В качестве пластификаторов используются тонкодисперсные минеральные добавки (известь, глина, активные минеральные добавки) или органические поверхностно-активные вещества, в том числе и суперпластификаторы. 

Кроме пластификаторов в состав кладочных растворов могут вводиться другие добавки для модификации его свойств. Например, снизить температуру замерзания могут противоморозные добавки (хлористый натрий, поташ, нитрит-нитрат кальция), ускорить твердение можно с помощью добавки в раствор ускорителей твердения. 

Большое значение для качества кладочного раствора имеет гранулометрический состав заполнителей. Песок не должен содержать частиц крупностью более 5 мм.
При возведении каменных конструкций используется также стальная арматура и детали крепления перегородок.

Назначение кладочного раствора: скрепление камней, перераспределение нагрузок, обеспечение плотности кладки.

Элементы каменной кладки
Каменная кладка выполняется рядами. При укладке камня длинной стороной вдоль стены образуется ложковый ряд, а при укладке короткой – тычковый. Все наружные ряды кладки с обеих сторон называются верстами. Версты бывают наружными, если они образуют наружный (обращенный на фасад) ряд, и внутренними, если ряд кладки выходит внутрь помещения. Версты могут быть соответственно ложковые и тычковые. Внутренние ряды кладки, уложенные между верстами, называют забутовочными рядами или просто забуткой.

Зазоры между отдельными камнями в кладке образуют швы. В зависимости от расположения в кладке они бывают горизонтальными (постель) и вертикальными. Последние, в свою очередь, разделяются на продольные, если они расположены вдоль стены и поперечные – поперек стены. Швы между отдельными кирпичами должны быть заполнены раствором. Толщина растворного шва – 10 мм.
Если раствор в швах не доходит до лицевой поверхности на 10-15 мм, то кладку называют “впустошовку”. Ее применяют при кладке стены под штукатурку. 

Если раствор в швах доходит до лицевой поверхности стены, то кладку называют “вподрезку”, так как выдавливаемый из швов в процессе кладки излишек раствора подрезается кельмой заподлицо с поверхностью стены. Такие швы могут отделываться специальным инструментом – расшивкой, с помощью которой шву придают форму валика или выкружки. Такая кладка называется “под расшивку”.

Правила разрезки каменной кладки

При производстве каменной кладки особое значение имеет порядок расположения камней, от которого зависят устойчивость и прочность каменного сооружения. Камни и раствор должны работать как монолитный массив, способный сопротивляться действующим на него усилиям.

Порядок расположения камней называется разрезкой кладки. Правила разрезки кладки должны обеспечить монолитность кладки и способность сооружения воспринимать нагрузки. 

Существует три основных правила разрезки.

Первое правило разрезки устанавливает, что ряды камней в кладке необходимо располагать параллельно друг другу и перпендикулярно действующей нагрузке. Постели камней должны опираться на нижележащий ряд по всей своей плоскости. Горизонтальный шов между рядами должен быть полностью заполнен раствором во избежание концентрации напряжений, возникающих при передаче усилий не по всей поверхности камня, а в отдельных точках.

При действии нагрузки под углом к плоскости рядов в кладке возникают сдвигающие усилия, которые могут вызвать ее разрушение. Однако в ряде случаев, например, при кладке опор сводов, подпорных стен, приходится допускать наклонное действие нагрузки. Но при этом угол наклона действующей силы не должен превышать определенной величины.

Второе правило предполагает следующее: расположение камней в кладке должно быть таким, чтобы исключалась возможность их сдвига или скола под влиянием действующих на кладку сил. Для этого все боковые плоскости соприкасающихся камней (вертикальные швы) должны быть перпендикулярны постели.

При этом поперечные швы должны быть перпендикулярны наружной поверхности кладки, а продольные швы – параллельны ей. В случае образования наклонных к постели плоскостей клинообразные камни под действием усилий, возникающих в кладке, могут раздвинуть соседние камни, а неперпендикулярные плоскости к наружным поверхностям кладки создадут условия для выпадения отдельных камней.

Третье правило определяет взаимное расположение вертикальных продольных и поперечных швов в смежных рядах кладки. Для создания монолитности каменной кладки камни вышележащего ряда необходимо укладывать на нижележащий ряд так, чтобы они перекрывали вертикальные швы между камнями в продольном и перечном направлениях. Такая перевязка швов позволяет исключить в кладке возникновение отдельно стоящих столбов на всю высоту кладки, воспринимающих усилия самостоятельно и потому склонных к разрушению от потери устойчивости и расслоения. При такой системе кладки воздействующие усилия N передаются всей кладке, и устраняется опасность ее расслоения.

Прочность кладки, выполненной с соблюдением всех правил разрезки, зависит от прочности камней и раствора, системы перевязки, а также толщины и плотности швов.

Перевязка швов

Для выполнения третьего правила разрезки каменной кладки используется перевязка швов – перекрытие отдельными камнями вертикальных швов нижележащих рядов. При кладке различают перевязку вертикальных швов продольных и поперечных.

Перевязку продольных швов делают для того, чтобы кладка не расслаивалась вдоль стены не более тонкие стенки, и чтобы напряжения в кладке от нагрузки равномерно распределялись по ширине стены. Перевязка поперечных швов необходима для продольной связи между отдельными кирпичами. Эта связь обеспечивает  монолитность стен при неравномерных осадках, температурных деформациях  и др. Перевязку поперечных швов выполняют ложковыми и тычковыми рядами, а продольных – только тычковыми.

При кладке столбов из кирпича используется трехрядная система перевязки. В цепной кладке тычковые и ложковые ряды чередуются один за другим. Забутка при цепной кладке всегда выполняется тычками, первый ряд наружной версты – всегда тычки в независимости от толщины стены. Перевязка швов в прямых углах, у вертикальных торцов стен и в примыканиях стен достигается за счет применения неполномерных 3/4 кирпичей в тычковых рядах. 

Однорядная кладка прочнее других за счет регулярного (в каждом ряду) перекрытия швов, но требует применения большого количества неполномерных кирпичей, что является ее недостатком.
Многорядная (шестирядная) кладка допускает совпадения вертикальных продольных швов в пяти смежных ложковых рядах с перекрытием их шестым тычковым рядом. При этом поперечные вертикальные швы в ложковых рядах перекрываются не на 1/4 кирпича, как при цепной системе перевязки, а на 1/2.

При многорядной системе перевязки значительно уменьшается количество кирпичей, укладываемых в вестовые ряды, и увеличивается объем забутки, что способствует повышению производительности труда каменщиков.

Независимо от системы перевязки в нижнем (первом) и верхнем (последнем) рядах выкладываемых конструкций, а также на уровне обрезов стен и столбов и выступающих рядов кладки  (карнизах, поясах и т. п.) применяют тычковые ряды из целых кирпичей. Кроме того, целые тычковые кирпичи укладывают под балками, прогонами, мауэрлатами и плитами.