Каменные и кирпичные стены
Для каменных стен веранды используют преимущественно известняк, так как другие породы натурального камня имеют заниженные теплоизоляционные характеристики. Кладку камней известняка ведут с перевязкой швов на связующем цементном или цементно-известковом растворе. Каменная кладка имеет предел прочности, который составляет 40-50% от прочности камня. Это связано с тем, что отдельные камни, опираясь на раствор в некоторых точках, работают не на сжатие, а на изгиб. Помимо этого толщина и плотность растворной постели в горизонтальных и вертикальных швах неодинакова. Прочность и устойчивость кладки во многом зависят от расположения (разрезки) камней в кладке. Камни в кладке необходимо выкладывать горизонтальными рядами, перпендикулярно силам, действующим на кладку. Внутри каждого ряда кладку осуществляют таким образом, чтобы вертикальные швы между смежными камнями были перпендикулярны плоскости постели и лицевой поверхности кладки.
Устойчивость кладки зависит от толщины стен и силы горизонтальных (ветровых) нагрузок. Кладка в зависимости от степени сложности может иметь напуски, ниши, обрезы, уступы и другие детали (рис. 1). Так как каменные материалы хорошо работают на сжатие, но плохо — на растяжение и изгиб, то кладка должна выполняться в определенном порядке, обеспечивающем максимальную несущую способность стены. В специальной терминологии этот порядок называют разрезкой, которая выполняется в соответствии с тремя правилами.
Рис. 1. Кладка каменных стен:
Первым правилом разрезки является строгая горизонтальность рядов и перпендикулярность их действующим нагрузкам. Передача вертикальной нагрузки от одного камня к другому должна происходить по всей плоскости, а не в отдельных ее точках. В некоторых случаях, когда сдвигающие усилия, которые возникают под действием наклонных сил, полностью гасятся силой трения, допускается наклон постели к горизонту, но не более чем на 17*. Соблюдение этого правила исключает сдвиг камней и, как следствие, разрушение кладки. Особенно актуальным становится выполнение первого правила разрезки при кладке сводов, арок и т.п., где сдвигающие силы могут быть значительными.
Вторым правилом разрезки является перевязка вертикальных швов, исключающая возможность сдвига камней под действием приложенных к кладке сил. Для этого верхний камень сдвигается относительно нижнего на размер не менее чем на 1/4 длины кирпича. Причем перевязка осуществляется как в вертикальном, так и горизонтальном направлениях. Перевязка швов в горизонтальной плоскости носит название третьего правила разрезки. Отклонение от этого правила может привести к расслоению кладки на отдельные столбики с последующим ее разрушением под действием приложенных сил.
Выполнение правил разрезки обеспечивает монолитность кладки, ее прочность и долговечность. Строительная практика допускает в многорядных кладках некоторые отклонения от правил разрезки при условии применения цементных растворов высоких марок. В этих случаях в многорядных кладках можно не перевязывать вертикальные швы в пяти смежных рядах кладки в продольном направлении или в трех смежных рядах в поперечном направлении.
Каменную кладку целесообразно вести с кирпичной облицовкой и воздушным зазором, так как кладка известняком на всю толщину стены может в сильные морозы промерзать. Кладку лицевой поверхности выполняют кирпичами, которые имеют правильную форму, целые углы и кромки. Рисунок швов для лицевой поверхности определяют заранее. Выразительность зданию придают узорчатые и рельефные рисунки, орнаменты, пояски, пилястры и другие архитектурные детали. Самое большое преимущество кирпичной облицовки состоит в том, что красота ее не исчезает со временем, а, наоборот, приобретает еще более солидный и привлекательный вид. Фасадный кирпич не требует практически никакого ухода, он не горит и не гниет, хорошо переносит летний зной и зимнюю стужу, его не точат насекомые, не разрушают грибки.
Устойчивость облицовочного слоя в горизонтальном направлении обеспечивается стержневыми анкерами из нержавеющей или оцинкованной стали диаметром от 3 мм. Способ их анкеровки зависит от вида несущей стены. По общему правилу на 1м2 кладки необходимо 5 анкеров. По краям, вдоль отверстий и температурных швов добавляют по 3 анкера на метр погонный кладки.
Слой теплоизоляционного материала, уложенного между кирпичной кладкой и основной стеной, позволяет значительно увеличить теплоизоляционные характеристики ограждающей конструкции (рис. 2). К достоинствам такой системы тепловой изоляции можно отнести:
- увеличение теплового сопротивления ограждающих конструкций до требуемых пределов без значительного увеличения их веса. Такая технология позволяет добиться желаемого теплового сопротивления стен без усиления фундаментов строения;
- смещение изотермической точки внутрь теплоизоляционного материала позволяет аккумулировать тепло в ограждающей конструкции и снижать количество сконденсированной влаги. Кроме того, влага, сконденсированная внутри теплоизоляционного слоя, быстро испаряется, не вызывая переувлажнения конструкции;
- повышение звукоизоляционных качеств ограждающих конструкций;
- защиту конструктивных элементов от наружных воздействий и. как следствие, снижение температурных деформаций несущей стены за счет того, что все колебания наружной температуры воспринимаются теплоизоляционным слоем.
Рис. 2. Кирпичная облицовка со слоем дополнительной изоляции:
Самым большим достоинством дополнительной наружной теплоизоляции является то, что в этом случае толщина ограждающей конструкции не зависит от теплопроводности стены, а регламентируется только ее несущей способностью. Такой подход к строительству позволяет существенно снизить расход строительных материалов, добиться высоких экономических показателей строительства, с максимальной эффективностью использовать площадь застройки.
Стены с наружной отделкой лицевым кирпичом или лицевыми камнями выкладывают как из обычного кирпича, так и из пустотелых кирпичей и камней. Наличие воздушного зазора между каменной стеной и кирпичной облицовкой повышает теплоизоляционные характеристики ограждающей конструкции. Для вентиляции полости стены в нижнем ряду кладки предусматривают специальные продухи. Продухами могут служить не заполненные раствором вертикальные швы между кирпичами или блоками облицовки. Для устройства продухов можно использовать щелевой кирпич, уложенный на ребро таким образом, чтобы наружный воздух через отверстия в кирпиче имел возможность свободно поступать в воздушную прослойку стены. Верхние продухи предусматривают в карнизной части стены.
Кирпичная кладка
Кирпичную кладку стен веранды выполняют рядами и толщиной, пропорциональной длине стандартного кирпича или его половине. Кирпич имеет строго прямоугольную форму, ограниченную шестью гранями. Элементы кирпичной кладки стены показаны на рис. 3. Самые длинные грани кирпича называют ложковыми, а две боковые, короткие — тычковыми. В соответствии с этим две поверхности кирпича, ограниченные ложковыми и тычковыми гранями, называют постелью. Длина стандартного кирпича составляет 250 мм, ширина — 120 мм, а высота — 6,5 мм. Кирпичи укладывают на постель, поэтому боковые поверхности кирпича, ограниченные ложковыми гранями и сторонами, расположенными по высоте, являются лицевыми. Для того чтобы стены имели красивый вид, следует самое пристальное внимание уделять углам и вертикальности кладки. Несоблюдение этих условий (за исключением специально задуманных криволинейных стен) приведет к тому, что стена будет иметь уродливый (покосившийся) вид. Поэтому кладку всегда начинают с возведения углов с последующим заполнением промежутка между ними. Для кладки стен рекомендуется применять один вид раствора (по прочности). При использовании раствора с добавлением цемента кирпич перед кладкой рекомендуется замачивать, в противном случае кирпич быстро впитывает воду, цемент в растворе лишается влаги, необходимой для твердения, и кладка не принимает требуемой прочности. Раствор необходимо использовать в течение 1-1,5 часа после приготовления.
Рис. 3. Элементы кирпичной кладки:
Вначале укладывают на раствор крайние или направляющие кирпичи, их соединяют шнуром — причалкой, по которому затем кладут все остальные кирпичи. Шнур — причалка определяет их правильное местоположение и одновременно высоту ряда. При кладке стен толщиной до 30 см шнур натягивают только с одной стороны, при кладке стен большей толщины — с обеих сторон. Когда шнур натянут, наносят мастерком раствор и ребром распределяют его таким образом, чтобы получился слой толщиной 1,5-1,8 см. Раствор наносят на расстоянии 2 см от лицевой поверхности кладки. Если это условие не выполнять, то раствор вытекает из швов и требует значительных усилий по очистке кладки. Особенно это условие важно выполнять, если планируется штукатурить стену. В процессе кладки на раствор укладывают кирпич таким образом, чтобы хорошо перекрыть соединительные швы нижележащего слоя. Слегка нажимают на кирпич и постукивают рукояткой кельмы. Вытекающий из швов раствор убирают кельмой и сбрасывают в ящик. После укладки нескольких рядов кирпича необходимо проверить вертикальность лицевой поверхности стены и горизонтальное положение рядов. Для проверки вертикальности стен обычно применяют строительный отвес.
Углы закладывают при помощи строительного угольника, который необходим при строительстве любого сооружения. Для получения нормальной прочности кирпичной кладки следует соблюдать следующие требования к перевязке швов:
- для кладки из кирпича — 1 тычковый ряд должен быть не реже чем через шесть рядов кладки;
- для кладки камней — 1 тычковый ряд не более чем на три ряда кладки.
При этом тычки могут располагаться как отдельными рядами, так и чередоваться с ложковыми камнями.
Чтобы обеспечить нормальную тепловую защиту стен из полнотелого глиняного кирпича при температуре наружного воздуха — 30‘С (что характерно для большинства районов центральной части России), их толщина должна составлять 64 см (2,5 кирпича). В малоэтажном домостроении такая толщина кирпичных стен приводит к повышенному расходу материалов как для ограждающих конструкций, так и для фундаментов, которые воспринимают нагрузку от массивных стен. Неэкономичность такого строительства очевидна, поэтому уже много лет ведется поиск эффективных методов строительства, направленных на снижение массы стеновых конструкций с одновременным сохранением их теплоизолирующих характеристик.
Для достижения указанной цели используется два метода. Первый направлен на поиск экономичных способов кирпичной кладки, которые снижают материалоемкость строительных работ, второй — на выпуск искусственных камней, обладающих повышенными теплоизоляционными свойствами. Комбинация двух указанных способов между собой усиливает теплоизоляционный эффект ограждающих конструкций.
Кирпичная кладка с воздушной прослойкой (рис. 4) является одним из эффективных методов строительства, направленных на повышение теплоизоляционной способности стены. Теплоизолирущий эффект кирпичной стены зависит от глубины воздушных прослоек, их количества и направления теплового потока. Обычно глубина прослоек составляет от 18 до 100 мм. Воздушные прослойки менее 18 мм недопустимы. Строительная практика показала, что кирпичная кладка наружных стен с воздушным зазором имеет и недостатки. Самым большим недостатком такой кладки является конвективный перенос тепла при движении воздушных потоков, образованных разностью температур на противоположных стенках воздушного зазора. В местах перевязки тычковые ряды кладки являются своеобразными "мостиками холода", которые снижают теплоизоляционные свойства всей конструкции стены. Кроме того, снижение прочности несущей стены приходится компенсировать сплошным бетонным поясом по всему периметру кладки. Это увеличивает трудоемкость строительных работ и предусматривает увеличение расхода материалов за счет опалубки и бетона. Повысить теплоизоляционный эффект воздушной прослойки в кирпичной кладке можно, заполнив ее эффективным утеплителем.
Рис. 4 Варианты кирпичной кладки с воздушным зазором (размеры в мм): А — кладка в два кирпича; В — кладка в 2,4 кирпича, В - модифицированная кладка, 1 — кладка, 2 — воздушный зазор.
Преимущество утеплителя перед воздушной прослойкой заключается в том, что в полости прослойки устраняются конвективные потоки воздуха и, как следствие, теплоизоляционный эффект усиливается. Суть такой кладки заключается в следующем. Наружные стены выкладываются в 1/2 кирпича, причем часть кирпичей выпускается внутрь стены тычками через один ложок по длине и через два ложковых ряда по высоте. Глухие стены связываются через 2-3 м сплошными диафрагмами толщиной в 1/2 кирпича. По ходу кладки через два ряда пустоты заполняют теплым бетоном на легких заполнителях. Идея заполнения пустот утеплителем нашла широкое применение при строительстве малоэтажных зданий и постоянно совершенствуется российскими новаторами. В результате разработан ряд конструктивных решений, позволяющих заполнять пустоты не только легким бетоном, но и сыпучими теплоизоляционными материалами.
Номенклатура кирпичей облегченной конструкции довольно обширна. Выпуская облегченные искусственные камни, изготовители идут двумя путями:
- использование материалов с малым объемным весом и высокими теплоизоляционными качествами;
- конструктивное совершенствование кирпичей за счет искусственного формирования пустот (рис. 5). В первом случае изготовляют легковесный кирпич, который представляет собой искусственный камень, полученный путем формования смесей диатомитов и глин. Для уменьшения веса, а также для повышения теплозащитных свойств изделий в процессе производства в сырьевую массу могут быть добавлены определенные органические и минеральные материалы, которые, выгорая при обжиге, создают микропоры. Такой кирпич называют поризованным. Этот вид кирпича имеет низкую теплопроводность, которая изменяется в зависимости от его объемного веса. В любом случае, по сравнению с обычным кирпичом, поризованный обладает значительно более низкой плотностью, благодаря чему он имеет лучшие показатели по теплоизоляции. Стены из поризованной керамики по своим свойствам напоминают деревянные стены, поэтому в доме создается здоровый влажностно-температурный режим, что повышает комфортные условия для проживания.
Рис. 5. Керамические поризованные кирпичи (размеры в мм): А — семищелевой светлый; В — девятищелевой светлый, В — обыкновенный полусухого прессования; Г — вариант светлого семищелевою; Д - блок светлый девятищелевой; Е — красный семищелевой.