Участки стен с трещинами шириной до 4 мм восстанавливают путем нагнетания в трещины кладки цементного раствора. Одиночные неглубокие трещины зачеканивают цементным раствором. Сквозные трещины с раскрытием более 4 мм в стенах толщиной более 1/2 кирпича устраняются путем частичной разборки кладки.
Разборку ведут с двух сторон на глубину в 1/2 кирпича поочередно с каждой стороны. Оставшуюся кладку промывают цементным молоком и выкладывают разобранный участок полнотелым кирпичом марки 100 на цементном растворе.
В стенах, толщиной менее 1/2 кирпича, имеющих большие участки повреждения, необходимо произвести полную разборку кладки, с последующим ее восстановлением.
При реконструкции кирпичных зданий или при их аварийном состоянии возникает необходимость в полной замене кирпичной кладки. В этом случае вначале между перемычками и подоконными участками устанавливают временные стойки из дерева или металла. При ширине простенков более 1 м устанавливают две и более стоек. Включение стоек в работу осуществляется с помощью клиновидных подкладок.
Для новой кладки применяют кирпич не ниже марки 100. Горизонтальные швы армируют, они должны быть тонкими. Это достигается путем плотного осаживания уложенного кирпича. Между верхом новой кладки и перемычкой или старой кладкой должен быть оставлен зазор, равный 3-4 см, который плотно зачеканивается жестким цементным раствором М100 и выше. В ряде случаев для обеспечения плотного прилегания новой кладки к старой в неотвердевший раствор швов кладки забивают плоские стальные клинья. Временные крепления снимают после того, как раствор новой кладки наберет не менее 50% прочности.
Основными причинами деформаций и повреждений кирпичных стен являются: конструктивные и производственные ошибки, а также низкое качество проектирования и неудовлетворительная эксплуатация. В зависимости от напряженного состояния кладки различают четыре стадии ее работы (рис. 1). Первая стадия соответствует напряженному состоянию, не создающему появлений в кладке повреждений; на второй стадии появляются незначительные волосяные трещины в отдельных кирпичах. На третьей стадии, при увеличении нагрузки, трещины, объединяясь друг с другом и с вертикальными швами, расслаивают кладку на отдельные швы. На четвертой стадии происходит разрушение кладки. На стадии выявления причин появления деформации в кладке крайне важно оценить качество выполненной кладки - заполнение швов раствором, соблюдение горизонтальности, толщины швов и их перевязки.
Разборку каменных конструкций выполняют вручную, с применением ручных машин, механизированным или взрывным способом. Ручная разборка требует больших затрат ручного труда, поэтому разборки кирпичных и бутобетонных конструкций вручную выполняют только при небольших объемах работ и в тех случаях, когда другие способы не могут быть использованы.
При ручной разборке кирпичной кладки, сложенной на растворах низких марок, используют следующие инструменты: ломы, кирки. Разборку ведут горизонтальными рядами, начиная сверху стены. Полученный при разборке и очищенный от раствора кирпич опускают по закрытым желобам вниз. При разборке кладки, выполненной на прочных растворах, применяют скарпель, клинья, кувалду и др. (рис.2).
Разборка рядов кладки ведется путем забивания в кладку кувалдой скарпелей или клиньев. Более эффективно применение для этих целей пневматических или электрических молотков, оснащенных плоской лопаткой.
Для разборки бутовой или бутобетонной кладки фундаментов и стен применяют кирку, лом, клинья и отбойный молоток. Разборку ведет звено из двух рабочих. Один рабочий при помощи держателя удерживает клин, а второй при помощи кувалды забивает клин в шов кладки.
Выветривание швов на значительную глубину ухудшает теплотехнические свойства кирпичной кладки на 10-15%, а также снижает до 15% ее несущую способность. Этот дефект устраняется путем укрепления швов цементным раствором.
Перемычки с одиночными трещинами восстанавливают путем нагнетания в них жидкого цементного или полимерцементного раствора. При ремонте арочных перемычек с них вначале снимают нагрузку от перекрытий, а затем полностью перекладывают. При ремонте клинчатых и рядовых перемычек их усиливают путем подводки стальных или железобетонных балок.
При появлении трещин под опорами балок и прогонов перекрытий производят местную замену участков кладки, либо подводят распределительную железобетонную подкладочную плиту; до ее установки вначале под балки перекрытий подводят временные крепления, которые ставят на всех этажах строго по вертикали.
Процессы восстановления и повышения несущей способности кирпичных стен традиционными способами (железобетонные рубашки, обоймы и т.д.) связаны с рядом проблем, обусловленных необходимостью восприятия нижележащими конструкциями и основаниями фундаментов дополнительных нагрузок от массы вводимых в конструкцию усиливающих железобетонных слоев. Так, при устройстве двусторонней железобетонной рубашки с толщиной слоя 5 см дополнительная масса на 1 кв. м усиливаемой стены составляет 250 кг.
К недостаткам этих способов можно отнести также их высокую материалоемкость, многодельность, уменьшение в чистоте внутренних размеров помещения и т.д.
Сущность предложенного в 1996 году фирмой "Евроконстракшн" нового способа повышения несущей способности кирпичных стен с низкой маркой кладочного раствора заключается в периферийной замене в горизонтальных швах кладки существующего раствора на полимерцементный (рисунок), превосходящий по адгезионным и когезионным свойствам аналогичные показатели кирпичной кладки.
Несомненным преимуществом этого способа наряду со значительной экономией материалов и трудозатрат является возможность осуществления ремонтно-восстановительных мероприятий без повышения массы стены и без уменьшения внутренних размеров помещений.
Данным способом было выполнено усиление эталонного участка кирпичной кладки с отработкой технологии производства работ на стройплощадке при реконструкции филиала Большого театра в Москве (фото).
Экспериментально-теоретическими исследованиями эффективности предложенного способа усиления кирпичных стен, проведенными 1997 году в ТбилЗНИИЭП и ЦНИИСК им. Кучеренко, установлено, что периферийная замена кладочного раствора на полимерцементный (на глубину 12 см) в горизонтальных швах кладки повышает несущую способность усиленных образцов в сравнении с контрольным на 40-50%.
Испытанию крупномасштабных образцов предшествовало определение прочностных и адгезионных свойств применяемых материалов согласно действующим ГОСТам.
В табл. 1 даны прочностные характеристики примененных материалов - цементного и полимерцементного растворов.
Анализ полученных результатов исследований когезионных свойств применяемых материалов свидетельствует о значительном повышении прочностных характеристик полимерцементного раствора относительно цементного при различных видах загружения. При этом, в соответствии с результатами исследований многочисленных авторов, наибольший эффект (увеличение прочности) наблюдается при воздействии растягивающих усилий как центрально-осевых, так и при изгибе.
Наряду с исследованиями прочностных характеристик применяемых материалов с целью определения адгезионных свойств были проведены испытания мелкомасштабных образцов, составленных из двух кирпичей с цементной или полимерцементной прослойкой, на воздействие различных видов нагрузок.
В табл. 2 сведены результаты экспериментальных исследований адгезионных свойств применяемых материалов.
Эти данные свидетельствуют о значительном увеличении разрушающих напряжений в образцах с полимерцементной прослойкой по сравнению с цементной, что, несомненно, обусловлено высокими адгезионными свойствами полимера.
На научно-экспериментальной базе ТбилЗНИИЭП в 1998 году были проведены экспериментальные исследования эффективности усиления кирпичных стен методом периферийной замены кладочного раствора на полимерцементный не только в горизонтальных, но и в вертикальных швах кладки.
Кладка образцов выполнялась из керамического кирпича пластического формования марки "75", толщина растворных швов 10-12 мм.
Испытание проводилось на гидравлическом прессе марки ПММ-1000 с изменением продольных и поперечных деформаций.
Результаты испытания образцов кладки приведены в табл. 3, где указаны все основные характеристики образцов, нагрузки начала трещинообразования, разрушающие усилия, предел прочности кладки (временное сопротивление).
В образцах I серии (1 и 2) сначала образовывались вертикальные трещины от верхнего торца образца. С увеличением нагрузки наряду с развитием этих трещин появлялись новые, параллельные предыдущим, равномерно распределенные по граням образцов. Окончательное разрушение происходило от развития и слияния этих трещин. Трещинообразование во всех усиленных образцах начиналось с появления отдельных трещин в их средней трети по высоте, не достигая верхней и нижней граней. Это может быть объяснено влиянием внутренних распорных усилий, образующихся в результате низкой прочности и повышенной деформативности внутреннего неусиленного сердечника в кладке с заведомо слабым цементным раствором.
Максимальной деформативностью при сжатии обладал неусиленный контрольный образец. Деформативность обычных контрольных образцов при сжатии и растяжении значительно превышала те же показатели образцов, усиленных разными способами.
Выводы
· Разработан и экспериментально исследован практически новый способ повышения несущей способности существующих кирпичных стен методом периферийной замены кладочного раствора на полимерцементный в горизонтальных и вертикальных швах кладки.
· Экспериментальные исследования, проведенные на научно-экспериментальной базе ТбилЗНИИЭП, позволили установить повышение несущей способности образцов, усиленных предложенным способом:
o только в горизонтальных швах кладки - на 43%;
o только в вертикальных швах кладки - на 24%;
o и в горизонтальных и в вертикальных швах кладки - на 62%.
· Применение предложенного способа в практике ремонтно-восстановительных работ дает возможность повысить несущую способность существующих кирпичных стен, не увеличивая их первоначальную массу.
· Разработанным способом могут быть усилены отдельные конструктивные элементы кирпичных стен: перемычки, узлы опирания балок перекрытий и т.п.
· Данный способ может быть применен также при необходимости повышения сейсмостойкости существующих зданий и при новом строительстве.
· Положительные результаты экспериментальных исследований позволили применить предложенный способ при восстановлении несущей способности деформированных стен здания фирмы "Шатили" на ул. Марджанишвили в Тбилиси, а также стены жилого дома по ул. Пастера в Тбилиси.
· Широкое применение предложенного способа позволит добиться существенного технико-экономического эффекта за счет значительного сокращения трудозатрат, расхода материалов и сроков производства работ.