Растяжение кладки по неперевязанному сечению

В большинстве случаев трещина при растяжении кладки по неперевязанным сечениям проходит по плоскости соприкосновения камня и раствора в горизонтальных швах, когда предел прочности определяется нормальным (т.е. перпендикулярным плоскости шва) сцеплением между камнем и раствором, или по раствору, когда предел прочности раствора при растяжении оказывается меньше сцепления.

Сцепление между камнем и раствором и сопротивление раствора в швах каменной кладки растяжению зависят от клеящей способности раствора и от полноты соприкосновения раствора с камнем.

Последние же определяются многими факторами, среди которых назовем следующие:

• предел прочности, состав, подвижность и водоудерживающая способность раствора;
• конструкция камня, его способность всасывать воду, состояние поверхности камня, соприкасающейся с раствором;
• режим твердения (влажность и температура);
• возраст раствора при кладке и в момент испытания и др.

Большая усадка цементных растворов в кладке вызывает значительные усадочные напряжения, отрывающие на отдельных участках соприкосновения раствор от камня, что часто сводит на нет высокую клеящую способность таких растворов.

По мере повышения содержания в смешанном растворе извести или глины, что ведет к увеличению его водоудерживающей способности, снижаются усадочные деформации в кладке; усадочные деформации снижаются также с увеличением в растворе песка. Однако увеличение количества песка и извести или глины приводит к снижению клеящей способности раствора. Таким образом, для достижения высокого сцепления должно быть подобрано оптимальное содержание в растворе цемента, пластификатора и песка.

Большое значение для сцепления имеют подвижность раствора и способность камня всасывать воду. Так, например, установлено, что увлажнение сухого обожженного кирпича, имеющего водопоглощение 12—14%, до влажности 4—8% при кладке его и применение растворов с повышенным содержанием воды (с осадкой стандартного конуса 12 см и более) повышает прочность сцепления раствора с кирпичом в 2—3 раза (рис. 1). Увлажнение кирпича с низкой водопоглощаемостью, равно как и при применении чисто известковых растворов, нецелесообразно, так как оно снижает сцепление.

Рис. 1. Нормальное сцепление в кирпичной кладке на цементно-известковом растворе

в зависимости от влажности кирпича пластического прессования

(1 - для раствора с осадкой конуса 12-13 см, 2 - то же, но 7-9 см,3 - то же, но 3-5 см) 

Большего сцепления в кладке можно достигнуть вибрированием ее при изготовлении. В этом случае сцепление в кирпичной кладке может быть доведено до 8—10 кг/см², в то время как максимальное сцепление, предусматриваемое в нормах проектирования, равно 1,8 кг/см².

Нормальное сцепление R^н_сц в кг/см² определяется только в зависимости от предела прочности раствора при сжатии R^н₂  и примерно соответствует формуле 

R^н_сц=3/(1+40/R^н₂), (1)

причем, как показано на графике рис. 2,а, повышение сцепления R^н_сцс возрастанием прочности раствора при R^н₂ > 50 кг/см² не учитывается. Такая несколько грубая оценка прочности сцепле­ния R^н_сц вызвана трудностью учета влияния на него всех перечис­ленных факторов, каждый из которых может существенно изме­нить величину R^н_сц, подсчитанную по формуле (1). В связи с этим нормами запрещено проектирование конструкций, проч­ность которых определяется только нормальным сцеплением камня и раствора, в том числе и конструкций, работающих на рас­тяжение по неперевязанным сечениям.

Рис. 2. Растяжение кладки

(а - нормальное сцепление в кладке из камней правильной формы, схема к формуле R^н_пер = N^н_пер/F = уR^1,н_сц ) 

Это, однако, не означает, что сцеплением можно не интересо­ваться при возведении каменных конструкций. Выше уже отме­чалось, что даже при осевом сжатии сцепление оказывает неко­торое влияние на несущую способность каменной кладки (особенно для высоких элементов); как мы увидим дальше, сцепление имеет су­щественное значение для прочности кладки при внецентренном сжатии в случае больших эксцентрицитетов, при сдвиге и изгибе. Очень важное значение имеет сцепление для прочности кладки при воздействии на нее динамических и ударных нагрузок от ма­шин, а также сейсмических воздействий при землетрясениях и т.д.