Усиление стен с трещинами каменных зданий

Что делать если необходимо усиление кирпичных стен (проемов)?

Несмотря на то, что кирпич является прочными и надежным строительным материалом, со временем происходит его постепенное разрушение. Деформироваться может как сам кирпич, так и фундамент здания.

Способы

Если вовремя принять необходимые меры, то можно остановить процесс разрушения кирпичной стены и полностью восстановить функциональность кладки.

Основные причины, по которым начинают деформироваться кирпичные стены:

• конструктивные ошибки, допущенные во время строительства здания: недостаточная глубина фундамента, неправильный расчет перекрытий, когда несущая способность стен не соответствует оказываемой на них нагрузке;
• неправильная эксплуатация здания;
• использование некачественных материалов и неправильных пропорций раствора;
• ошибки, допущенные на стадии проектирования.
• неправильное утепление кирпичной стены

Современные строительные технологии позволяют усиливать кирпичные стены, помещая их в такие обоймы:

1. армированная;
2. композиционная;
3. металлическая;
4. железобетонная.

Чтобы снять усилие, которое разрушает стену, надо учитывать все факторы: марку бетона и раствора, состояние кладки, нагрузку, которая оказывается на стену, процент ее армирования.

Чем больше будет армированных хомутов, тем выше станет прочность кирпичной стены. Если в кирпичной кладке есть трещины, то после ее усиления при помощи обойм, полностью восстанавливается несущая способность стены.

Чтобы оценить размер повреждений, необходимо тщательно очистить трещины от грязи и остатков раствора, после чего промыть водой. Если этого не сделать, а сразу их заделать, то через некоторое время кладка снова начнет разрушаться.

Применения армированной обоймы

Для того чтобы усилить стены и не допустить появления новых разрушений, можно выполнить армирование стен. Сделать это можно при помощи арматурных каркасов, металлических стержней или арматурной сетки.

Наиболее простым вариантом является проведение армирования при помощи арматурной сетки, в этом случае, порядок проведения работ будет следующим:

• фиксировать арматурную сетки на стене можно как с одной ее стороны, так и с обеих;
• перед этим необходимо просверлить отверстия;
• для крепления сетки используются сквозные шпильки или сделать это можно при помощи анкерных болтов;
• после крепления сетки, на нее наносят бетонный раствор, марка которого не должна быть ниже М 100;
• толщина слоя раствора обычно в пределах 20-40 мм;
• по высоте углов крепят вспомогательные металлические стержни диаметром 6 мм, от края отступают 25-30 см;
• если сетка устанавливается только с одной стороны, то используются шпильки или анкера диаметром 8 мм с шагом 60-75 см;
• если арматурная сетка крепится с обеих сторон стены, то диаметр шпилек не менее 12 мм и их шаг 100-120 см;
• к анкерам или шпилькам арматурная сетка крепится при помощи сварки или вязальной проволоки.

Создание железобетонного пояса

Этот метод усиления стен отличается небольшими затратами и на его монтаж надо минимум времени. Толщина железобетонной обоймы составляет от 4 до 12 см, для ее создания используется мелкозернистый бетон, арматура, укладываемая в продольном и поперечном направлении.

К стене крепление железобетонной обоймы проводится при помощи фиксаторов, устанавливают ее по периметру здания и таким образом создают арматурную сетку.

Для укрепления стены, созданная железобетонная оболочка должна превышать ее прочность в несколько раз. После установки, железобетонная оболочка берет на себя часть нагрузки, создаваемой на стену, таким образом, она разгружается и прекращается ее повреждение.

Если необходимо сделать обойму толщиной до 40 мм, то она выполняется методом пневмобетонирования и торкретирования, после чего поверхность покрывают штукатуркой.

Если же слой обоймы толщиной до 120 мм, то ее делают при помощи инвентарной опалубки, она устанавливается вокруг ремонтируемой стены на всю ее высоту.

После создания опалубки, в нее вставляют специальные трубки, через которые подают бетонную смесь, имеющую мелкозернистую структуру.

Установка композиционной обоймы

Указанный метод усиления кирпичных стен имеет высокую результативность и эффективность, так как при его проведении применяется высокопрочное стекло или углеволокно. Данное решение позволяет значительно повысить прочность кирпичной кладки на сжатие и на сдвиг.

Выполняется установка композитной обоймы в следующем порядке:

1. сначала проводится очистка стен, которые будут усиливаться;
2. кладка пропитывается специальным составом;
3. подготовленная поверхность грунтуется;
4. проводится монтаж металлического каркаса;
5. разбирают временные крепления, но делать это можно, когда новая кладка приобретет не менее 50% своей расчетной прочности;
6. простенки штукатурят, а затем окрашивают.

Использование композитных материалов позволяет минимально увеличить нагрузку на фундамент, а единственным их недостатком является высокая стоимость.

Укрепление стальными тяжами (обоймами)

Для усиления несущей способности стен, часто применяют стальную обойму. Чтобы создать такую конструкцию, вам понадобится арматура диаметром 12 мм, металлические полосы толщиной 10-12 мм и шириной 40-60 мм, металлические уголки.

По углам площади, которая будет усиливаться, вертикально монтируются металлические уголки, их фиксация выполняется при помощи раствора.

Между хомутами расстояние должно быть не больше 50 мм, а чтобы они лучше сцепились с раствором, уголки закрывают металлической сеткой. Чтобы защитить стальную обойму от коррозии, толщина цементного слоя должна быть в пределах 2-3 см.

Инъектирование конструктивных элементов

Современным методом усиления стен является инъектирование. Проводится оно следующим образом: в стене пробуриваются отверстия и в ее тело или это может быть выполнено за кирпичную кладку, вводятся цементные эпоксидные или полиуретановые составы.

Раствор попадает в трещину или пустоту, возникшую вследствие разрушения стены, предотвращает их дальнейшее повреждение, укрепляет и обеспечивает полную гидроизоляцию.

При помощи инъектирования стен, можно укрепить кладку, герметизировать появившиеся трещины, защитить стену от негативного действия влаги, провести герметизацию гильз водоводов, в которых размещены коммуникации и т.д.

Советы по усилению проемов в несущих стенах при недостаточной несущей способности

Достаточно часто возникает надо сделать новый проем в несущей стене или укрепить существующий. При выполнении указанных работ, надо придерживаться разработанных технологий и соблюдать существующие нормы:

• если вы решили сделать проем в несущей стене, то надо придерживаться существующих нормативов, ширина проема в помещении высотой 2,5-3 метра не должна быть больше 2 метров;
• монтаж проема надо выполнять ближе к середине стены, тогда нагрузка будет распределяться равномерно;
• если дом многоэтажный, то на нижних этажах ширина проема не должна быть более 90 см;
• если вы делаете проем в кирпичной стене, то надо предварительно установить опорные контракции;
• делать проем в кирпичной стене лучше не отбойным молотком, а при помощи алмазной резки, в этом случае получается меньше пыли и шума, а сам проем будет более аккуратным;
• при создании проема учитывайте, что он должен быть немного больше ширины самой двери или окна, это необходимо для установки коробки.
• для сокрытия следов усиления можно использовать декоративные панели для имитации кладки

При использовании швеллера учтите, что у него округлые края, поэтому он будет неплотно прилегать к краям проема. В этом случае, его края надо обтачивать или заливать зазоры специальным раствором.

Оконного проема

Для усиления оконных проемов используют перемычки, которые устанавливают на этапе строительства. Делают перемычки из железобетона, при этом арматура обеспечивает их прочность, а бетон жесткость и сопротивление силам сжатия.

Если возникла необходимость расширить оконный проем, то новая конструкция должна быть обязательно укреплена так же, как это выполняется на этапе строительства дома.

Для усиления оконного проема используются прогоны, которые опираются на специальные выступы. Для создания прогонов могут использоваться швеллера, уголки, промышленные перемычки.

Вывод

Если усиление кирпичной стены выполнено с соблюдением разработанных технологий, то это позволяет полностью восстановить ее функциональность.

Указанные работы надо выполнить вовремя, чтобы не допустить серьезного разрушения здания. Современные методы усиления стен позволяют увеличить их прочность, устойчивость к нагрузкам и деформациям, а также повысить противостояние сейсмологическим факторам.

Полезное видео

Стяжка кирпичного дома армированной обоймой, видео:

Источник

Трещины в кирпичных стенах зданий. Диагностика, ремонт, усиление

Автор: В.М. Шварц, В.В. Иванников, А.Г. Николаев, О.Б. Рябов, В.Н. Степанов (ОАО «НОРЭ»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №10/2015

Наибольшее количество дефектов и повреждений при проведении обследований промышленных зданий и сооружений, построенных до начала 80-х годов прошлого столетия, приходится на кирпичные стены. Немалую часть этих дефектов составляют трещины в кирпичной кладке.

Изучение трещин, выявление причин их возникновения и динамики развития является ответственным этапом при обследовании кирпичных стен зданий. Наличие трещин снижает конструктивную надежность здания, его эксплуатационные качества, а значительные трещины в несущих стенах создают угрозу разрушения здания.

Особенно сильно снижение несущей способности проявляется при наличии горизонтальных трещин в простенках и вертикальных трещин в конструкциях над проемами стен. Наличие трещин в кирпичной кладке является также предвестником более серьезных разрушений стен в связи со свойствами кирпичной кладки хорошо сопротивляться сжатию, но значительно хуже растяжению. В результате этого на растянутой поверхности кладки трещины появляются задолго до ее разрушения.

Надлежащий уход за кирпичной кладкой, своевременный ремонт и заделка трещин в кирпичных стенах дают возможность существенно увеличить прочность, надежность и продолжительность службы всего здания.

Виды трещин в кирпичных стенах и причины их возникновения

Трещины в кирпичных стенах (рис. 1) классифицируются по следующим основным признакам: а) в зависимости от причин возникновения: деформационные; конструктивные; температурные; усадочные; возникшие вследствие износа кладки; б) по направлению развития: вертикальные; горизонтальные; наклонные; в) по очертанию: прямолинейные; криволинейные; замкнутые (не доходящие до края стен или проемов в них); г) в зависимости от глубины: поверхностные; сквозные; д) по состоянию развития: стабилизированные (пассивные); не стабилизированные (прогрессирующие); е) по величине раскрытия: волосяные – до 0,1 мм; мелкие – до 0,3 мм; развитые – 0,3–0,5 мм; большие – до 1 мм и более; ж) по степени опасности: трещины неопасные, ухудшающие только качество лицевой поверхности; опасные трещины, вызывающие значительное ослабление сечений, развитие которых продолжается с неослабевающей интенсивностью; трещины промежуточной группы, которые ухудшают эксплуатационные свойства, снижают надежность и долговечность конструкций, но не способствуют полному их разрушению.

Рис. 1. Вертикальные трещины в кирпичной кладке в результате неравномерной осадки фундаментов продольных и поперечных стен

Исходя из опыта проведения обследований зданий и сооружений, можно сделать вывод, что основными причинами возникновения трещин является неравномерная осадка фундаментов, которая приводит к изменению напряженно-деформированного состояния надземных конструкций и в итоге к повреждению кирпичных стен.

В зависимости от причин возникновений осадка фундаментов меняется и характер трещин, направление их развития, протяженность, глубина и ширина раскрытия.

Кроме того, возникновение трещин в кирпичных стенах может быть вызвано не связанными с осадками фундаментов причинами:

• отсутствие температурных швов при большой протяженности стен: трещины возникают в средней части здания, имеют общее вертикальное направление;
• перегрузка стен в месте опирания плит, ферм и балок: трещины вертикальные замкнутые, чрезвычайно опасные внезапным разрушением одного простенка, а затем по цепной реакции – всех остальных. В таких случаях требуются немедленные мероприятия – удаление людей, устройство ограждения, закладка проемов и др.;
• отсутствие перевязки кладки: вертикальные трещины, совершенно прямолинейные, с постоянным раскрытием по всей длине. Такие трещины, как правило, не опасны;
• физический износ кирпичной кладки стен: температурно-влажностные колебания воздуха постепенно сказываются на состоянии кирпичных стен. Со временем в местах разрушений кладки появляются мелкие трещины. Они неглубокие, раскрываются к поверхности стены. При достаточно массивных стенах не опасны;
• механическое воздействие: нередко стены повреждаются от воздействия машин и механизмов. Трещины разнонаправленные, берут начало от места повреждения, как правило, совпадают со швами кладки и не затрагивают кирпич.

Факторами, ускоряющими износ стен и способствующими образованию трещин, являются:

• низкое качество кладки (несоблюдение перевязки, толстые растворные швы, забутовка кирпичным боем);
• недостаточная прочность кирпича и раствора (трещиноватость кирпича, высокая подвижность раствора и т.п.);
• совместное применение в кладке разнородных по прочности и деформативности каменных материалов (глиняный и силикатный кирпич, глиняный кирпич и шлакоблоки);
• использование каменных материалов не по назначению (например, силикатный кирпич во влажной среде);
• низкое качество работ в зимнее время (использование обледенелого кирпича, применение смерзшегося раствора);
• агрессивное воздействие внешней среды (кислотное, щелочное и солевое), попеременное замораживание и оттаивание.

Обследование трещин

В зависимости от напряженного состояния кладки различают четыре стадии ее работы. Первая стадия – напряженное состояние, не создающее в кладке повреждений; вторая стадия – появление незначительных волосяных трещин в отдельных кирпичах; третья стадия – при увеличении нагрузки трещины, объединяясь друг с другом и с вертикальными швами, расслаивают кладку на отдельные швы; четвертая стадия – разрушение кладки. В связи с этим очень важно уже на первых двух стадиях установить причины появления трещин в кладке. Трещины выявляют путем визуального осмотра поверхностей, а также выборочного снятия с конструкций защитных или отделочных покрытий. Следует определить положение, форму, направление распространения по длине, ширину раскрытия, глубину, возраст, а также установить, продолжается или прекратилось их развитие.

Визуальное обследование заключается в осмотре трещин. Высоко расположенные трещины рассматривают в бинокль. Чистая поверхность разрыва свидетельствует о недавнем происхождении трещины, загрязненная – о длительном. Особое внимание следует уделить выявлению трещин, совпадающих со швами кирпичной кладки, так как их достаточно трудно обнаружить.

Для определения раскрытия и глубины трещин в настоящее время существует ряд приборов, из которых наиболее удобным в полевых условиях является набор щупов, предпочтительно игольчатого типа (или шаблонов с нанесенными штрихами соответствующей толщины), а также более сложные приборы – щелемеры и трещиномеры (рис. 2).

Рис. 2. Щелемер механический трехосевой (а) и струнный (б)

Важными показателями являются время появления трещин и внешние обстоятельства, которые могли быть причинами деформации здания. Картина повреждений стен значительно усложняется при возникновении трещин от разных причин и в разное время, поэтому для их анализа необходимо иметь материалы по инженерно-геологическим условиям, истории проектирования, строительства и эксплуатации здания, по расположению подземных сетей.

Результаты обследования трещин необходимо представлять наглядно. Трещины наносятся на схемы фасадов, стен внутренних помещений, развертки стен.

Для наглядности схема может быть выполнена в аксонометрии. Трещины нумеруются, указывается их длина, размеры (ширина раскрытия, глубина), засекается их начало на данный момент времени, указываются места и номера прилагаемых фотографий. При длительных наблюдениях в месте наибольшего развития трещины устанавливаются деформационные марки (маяки).

Маяк представляет собой пластину длиной 200… 250 мм, шириной 40…50 мм и высотой 6…10 мм, наложенную поперек трещины (рис. 3). Предпочитаемый материал маяка – гипс или цементно-песчаный раствор.

Рис. 3. Гипсовый маяк

В качестве маяка используют также две стеклянные или металлические пластинки, закрепленные одним концом каждая с разных сторон трещины, или рычажную систему. Разрыв маяка или смещение пластинок по отношению друг к другу свидетельствует о развитии деформаций. В сухих помещениях допускается установка маяков из бумажных полос.

Маяк устанавливают на основной материал стены, удалив предварительно с ее поверхности штукатурку.

Рекомендуется размещать маяки также в предварительно вырубленной штрабе. В этом случае штрабу заполняют гипсом или цементно-песчаным раствором.

Расположение трещин схематично наносят на схему развертки стен, отмечая номера и дату установки маяков.

Осмотр маяков производят через неделю после их установки, а затем не реже одного раза в месяц. При интенсивном трещинообразовании обязателен ежедневный контроль. При наблюдении за развитием трещины по длине концы трещины во время каждого осмотра фиксируют поперечными штрихами. Рядом с каждым штрихом проставляют дату осмотра. В журнале наблюдений фиксируют номер и дату установки маяка, место и схему расположения, первоначальную ширину трещины, изменение со временем длины и глубины трещины. В случае деформации маяка рядом с ним устанавливают новый, которому присваивают тот же номер, но с индексом. Маяки, на которых появились трещины, не удаляют до конца наблюдений.

Если в течение 30 суток изменение размеров трещин не будет зафиксировано, их развитие можно считать законченным, маяки можно снять и трещины заделать.

Ремонт трещин и усиление кирпичной кладки

Ремонт. Прежде чем производить ремонт трещин, необходимо устранить причину их образования. Важное значение имеют работы по подготовке трещин к ремонту. Их следует очистить от мусора и смочить внутренние поверхности. Для очистки можно пользоваться щетками, ручными шлифовальными машинками, сжатым воздухом. Для обеспечения лучшего сцепления раствора с кирпичами края трещины рекомендуется сбить с помощью молотка.

Инъекцию трещин с раскрытием до 4 мм выполняют нагнетанием цементного или цементно-полимерного раствора строительными шприцами (пистолетами).

При раскрытии трещин более 4 мм заделку трещин раствором можно выполнять с помощью растворонасосов, пневмонагнетателей или пакеров. В качестве вяжущего применяют портландцемент марки М400 или М500 с тонкостью помола не менее 2400 см3/г. Цементное тесто должно быть нормальной густоты в пределах 20–25 %.

Заделка (зачеканка) цементным раствором рекомендуется только для небольших одиночных трещин.

Зачеканку цементным раствором М100 производят на глубину 2…4 см с каждой стороны после расчистки и промывки трещины водой.

Крупные трещины (разломы) с раскрытием более 5 см закладывают кирпичом на растворе М50-100 с перевязкой или без перевязки с основной кладкой или трещины заделывают бетоном (раствором) В3,5-7,5 на легких заполнителях.

При ремонте трещин, имеющих ширину раскрытия более 10 миллиметров, применяют метод частичной разборки кладки. Кладку в зоне трещины разбирают на ширину не менее одного кирпича и в глубину на полкирпича, устраивая через каждые четыре ряда штрабы глубиной в полкирпича. Борозды в кладке тщательно очищают и закладывают раствором с перевязкой швов – простой «замок». Середина трещины заливается жидким цементным раствором.

Залицовку трещин и разломов стен выполняют, когда необходимо сохранить лицевую фактуру кладки из кирпича, камней или облицовки. При этом кладку стены по длине трещины разбирают на глубину в полкирпича и ширину не менее одного кирпича (камня) с последующей закладкой штрабы новым кирпичом в перевязку со старым. В стенках и перегородках толщиной 25 см и менее разборку поврежденной кладки в зоне трещины и ее замену производят на всю толщину стены.

При ремонте трещин под опорами балок и прогонов перекрытий и покрытий производят местную замену участков кладки либо подводят распределительную железобетонную подкладочную плиту («подушку»). До ее установки под балки подводят временные крепления, которые ставят на всех этажах строго по вертикали.

В настоящее время начинает широко применяться современный способ ремонта кирпичных кладок, где обычный портландцемент заменяется полимерцементным раствором, превосходящим по адгезионным и когезионным свойствам аналогичные показатели кирпичной кладки. Такой способ дает возможность увеличить несущую способность кирпичных кладок на 60%, не увеличивая при этом их массу и не изменяя габариты стен. Преимуществом этого способа является также значительная экономия материалов и низкие трудозатраты.

Усиление. Надежным способом восстановления целостности кирпичной стены является ее усиление. Основными способами усиления на данный момент являются усиление обоймами и усиление тяжами. Существуют также такие методы усиления, как установка внутренних анкеров, устройство железобетонных поясов, установка поэтажных связей, установка контрфорсов, но эти методы применяются редко. Выбор способа усиления в каждом конкретном случае индивидуален и зависит от множества факторов: размеров трещин, назначения кирпичной стены, мест расположения трещин и т.д.

Вместе с тем работам по усилению должна предшествовать заделка трещин в кирпичной кладке, а также другие восстановительные операции. Производство работ по усилению производится в соответствии с рабочими чертежами и проектом производства работ.

Усиление с помощью обойм. В настоящее время усиление кирпичных кладок производится с помощью армированных растворных, железобетонных, композиционных и стальных обойм. Усиление стен с помощью таких обойм позволяет полностью восстановить их несущую способность.

Армированные обоймы могут изготавливаться из арматурных стержней или железобетонных пилястр.

Для этого выбранный материал крепится с помощью шпилек или анкеров на одной или на обеих сторонах стены. Улучшение физико-механических характеристик достигается благодаря нанесению на обойму цементно-песчаного раствора.

Усиление железобетонной обоймой обеспечивается с помощью прочной стальной арматуры и мелкозернистой бетонной смеси. Такой пояс способен принять на себя значительную долю нагрузки, приходящейся на кирпичную кладку.

Композиционные обоймы, изготавливаемые из высокопрочных волокон (стеклои углеволокно), являются наиболее эффективными для усиления кирпичных стен.

Особенность обойм данного типа состоит в том, что с их помощью увеличивается прочность вертикальных конструкций на сжатие, а также повышается прочность поперечных сечений на срез или сдвиг.

Стальная обойма позволяет значительно повысить несущую способность кирпичной кладки. Она собирается из толстых арматурных стержней, полосовой стали, стальных прокатных профилей (швеллеров, уголков, двутавров). Такая обойма укрывается металлической сеткой, на которую наносится слой цементного раствора.

Однако следует помнить, что обоймы имеют большую массу, что существенно увеличивает нагрузку на фундамент здания. Так, при устройстве двусторонней железобетонной обоймы с толщиной слоя 5 см дополнительная масса на 1 м2 усиливаемой стены составляет 250 кг.

К недостаткам этих способов можно отнести также их высокую материалоемкость, трудоемкость, уменьшение внутренних размеров помещения и т.д.

Усиление тяжами. Усиление напрягаемыми стальными тяжами и поясами поврежденных трещинами стен проводят в целях восстановления или повышения монолитности, пространственной жесткости зданий и прочности и устойчивости стен; прекращения развития деформаций стен из плоскости (наклонов, выпучивания); уменьшения или прекращения развития трещин в стенах при неравномерных осадках фундаментов, температурно-влажностных воздействиях и при разной жесткости и нагруженности сопряженных стен.

Тяжи должны иметь натяжное устройство (муфты, гайки) или напрягаться термонагревом с помощью паяльных ламп или автогена. Усиление натяжения должно составлять 30…50 кН. Натяжение контролируют специальными приборами (тензометрами, тензодатчиками, индикаторами) или простукиванием (при ударе напряженный тяж должен издавать звук высокого тона). Натяжение проводят одновременно по всему контуру здания после заделки трещин цементным раствором под давлением.

Расстояние между тяжами рекомендуется принимать 4…6 м с таким расчетом, чтобы на один тяж приходилась площадь стены не более 20 м2.

При усилении каменных стен снаружи поясами тяжи укладывают на поверхности стен в штрабы сечением 70×80 мм, вырубленные в кладке, которые после натяжения тяжей заделывают цементным раствором М100…150.

Концевые упоры тяжей выполняют в виде металлических пластинок 10×10…15×15 см толщиной 10…12 мм или из отрезков швеллеров. Концы стержней (тяжей) должны иметь нарезку с гайкой (рис. 4).

Рис. 4. Усиление стены тяжами

При отсутствии перевязки или образовании вертикальных трещин в местах сопряжения наружных и внутренних стен монолитность кладки можно восстановить установкой в уровне верха перекрытий напрягаемых хомутов из стержней диаметром 20…24 мм и длиной 1,5…2 м. Хомуты анкерят в поперечные стены с помощью отрезков уголков или швеллеров. Натяжение хомутов производят закручиванием гаек. Трещины или зазор между стенами заделывают цементным раствором под давлением.

Местное усиление поврежденных трещинами углов зданий и отдельных участков стен может выполняться двусторонней накладкой (обвязкой) металлических полос сечением 6×80…10×100 мм или швеллеров №14×20, стянутых болтами диаметром 16…20 мм.

Источник