Правильное использование местного строительного сырья в конструкциях малоэтажных зданий значительно облегчает эффективное выполнение плана строительства.
В настоящей статье рассматриваются отдельные сборные конструкции, которые могут быть изготовлены на базе местного сырья с помощью относительно несложного и недорогого оборудования при сохранении хорошего качества и экономичности детален. Все описываемые сборные конструкции и детали позволяют осуществлять на строительной площадке монтаж зданий с помощью простейших механизмов.
Основным конструктивным элементом здания являются стены. Вес их составляет до 60% общего веса здания.
Как известно, стена в 2—2,5 кирпича является нецелесообразной для малоэтажного строительства вследствие неполного использования ее несущей способности и чрезмерно большого веса ее при низких теплотехнических качествах. Поэтому применение кирпича ' в малоэтажном строительстве, как правило, должно иметь место только при облегченных конструкциях стен.
В силу того, что различные конструкции облегченных кирпичных стен достаточно освещены в технической литературе, в настоящей работе мы их не рассматриваем и основное внимание сосредоточиваем на решениях других видов конструкций стен, которые могут выполняться на базе местного строительного сырья.
В отношении перекрытий можно также указать на большую трудоемкость применяемых в строительстве обыкновенных деревянных конструкций, требующих для своего осуществления значительного расхода деловой древесины.
При правильном использовании отходов промышленности, например, металлургических шлаков или местного сырья (легких известняков, гипса, камыша и пр.), можно иметь рациональные решения перекрытий, при которых изготовление отдельных деталей может быть организовано средствами строящей организации. Несколько решений подобных перекрытий приводится в настоящей работе.
По тем же соображениям предлагаются конструкции перегородок и полов, которые могут быть выполнены из местного сырья на строительном дворе.
В дальнейшем рассматриваются следующие конструкции стен.
1. Стены из легкобетонных камней:
- а) из трехпустотных камней с незамкнутыми пустотами;
- б) из камней с замкнутыми пустотами;
- в) из камней с засылкой;
- г) из оплошных камней.
3. Стены из плит с легкобетонным заполнением.
4. Стены из естественного камня:
- а) из артикского туфа и ракушечника;
- б) системы «Мидисовая».
1. Стены из легкобетонных камней
Легкобетонные стеновые камни находят широкое применение в нашем строительстве. Сырьевая база для изготовления деталей из' легкого бетона имеется в Советском Союзе почти повсеместно. Особенно большие запасы необходимых материалов находятся в промышленных районах в виде доменных, паровозных, котельных и других шлаков.
Следует подчеркнуть, что при применении ускоренных методов твердения бетонной массы (пропарки, запарки и т. д.) могут применяться и с успехом применяются на практике различные вяжущие местного происхождения (известь, гипс, шлаковые, известково-пудцолано-зольные и др. цементы), что позволяет экономить -значительные количества портландцемента. Поэтому легкобетонные камни в настоящее время являются одним из основных материалов для кладки стен жилых, общественных и др. зданий.
Несмотря на ряд преимуществ пустотелых камней (облегчение веса, экономия бетона, повышение теплозащитных свойств наружных ограждений и пр.), в настоящее время наряду с ними приходится рекомендовать применение и сплошных камней. Последние могут изготовляться из бетона меньшей прочности, что дает возможность шире применять местные малоактивные вяжущие мате риалы. При изготовлении, транспортировании и кладке сплошных камней получается меньше брака. Кладка из них прочнее и долговечнее, чем из пустотелых на малоактивных вяжущих.
Легкобетонные камни могут применяться для несущих стен, столбов, а также в в-где заполнения: При этом они должны удовлетворять требованиям проекта как по прочности, так и по другим физико-техническим показателям (морозостойкости, теплопроводности и пр.).
Применение легкобетонных камней на беоклинкерных вяжущих не допускается для кладки фундаментов, нижней части цоколей, подземной кладки и для кладки стен помещений с влажностью выше 60%.
Способы изготовления и составы легкобетонных камней в настоящей статье не рассматриваются. Необходимо отметить, что во всех случаях состав бетона должен назначаться после тщательного подбора его лабораторным путем и испытания образцов. Назначение составов бетона по примерным средним пропорциям допускается только «а начальной стадии работы, в период лабораторных испытаний.
Объемный вес легкобетонных камней, в зависимости от состава бетона и свойств заполнителя, колеблется от 1350 до 1700 кг/м3. Камни должны выдерживать 15 циклов замораживания. Толщина наружных стен обычно принимается в один камень. При расчетной температуре ниже минус 25° стены выкладываются толщиной в полтора камня. Эти данные в каждом отдельном случае должны быть проверены расчетом.
Стены из трехпустотных камней с незамкнутыми пустотами
Камни изготовляются на базе доменных, котельных, паровозных и др. шлаков и подразделяются по прочности на сжатие (по площади брутто) на две марки — «35» и «50». Предельная крупность шлаков 10 мм. Котельные шлаки должны содержать не более 20% несозревшего топлива. Камни должны выдерживать не менее 15 циклов замораживания.
На фиг. 2 показаны типы кладки стен. Кладка типа 1 толщиной в полкамня применяется для внутренних стен; типов 2, 3 и 4 — толщиной в один камень, — для наружных стен. В кладке типа 2 перевязка осуществляется с применением оплошных камней. В кладке типа 3 даны два варианта: с перевязкой ложковых рядов (вариант А) и со сквозным поперечным швом в ложковых рядах (вариант Б). В простенках кладка ведется только по варианту А. В сплошной стене она допустима также по варианту Б.
Связи необходимо ставить через 80 см друг от друга и через два ряда кладки по высоте. Для защиты от коррозии, они должны быть покрыты горячим битумом. Толщина горизонтальных швов — 10 м вертикальных — 6 мм. Преимущество кладки этого типа заключаете в том, что она не требует изготовления специального типа камне для тычковых рядов (камни типа 2).
Ширина простенков должна быть не менее 61 см — 1,5 камня — и делается по возможности кратной половине камня с учетом тол щины швов.
Дымоходы выполняются из кирпича или сборных элементов.
Перемычки пролетом до 1,5 м устраиваются армированные круглой сталью с подвесками, а большего пролета — из сборного железобетона.
Такие перемычки изготовляются на месте работ. Их длина назначается проектом.
В уровне низа перекрытий устраиваются сплошные обвязки пояса с укладкой круглой арматуры ?8—10 мм в цементном слое или с подкладкой под балки опорных плит.
Стены из камней с замкнутыми пустотами
Для бетонной смеси этих камней могут быть применены; керамзит, термозит, кирпичный щебень, гранулированный шлак, пемза, туф, ракушечник. Котельные и паровозные шлаки снижают физикомеханические показатели камней, но тем не менее, при соблюдении установленных технических условий, камни из этих шлаков могут применяться в малоэтажном строительстве.
Обычно применяются марки камней «35» и «50», определяемые по площади сечения камней брутто, т. е. без вычета пустот.
Размеры основных камней: целого — типа 1 — 190Х190Х390 мм и половинки — типа 2 — 190X190X190 мм.
Пустотность целого камня типа 1 — по объему — 27%.
При объемном весе легкого бетона от 1400 до 1700 кг/м3 вес камня составляет 14,5—17,5 кг, а объемный вес камней брутто 1000—1250 кг/м3. Камни должны выдерживать 15 циклов замораживания.
Толщина стен, обычно применяемых, составляет 190, 390, и 590 мм. Для кладки стен двухэтажных зданий применяются растворы марки «8» и «15».
Толщина швов — не более 10 мм. Блоки укладываются в стену — постелью вверх.
Кладка и ее перевязка осуществляются аналогично кладке из трехпустотных камней с незамкнутыми пустотами.
Перемычки при пролете до двух метров выполняются рядовыми, с армировкой по низу тремя—четырьмя стержнями ?6—8 мм. При больших пролетах применяются сборные железобетонные перемычки.
Под концы прогонов и тяжелых балок в стенах укладывают бетонные подкладки. На уровне низа перекрытия в цементном растворе укладывается оплошной пояс из арматуры ?8—10 мм или три ряда кирпича.
Цоколь, карнизы и парапеты кладутся из камней на тяжелом бетоне или из кирпича.
Стены штукатурятся снаружи и изнутри.
При объемном весе шлакобетона 1500 кг/м3 и нормальном растворе стена в 39 см имеет общее термическое сопротивление Rобщ=1,18, коэфициент теплопередачи K=0,85.
Стены из камней с засыпкой
Сначала возводятся ограждающие стенки из камней, поставленных на ребро, с чередованием ложкового и тычкового камня.
При толщине стены 390 мм тычковые камни занимают всю толщину ее и непосредственно связывают обе ограждающие стенки из ложковых камней. При толщине стены 490 мм тычковые камни располагаются вразбежку.
Пространство между ограждающими стенками заполняется шлаком, уплотненным штыкованием. Затем через два ряда производится перекрытие — на всю ширину стены —горизонтальной растворной диафрагмой из слоя раствора, армированного пачечной сталью, проволокой, высечкой и др. Толщина ее 10—15 мм на засыпке. Сверху диафрагмы снова выводятся ограждающие стенки и т. д. Армированные диафрагмы придают жесткость стене и пред упреждают чрезмерную осадку засыпки.
На уровне нижнего слоя перекрытия армирование растворного шва производится четырех-шестимиллиметровой проволокой. Проемы в стенах перекрываются перемычками та камней или железобетонными сборными перемычками.
Для удобства перевязки кладки выпускаются половинные камни размером 190X190X190 мм или 200X200X200 мм. Для стен, выложенных из сплошных камней объемным весом 1400 кг/м3, при толщине стен в полтора камня со штукатуркой с двух сторон, общее термическое сопротивление R0=1,28. Соответственно, при кладке толщиной в один камень термическое сопротивление R0=0,92.
Стены из сплошных легкобетонных камней
Сплошные легкобетонные камни имеют большое распространение. Их можно изготовлять не только на станках типа ЦСМ-133, но также и на более простых станках типа «Крестьянин» или несложном оборудовании — станках «Як» и «Рейхельд».При изготовлении легкобетонных сплошных камней на малоактивном вяжущем желательно кладку снаружи защищать облицовкой в полкирпича, что улучшает общий вид стены и позволяет обходиться без наружной штукатурки. Кладка облицовки ведется вперевязку с кладкой стены.
Кладка стен из сплошных легкобетонных камней никаких конструктивных особенностей, по сравнению с кладкой ив пустотных камней, не представляет.
Кладка стен и правила перевязки для сплошных легкобетонных камней те же, что и для описанных выше трехпустотных. При этом исключается трудоемкая работа по засыпке шлаком пустот в камнях. Это преимущество улучшает теплотехнические качества кладки, повышает морозостойкость камней, без затруднений позволяет укладывать раствор. Марка камней должна быть не ниже «35» для внутренних стен и «50» — для наружных. Размеры камней по ОСТу должны быть назначены — 390X190X190 мм, но на существующем оборудовании часто выпускаются камни размером — 400Х200Х200 мм, что несколько затрудняет ведение кладки.
2. Кирпичные стены с легкобегонными вкладышами
Кладка выполняется из двух параллельных стенок, каждая толщиной в полкирпича, расставленных друг от друга на расстоянии, определяемом теплотехническим расчетом. Промежуток между стенками заполняется вкладышами из легкого бетона. Связь между стенками осуществляется тычковыми рядами кирпича, выкладываемыми через каждый вкладыш, имеющий высоту в три—пять рядов кладки.
Кладка кирпичных стенок ведется на холодном или теплом растворе.
Марка раствора не должна быть ниже:
- В первом этаже сверху — 8
- Во втором этаже сверху — 15
- Марка вкладышей не ниже — 20
Такая конструкция стен не может быть рекомендована для строительства бань, прачечных и др. зданий с повышенной влажностью, а также при строительстве на лессовидных грунтах третьей категории.
Приведем некоторые данные о блоках-вкладышах. Примерные рецептуры блоков-вкладышей (по объему): 1:3:12 — битум, глина, опилки; 1:1,5:4,5 — известь, трепел, шлак; 1,5:1;0,8 — известь трепел, шлак, опилки; 1:1:3 — известь, пемза молотая, пемзовый щебень; от 1:4 до 1:10 — известь-пушонка, гранулированный шлак.
Вес вкладыша — 40 кг.
При объемном весе вкладышей 1250 кг/м3 и толщине стены 51 см вес 1 м2 стены — 860 кг.
3. Стены из плит с легкобетонным заполнением
Толщина плит при шлакобетонном заполнении стен может быть принята в 3 см. Размер плит; высота 40—50 см, длина — до 1 м.
Наружные плиты при дефиците арматурной стали могут быть армированы щитами из штукатурной драни, камыша и пр., и только выступающие ребра армируются (в 3—4 местах) крючками из стальной арматуры 5—6 мм. Такие плиты должны изготовляться на цементе и быть атмосфероустойчивыми.
Внутренние плиты могут изготовляться из шлако-гипсобетона и др. бетонов на любых вяжущих.
Марка бетона для наружных плит принимается не ниже 35 кг/см2. Наружный слой их может быть выполнен из цветного бетона с отделкой, в зависимости от архитектурного решения фасада дома.
Промежутки между плитами, с щелью повышения теплотехнического качества стены, заполняются легким бетоном.
Через 40—50 см, приблизительно, в легком бетоне делаются растворные диафрагмы толщиной в 2 см. Для удержания плит в требуемом положении до окончания укладки легкобетонного заполнителя, временным креплением служит стальной стержень ?5—6 мм с металлическими вилками 2. Последний проходит через шов между плитами (вр. крепление), с наружной стороны он обхватывается металлической планкой 3. Между лицом стены и планкой вставляются деревянные клинья 4, которыми регулируется раскрепление плит. На верх плит на момент бетонирования устанавливаются хомуты. По мере схватывания бетона вилка и стержень вынимаются и удаляются хомуты.
Легкобетонные стены в облицовке из плит-представляют; конструкцию, позволяющую избежать применения кирпича и эффективно использовать другие местные материалы.
4. Стены из естественного камня
Стены из артикского туфа и ракушечника
Кладка таких стен аналогична кладке из оплошных легкобетонных камней. Как и при обыкновенной кладке, в данном случае необходимо соблюдать тщательную перевязку камней.
Толщина швов — горизонтальных принимается в 1,0—1,5 см, вертикальных — 1—2 см. В качестве вяжущих для раствора могут быть применены — бесклинкерный цемент, известь и др; Можно указать на примерные составы растворов для кладки стен по объему):
- а) известковое тесто — туфовый или шлаковый песок (1 : 3);
- б) известковое тесто — молотый диатом: туфовый или шлаковый песок (1:1,75:7 )и др.
Цоколь необходимо возводить из более плотного камня. Ненесущие перемычки могут исполняться из камня при пролете до 2,5 м. Несущие перемычки устраиваются из отдельных камней с армированием.
Свободная длина стен между поперечными — не более 7 м при бесцементных растворах и 10 м — при цементных.
Заделка балок в наружные стены допускается только при условии применения ряда мероприятий против загнивания балок и дрот садки опоры. Обычно этой заделки избегают и балки опираются на прогоны, уложенные вдоль продольных стен. Прогоны же опираются на пилястры наружных стен с применением опорных подушек.
Концы балок крепятся к стенам металлическими анкерами сечением менее 0,60 см2 через 3000 мм. На прогонах и внутренних стенах и столбах концы заанкеренных балок должны быть соединены накладками. Столбы крепятся анкерами к балкам каждого перекрытия. Связи и анкеры зачищаются от ржавления покрытием гудроном или слоем густого цементного теста.
Мауэрлат укладывается на подкладках по простенкам для разгрузки оконных перемычек, выполненных из камня, и используется как прогон под стропила.
Стены с наружной стороны обычно не штукатурятся. Для предотвращения продуваемости вертикальные швы кладки перекрываются перевязкой.
Ниже приводятся некоторые данные о туфе и ракушечнике.
Туф имеет красивую окраску, малую тепло- и звукопроводность, малый объемный вес, достаточную прочность, хорошую гвозди-мость. Легко поддается обработке — колется, пилится.
Толщина стен из артикского туфа и ракушечника для центральных районов СССР — 38 см (при температуре —20°), для южных — 25 см.
В соответствии с этим обычно применяемые размеры камней — 38X21,5; 38X44 и 25X21,5, 25X44 см, длина камня — по назначению. Максимальный вес камня, как правило, 45—50 кг.
Объемный вес туфового камня не более 1200 кг/м3. Коэфициент теплопроводности самого камня —?—0,3—0,4.
Коэфициенты теплопроводности кладки при холодной штукатурке на внутренней поверхности —?=0,4; на наружной — ?=0,5.
Предел прочности туфового камня: при изгибе — не менее 8 кг/см2, сжатии — не менее 60 и 80 кг/см2.
Недостатками стен из туфа, ракушечника и подобных пород являются большое водологлощение и продуваемость. Чтобы уменьшить продуваемость стены, кладку ее нужно вести таким образом, чтобы образующие камень слои располагались параллельно плоскости стены.
В центральных районах с этой же целью, а также с целью достижения меньшего увлажнения от атмосферных осадков кладку из туфа или ракушечника целесообразно штукатурить с наружной стороны.
Объемный вес камня-ракущечника средний — 1300 кг/м3, максимальный — 1600 кг/м3.
Коэффициент теплопроводности ракушечника —?=0,3, при штукатурке на внутренней поверхности —?=0,4, на наружной —?=0,5.
Камни ракушечника с содержанием глинистых прослоек более 5% не подлежат применению.
Стены системы «Мидисовая»
Производство работ по кладке просто: ведется кладка обеих ограждающих стенок с приколом камня на месте, затем пространство между стенками забучивается и заливается раствором.
Для повышения жесткости каждый третий ряд укладывается тычками. В одноэтажных зданиях тычковых рядов можно не делать.
Простенки при большой высоте укрепляются скобами в швах. Заделка балок осуществляется при помощи анкеров и утепления концов.
Перемычки выполняются или из металла, или из железобетона. Кладка ведется на цементных и известковых растворах. Последние берутся марки не ниже «15».
Стены этой конструкции широко применяются в Закавказье, Средней Азии и юго-восточных республиках Советского Союза.
Толщину стен желательно применять не более 60—70 см.
Камень с объемным весом более 1800 кг/м3 не рекомендуется применять.
Размер камня — плитняк со сторонами до 40 см, рваный камень со сторонами около 25—30 см, камень забутки размером 8—15 см.
Оштукатуривание внешней поверхности стен обычно не производится, делается только расшивка швов.
Штукатурятся только наружные откосы в оконных и дверных проемах.
Коэфициент теплопроводности камня при объемном весе до 2000 кг/м3 — 1,10. Предел прочности бута — 150 кг/см2 и выше.
5. Стены из камышита
Стойки каркаса делаются из брусков или из обтесанных, с двух сторон пластин размером 12/2—44/2 см. Расстояние между стойками 75—100 см. Последние ставятся на обвязку из брусков или бревен ?16 см, установленную на фундаментные столбы. Поверх стоек укладывается верхняя обвязка из брусков или из бревен ?14—16 см, служащая опорой для стропильных ног.
Каркас из брусков применяется при заводской заготовке деталей, а из круглого леса — при заготовке на месте.
Углы здания закрепляются диагональной обшивкой из досок 2,5 см. Балки чердачного перекрытия, как и стропила, опираются на верхнюю обвязку, а часто имеют своей опорой вторую обвязку, расположенную ниже верхней и скрепленную со стойками каркаса врубками и гвоздями.
Заполнение каркаса осуществляется камышитовыми магами длиной до 2,5 м, шириной 70—100 см и толщиной 10 см.
При необходимости по теплотехническим требованиям применяется второй дополнительный слой камышита толщиной 5 см.
Доски или горбыли перекрывают швы и защищают их от продувания.
Цоколь выполняется деревянным. Вынос карниза должен быть не менее 35 см.
Здание оштукатуривается с обеих сторон.
При применении этой конструкции стен на юге и юго-востоке Советского Союза, в районах, богатых камышом, можно получить большую экономию леса.
При двух слоях камышита 10 и 5 см и штукатурке с двух сторон общее термическое сопротивление стен Rобщ=2,40.
Для предохранения камыша от грызунов нижняя часть камышитовых матов обрабатывается на высоту ~60 см пятипроцентным, раствором железного купороса.