Материалами для каменных стен служат кирпич, керамические камни, камни из природного материала или блоки из легкого или автоклавного ячеистого бетона, уложенные горизонтальными рядами на цементно-песчаном или известковом растворе с взаимной перевязкой вертикальных швов. Такая конструкция называется кладкой.
Существует большая номенклатура изделий из искусственных камней. Наиболее распространенным является кирпич керамический полнотелый и пустотелый (эффективный), имеющий по сравнению с первым лучшие теплотехнические характеристики.
Форма и размеры кирпича изменялись на протяжение веков, но всегда оставались такими, чтобы каменщику было удобно работать с ним. Вес современного кирпича не превышает 4,3 кг, что свободно может поднять рукой один человек. Размеры рядового кирпича 250х120х65мм, Самая большая грань, на которую кладут кирпич, называется - постель, длинная боковая -ложок, и малая - тычок.
Существует полуторный кирпич, имеющий толщину в 88 мм. Иногда его называют модульным, так как с учетом растворного шва в 12 мм составляет высоту ряда кладки 100 мм (1М - модуль).
Керамические камни - это кирпич удвоенной высоты - 250x120x138 мм.
Кроме обжиговых керамических изделий, изготавливают силикатный кирпич. Он приготовляется из смеси извести и кварцевого песка в автоклавах. Прочностные показатели силикатного кирпича идентичны керамическому кирпичу, но он менее морозостоек и водостоек, более теплопроводен. Силикатный кирпич нельзя применять в конструкциях фундаментов и цоколей здания, для кладки печей.
"Термолюкс" дает возможность строить теплое жилье, отвечающее требованиям по энергосбережению без дополнительных мероприятий по утеплению стен. Он запроектирован по принципу термоса. Имеет верхнюю сплошную "постель", а все тело между "тычковыми" стенками, разрезано пятью воздушными прослойками. Перемычки между прослойками расположены по принципу лабиринта. Небольшими "мостиками холода" являются тычковые стенки толщиной в 15 мм. Но в кладке они также расположены в шахматном порядке. Сплошная верхняя постель не дает раствору проваливаться вовнутрь пустот, сохраняет теплотехнические свойства и экономит материал.
Поризованные керамические камни (рис. 17.21, Б ) выпускают различных габаритов - 250x120x140 мм, 510x260x219 мм, 398x253x219 и 380x253x219 мм. Высокий уровень теплозащиты этих камней достигается пустотностью и замкнутой пористостью. В отличии от кладки стен из обыкновенного кирпича, керамические камни укладываются на пастель из раствора, а вертикальные швы заменены пазогребневым зацеплением блоков. Крупные габариты камней делают кладку быстрой и снижают расход раствора. Размеры керамических камней хорошо сочетаются с кирпичом, что позволяет отделывать стены облицовочным кирпичом. Технические характеристики кирпича и керамических камней различной модификации сведены в табл. 17.3.
Прочность
Прочность конструкции стены обеспечивают прочность камня и раствора, укладка камней с взаимной перевязкой вертикальных швов, как в плоскости стены, так и в плоскостях примыкающих стен.
Различают несколько видов кладки стен:
- двухрядную (цепную) с перевязкой вертикальных швов в каждом ряду;
- многорядную (ложковую) с перевязкой вертикальных швов через 5-6 рядов.
Кладки, выполненные из одного кирпича называют сплошными (однородными) в отличие от облегченных слоистых, включающих в свою структуру утепляющие материалы.
Все размеры стен кратны габаритам изделий, из которых они выкладываются. Так кирпичные стены сплошной кладки имеют толщину 250, 380, 510 или 640 мм, что соответствует 1,0; 1,5; 2,0 и 2,5 кирпича. Каждые четыре ряда кладки по высоте (с учетом толщины растворного шва в 10-12мм. и высоте кирпича 65 мм) составляют 300 мм. (75x4=300 мм). При модульном размере кирпича высотой в 88 мм - каждый ряд кладки равен 100 мм.
Несущая способность каменных стен зависит от технических характеристик используемых материалов. Так расчетное сопротивление сжатию кирпичной кладки при изменении марки раствора от нулевой до М200 и марки кирпича от М35 до М300 возрастают от 0,04 до 0,35 МПа,
Дополнительное повышение несущей способности каменной кладки дает её армирование сварными сетками, укладываемые через 2-5 рядов.
Для повышения прочности кладки при её изгибе проводят вертикальное армирование, дополненное вертикальными железобетонными монолитными включениями (комплексная кладка) и поэтажными монолитными поясами. К такому конструктивному решению прибегают в особых случаях, например в сейсмостойком строительстве при высокой расчетной сейсмичности.
Устойчивость
Устойчивость каменных наружных стен обеспечивается их пространственным взаимодействием с внутренними несущими конструкциями - стенами и перекрытиями. При этом наружные стены жестко связывают с внутренними перевязкой кладки, с перекрытиями - заводкой их конструктивных элементов в толщу стены и анкеровкой стальными элементами.
Устойчивость фасадных продольных стен обеспечивается расстановкой поперечных внутренних стен с расчетным шагом, зависящим от качества кладки и конструкции перекрытий. Так, в малоэтажных зданиях с деревянными перекрытиями шаг поперечных внутренних стен равен 12 м, а в домах со сборными железобетонными перекрытиями - достигает 30 м.
Долговечность
Долговечность каменных стен обеспечивает морозостойкость материалов, применяемых для внешней части кладки. Большинство каменных материалов удовлетворяют требованиям по морозостойкости. Исключение составляют конструкции стен из ячеистых бетонов. Для повышения их морозостойкости фасадную поверхность блоков из ячеистого бетона покрывают защитно-отделочным слоем из морозостойкого поризованного раствора или выполняют кладку стен с кирпичной наружной облицовкой толщиной в 1/2 кирпича. Связь облицовки с кладкой обеспечивают стальными скобами или перевязкой тычковыми рядами кирпичной кладки через каждые три ряда камней по высоте стены.
Теплозащита
Для уменьшения толщины стены или повышения ее сопротивления теплопередаче применяют пористый, поризованный кирпич или пустотелые камни. Увеличение теплозащитных свойств кладок из этих элементов достигается за счет меньшей теплопроводности по сравнению с кирпичом.
Наиболее эффективно с точки зрения теплофизики применение слоистых стен, в которых несущую функцию выполняет более прочный материал, а теплозащитные функции - эффективный малотеплопроводный материал. Различают несколько видов таких кладок (рис. 17.23):
- трехслойные стены с заполнением внутренней полости, образованной наружными кирпичными стенками, легким бетоном или термовкладышами;
- варианты колодцевых кладок с вертикальными диафрагмами;
- конструкция кладки с уширенным швом ( воздушная полость);
- заполнение эффективного утеплителя в уширенный шов.
Трехслойные стены
Трехслойные стены с горизонтальными диафрагмами (рис. 17.23, а, б, в) состоят из дух вертикальных кирпичных стенок, соединенных между собой горизонтальными диафрагмами из тычковых рядов или однострочными тычками, заходящими на 0,5 кирпича в бетонную массу заполнения средней полости.
Трехслойные стены с вертикальными диафрагмами (колодцевая кладка) (рис. 17.23, г) связь в них между наружными стенками осуществляется вертикальными поперечными диафрагмами через 3- 4 ложка по длине стены, Полученные ряды колодцев могут быть заполнены легким бетоном или плитным утеплителем.
Стены с воздушной прослойкой (рис. 17.23, д ) - состоят из внутренней несущей стены и наружной ограждающей в 0,5 кирпича, связанные между собой тычковыми рядами через каждые 4-5 ложковых ряда. Между стенками оставляют зазор не более 50 мм толщиной, который по теплотехническим качествам примерно равен кладке в 1,5 кирпича.
С целью повышения теплозащитных свойств стены, зазор может быть заполнен эффективным мягким утеплителем. Такой вариант стены называется - кладка с уширенным швом.