Почему нужно проводить лабораторные испытания кирпича и раствора при обследовании здания для реконструкции с надстройкой дополнительных этажей

В одной из наших статей, по поводу основных ошибок, встречающихся при обследовании зданий и сооружений, была затронута тема правильного определения марки раствора и кирпича при выполнении работ по обследованию каменных конструкций. Предлагаем провести небольшое исследование и более детально разобраться в причинах необходимости лабораторных испытаний материалов кладки, в тех случаях, когда прочность кирпича и раствора является решающей при определении возможности каменной конструкции воспринимать дополнительную нагрузку.

В настоящее время, основным документом, которым нужно оперировать при проектировании и обследовании каменных конструкций зданий, является СП 15.13330. Так, согласно п. 5.1 указанного документа, камни и кирпичи по среднему пределу прочности на сжатие разделяются на марки по прочности (М7-М1000). Однако, в данном пункте есть немаловажное примечание касательно того, что прочность кирпича определяется на сжатие с учетом среднего значения предела прочности при изгибе. Это связано с тем, что при испытаниях каменных конструкций, во время исследовательских опытов 1935-1936 г., произведенных ЦНИПС (см. рис. 1), было выявлено, что первое разрушение кладки (появление трещин) происходит от изгиба и среза кирпича.  

Рис. 1. Результаты опытов ЦНИПС (деформации изгиба кирпичей в кладке при сжатии).

Как видим из рисунка 1, несмотря на тот факт, что кирпичная кладка воспринимает сжатие, работа ее отдельных кирпичей условно представляется как работа элементов на изгиб (см. рис. 2).

Рис. 2. Схема работы отдельного кирпича в кладке.

Это связано с тем, что горизонтальные швы кладки имеют неравномерную плотность, степень которой зависит от пластичности раствора и, особенно, от квалификации каменщика (равномерность нанесение постели раствора с последующим ее уплотнением путем осаждения кирпича в раствор).

Стоит отметить, что напряжения, возникающие от изгиба и среза, могут быть в несколько раз ниже напряжений, возникающих от сжатия, хотя четкого соотношения между этими величинами не существует. Так, любая трещина в средней части кирпича вызывает значительное снижение прочности кирпича на изгиб, также как и трещины, попадающие в плоскость сечения, по которому происходит срез, влияют на прочность кирпича на срез. Отсюда следует, что трещиноватый кирпич дает относительно низкие показатели прочности на изгиб, в то время может иметь более высокие показатели на срез. Поэтому для кирпича, произведенного в нашей стране, решающим показателем, определяющим его работу в кладке, является прочность на изгиб.

Также следует отметить и тот факт, что в нашей стране, в настоящее время отсутствуют какие-либо методики и нормативные документы для определения прочности керамического кирпича неразрушающим методом (далее по тексту – НК). Имеющийся ГОСТ 24322 по ультразвуковому контролю прочности, применим только для силикатных кирпичей.

Учитывая вышесказанное, сделаем промежуточный вывод касательно определения марки кирпича. Для определения марки кирпича необходимо знать его среднюю прочность на сжатие и изгиб.

Давайте теперь разберемся с другим элементом кладки, а именно раствором. Как известно, прочность кладки напрямую зависит от прочности раствора и его упругих свойств. Однако, существующими ГОСТами не предусмотрены испытания растворов неразрушающими методами. Например, ГОСТ 5802, на который ссылается ГОСТ 31937-2011, предусматривает только лабораторные испытания раствора, отобранного из швов кладки. Поэтому, заявленные производителями приборов НК возможности некоторых приборов определять прочность растворов неразрушающим методом, явно не имеют под собой никаких нормативных оснований. Из этого следует, что определение прочности раствора швов кладки возможно только лабораторными методами.

Теперь перейдем к итоговым выводам. Итак, определение прочности кладки неразрушающими методами контроля, что допускает п. 5.3.2.2 ГОСТ 31937-2011, не совсем корректно для данного вида конструкции. Более того, для выполнения НК кирпича и раствора, в настоящее время в нашей стране не имеется нормативных документов и методик. Поэтому для правильного определения прочностных характеристик элементов кирпичной кладки правильно проводить только лабораторные испытания, которые определены ГОСТами. Исходя из этого, в случае увеличения нагрузки на кладку, использование физико-механических характеристик кладки, полученных методами НК, является недопустимым, поскольку может привести к необратимым процессам в самой конструкции, вплоть до возникновения аварийных ситуаций.