Эффективность армирования при модернизации и усилении кирпичной кладки

При укреплении существующей каменной кладки часто используют её армирование базальтовой сеткой. Для того, чтобы определить эффективность таких действий, требуется выявить новые свойства стены с текстильным армированным раствором и надёжность её дальнейшего функционирования под теми же эксплуатационными нагрузками.

Предпосылки применения композитных материалов в кирпичной кладке

Среди различных инновационных материалов, которые используются во всем мире в архитектуре, армированные геосеткой конструкции широко используются в области усиления и восстановления существующих зданий и сооружений.

Преимущества такого типа армирования:

• Повышение показателей прочности кладки на разрыв;
• Увеличенная коррозионная стойкость;
• Простота установки.

Планируя усиление существующей каменной кладки, необходимо принимать во внимание и недостатки способа, среди которых:

• Повышенная чувствительность к внешним температурам;
• Ограничения по относительной влажности окружающего воздуха;
• Снижение способности кладки противостоять процессам поступления водных паров.

Соответственно, применение базальтовой сетки наиболее эффективно в отношении надземных частей зданий, на стенах которых отсутствуют постоянно действующие водопроводные сети, особенно централизованного отопления.

Оптимальные виды базальтовой сетки, применимые для кирпичной кладки

Установлено, что при использовании армированного текстилем раствора целесообразно заменять исходную матрицу (часто включающую в себя дорогостоящие в приготовлении из эпоксидные смолы) неорганической матрицей. Такое решение имеет недостаток, заключающийся в том, что не все растворы адекватно проникают сквозь волокнистые листы из-за их высокой вязкости и непостоянстве гранулированного состава кладочного раствора.

Проблема преодолевается путем замены листов комбинированной базальтовой сеткой, которая включает в себя два вида ортогонально расположенных волокон. Механические характеристики таких волокон варьируются в зависимости от расстояния и уровня проникновения кладочного раствора в сетку.

Системы усиления базальтовой сеткой могут изготавливаться с использованием различных типов текстильного армирования, имеющих разные механические и геометрические свойства.

Чаще всего применяются следующие виды геосинтетики:

1. Пряжа.
2. Сетки из базальта.
3. Углеродсодержащие геосетки.
4. Стеклосетки.
5. Сетки на основе п-фениленбензобизоксазола или арамида.

При усилении кирпичной кладки старых построек, имеющих определённую историческую ценность, практически всегда требуется совместимость между системой армирования и основанием. Высокое соотношение между прочностью и массой армированных систем позволяет улучшить механические характеристики модифицированного элемента, способствуя в основном поглощению растягивающего напряжения до и после образования трещин. При этом, ввиду меньших значений плотности геосетки, чрезмерного увеличения массы системы или значительного изменения её жёсткости не происходит. Таким образом, нет оснований опасаться последующему возникновению и развитию трещин или пластической деформации элементов кладки.

Динамика функционирования базальтовой сетки при усилении кирпичной кладки

В результате армирования повышаются показатели прочности на сдвиг и изгиб для всех способов кладки (включая даже бетонные панели). Происходит их укрепление за пределами сводов и арок, однако для этого требуется конструктивное ограничение габаритных размеров колонн: оно увеличивает их сопротивление на сжатие.

Поскольку базальтовая сетка обычно используется для поглощения растягивающих напряжений, учёт механического поведения композитного материала при растяжении имеет решающее значение. Чтобы лучше понять механизм сопротивления систем, сначала необходимо знать их поведение при растяжении, в частности, как изменяется прочность сцепления геосетки с кирпичной кладкой.

При лабораторном нагружении элемента кирпичной кладки, который был армирован георешёткой из базальта, последовательно наблюдаются три фазы:

• Стабильное состояние армированной конструкции;
• Образование сетки мелких трещин, что свидетельствует о значительном уменьшении жесткости; сцепление сетки с кладочным раствором снижается, а волокна перестают воспринимать часть эксплуатационной нагрузки;
• На третьем этапе трещины становятся шире и длиннее, покрывая всю площадь матрицы, вплоть до окончательного разрушения. Нагрузка передаётся непосредственно на волокна кладочной сетки, которые остаются единственным элементом, сопротивляющимся внешней нагрузке.

Таким образом, для долговечности кладки решающее значение имеет механическая прочность базальтового волокна.

Механизмы отказа кирпичной кладки, усиленной базальтовой сеткой

В большинстве случаев разрушение происходит из-за того, что георешётка выдергивает часть подложки, ослабляя тем самым когезионную связь между сеткой и кладочным раствором. Реже наблюдается вариант с полным отделением сетки от подложки, что зависит как от качества укладки, так и от значений напряжения сдвига между матрицей и границей раздела подложки.

В более сложных случаях свойства поверхности раздела «кладочный раствор-геосетка» являются определяющими параметрами, вызывающими частичное или полное соскальзывание геосетки с поверхности раствора. Иногда это связано с механическими свойствами материала сетки, в частности, с пределом прочности на разрыв, при котором разрыв также может происходить по поверхности кладочного раствора.

Специалисты ООО «Ресано» всегда проведут квалифицированные консультации по вопросам выбора наилучшего типоразмера георешётки, в полной мере отвечающей условиям её эксплуатации. Купить базальтовую сетку от мировых производителей – значит существенно повысить долговечность кирпичных стен и сооружений.