Свойства строительного камня. Многие природные каменные материалы относятся к осадочным породам, естественная слоистость которых облегчает изготовление штучного камня. В декоративных целях могут применяться гранит и другие вулканические породы. Важнейшими свойствами строительного камня являются стойкость, легкодоступность, обрабатываемость, прочность, однородность, цвет и фактура. Требования, предъявляемые к строительному камню, зависят от характера сооружения.
Стойкость. Стойкость (а следовательно, и долговечность) строительного камня зависит в основном от его пористости, так как замерзание воды в полостях приводит к образованию в камне сколов и трещин. Водопоглощение камня, характеризующее его пористость, составляет примерно от 0,2% (по массе) для гранита до 0,5% для мрамора и сланца, 2% для песчаника и 4% для известняка. Разрушение может происходить и из-за кристаллизации поглощенных солей, оказывающей такое же действие, как и замерзание воды. К растрескиванию могут приводить расширение и сжатие, связанные с изменениями температуры. Коэффициент теплового расширения камня составляет около 0,00001/°C.
Доступность. Доступность камня зависит главным образом от удаленности карьера и условий транспортирования к месту строительства. Свежедобытый камень содержит «карьерную влагу», что облегчает его обработку.
Прочность. Прочность каменной кладки зависит от камня, кладочного раствора, рода сооружения и качества выполнения работ. Прочность на сжатие (в МПа): песчаник 15150, известняк 20200, мрамор 70150, гранит 70300. Плотность (в кг/м3): песчаник до 2600, известняк до 2700, мрамор 25002800, гранит и другие вулканические породы 26002700.
Однородность и цвет. Однородность камня нужна для того, чтобы строение не выглядело пестрым. Цвет материалов из осадочных пород зависит от растворенных минеральных солей. В некоторых материалах из-за таких минеральных солей под действием погодных условий могут возникать пятна обесцвечивания.
Обработка камня. Природные каменные строительные материалы используются в виде: а) штучного камня с обработанной поверхностью и б) бутового камня. Кладка из тесаного штучного камня, изготавливаемого, как правило, распиловкой, выполняется со швами (заполняемыми раствором) шириной не более 15 мм. Кладка из такого камня обычно ведется рядами, но может быть и бутовой. Кладка из каменных блоков выполняется со швами шириной от 15 до 25 мм. Бутовый камень бывает трех видов: рваный (необработанный), постелистый (плитообразный) и булыжник (округлый). Кладка такого камня осуществляется с толстыми швами и может быть бутовой либо рядной. «Кладка насухо» производится без кладочного раствора, но применяется она редко.
Производство кладки. При выполнении каменной кладки рекомендуется строго соблюдать следующие правила:
1) Самые крупные камни следует укладывать в нижние ряды.
2) Слоистые камни следует класть на их естественные «постели».
3) Для перевязки стены необходимо, чтобы швы верхнего ряда шли поперек швов нижнего и было правильное число «тычковых» камней, т.е. камней, выходящих на поверхность стены своей торцевой гранью.
4) Пористые камни необходимо смачивать перед укладкой, чтобы предотвратить поглощение воды из раствора.
5) Промежутки между внутренними торцами камней должны быть заполнены щебнем и раствором.
6) Если требуется сдвинуть уложенный камень, то следует снять его и после очистки уложить снова.
7) Кладку не следует производить при температурах ниже 0° C.
8) Облицовку из тесаного камня следует класть заодно со стеной или скрепляя ее со стеной так, чтобы компенсировались различия в тепловом расширении и сжатии.
9) Поскольку камни из осадочных пород наиболее прочны в направлении, перпендикулярном плоскости постели, их следует укладывать так, чтобы эта плоскость была горизонтальной.
Выцветание, т.е. появление беловатых пятен на кирпичных стенах, обусловлено отложением солей на поверхности при испарении влаги из кладочного раствора и кирпича. Несмотря на неприглядный вид, выцветание безвредно и может быть удалено слабым раствором соляной кислоты.
Бетонные камни обычно изготавливаются из смеси 1 части цемента с 4 частями заполнителя. До 27% объема такого камня приходится на пустоты, так что плотность может составлять всего лишь 10001200 кг/м3. Стандартные размеры бетонного камня 200ґ200ґ400 мм, прочность на сжатие около 7 МПа (в расчете на площадь поперечного сечения брутто). Керамические пустотелые камни выпускаются разных размеров, их прочность на сжатие составляет 1530 МПа (в расчете на площадь поперечного сечения нетто).
При составлении бетонных смесей руководствуются пропорцией цемента, песка и камня, выражаемой в виде отношения объемных частей, скажем 1:2:4. Но чаще указывается отношение, показывающее, сколько на одну объемную часть цемента приходится объемных частей всего заполнителя, например 1:6, причем предполагается, что заполнитель будет фракционирован для самой плотной бетонной смеси. Воды нужно брать лишь столько, сколько необходимо для получения пластичного теста, так как лишняя вода снижает качество бетона. Количество воды лежит в пределах от 1:3 для самых густых («жестких») смесей до 1:12 для очень жидких. Чаще других используются «пластичные» смеси с содержанием воды от 1:6 до 1:9 по объему. В технических условиях может быть задана прочность бетона на сжатие, и тогда состав бетонной смеси рассчитывается соответственно требуемой прочности. Прочность бетона составляет: на сжатие 725 МПа, на растяжение 0,71,5 МПа и на сдвиг 710 МПа. В тех случаях, когда бетонные элементы конструкции должны выдерживать значительные нагрузки на растяжение или на изгиб, бетон армируется.
Баженов Г.Л. Прочность и устойчивость зимней каменной кладки. Горький, 1969
Каталог систем перевязки в кирпичной кладке. М., 1974