Каменные кладки и их элементы. Правила устройства (разрезки) каменной кладки. Материалы, применяемые при каменной кладке.

Древние каменные сооружения основаны только на безрастворных соединениях, т.е. каменные стойки и балки возведены как система свободно лежащих друг на друге элементов. Употребление металлических соединяющих элементов - скоб, анкеров, как и цементация стыков означала уже переход к сложным каменным конструкциям, в которых появлялся иной конструктивный принцип – не только шарнирное соединение, но и жесткая заделка элементов, позволяющая перераспределять усилия в несущих конструкциях здания.

В современности строительные конструкции из камня подразделяются на каменные и армокаменные, соответственно этому и подразделяются технологии их устройства. Современное армирование каменных конструкций многообразно, оно может осуществляться как металлическими сетками, так и стержневой арматурой, а также арматурой из углеродистого волокна, стекловолокна, полимерных сеток. Употребление арматуры в каменных конструкциях известно с древних времен – многие каменные столпы соборов армированы изнутри коваными стержнями, помимо анти распорных затяжек под сводами больших залов и храмов. В средневековом строительстве также широко применялось армирование каменных конструкций деревом – бревна из прочных пород дерева не только употреблялись как горизонтальные связи между стенами и столпами, но их употребляли еще как горизонтальную арматуру толстых стен, закладывая внутрь кладки на известковый раствор.

Итак, основных элементов каменной кладки существует три: сами камни (естественные, искусственные), связующий раствор и арматура. Также следует включить в обязательные элементы кладки и перемычки, не являющиеся собственно кладкой, но без них невозможна конструктивно-технологическая реализация проемов. Перемычки могут быть как из других материалов – железобетона, металла, дерева, так и из самих камней, сложенных в виде опорной конструкции проема.

Следует правильно использовать строительный термин «камень», который означает не только камень в буквальном смысле, но и кирпичи и блоки. Соответственно номенклатура промышленных изделий может под названием «камни» подразумевать блоки из ячеистого бетона и т.д.

Правила пространственной организации («разрезки») каменной кладки. Независимо от количества рядов клаки и от типа применяемых камней существуют три правила расположения камней в кладке, которые принято называть «три правила разрезки кладки».

Правило 1. Камни в кладке располагают горизонтальными рядами, перпендикулярно к действующим нагрузкам с обеспечением передачи давления от одного камня к другому по всей плоскости опирания. Если направление действующей силы Р образует угол a с перпендикуляром к плоскости постели, то в кладке кроме усилия Р₁ = Р cosa,сжимающего кладку, возникает усилие Р ₂ = Р sina, стремящееся сдвинуть камень по плоскости опирания. Для предотвращения сдвига камней необходимо, чтобы сдвигающая сила Р ₂ была меньше силы трения.

Правило 2. Боковые плоскости соприкасающихся камней должны быть перпендикулярны к постели и наружной поверхности кладки. Несоблюдение этого правила, т.е. членение кладки системой произвольных плоскостей приведет к появлению клиновидных камней, которые под действием нагрузки будут стремиться раздвинуть смежные камни, а крайние из них могут легко выпасть из кладки.

Правило 3. Кладку необходимо вести с обеспечением перевязки вертикальных швов – перекрытием камнями укладываемого ряда в продольном и поперечном направлении. Это правило направлено на обеспечение монолитности кладки и устранения опасности ее расслоения (Рис. 9.1.).

Материалы, применяемые при каменной кладке. Натуральный камень может применяться в трех видах: а) как пиленые или колотые блоки условно прямоугольной конфигурации; б) как камни неправильной формы; в) в виде камнерезных изделий индивидуальной формы по проекту – арок, колонн, карнизов, нервюр и т.д. Искусственные камни подразделяются три категории: а) каменные материалы, полученные переработкой натурального камня переплавкой, в том числе керамогранит; б) камни, полученные обжигом глинозема различного состава –плинфа, кирпич, поризованный кирпич, клинкерный кирпич, специальные изделия – огнеупорный кирпич и пр.; в) блоки, полученные формованием и сушкой без обжига из связующего и различных наполнителей -  все пеноблоки, в том числе с добавкой полимеров, силикатный кирпич, блоки из легкого бетона, композитные блоки. Существуют технологии дифференцированной кладки, с выполнением наружных рядов из прочного полнотелого или фасадного кирпича и забуткой середины стены теплоизолирующими блоками.

Основным материалом кладки является полнотелый кирпич и различные пустотные (поризованные) кирпичи, а также мелкие блоки. Крупноблочное строительство принципиально не отличается от других кладочных работ. Растворы для каменной кладки могут быть как цементно-песчаными, так и известковыми. Для поризованного кирпича и керамических блоков также применяется технология кладки на специальном клее. Арматура для кладки может быть как стальной (сетки, стержни, уголки и швеллера для перемычек), так и полимерной, а также на основе монокристаллических волокон угля или из стекловолокна. Идеальным для кладки является приближение прочностных свойств раствора к прочностным свойствам камней, поскольку лимитирующим фактором прочности в большинстве случаев является раствор.