Вы здесь

Современные технологии ремонта и усиления каменных зданий

Версия для печати

Один из актуальных вопросов реконструкции и реставрации существующих каменных зданий – обеспечение их конструктивной надежности и долговечности. В отличие от железобетонных конструкций, в которых трещинообразованию препятствует арматура, каменная кладка весьма чувствительна к действию растягивающих и сдвиговых напряжений. Как результат, наиболее распространенным видом повреждений построек из камня является их растрескивание. Этот процесс, во-первых, негативно сказывается на комфорте жильцов, пользователей, арендаторов и т.п. Во-вторых, он может быть как следствием, так и причиной аварийного состояния сооружения целиком или его отдельной части. Кроме того, трещины, даже безопасные, снижают коммерческую ценность объекта, ухудшая его внешний и внутренний вид.

Особенно ощутимы последствия таких деструкций в зданиях исторической застройки с богатым рельефом фасадов и ценной внутренней отделкой стен, содержащей фрески, позолоту и прочие элементы интерьерного убранства.

В последнее время вследствие повсеместного строительства новых объектов вблизи старых каменных зданий и сооружений образование трещин в их кладке происходит ускоренными темпами. В подобных случаях наиболее опасным для архитектурного памятника становится близкое соседство с местами проведения работ нулевого цикла, вызывающих неизбежное изменение напряженно-деформационного состояния оснований фундаментов. Известны факты, когда в процессе устройства котлованов в непосредственной близости от существующих объектов последние не только растрескивались, но и обрушались.

Среди традиционных способов усиления каменных конструкций наибольшее распространение получили стальные и железобетонные обоймы, металлические пояса и накладки, перекладка кладки и др. Большинство из них трудоемки в реализации, дорогостоящи, а по отношению к историческим зданиям некоторые и вовсе не применимы по эстетическим соображениям. Поэтому для ремонта и усиления каменных конструкций все чаще используются новые технологии и материалы. К ним, в частности, относятся композиты в виде ламелей, матов и сеток, изготавливаемые из углеводородных, арамидных и стекловолокон, прочность которых зачастую превышает прочность стали. Следовательно, они используются для усиления не только каменных, но железобетонных и даже металлических конструкций в качестве поверхностного армирования. Соединение таких материалов с усиливаемой конструкцией обычно осуществляется с помощью эпоксидного клея. Коммерческое название такой системы усиления за рубежом известно как FRP (Fibre Reinforced Polymers). У этой системы, однако, есть целый набор недостатков:

– для обеспечения надежного сцепления материала усиления с конструкцией ее поверхность должна быть сухой и выровненной;

– работы по усилению необходимо осуществлять при положительных температурах и нормальной влажности воздуха с целью отверждения клея, низкая живучесть которого требует быстроты приклеивания;

– клеевое соединение обладает низкой огнестойкостью, поскольку деструкция эпоксидного клея начинается при температуре 50–100 0С;

– вследствие органического происхождения эпоксидных клеев соединения с их помощью обладают низкой долговечностью из-за их строения;

– технология приклеивания на эпоксидном клее является вредной для здоровья;

– усиление должно выполняться высококвалифицированными рабочими и специализированными фирмами.

Отмеченных недостатков удается избежать, если вместо клея использовать специальные штукатурные растворы из неорганических минеральных материалов с модифицированными полимерными добавками. Технология усиления при этом заключается в следующем. На очищенную от штукатурки и загрязнений поверхность каменной кладки после ее увлажнения наносится слой клеящего штукатурного раствора толщиной 3 мм, в который втапливается армирующая сетка из композиционных материалов. Затем наносится защитный штукатурный слой толщиной 8–10 мм, поверхность которого подвергается финишной обработке. При необходимости в защитный слой может втапливаться вторая сетка, обеспечивающая повышенную прочность усиления (рис. 1).

Данная система усиления известна за рубежом как FRCM (Fibre Reinforced Cementitious Matrix), а одной из ее разновидностей является система Ruredilx Mech. В указанной системе используются сетки из углеволокон, обладающие следующими механическими свойствами: прочность на растяжение – 4800 МПа; модуль упругости – 240 ГПа; деформативность при разрыве – 1,8%. К достоинствам также относятся:

– простота технологии;

– высокая сцепляемость армирующего штукатурного слоя к поверхности усиливаемой каменной кладки;

– высокая компатибильность армирующего слоя с кирпичной кладкой, т.е. сближенные деформационные характеристики, такие, как модули упругости, коэффициенты температурного расширения;

– высокие коррозионная, огне- и водостойкость, паропроницаемость, что позволяет производить усиление каменных конструкций как изнутри, так и снаружи зданий (рис. 2).

К несомненным преимуществам рассматриваемого способа усиления следует отнести его универсальность и возможность применения для любых форм и очертаний усиливаемых конструкций (рис. 3).

В зарубежной практике он нашел широкое применение для усиления каменных зданий и сооружений, подвергаемых динамическим воздействиям, например от движения транспорта, технологического оборудования и сейсмики. В странах СНГ, в том числе и России, данный метод только начинает внедряться (рис. 4).

Другим не менее эффективным способом усиления каменных конструкций, широко распространенным в странах Европы на протяжении последних 15 лет, является усиление с использованием спиралевидных связей и анкерных соединений. В Республике Польша он применяется с 1999 г. и известен под названием “Brutt Technologies”. Метод основан на применении спиралевидных стержней Brutt profili, втапливаемых в специальный раствор Brutt Saver Powder. Раствор укладывается в предварительно прорезанные в швах кладки щели или просверленные в ее теле отверстия (рис. 5).

Спиралевидные связи изготавливаются из высокопрочной нержавеющей стали, устойчивы в щелочной среде. Наиболее часто в практике усиления каменных конструкций применяются связи диаметром 6, 8 и 10 мм, в необходимых случаях – до 12–14 мм. Их длина достигает 10 м. Связи можно укладывать с нахлестом, изгибать, соединять с помощью вязальной проволоки. Использование данного вида усиления позволяет устранить практически все распространенные виды конструктивных дефектов каменных конструкций, нанося минимальный ущерб их внешнему облику.

На рис. 6–7 показано усиление стен и каменных сводов, поврежденных трещинами.

Спиралевидное ребро позволяет также производить установку связей путем забивания или вкручивания в материал основания при помощи ручного электроинструмента со специальной установочной насадкой-адаптером. В основание из ячеистого бетона и пустотелого кирпича связи устанавливаются при помощи химических анкеров. Спиралевидная связь дает возможность производить закрепления практически в любых строительных материалах при минимальных расстояниях от края конструкции и между осями креплений.

По мнению специалистов, метод усиления с помощью спиралевидных связей позволяет сохранять оригинальный внешний облик зданий старой застройки. Его можно использовать как одно из новейших инновационных средств усиления кирпичной облицовки в многослойных стенах [1].

Кроме анализа и выявления рациональных областей применения приведенных методов усиления авторами настоящей статьи проводятся экспериментально-теоретические исследования их эффективности для разных видов каменных конструкций. В частности, реализуется концепция рационального армирования конструкции в зависимости от вида ее напряженного состояния либо морфологии трещин. Согласно этой концепции, армирующие элементы должны размещаться так, чтобы их направления (волокна сеток или спиралевидные связи) были перпендикулярны трещинам либо при отсутствии последних совпадали с траекторией главных растягивающих напряжений, которые устанавливаются расчетным путем (рис. 8).

В заключение следует отметить, что многолетний опыт эксплуатации каменных конструкций, усиленных названными способами, подтвердил их высокую надежность и эффективность. Таким образом, целесообразность их внедрения в практику ремонта, реконструкции и реставрации каменных зданий на территории Республики Беларусь неоспорима.

Литература

1. Павлова, М., Моськина, О., Пыхяла, Я. Выполнено из кирпича // Строительный эксперт. – № 11 (224). – 2009. – С. 10–11.

 


comments powered by HyperComments
Читайте также
23.07.2003 / просмотров: 6 098
Геннадий Штейнман XVIII съезд Белорусского союза архитекторов завершил свою работу. Еще долго мы будем обсуждать его решения, осмысляя свои и чужие...
02.09.2003 / просмотров: 27 649
Для строительной индустрии и промышленности строительных материалов экспорт – практически единственный источник поступления валюты, необходимой...
02.09.2003 / просмотров: 14 940
Кажется, что синусоида развития архитектуры, пройдя свою нижнюю точку, медленно начала подниматься вверх. По крайней мере разговоры про кризис в...