О.И. ПОНОМАРЕВ¹, канд. техн. наук, Д.А. МОЗГУНОВ¹, М.А. МУХИН^{1, 2}, А.В. ЛЕСОВОЙ³, А.В. МОЗЖУХИН³

¹ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство»; e-mail: 1701088@mail.ru, ²НИУ МГСУ, ³ООО «РиК»

Исследование прочности и деформативности кладки из крупных ячеистобетонных блоков с заполнением швов полимерной клей-пастой

---

В материале статьи рассматриваются прочностные характеристики кладки с заполнением вертикальных и горизонтальных швов полимерной клей-пастой. Проведенный в данной работе анализ отечественных и зарубежных публикаций и источников, в том числе результатов ранее выполненных экспериментов и натурных исследований, показал необходимость проведения дополнительных исследований кладок на тонких швах, в том числе с применением новых материалов отечественного производства.

Основной целью исследований является определение физико-механических и деформационных показателей кладок из крупных изделий с заполнением швов новыми современными видами материалов, выпуск которых освоен на отечественных заводах. Проведение исследований физико-механических и деформационных показателей кладки на тонких швах с заполнением из полимерной клей-пасты имеет важное значение для корректного определения расчетных характеристик таких кладок.

Сложившаяся проблема требует проведения комплексных исследований прочностных характеристик кладки на тонких швах, в том числе с учетом адгезии.

Ключевые слова: кладка, испытания, крупное кладочное изделие, бетонные кладочные изделия, предел прочности при сжатии, прочность.

---

В настоящее время происходит активное развитие отечественного строительного комплекса, появляются новые виды современных эффективных строительных материалов, которые снижают трудоемкость строительных процессов. Стеновые конструкции, возводимые с применением современных кладочных изделий, в том числе с тонкими швами, на сегодняшний день нашли широкое применение в строительстве зданий и сооружений различного назначения. При этом данные о прочности и деформативности рассматриваемых стеновых конструкций, возведенных с тонкими швами, являются неполными [1, 2], а требования к самим тонким швам из этих растворов приведены в отечественной нормативной базе лишь частично [3].

Более широкое применение в строительстве получают кладочные смеси для тонких швов, изготовленные из различных составов. Применение таких швов повышает эксплуатационные качества кладки. Однако для возведения конструкций с заполнением тонкими швами требуется использование соответствующих изделий.

Специалистами ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко проведены комплексные исследования кладки с тонкими швами с заполнением из полимерной клей-пасты производства ООО «РиК». Как ранее отмечено в материалах [4, 5], результаты анализа экспериментальных данных показывают, что чем больше неровностей, искривлений на поверхности кирпича, тем больше должна быть толщина шва для повышения прочности кладки [2]. Возведение стеновых конструкций с применением тонких швов из полимерной клей-пасты допустимо для стеновых кладочных изделий высокого качества. Отклонения параллельности между смежными рабочими гранями не превышают величины 1–2 мм. Выпуск таких изделий – ячеистобетонных и силикатных – осуществляется на отечественных заводах строительных материалов. Также в кладке с тонкими швами возможно использование шлифованно-калиброванных по рабочим поверхностям крупных керамических камней [6].

Особенностью полимерной клей-пасты является низкий расход и отсутствие необходимости в мокрых процессах (подготовка кладочного раствора из сухой смеси). Клей-паста поставляется в заводской герметичной упаковке, что позволяет увеличить скорость возведения конструкций.

Полимеризация кладочного шва из клей-пасты происходит за счет испарения влаги с образованием адгезионной пленки, что ускоряет набор прочности такой кладки и составляет несколько суток по сравнению с кладками на растворах и составах с минеральным вяжущим, когда набор прочности составляет 28 суток. Следует отметить, что клей-паста позволяет вести кладочные работы при отрицательных температурах окружающей среды до -10°С методом заморозки.

За счет тонких швов и небольшого требуемого количества клей-пасты для его заполнения снижаются усадочные деформации возведенной кладки, которые, как правило, ярко выражены в стеновых конструкциях с применением в качестве заполнения швов растворов на минеральных вяжущих при низком качестве ведения кладочных работ.

Также в рамках исследования были выполнены контрольные испытания для определения прочности по нормальному сцеплению в соответствии с методикой, установленной ГОСТ 24992-2014 [7] для оценки прочности сцепления в подготовленных крупных образцах кладки.

Данные, полученные по результатам испытания по нормальному сцеплению, представлены в табл. 1.

Методика испытаний кладки для определения прочности соответствует стандартизированной методике, установленной ГОСТ 32047-2012 [9]. Параллельно проводился контроль прочности кладочных стеновых изделий в виде крупных ячеистобетонных блоков.

Перевязка кладки образцов выполнялась наполовину изделия. Доборные части (половняк) изготавливались из целых изделий путем их распиловки на две равные части. Образец устанавливается в пресс и выравнивается по центру нижней плиты пресса. В качестве измерительных приборов для контроля деформаций использованы индикаторы часового типа по ГОСТ 577 [9] с базой измерения по вертикали, по торцам – наименьшая из сторон образца по 1 (одному), дополнительно были установлены дублирующие измерительные приборы по одному индикатору с каждой стороны. Горизонтальные индикаторы фиксировали образование первых трещин.

Толщина кладочных швов составляла до 1,0 мм. Общий вид кладочного образца показан на рис. 1.

     Рисунок 1. Общий вид кладочного образца

     Рисунок 2. Графики вертикальных деформаций образца №1 РиК

         Рисунок 3. Графики горизонтальных деформаций образца №1 РиК

         Рисунок 4. Графики горизонтальных деформаций образца №2 РиК

         Рисунок 5. Графики горизонтальных деформаций образца №2 РиК

Условный модуль деформации кладки для каждого образца Ei, Н/мм², определяют как отношение значения напряжений, развивающихся в образце, к среднему значению его относительной деформации, определенному по показаниям четырех вертикально расположенных приборов при значении нагрузки, соответствующей 1/3 от разрушающей нагрузки, по формуле:

Относительную деформацию по показаниям каждого индикатора (прибора) ε_i определяют с точностью до 10^- 5 как отношение разницы показаний прибора на каждом этапе нагружения Δ_i, и при нулевом значении нагрузки Δ₀ к длине базы прибора b по формуле:

Среднее значение относительной деформации при нагрузке, равной 1/3 разрушающей, определяют по смежным значениям относительных деформаций на этапах нагружения со значениями, определенными методом линейной интерполяции нагрузок, наиболее близких к 1/3 разрушающей нагрузки. По значениям относительных деформаций, определенным по показаниям каждого из четырех приборов, вычисляют среднее значение относительной деформации ε₃.

Нагрузки, при которых происходило образование первых трещин и разрушение образца, показаны в табл. 2.

Физико-механические характеристики кладки, полученные в ходе проведения работ, приведены в табл. 3.

Основной задачей, достигнутой по результатам работы, являлось исследование прочностных и деформационных характеристик кладки из крупных ячеистобетонных блоков на тонких швах из полимерной клей-пасты.

Анализ данных, полученных в ходе экспериментальных исследований, показал, что ключевыми характеристиками, влияющими на прочность кладки на тонких швах из клейпасты, являются сплошность (однородное заполнение) шва и строгая горизонтальность рядов кладки.

Полимерная клей-паста, использованная при изготовлении кладочных образцов, предназначена для возведения несущих и ограждающих стеновых конструкций из крупных кладочных изделий, а также межквартирных и межкомнатных перегородок.

Список литературы

1. Деркач В.Н., Демчук О.Г. Несущая способность при сжатии каменных стен из крупноформатных силикатных блоков // Строительные материалы. 2016. № 9. С. 26–30.
2. Мухин М.А. Влияние толщины кладочных швов из клеевого кладочного раствора на прочность кладки из крупных стеновых кладочных изделий нового поколения на основе силикатобетона // Вестник НИЦ «Строительство». 2019. № 25. С. 96–105.
3. СП 15.13330.2020. Каменные и армокаменные конструкции: дата введения 2021-07-01. Москва, 2020. 128 с.
4. Пономарев О.И. Влияние шлифования нагружаемой поверхности на прочность кладочных стеновых керамических изделий при сжатии / О.И. Пономарев, М.А. Мухин, А.С. Ветков, А.Ю. Иванова // Вестник НИЦ «Строительство». 2021. № 1 (28). C. 74–84.
5. Garbalińska H., Strzałkowski J., Stolarska A. Moisture Influence on Compressive Strength of Calcium Silicate Masonry Units – Experimental Assessment and Normative Calculations. Materials. 2020. Vol. 13. No. 17. Pp. 3817.
6. Beer I., Schubert P. Determination of Shape Factors for Masonry Units. Proc., 13th IBMaC, Amsterdam. 2004. Pp. 83–88.
7. ГОСТ 24992-2014. Конструкции каменные. Метод определения прочности сцепления в каменной кладке: дата введения 2015-07-01. М.: Стандартинформ, 2015. 13 с.
8. ГОСТ 32047-2012. Кладка каменная. Методы испытания на сжатие: дата введения 2014-01-01. Москва, 2012. 9 с.
9. ГОСТ 577-68. Индикаторы часового типа с ценой деления 0,01 мм. Технические условия: дата введения: 1968-07-01. М.: Издательство стандартов, 2002.

INVESTIGATION OF THE STRENGTH AND DEFORMABILITY OF MASONRY MADE OF LARGE CELLULAR CONCRETE BLOCKS WITH FILLING SEAMS WITH POLYMER ADHESIVE PASTE O.I. Ponomarev¹, D.A. Mozgunov¹, M.A. Mukhin^{1, 2}, A.V. Lesovoy³, A.V. Mozzhukhin³

¹TSNIISK named after V.A. Koucherenko JSC Research center of Construction, ²Moscow State University of Civil Engineering (National Research University), ³LLC Rick; e-mail: 1701088@mail.ru

Abstract. The article discusses the strength characteristics of masonry with filling vertical and horizontal seams with polymer adhesive paste. The analysis of domestic and foreign publications and sources carried out in this work, including the results of previously performed experiments and field studies, showed the need for additional studies of masonry on thin seams, including using new materials of domestic production.

The main purpose of the research is to determine the physical, mechanical and deformation parameters of masonry made of large products with filling seams with new, modern types of materials, the production of which has been mastered at domestic factories.

Conducting studies of the physical and mechanical and deformation parameters of masonry on thin seams filled with polymer adhesive paste is important for the correct determination of the design characteristics of such masonry.

The current problem requires comprehensive studies of the strength characteristics of masonry on thin seams, including taking into account adhesion.

Keywords: masonry, tests, large masonry products, concrete masonry products, compressive strength, strength.

References

1. Derkach V.N., Demchuk O.G. Bearing capacity during compression of stone walls made of large-format silicate blocks. Building materials. 2016. No. 9. Pp. 26–30 (in Russian).
2. Mukhin M.A. The effect of the thickness of masonry joints made of adhesive masonry mortar on the strength of masonry made of large wall masonry products of a new generation based on silica concrete. Bulletin of the Scientific Research Center “Construction”. 2019. No. 25. Pp. 96–105 (in Russian).
3. SP 15.13330.2020. Stone and reinforced stone structures: date of introduction 2021-07-01. Moscow, 2020. 128 p.
4. Ponomarev O.I., Mukhin M.A., Vetkov A.S., Ivanova A.Yu. The influence of grinding of the loaded surface on the strength of masonry wall ceramic products under compression. Bulletin of the Scientific Research Center “Construction”. 2021. No. 1 (28). Pp. 74–84 (in Russian).
5. Garbalińska H., Strzałkowski J., Stolarska A. Moisture Influence on Compressive Strength of Calcium Silicate Masonry Units – Experimental Assessment and Normative Calculations. Materials. 2020. Vol. 13. No. 17. Pp. 3817.
6. Beer I., Schubert P. Determination of Shape Factors for Masonry Units. Proc., 13th IBMaC, Amsterdam. 2004. Pp. 83–88.
7. GOST 24992-2014. The structures are made of stone. Method for determining the adhesion strength in masonry: date of introduction 2015-07-01. M.: Standartinform, 2015. 13 p. (in Russian).
8. GOST 32047-2012. The masonry is made of stone. Compression testing methods: date of introduction 2014-01-01. Moscow, 2012. 9 p. (in Russian).
9. GOST 577-68. Hour-type indicators with a division price of 0.01 mm. Technical specifications: date of introduction: 1968-07-01. M.: Publishing house of Standards, 2002 (in Russian).

Для цитирования: Пономарев О.И., Мозгунов Д.А., Мухин М.А., Лесовой А.В., Мозжухин А.В. Исследование прочности и деформативности кладки из крупных ячеистобетонных блоков с заполнением швов полимерной клей-пастой. 2024. № 3. С. 53–57.
DOI: 10.37538/0039-2383.2024.3.53.57

For citation: Ponomarev O.I., Mozgunov D.A., Mukhin M.A., Lesovoy A.V., Mozzhukhin A.V. Investigation of the strength and deformability of masonry made of large cellular concrete blocks with filling seams with polymer adhesive paste. 2024. No. 3. Pp. 53–57 (in Russian).
DOI: 10.37538/0039-2383.2024.3.53.57