Русаков И.В., Чугунов А.С.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ КИРПИЧНЫХ СТЕН *
Аннотация:
цель проекта – разработка метода усиления кирпичных стен исторических зданий при их реставрации или реконструкции.Задачи проекта: повышение несущей способностикирпичных стен или их восстановление, а также создание силовой рамы из части кирпичной стены для последующего выполнения проема в ней.В соответствии с Программой сохранения объектов культурного наследия наблюдается тенденция ежегодного увеличения финансирования в среднем на 24% – 26%, что свидетельствует о повышении интересов к проблеме реставрации и реконструкции исторических зданий, в том числе, и к проблеме восстановления и/или необходимого усиления кирпичных стен и что определяет актуальность данного проекта.Результат данного проекта – часть кирпичной стены, укрепленная по средствам насыщения полимерными составами.Полученный продукт может быть использован при восстановлении или при усилении, а также при создании проемов в кирпичных стенах зданий с сохранением их внешнего вида.Возможными потребители: строительно-монтажные организации, занимающиеся вопросами восстановления или усиления кирпичных стен.
Ключевые слова:
строительство, монтажные работы, кирпич
Возможные методы усиления кирпичной стены рассмотрены в [1 – 5]. Аналогами предлагаемого метода усиления являются следующие методики:1. Усиление с помощью стальной обоймы (рис. 1, 5).Представляет собой конструкцию из стальных деталей, которые монтируют по периметру усиливаемого элемента и перераспределяют нагрузку. Стальная обойма состоит из вертикальных уголков, которые внедряют в раствор по углам усиливаемого элемента, а также из горизонтальных хомутов из полосовой или круглой стали, приваренных к уголкам. Расстояние между хомутами не должно превышать минимальный размер сечения и быть не более 50 см. Для включения обоймы в работу зазоры между кладкой и уголками зачеканивают или инъецируют цементным раствором, а хомуты закрепляют химическими воздействием. Таким образом, вся конструкция удерживается в стальной коробке, нагрузка перераспределяется тем самым укрепляя конструкцию. Но у данного метода есть свои минусы, один из главных, это громоздкость и вес конструкции. Это так же влияет на итог проделанной работы, дополнительная нагрузка на фундамент и стены достаточно велика. Так же из минусов этого метода, борьба с коррозией и сложности при монтаже. А в таком случае этот метод может быть не всегда эффективен.Рис. 1 Схема усиления с помощью стальной обоймы.2. Усиление железобетонной рубашкой (рис. 2, 5).Этот метод представляет собой создание нового слоя из бетона и арматуры поверх укрепляемой стены. Процесс установки и обслуживания достаточно долгий, может дойти до месяца. В первую очередь при укреплении проводятся работы по очистке поверхности от старого слоя отделки и загрязнений. Далее осуществляется бурение отверстий под арматурный каркас. После установки арматуры вертикальной и горизонтальной с шагом 20–30 см следует монтаж опалубки с учётом необходимой толщины бетонного слоя. Важно учесть марку бетона, она должна быть не ниже М300 с послойным уплотнением. В дальнейшем необходимо на протяжении 28 дней обеспечивать бетону хорошую влажность, для избегания новых разрушений.Рис. 2 Схема рубашки из железобетона.3. Полимерными лентами (рис. 3).Суть метода в том чтобы, бороться с разрушениями стен с помощью наклейки на них лент из васокпрочного материала, а как правило на эпоксидной смоле. Но и этот метод имеет свои минусы. Ленты не подойдут для усиления конструкций с корродированной стальной арматурой без устранения причин коррозии. Также температура эксплуатации усиленной конструкции без защитного слоя не должна превышать температуру стеклования компазита. Далее при полном отверждении слоёв на поверхность наносят защитное полимерцементное покрытие.Рис. 3 Схема укрепления полимерными лентами.4. Инъектирование полимеров шпуры, что используется в большинстве случаев для восстановления гидроизоляции (рис. 4)Этот метод заключается, в нагнетании полимерной смолы через отверстия, созданные специально. В начале работы всю поверхность хорошо промывают водой под напором с помощью специальных приборов. Далее производится пробуривание отверстий под углом 45° и диаметром 8–20 мм. Расстояние между отверстиями может должно быть от 25 до 50 см, в зависимости от степени разрушения. Вертикальный шаг и отступ от края дефекта составляют половину толщины инъектируемой конструкции. Далее производится нагнетание смолы под давлением до тех пор, пока она не начнет вытекать, если заполнение происходит снизу вверх. После следует повторное наполнения труб, для заполнения всех мельчайших трещин. Позже при затвердении полимера пакеры срезают, а отверстия запечатывают. Среди минусов метода большая стоимость материалов и оборудования, а также необходимость профессионального подхода.Рис. 4 Схема инъектирования полимеров шпуры.Предлагаемый метод борьбы с проблемой заключается в усилении кирпичных стен путем их насыщения полимерными составами (рис. 2), благодаря чему не наблюдается дальнейшая деструкция каменной конструкции, повышается сцепление компонентов каменной конструкции, снижается пористость каменной кладки, повышается трещиноустойчивость каменной конструкции, что в результате позволяет получить новый композитный материал (каменно-полимерный), обладающий более высокими физико-механическими свойствами (сопротивление силовым воздействиям и сопротивление теплопередачи, а также модуль упругости).Конструктивные требования (включая технологические требования, требования по надежности, эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту, хранению, упаковке, маркировке и транспортировке)Разрабатываемый продукт потребует создание в усиливаемых кирпичных стенах устройство шпуров путем наклонного бурения для насыщения через них полимерных составов в самотечном режиме. Хранение и транспортировка полимерных составов будет требовать температурного режима, при котором температура воздуха должна быть положительной, поэтому выполнение транспортировки и хранения должно будет выполняться в термосах и/или с учетом принудительного подогрева.Преимущество создаваемого продукта1. Позволяет осуществлять работы по усилению в труднодоступных местах, куда сложно подавать стальные элементы, используемые при классическом методе усиления с помощью стальной обоймы,2. Исключает применение работ с использованием огня, что особенно важно в случаях, когда перекрытия в зданиях выполнены из горючего материала, к примеру, из древесины,3. Не требует выполнения штукатурного слоя большой толщины для укрытия элементов усиления, как в случае применения стальных обойм,4. Позволяет создавать проемы в кирпичных стенах без использования стальных перемычек,5. При выполнении силового пояса в кирпичной кладке, необходимого для ее усиления с целью повышения прочности при смятии, не требуется выполнять демонтажные работы.Рис. 5. Усиление кирпичной стены стальной обоймой и железобетонной рубашкой: характеристики.Область применения научно-технического продукта (изделия и т.п.).Данная разработка может быть использована при усилении кирпичных стен исторических зданий, в том числе, при усилении кирпичных стен зданий культурного наследия с целью их восстановления, повышения несущей способности или устройства проемов. Использование разрабатываемого продукта в данном проекте позволит исключить огневые (высокотемпературные) технологии, что важно при выполнении работ вблизи горючих материалов (к примеру, древесина), а также позволит исключить дополнительные слои штукатурного намета для укрытия стальных элементов при усилении с помощью обоймы, что является важным при усилении кирпичных стен зданий культурного наследия, позволит выполнять работы по усилению в труднодоступных местах, а также не потребует демонтажа существующих конструкций.Описание конечного продукта (рис. 6).Результатом разработки является часть эксплуатируемой кирпичной несущей или ограждающей стены, усиленной путем насыщения полимерными составами, которые после твердения образуют композитный материал (каменно-полимерный), скрепляющий существующую кирпичную кладку для восстановления ее физико-механических свойств (восстановления ее несущей способности) при реставрации или повышающий ее несущую способность при реконструкции.Рис. 6. Предлагаемый метод усиления.Для выполнения работ по устройству усиления методом насыщения кладки осуществляю бурение наклонных шпуров, в которые подается самотеком полимерный состав. В результате самотечного движения полимера происходит постепенное его просачивания в поры и неплотности каменной кладки без дополнительного разрушения кладки. После осуществления насыщения кладки наблюдается процесс твердения полимера, приводящий к объединению компонентов каменной конструкции с помощью полимера и образованию каменно-полимерной конструкции. В получаемом конструкционном материале будет наблюдаться высокая адгезия между соединяемыми компонентами, что создает сплошную конструкцию (с минимальным количеством пор и заполненными дефектами), обладающую повышенной несущей способностью.Предлагаемая методика усиления каменной кладки может быть использована при восстановлении кирпичных стен зданий культурного наследия, при усилении кирпичных стен зданий любого назначения, а также при устройстве проемов в кирпичных стенах без использования стальных перемычек.
Номер журнала Вестник науки №6 (87) том 5 ч. 1
Ссылка для цитирования:
Русаков И.В., Чугунов А.С. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ КИРПИЧНЫХ СТЕН // Вестник науки №6 (87) том 5 ч. 1. С. 877 - 886. 2025 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/24914 (дата обращения: 17.02.2026 г.)
Вестник науки © 2025. 16+