Какие бывают типы деформационных швов и для чего их делают
Различают два типа швов:
- температурно-деформационный;
- усадочный.
По конструкции они идентичные, но служат для разных целей. Немного подробнее об их предназначении.
Температурно-деформационный шов
Эти швы предназначаются для компенсации температурных деформаций. Из школьного курса физики все знают, что любые тела расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.
Знакомый каждому пример из жизни — если два стакана помыть в горячей воде и оставить один в одном, потом когда они остынут их невозможно извлечь друг из друга. Все дело в том, что нагретые они были немного больше в размерах, когда температура снизилась, внутренний диаметр верхнего уменьшился и он плотно зажал второй стакан.
Такие же процессы протекают и в кирпичной кладке стены. Но на первый взгляд кажется, что небольшое незаметное глазу увеличение в размерах неопасно для массивной кирпичной стены.
На самом деле все не так, цена расширения при изменении температур может быть как трещиной, так и разрушением стены. Для того чтобы объяснить это вначале расскажем про такую характеристику материалов как коэффициент температурного расширения.
Коэффициент температурного расширения
Эта величина показывает относительное изменение размеров тела при нагревании на 1 кельвин. Различают коэффициент изменения объема и изменения линейных размеров.
Дальше мы будет говорить об изменении линейных размеров, так как на их примере удобнее показать процессы, протекающие в кладке. В справочниках коэффициент обозначается символами — αL.
Поясним еще несколько моментов, которые могут быть непонятны:
- Относительное изменение размеров обозначает то, что коэффициент указывает не абсолютную величину. То есть речь идет не о том, на сколько миллиметров или сантиметров увеличится тело, а о том во сколько раз.
- Изменение температуры в определении дают в кельвинах. Эта величина общепринята в расчетах. Кельвин равен градусу Цельсия (1/100 разницы межу точками замерзания и закипания воды) но в качестве нуля берется абсолютный ноль (температура, ниже которой быть не может) — -273,15 . При расчетах нам нужна разница, так что можно пользоваться привычными градусами Цельсия конечно учитывая плюс и минус (кельвинов со знаком минус нет). Кстати обозначение кельвина «К».
- Коэффициент может изменяться при уменьшении и увеличении температуры, то есть при минус 100 и плюс 150° его значение может быть разным. Впрочем, эта разница невелика и в справочниках, а также при расчетах, берется значение αL при 20 .
Значения этого коэффициента следующие:
- для керамического кирпича — 0,000006;
- для силикатного кирпича — 0,000008;
- для раствора на основе цемента — 0,00001;
- для известкового раствора — 0,000009.
Почему температурное расширение опасно для кладки
На первый взгляд коэффициент очень мал и увеличение размеров на доли миллиметра не может разрушить дом. Да это так, для небольших строений.
Однако если здание большое (например, заводской цех) то последствия могут быть серьёзными, смещение на несколько миллиметров приводит к образованию критических напряжений, а затем и трещин.
Не прибегая к сопромату и расчету напряжений просто посчитаем, насколько удлинится 100 метровая стена при перепаде температур от -40 до +40 летом:
- Узнаем разницу температур — 40+40=80 К.
- Не беря в учет швы из раствора, умножаем разницу температур на коэффициент линейного теплового расширения для силикатного кирпича — 80х0,000008=0,00064.
- Получившуюся величину умножаем на длину стены в миллиметрах — 0,00064х100000=64 мм.
Шестьдесят четыре миллиметра это 6,4 см. Попробуйте, сдвинуть на такое расстояние кирпич, не разрушив стену.
Кстати, вернувшись к нашему примеру со стаканом, трескающимся от горячей воды. Коэффициент теплового линейного расширения стекла — 0,000009, почти как у силикатного кирпича. Размеры значительно меньше, но стакан все равно распадается на мелкие осколки.
Поэтому чтобы не возникали разрушающие напряжения, кирпичной кладке дают волю — оставляют промежутки свободного места для расширения. Эти швы и называют температурно деформационными. Через какое расстояние и как их делать мы расскажем ниже.
Усадочные швы
С этими швами все проще. На некоторых грунтах невозможно устроить абсолютно надежный фундамент.
Просадка стен даже на расстояние меньше сантиметра обязательно приведет к образованию трещин в стенах. Причем образоваться они могут в самых опасных и неудобных местах, например, там, где к конструкции приложена большая нагрузка, которая будет увеличивать появившийся дефект.
Чтобы этого избежать трещины устраивают искусственно — делают усадочные швы. Располагают их там, где это удобно конструктору и не опасно для здания.
Требования к температурно деформационным и усадочным швам
При проектировании и строительстве обязательно руководствуются нормативными документами. Для кирпичной кладки это СНиП II-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции».
Рассмотрим требования этого документа, каким должен быть температурный шов в кирпичной кладке, постараемся более понятно изложить то, что написано сухим официальным языком и дать пояснения.
Размещение температурно деформационных швов
- Швы должны устраиваться в местах, где возможны увеличенные деформации трещины и сдвиги и т. п. Такими местами считаются включения стальных и армированных конструкций, проемы и отверстия. Естественно, что возле каждого окна или двери никто не будет устраивать шов. Поэтому в этом же пункте указывается, что должен проводиться расчет мест их расположения.
Как правило, расчеты сложны, поэтому ими часто пренебрегают, пользуясь указаниями следующего пункта данного СНиПа. Но при этом конечно придется делать швов больше, чем в случае, если деформации были бы просчитаны.
- Разрешается устраивать швы без расчета, если соблюдаются следующие максимальные расстояния между ними. Далее в подпунктах раздела документа перечисляются требования, когда можно пользоваться этим разрешением. Причем, действует оно именно для неармированных стен.
Для наземных зданий с отоплением, если в них армированные или металлические включения (перемычки) длиной не больше 3,5 м, а простенки межу проемами не уже 0,8 м. Причем кладка возле концов включений должна дополнительно просчитываться на прочность и максимальное раскрытие трещин. Максимальные расстояния приводятся в таблице. Ниже она показана.
Температура наиболее холодной пятидневкиМаксимальное допустимое расстояние между швами, мДля кладки из силикатного кирпича (на основе кварцевого песка и извести), бетонных камней, крупногабаритных блоков из силикатного бетонаДля кладки из керамического (глиняного) кирпича, керамических и камней природного происхождения, крупногабаритных блоков из бетона на основе портландцемента или глиняного кирпичаМарки раствораМарки раствораот 50 и большеот 25 и большеот 50 и большеот 25 и большеНиже минус 4040356050406050907020 °С и ниже8070120100
Как видите из таблицы, для силикатного кирпича швы нужно делать чаще. Также максимальное расстояние начинается от 35 м, так что для коттеджей в большинстве случаев они не потребуются.
К таблице также прилагаются пояснения:
- для зданий из крупногабаритных панелей и из кирпича следует действовать согласно инструкции по проектированию зданий из данных строительных конструкций;
- для промежуточных температур максимальные расстояния можно интерполировать.
Если для кладки использовался бутобетон, то расстояния принимаются из второго столбца таблицы, умноженные на коэффициент 0,5.
Внимание. В этом случае максимальное расстояние может быть от 20 метров, а это уже близко к габаритам коттеджа.
- Если стены многослойные (а это большинство случаев), то расстояние принимается для основного конструктивного материала стен. То есть, если у нас дом сложен из силиката, а керамический кирпич служит только облицовкой, то максимальный размер между швами берем как для силикатного кирпича.
- Если помещения неотапливаемы, то расстояния берут тоже по таблице с коэффициентом. Если здание закрыто со всех сторон (например, это гараж) то его принимают 0,6. Для открытых строений (навес и т. п.) он принимается 0,7.
- Для фундаментов и каменных и крупноблочных стен значение берется по таблице с применением коэффициента 2, если они находятся в зоне сезонного промерзания грунта.
- Если конструкции, о которых сказано в предыдущем пункте, находятся вне зоны промерзания или построены в районах с вечной мерзлотой, то ограничения не применяются вообще.
Ответим на вопрос, почему для конструкций расположенных в грунте максимальные расстояния увеличены? Все просто — почва защемляет конструкцию и уменьшает ее перемещение.
Также в СНиПе указано, что деформационные швы, находящиеся в местах соединения каменной кладки со стальными или железобетонными конструкциями должны совпадать со швами этих конструкций. При необходимости в каменной кладке устраивают дополнительные швы, которые будут сходиться со швами в металле или железобетоне.
Размещение усадочных швов
Про усадочные швы в документе всего несколько строчек. Предписывается их устраивать в любом случае, когда возможна неравномерная просадка здания. Так что для того чтобы правильно разместить усадочный шов нужно проводить расчеты основания, если грунт на котором планируется строить слабый.
Требования к конструкции температурных и усадочных швов
Также скупо в СНиП описывается и конструкция этого элемента кладки. Указывается только, что надо предусмотреть шпунт или четверть, который заполняется упругим материалом, чтобы ветер не мог продувать стену.
Как правильно сделать деформационные или усадочные швы
Теперь непосредственно о выполнении работ. Как видите, в нормах их конструкция почти не оговаривается. Трудно найти и литературу по данному вопросу. Поэтому дадим практические советы, основанные на существующей проекторной документации и конструкциях зданий.
Расположение усадочных швов
С расположением температурно деформационных швов все понятно, берутся по СНиПу максимальные расстояния между ними (меньше брать можно, но зачем).
Но возникает вопрос — где устраивать усадочные швы? Иногда бывает понятно, что без них не обойтись, грунт слабый и на многих строениях расположенных рядом видны трещины, значит, и наш дом может оказаться в подобной ситуации.
Понятно, исследовать геологию и проводить расчеты, если мы будем строить дом своими руками, никто не будет. Отойдем от СНиПа (если в вашей личной постройке из-за этого пойдут трещины, то за это никто не накажет) и устроим их без расчетов.
Где делать швы решить просто - посмотрите, где в домах чаще всего образуются трещины от усадки, как правило, на расстоянии 1-2 метров от углов. Там и будем делать усадочные швы.
Для больших строений также желательно дополнительно сделать шов в тех местах, где явно меняется структура и свойства почвы. Например, на границе естественного и насыпного грунта.
Какая ширина должна быть у швов?
В нормах об этом тоже ни слова. Но почти всегда ширина шва выбирается в 10-20 мм. Если будете использовать специальные шовные профили для заделки, то выбираем эту величину в соответствии с шириной профиля.
Совет. Чтобы обеспечить не только герметичность, но и теплозащиту, совместно с шовными профилями (они обеспечивают и декоративный эффект) используется дополнительно и теплоизоляционные материалы.
Устраиваем швы
Как уже сказано, швы должны иметь профиль в четверть или в паз. Делая кладку это выполнить несложно в большинстве случаев.
- Если стена в четверть или полкирпича, то придется стесывать или срезать кирпичи, выбирая в них профиль четверти или гребня и паза. Это отнимает много времени но, как правило, такая кладка небольшой толщины не используется для несущих стен, которые требуют создания усадочных и деформационных швов.
- При стене в кирпич, эффекта четверти достигаем с помощью порядовки - в районе шва она будет выглядеть примерно так.
Совет. Чтобы шов был более надежным можно обтесать ложки контактирующих кирпичей, с разных сторон шва обеспечив зазор и между ними. Правда при этом шов будет больше продуваться.
- Также поступаем и при кладке в полтора кирпича и более. При этом можно формовать уже не только четверть, а пару гребень — паз.
Выполняя деформационные швы желательно чтобы раствор, выдавливающийся при установке кирпича, не попал в него и случайно не соединил ряды с обеих сторон. Поэтому распределяем его так, чтобы на гранях кирпичей обращенных ко шву, получалась «пустошовка».
Также если хотите чтобы швы не выделялись на поверхности стены можно выполнить их не в виде вертикальных линий, а зигзагом в соответствии с вертикальной порядовкой. Так проще выполнять кладку, но потом будет труднее заполнять швы изоляционным материалом.
Швы в кладке, которая была уложена раньше
Возможен и такой вариант. При осадке фундамента, вместо того чтобы его усиливать (особенно при слабых грунтах), можно просто сделать усадочные швы. Такой подход в принципе возможен, правда его реализация вызовет затруднения.
Прорезать стену толщиной в полтора два кирпича можно диском большого диметра, а нарезчики швов с таким рабочим органом, как правило, предназначены для работы на горизонтальных поверхностях (полах и дорогах) а не на вертикальных.
Совет. Если вы все же решили спасти дом с помощью усадочного шва и нашли подходящий инструмент не начинайте сразу же работу. Убедитесь, что трещины растут. Возможно, можно просто их заделать. Для наблюдения за их поведением наклейте полоски бумаги. Если через некоторое время они будут разорваны, то это обозначит, что дефект расширяется.
Заделка швов
Кроме того что мы выполняем кладку в четверть и в паз, для исключения продувания их необходимо заделать. Такая мера защищает от влаги (в том числе виде испарений) и потерь тепла. В простейшем случае это волокнистый лен (пакля) пропитанный битумом.
Однако на сегодня этот материал устарел, к тому же он теряет свои свойства со временем. Хорош он только в силу своей экологичности и больше подходит для деревянных домов.
Второй довольно распространенный материал, которым проводят заполнение деформационных швов в кирпичной кладке это монтажная пена. Однако она тоже нежелательна, так как не обеспечивает должной гидроизоляции.
К тому же заделанный пеной шов раскроется при его увеличении во время снижения температуры. Это недостаточно эластичный материал.
Лучше всего применить специальные герметики для температурных и усадочных швов или системы, в которые, кроме герметика, входят профили, ленты и шнуры, устанавливающиеся в зазор, они обеспечат надежную заделку, не разрушающуюся при перемещении конструкций и со временем. Большой их выбор предлагается на рынке.
Как их правильно использовать рассказать затруднительно, так как для каждого материала своя инструкция. Она всегда прилагается к упаковке.
Обычно она включает следующие операции:
- Очистка поверхностей от пыли и грязи.
- Обезжиривание.
- Установка профилей.
- Заделка шва герметиком. Причем возможно для внутреннего объема и поверхностного слоя использоваться два или три состава.
Один из примеров использования данных материалов показан на видео в этой статье:
При заделке швов нужно также обратить внимание на внутреннюю и внешнюю отделку стен в их районе. Нельзя жестко закреплять облицовочные материалы по обеим сторонам шва, так как при его сужении или расширении отделка испортится, нужно предусмотреть возможность их перемещения.
Вот и все, что мы хотели рассказать про деформационные швы в кирпичной кладке. Будем рады, если статья имела для вас не только теоритическое, но и практическое значение, и вы сумели правильно устроить или отремонтировать шов в доме или любом другом строении. Пусть все ваши постройки будут прочными и надежными, а их конструкции перемещаются только в местах температурных или усадочных швов.