Прочность и плотность кирпичной кладки

Прочность кладки определяется качеством кирпича и свойствами раствора. Предел прочности кирпичной кладки, даже если раствор является высокомарочным, составляет примерно 40-50% предела прочности кирпича. Дело в том, что горизонтальные поверхности кирпича и раствора не бывают абсолютно плоскими, плотность и толщина растворного слоя также не всегда одинаковы по всей плоскости стены. Все это приводит к тому, что давление на кирпич на разных участках различно и неравномерно. Поэтому в кирпиче возникает напряжение и на сжатие, и на изгиб, и кладка разрушается еще до того, как сжимающие напряжения дойдут до предела прочности на сжатие.
При повышении нагрузки и доведении ее до большей, чем предел прочности кладки, величины кирпичи покрываются вертикальными трещинами, которые в основном располагаются под вертикальными швами, где сосредоточиваются напряжения растяжения и изгиба. Если и дальше повышать нагрузку, то трещины расширятся, а кладка распадется на отдельные столбики, которые постепенно теряют устойчивость, выдвигаются из плоскости стены (выпучиваются). В итоге кладка разрушается.
Раствор оказывает на прочность кладки непосредственное воздействие. Чем ниже его марка, тем легче он сжимается, значительнее деформация кладки, сильнее в каждом кирпиче напряжение изгиба и среза. Казалось бы, необходимо повысить марку раствора, и автоматически прочность кладки возрастет. Конечно, в этом случае прочность кладки повысится, но незначительно. В действительности важно такое свойство раствора, как пластичность. Чем пластичнее раствор, тем равномернее он распределяется по.постели кирпича, тем более одинаковыми получаются толщина и плотность швов. В результате напряжение изгиба и среза в каждом кирпиче снижается, следовательно, прочность кладки увеличивается.
На прочность кладки оказывают влияние размеры и форма камня, если кладка ведется из него. Если камни высокие, то количество горизонтальных швов меньше, при этом сопротивление камня изгибу увеличивается пропорционально его высоте. Следовательно, при одинаковой прочности каменных материалов кладка из высоких камней будет прочнее.
Если камни имеют правильную форму, то и швы равномернее заполняются раствором, нагрузка от одного камня к другому сообщается лучше, они лучше перевязываются, соответственно, и прочность кладки повышается.
Качество самого шва имеет огромное значение: чем толще слой раствора, тем сложнее добиться его равномерной плотности, тем активнее кирпич^ работает на изгиб и срез; чем толще слой, тем сильнее деформация, тем менее прочна кладка. По этой причине каждый вид кладки выполняется с определенной толщиной шва. Увеличивать ее без риска понизить прочность конструкции нельзя.
От плотности кладки зависят ее огнестойкость, сопротивление природно-климатическим и химическим факторам, долговечность. Одновременно большая плотность повышает теплопроводность кладки. Поэтому наружные кирпичные стены выполняют более толстыми, чем диктуется требованиями прочности и устойчивости.
Однако при уменьшении плотности строительного материала за счет замены, например, керамического полнотелого кирпича на блоки из ячеистых бетонов, т. е. с 1800 до 800 кг/см³, толщина стен становится меньше на 55%, а их масса — на 80%. Отсюда понятно, что пустотелые или пористые материалы, т. е. обладающие более низкой плотностью, чем полнотелые, но при этом имеющие хорошие теплотехнические характеристики, более выгодны.