При реконструкции, капитальном ремонте, надстройке этажей или перепланировке зданий исторической и типовой застройки (дореволюционные здания, «сталинки», кирпичные хрущевки) ключевой задачей проектировщика является определение фактической несущей способности наружных и внутренних кирпичных стен и простенков.
Кирпичная кладка — композитный анизотропный материал. Ее прочность на сжатие определяется не только маркой кирпича, но в решающей степени качеством и прочностью кладочного раствора в горизонтальных швах. За десятилетия эксплуатации известковые и цементно-известковые растворы подвергаются карбонизации, циклическому увлажнению и выветриванию, теряя до 50–80% начальной прочности.
В соответствии с ГОСТ 31937-2024, СП 13-102-2003 и СП 15.13330.2020, определение фактической марки кирпича и раствора требует сочетания неразрушающих методов и контрольных лабораторных испытаний. В этой статье разобран полный алгоритм обследования: от неразрушающих методов в теле стены до лабораторных испытаний отобранных образцов на гидравлических прессах и поверочного расчета простенков.
1. Нормативная база обследования каменных конструкций
Инструментальное обследование и расчет кирпичной кладки регламентируются следующими стандартами:
- ГОСТ 31937-2024 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния» (раздел 5 «Обследование несущих строительных конструкций»).
- СП 15.13330.2020 «Каменные и армокаменные конструкции» (актуализированная редакция СНиП II-22-81*).
- ГОСТ 58527-2019 «Материалы стеновые кладочные. Методы испытаний».
- ГОСТ 8462-85 «Материалы стеновые. Методы определения пределов прочности при сжатии и изгибе».
- ГОСТ 24992-2014 «Конструкции каменные. Метод определения прочности сцепления в кирпичной кладке».
- ГОСТ 22690-2015 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля».
2. Методы определения фактической прочности кирпича
Прочность керамического или силикатного кирпича в теле существующей кладки определяется двумя путями:
Метод 1. Неразрушающий контроль упругим отскоком / ударным импульсом
Применяются склерометры (например, молотки Шмидта со сниженной энергией удара типа L или электронные склерометры серии ИПС-МГ4).
- Контроль выполняется по очищенной ложковой грани кирпичей в кладке.
- С поверхности удаляется слой штукатурки и карбонизированная корка шлифовальным камнем.
- В каждой контролируемой зоне испытывается не менее 10–15 кирпичей (по 3–5 ударов в каждый кирпич).
- Ограничение метода: склерометрия дает надежный результат только при наличии привязочной градуировочной кривой, построенной по результатам параллельного раздавливания кирпичей на прессе.
Метод 2. Отбор кирпичей из кладки для прямых испытаний
Для арбитражной оценки из ненагруженных участков стены аккуратно высверливают или выпиливают целые кирпичи (не менее 10 шт. на здание или конструктивный блок). Кирпичи распиливаются пополам, склеиваются цементным тестом в образцы-близнецы и испытываются на сжатие и изгиб по ГОСТ 8462-85.
3. Определение прочности раствора в горизонтальных швах
Прочность кладочного раствора — самый нестабильный параметр старой кладки. В строительной экспертизе применяются три основных метода:
А. Метод упругого отскока тонким индентором
Используются специализированные склерометры для раствора с уменьшенной энергией удара (0,1–0,2 Дж) и тонким заостренным бойком, позволяющим наносить удары непосредственно в растворный шов толщиной 10–14 мм. Метод пригоден для экспресс-оценки однородности, но имеет высокую погрешность на слабых песчаных растворах марки ниже М25.
Б. Метод отрыва со скалыванием стальных пластин
В горизонтальный растворный шов с помощью специального бура прорезаются две параллельные щели, куда вставляется стальная распорная лапа или вклеивается металлический диск. Прибором типа ПОС-50МГ4 создается вырывающее усилие. По величине разрушающей нагрузки и площади скалывания раствора вычисляется фактическая прочность сцепления и предел прочности раствора на сдвиг/сжатие по ГОСТ 24992.
В. Отбор пластин раствора для лабораторного испытания в прессе
Самый надежный и юридически безупречный метод по ГОСТ 58527-2019:
- Из горизонтальных швов кладки извлекаются фрагменты (пластины) раствора толщиной не менее 8–12 мм и размером в плане примерно $40\times 40$ мм.
- Из отобранных пластин в лаборатории изготавливают кубики с ребром, равным толщине пластины, склеивая их гипсовым или быстротвердеющим цементным тестом (для выравнивания опорных граней), либо испытывают пластинки на сжатие между стальными пластинами-штампами.
4. Лабораторные испытания на гидравлических прессах серии ПГМ
Для разрушающих испытаний кирпича и растворных образцов требуются стационарные или передвижные прессы с широким диапазоном нагрузок и высокой точностью измерения малых усилий (для слабых растворов):
Для проведения лабораторных испытаний кирпича на сжатие и изгиб по ГОСТ 8462-85, а также раздавливания растворных образцов и кубиков строительные лаборатории и экспертные организации применяют прессы гидравлические испытательные серии ПГМ (модели ПГМ-50МГ4, ПГМ-100МГ4, ПГМ-500МГ4) производства СКБ «Стройприбор». Прессы внесены в Государственный реестр средств измерений РФ, оснащены микропроцессорным блоком индикации скорости нарастания нагрузки по стандарту ГОСТ, графическим дисплеем и специальными сменными приспособлениями для испытания кирпича на изгиб и сжатие половин кирпича.
Пересчет лабораторных результатов в марку раствора
По результатам испытания растворных пластинок на сжатие в прессе ПГМ вычисляют предел прочности $R_{р}$ (МПа) с учетом переводного коэффициента масштабного фактора Kм (зависящего от толщины пластины h):
По полученному значению Rраст устанавливается фактическая марка раствора: М4, М10, М25, М50, М75, М100.
5. Поверочный расчет несущей способности кирпичного простенка по СП 15.13330
После того как инструментально установлены марка кирпича (например, М75) и марка раствора (например, М10), определяют нормативное расчетное сопротивление кладки сжатию R.
По таблице 2 СП 15.13330.2020 для кирпича глиняного пластического прессования:
| Марка кирпича | Раствор М4 | Раствор М10 | Раствор М25 | Раствор М50 |
|---|---|---|---|---|
| М50 | 0,8 МПа | 0,9 МПа | 1,1 МПа | 1,3 МПа |
| М75 | 1,0 МПа | 1,1 МПа | 1,3 МПа | 1,5 МПа |
| М100 | 1,1 МПа | 1,3 МПа | 1,5 МПа | 1,8 МПа |
| М150 | 1,3 МПа | 1,5 МПа | 1,8 МПа | 2,2 МПа |
Проверка прочности внецентренно сжатого простенка:
Расчет несущей способности кирпичного простенка прямоугольного сечения шириной $b$ и толщиной h выполняется по формуле:
где:
- R — расчетное сопротивление кладки сжатию;
- A = b × h — площадь сечения простенка;
- φ — коэффициент продольного изгиба (зависит от гибкости стены λ = H/h и упругой характеристики кладки α);
- mg — коэффициент, учитывающий влияние длительной нагрузки;
- ω — коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений при внецентренном сжатии.
Если при обследовании кладки обнаружены сквозные вертикальные трещины, пересекающие более 3–4 рядов кирпича (признак стадии III предельного состояния кладки по перегрузке), несущая способность простенка считается исчерпанной, а состояние конструкции классифицируется как аварийное по ГОСТ 31937-2024. В этом случае расчет по формулам СП 15.13330 не проводится — требуется немедленная установка временных разгрузочных стоек и устройство стальной или железобетонной обоймы.
6. Классификация трещин в кирпичных стенах при обследовании
| Вид трещины | Причина возникновения | Уровень опасности | Рекомендуемые мероприятия |
|---|---|---|---|
| Вертикальные волосяные трещины в одном кирпиче | Местные температурно-усадочные напряжения | Неопасные | Затирка цементным раствором |
| Наклонные (диагональные) осадочные трещины | Неравномерная осадка фундаментов, просадка грунта | Высокая | Установка маяков, геотехнический мониторинг, инъектирование |
| Вертикальные трещины, идущие через 3–5 рядов кладки | Перегрузка простенка, дефицит несущей способности | Критическая (аварийная) | Немедленная разгрузка домкратами, усиление стальной обоймой |
| Горизонтальные трещины под перекрытиями | Температурные деформации железобетонного перекрытия | Умеренная | Устройство деформационного шва, анкеровка |
Чек-лист инженера при обследовании кирпичных стен:
- ☐ Выполнен сплошной визуальный осмотр обеих сторон стены с фиксацией трещин, отклонений от вертикали и вывалов кирпича.
- ☐ Очищены контрольные участки ложковых граней кирпича и швов от штукатурки и краски.
- ☐ Выполнены замеры склерометром прочности кирпича в количестве не менее 15 точек на захватку.
- ☐ Отобраны пластины раствора из горизонтальных швов (не менее 5–8 образцов) для испытания на прессе ПГМ.
- ☐ Проверено наличие и состояние металлического армирования швов (кладочной сетки) с помощью локатора арматуры.
- ☐ Определена марка кирпича и раствора, выбрано расчетное сопротивление R по СП 15.13330.
- ☐ Выполнен поверочный расчет наиболее нагруженного простенка на фактические нагрузки с учетом дефектов.
- ☐ Присвоена категория технического состояния по ГОСТ 31937-2024 и разработаны рекомендации по усилению.
