Любой проем в стене — оконный, дверной или же открытый, соединяющий два смежных помещения, перекрывают сверху перемычками. По конструкции они могут быть сделаны из различных материалов: кирпича — в виде самонесущих сводов, железобетона или стального профиля в виде балок. О том, как самостоятельно справиться с задачей перекрытия проемов непосредственно на строительной площадке, рассказывает автор статьи.
Перемычки — это горизонтальные элементы, которые несут нагрузку над оконными и дверными проемами. В сложенных из бетонных блоков стенах обычно используют либо готовые железобетонные, либо стальные балки. Всем они хороши, но без подъемной техники с ними работать практически невозможно. Даже если бетонная перемычка заводского изготовления для облегчения подъема и монтажа разделена на половинки, каждая из них, например, сечением 20x20 см весит порядка 45 кг на метр длины. А каждая половинка перемычки сечением 20x30 см весит около 70 кг на метр длины. Так или иначе, это весьма тяжелый груз и для его перемещения требуется либо большое количество рабочих рук, либо техника. Я работаю с одним напарником и далеко не всег.jpg)
да могу воспользоваться оборудованием. А значит, проблема веса для меня — вполне реальная.
Альтернатива железобетону — стальные профили, например, уголки, сваренные парами в виде перевернутой буквы Т. Однако этот вариант в условиях повышенной влажности воздуха (как, например, в моем городе Оушен-Сити, штат Мэриленд) — не лучший, поскольку приводит к ускоренной коррозии несущих элементов конструкции.
Решившись построить собственный дом из бетонных блоков, я понял, что вопрос перемычек нужно решать как-то нестандартно и решил отливать их на месте. Технология, которой я воспользовался, оказалась столь эффективной, что мы с помощником использовали ее для изготовления свыше двадцати пяти железобетонных перемычек (фото 1). Сложного в этой технологии ничего нет. Главное — продумать простую опалубку и, конечно, не забывать, что несущая способность таких конструкции зависит от качества компонентов бетона, их тщательного перемешивания, а также от правильной укладки и армирования смеси. Сначала расчет
Для проектирования перемычек лучше привлечь инженера-строителя. Только он сможет профессионально разработать техническую документацию, в которой будут определены размеры перемычек и указаны схемы армирования.
Бетон — великолепный строительный материал. Однако его прочность на растяжение гораздо меньше прочности на сжатие. Именно поэтому использовать бетон в чистом виде для изготовления конструкций, работающих на растяжение или изгиб, нельзя. Разместив же в нем соответствующим образом стальную арматуру, конструкцию наделяют способностью воспринимать напряжения от растяжения и изгиба. Такую конструкцию называют железобетонной. Ее несущая способность зависит не только от прочности самого бетона, но и от арматуры. Ее вид, диаметр, место заложения в конструкцию и определяет проектировщик на основе расчета.
Монтаж арматурного каркаса
Действительная несущая способность железобетонной конструкции в значительной степени зависит от качества армирования. Например, во время монтажа арматурного каркаса можно допустить ошибку при наращивании прядей арматуры. Плохо выполненное соединение ослабляет несущую способность балки, наращенный участок не участвует в восприятии нагрузки, а значит, конструкция будет слабее проектируемой.
Нельзя зкономить и применять материалы, о свойствах которых вы не имеете представления (например, использовать арматуру, оставшуюся от разрушенного строения). Нельзя наращивать арматуру с помощью сварки, поскольку материал при этом теряет свои упругие свойства, становится хрупким и быстро разрушается.
Нередко вводит в заблуждение застройщика и покрытый ржавчиной металл. Часто можно видеть, как ее счищают с помощью масла, чтобы снизить опасность распространения коррозии. Но именно это приводит к последствиям, которые невозможно предугадать. Ведь известно, что один из основополагающих принципов работы железобетонной конструкции — совместная работа бетона и арматуры. А этого можно достичь только в случае хорошего их сцепления — тогда система совместно воспринимает все нагрузки и совместно испытывает перемещения. Это и может нарушить тонкий слой масла на поверхности металла, который является причиной смещения бетона относительно арматуры.
Свойства железобетона зависят и от других факторов: соотношения компонентов и их качества, гранулометрического состава заполнителей, тщательности приготовления смеси (перемешивания, уплотнения) и условий твердения (температуры, влажности, времени). Между этими факторами существует тесная взаимосвязь, что позволяет специалистам заранее определить качество затвердевшей смеси. Однако при выполнении строительных работ своими силами точные расчеты производят крайне редко — в большинстве случаев достаточен элементарный практический опыт.
Жесткая смесь
Бетонная масса может быть разной консистенции (густоты). Жесткая (похожая на влажную землю) при укладке требует сильного уплотнения. Пластичная (относительно густая и более подвижная) нуждается в меньшем уплотнении. Литая — это подвижная масса, которая почти самотеком заполняет форму.
Чем гуще масса и чем сильнее ее уплотняют, тем выше прочность бетона и наоборот. Для перемычек желательно готовить и укладывать жесткую смесь с осадкой конуса 26 см.
Консистенцию бетонной массы измеряют специальным металлическим конусом с очень гладкой внутренней поверхностью (без швов). Для проверки на смоченную водой площадку ставят конус,
прижимают его ногами и наполняют бетонной массой в три слоя, протыкая каждый из них стержнемштыком из круглой стали (такое уплотнение называют штыкованием). Наполнив конус, излишки массы срезают вровень с краями. После этого конус за ручки медленно поднимают вверх. При .jpg)
этом бетонная масса начинает постепенно оседать. Как только этот процесс прекратится,, рядом ставят конус, кладут на его.верхнее основание рейку и измеряют расстояние от нее до массы. Разумеется, чем жестче смесь, тем меньше она оседает, и наоборот.
Компоненты
Прочность бетона зависит от многих факторов. Например, если заполнитель не имеет, по крайней мере,.двойной прочности бетона, то с ним невозможно получить искусственный камень с заданными свойствами. Качество материала снижают также попавшие в гравий отходы древесины, стружка, битый кирпич, куски шлака, снега и льда. В частности, присутствующие сначала в гравии, а затем и в бетоне органические вещества могут снизить его прочность вследствие образования коррозии в арматуре. В бетоне с загрязненным илистыми или глинистыми частицами чаще образуются усадочные трещины.
Важнейшим составляющим бетона является вяжущее вещество — цемент. Рецептуру, определяющую содержание различных компонентов, и рекомендации по приготовлению смеси можно найти в любой справочной литературе о бетоне/ И все же некоторые пояснения на этот счет лишними не будут.
Например, допускают ошибку, когда в смесь вводят больше цемента, чем необходимо. Это не дает значительного прироста прочности, более того, приводит к определенному ее снижению. Если заполнитель как бы «плавает» в цементном тесте, то нарушается структура каркаса, который обеспечивает несущую способность бетона. В результате происходит чрезмерная усадка, появляется обилие трещин в конструкциях.
Также вредно при приготовлении смеси уменьшение по сравнению с требуемым количества цемента. В этом случае частицы заполнителя не обволакиваются вяжущим и «склеиваются» друг с другом только отдельными точками. Бетон не только обладает в этом случае пониженной прочностью, но из-за незаполненности пространства между заполнителем становится водопроницаемым, а арматура подвергается коррозии, что может привести к разрушению железобетонной конструкции.
Третьей составляющей бетона является вода. Химические процессы схватывания и твердения требуют ее присутствия. Поэтому поверхность бетона необходимо держать на время набора прочности во влажном состоянии. Если этого не делать, бетон «перегорает» и достигает только части расчетной прочности.
Источником серьезной опасности может оказаться вода неизвестного состава. Например, сернокислая вода (когда в воде растворены сульфаты) разъедает и разрушает бетон.
Опалубка
Специалисты справедливо считают, что на изготовление опалубки приходится почти половина стоимости затрат на бетонную конструкцию. Возможно, это так, однако изготовление опалубки в рассматриваемом случае оказалось наиболее простой составляющей моего метода изготовления железобетонных перемычек.
Мои опалубки состоят из стандартных стальных профилей высотой 20 см и весящих 17,25 кг на метр длины, а также деревянных оснований и торцовых элементов (фото 2). Кроме того, я использовал зажимы. Профили либо опирал на блочные стены, либо, при необходимости, поддерживал вертикальными подпорками, которые притягивал ремнем к блочной стене. Другой крепеж здесь вообще не потребовался.
В результате получилась опалубка, которую можно быстро собрать и разобрать, которая не протекает, не требует использования смазочного масла, а также очень устойчива при работе с вибратором. А самое главное — профили можно легко поднять вдвоем без применения подъемных механизмов.
Приготовление и укладка бетона
Для изготовления одной перемычки не требуется большого количества бетона. Для конструкции длиной 2,7 м и сечением 20x20 см достаточно одного мешка цемента, перемешанного в установленном соотношении с другими компонентами.
Перемешивание — один из важнейших этапов приготовления бетона, обеспечивающий равномерное распределение составляющих смеси. Сухой исходный материал содержит значительный объем воздуха. При перемешивании он частично вытесняется из смеси, а его место занимают более мелкие частицы заполнителя и цемент в виде пленки: начинается процесс схватывания цемента, или его гидратация. Наиболее часто повторяющаяся здесь ошибка — добавление воды без перемешивания сухой смеси. В этом случае из-за неравномерного распределения цемента между частицами заполнителя нельзя обеспечить гомогенность смеси..jpg)
Компоненты я перемешивал в электробетономешалке, а смесь поднимал наверх в бадье. Профиль укладывал в опалубку на слой бетонной массы, чтобы обеспечить арматуре необходимый защитный слой.
Наиболее частой ошибкой является укладка бетона, когда он уже начал схватываться или даже схватился. Иногда бетон укладывают в течение дня, а потом заботливо укрыв, оставляют на следующее утро. Уложенный таким образом бетон будет иметь низкую прочность, не защищает арматуру от коррозии, и рано или поздно это может привести к образованию трещин. Ошибка состоит в том, что во время укладки не учитывают время схватывания цемента. Его следует отсчитывать от начала перемешивания цемента с водой. В зависимости от погодных условий и температуры это время составляет 12 ч, но ни в коем случае не половину и не целый день. Исправить такую ошибку можно лишь полной заменой бетонной смеси.
Важнейший этап работы — уплотнение бетона для получения плотной и прочной конструкции. Суть этой операции состоит в том, чтобы как можно лучше вытеснить из нее лишний воздух. Бетон должен идеально заполнять место в опалубке, тесно примыкать к арматуре. Наибольший эффект уплотнения достигается с помощью вибраторов — электрических машин, способных создавать частые колебания. Под их действием компоненты бетона уплотняются, а воздух в виде пузырьков выходит из смеси наружу.
Наиболее распространенная ошибка при использовании погружных вибраторов — соприкосновение и прижим их к арматурному каркасу. Под действием вибрации вокруг прутьев арматуры образуется слой слабого раствора, который ухудшает совместную работу бетона и арматуры. Такой же низкий по прочности бетон получают и тогда, когда вибратор вынимают из уплотняемой смеси, оставляя отверстия. Конечно, при погружении вибратора рядом с этим участком отверстия заполняются раствором, но равномерного уплотнения получить нельзя, поскольку бетон не достигает расчетной прочности.
Учитывая изначальную жесткость моей бетонной смеси, использование вибратора для ее уплотнения приводило к хорошим результатам (фото 3). Заполнив опалубку бетоном, я опускал в него вибратор и медленно волочил вдоль опалубки. После того, как первоначальная масса оседала, я знал, что она является полностью уплотненной. Но здесь важно не переусердствовать, поскольку длительное воздействие на смесь может вызвать ее расслоение. После завершения виброуплотнения я мастерком выравнивал перемычку с верхними краями опалубки.
Для обеспечения максимальной прочности бетона важно не дать ему высохнуть до затвердения. Чтобы предотвратить испарение, я на три дня накрывал бетон сверху сырой ветошью и периодически поливал ее водой. Для разборки опалубки требовалось лишь слегка простучать молотком по профилям.
