Устройство фундаментов под печи и камины
Фрагмент из учебника печника Матвиенко Н.Н. Технология печных работ.
Фундамент - нижняя опорная часть печи, камина, передающая нагрузки на грунт. Обычно большая часть фундамента скрыта под землей.
Бутобетон - применяемый для устройства фундаментов, и
- состоящий из втопленного в бетонную смесь наполнителя: камня, крупного гравия, щебня, кирпичного боя и т.п.
Забирка - тонкие стены между столбами фундамента, служащие для утепления подпольного пространства и предохранения его от пыли, влаги, снега и т.д.
Котлован - выемка в земле для закладки в ней фундамента печи.
Осадка сооружения - вертикальное перемещение основания сооружения под воздействием нагрузки, передаваемой на грунт весом сооружения. Осадка является следствием сжатия грунта.
Отмостка – асфальтовая или бетонная полоса вдоль периметра наружных стен, предназначенная для отвода поверхностных вод от фундамента. Отмостка выполняется с уклоном от дома.
Ростверк - нижняя часть фундамента, распределяющая нагрузку на (свайное) основание.
Свая - деревянный, металлический или железобетонный стержень, который:
- заглубляют в основание зданий и сооружений с целью передачи нагрузок на плотные (материковые) грунты; и/или
- вбивают в грунт с целью его уплотнения.
Алгоритм возведения фундамента:
- разметка фундамента;
- выемка грунта, бурение скважин;
- вязка арматуры;
- заливка армированных свай бетоном;
- устройство опалубки;
- армирование ростверка;
- устройство опалубки под ростверк;
- бетонная заливка ростверка;
- уход за бетоном.
10.1. Разновидности фундаментов
Строительство печи, камина начинается с закладки надежного, прочного фундамента. Основное предназначение и устройство фундамента - выдерживать вес всей конструкции печи, предупреждая, тем самым, такие нежелательные последствия как перекашивание стен, оседание, а в дальнейшем и возникновение трещин стен печи.
Различаются фундаменты, в первую очередь, по типу конструкции. Выделяют ленточные, столбчатые, плитные, бутобетонные, сплошные и свайные. Отличаются друг от друга они не только формой, определенной в названии каждого типа, но также задачами и затратами
Ленточные фундаменты возводят непосредственно под стены дома или под ряд отдельных опор. В первом случае они имеют форму непрерывных подземных стен, во втором - состоят из железобетонных перекрестных балок. Данный тип фундамента применяется для строений, для печи он редко устраивается.
Плитные фундаменты сооружают под всей площадью печи. Это сплошная или решетчатая плита, выполненная из монолитного железобетона либо из сборных перекрестных железобетонных балок с жесткой заделкой стыковых соединений. Сооружают ее, как правило, на тяжелых пучинистых и просадочных грунтах.
Столбчатые фундаменты - это системы опор, возводимые под стены зданий, столбы или колонны. Они представляют собой расставленные через определенные промежутки столбы, сверху соединенные железобетонными фундаментными балками (рандбалками) или другими перемычками, на которых возводятся основные конструкции печи.
Бутобетонные фундаменты делаются из бетона 40% и большого количества бутового камня 60% в пропорциях 40:60.
Сплошные фундаменты наиболее затратные и трудоемкие. В вырытый котлован по всей глубине и ширине заливается бетон. Не для всех типов грунтов он приемлем.
Свайные фундаменты состоят из отдельных свай, перекрытых сверху железобетонной плитой или балкой (ростверком). Данный тип фундамента используется в случаях, когда на слабый грунт необходимо передать большие нагрузки. При этом нагрузка от здания передается на более плотные грунты, залегающие на глубине. По типу материала сваи могут быть деревянными, бетонными, железобетонными, стальными и комбинированными. Материалом для фундаментов печей служат бутовый камень, керамический кирпич, бетон различных марок.
Кладку фундамента печи нельзя перевязывать с кладкой стены здания из-за разной осадки этих конструктивных элементов.(Рис.10.1.). В противном случае может произойти перекос фундамента печи, в нем появятся трещины, из-за которых разрушится вся кладка. Если печь устанавливают возле стены здания, то для нее устраивают самостоятельный фундамент, оставляя между ним и фундаментом стены промежуток в 30÷50 мм, который засыпают песком.
Кладка фундаментов под массивные кирпичные или бетонные печи в районах вечной мерзлоты отличается от кладки их в обычных условиях. Это объясняется тем, что бутовый, бетонный или из кирпичного щебня фундамент в мерзлом грунте подвергается действию пучения грунта, которое вызывает растрескивание и разрушение фундамента и самой печи.
Верхнюю поверхность первого ряда кирпича выравнивают смешанным или цементным раствором и тщательно проверяют с помощью угольника и правила с уровнем. По первому ряду кирпича укладывают гидроизоляцию, состоящую из двух слоев рубероида, пергамина или толя.( Рис.10.1.)
Сущность явления пучения грунта состоит в том, что при попеременном промерзании и оттаивании грунта в зимнее и весеннее время изменяется структура грунта, в результате чего увеличивается его объем (происходит разбухание грунта). Возникающие при этом напряжения вытал-кивают часть грунта в направлении наименьшего сопротивления, т. е. вверх. Перемещение излишков разбухшего грунта вниз ив стороны невозможно, так как с этих сторон разбухший грунт встречает сопротивление смерзшегося монолитного грунта.
В зданиях с холодным подпольем печи устраивают на сваях и на опорах в виде срубов, ряжей, заполненных внутри песком, шлаком или строительным мусором. Однако это не очень надежно предохраняет от проникновения теплоты в грунт подполья, и грунт может все-таки пучить. При устройстве полов нижнего этажа непосредственно на земле, т. е. при отсутствии подполья, надеж¬ная глубина, при которой не будет промерзания, требует заложе¬ния фундамента не менее чем на 3 м ниже верхней границы мерзлоты.
Фундаменты под печи и дымовые трубы соору¬жают из естественных и искусственных каменных материалов: бутового камня, бутобетона, сборных бетонных изделий, монолитного бетона и др.
Под бутовым камнем понимают крупные куски каменных пород, в том числе известняка, состоящего из зерен песка, сцементированного известью. По фор¬ме бутовый камень подразделяют на рваный, бу¬лыжник, постелистый и плитняк. Рваный камень ха¬рактерен острыми гранями неопределенной формы. Булыжник имеет округленные поверхности. Постели¬стый бут представляет собой камень с двумя почти плоскими сторонами. Плитняк– это каменная по¬рода в виде относительно тонких плоских плит.
В качестве бетонных изделий заводского формо¬вания для фундаментов под печи используют бетон¬ные камни, блоки и плиты.
В некоторых случаях для кладки фундамента при¬меняют отходы кирпичного производства – пере¬жженный кирпич со стекловидными поверхностями (железняк).
Законченный фундамент сдают по акту на скры¬тые работы. Кладка фундамента считается качествен¬ной, если отклонения ее размеров в пределах до¬пускаемых : по высоте – 25 мм; поверхностей углов кладки от вертикали – 20 мм; рядов кладки от го¬ризонтали на 1 м длины – 3 мм; смещение осей конструкции – 20 мм; выступы и впадины на верти¬кальной поверхности, обнаруживаемые при наклады¬вании рейки длиной 2 м, – 20 мм; отклонение гео¬метрических размеров стенок – ± 20 мм.
Завершающая операция по возведению фундамен¬та печи – кирпичная кладка высотой 150÷280 мм., которую выводят на отметку уровня пола первого этажа. Кирпичную кладку выравнивают цементной стяжкой, которую после того, как она наберем необходимую прочность, оклеивают гидроизоляцией.
10.2. Бутобетонная кладка фундамента
Бутобетонные фундаменты возводят следующим образом. До укладки камней в фундамент устанав¬ливают опалубку, которая фиксирует размеры сте¬нок, задерживает раствор, обеспечивает прямолиней¬ность кладки. В плотных непучинистых грунтах в качестве опалубки могут быть использованы вер¬тикальные стенки котлована. В этом случае для устранения неровностей и предотвращения загрязнения бутобетона осыпающейся землей целе¬сообразно облицевать стены котлована толем, рубе¬роидом или пергамином .
Бутобетонную кладку фундаментов нужно выполнять в такой последовательности:
1) насухо выложить первый слой в траншее;
2) сверху выложить слой бетона и разровнять лопатой;
3) «утапливать» бутовый камень горизонтальными рядами в каждый слой бетона;
4) уплотнить каждый слой вибрированием. Такая последовательность повторяется в каждом ряду ;
5) бетон разравнивают слоем до 25 см, утапливают камень, оставляя зазоры между камнями в 4-5 см, чтобы они не прикасались до стен опалубки. С помощью вибратора или трамбовки камень на половину своей высоты осаждается в слой бетона.
Помните, что:
- бутобетонную кладку необходимо вести в траншеях из плотных грунтов в опалубке;
- ее используют при толщине кладки более 40 см;
- ширина камня не должна быть больше трети толщины кладки;
- работу нужно вести по всей длине рабочего участка.
Кладку фундамента из бутового камня и бутобетонные фундаменты также целесообразно выполнять с помощниками в последовательности, изложенной выше. Для выполнения кладки фундамента понадобится 1 день, для заливки бетонной смесью 3,5-4 дня.
По окончании бетонных работ фундамент сразу же накрывают рубероидом.
10.3. Ростверк-фундамент
Фундамент ростверк представляет собой монолитную железобетонную конструкцию, состоящую из поля свай, заглубленных в грунт и горизонтальной жб плиты, заделанной в оголовки свай.
Головы забитых свай в грунт перевязываются и заделываются в свайный ростверк вязкой арматуры, или при помощи электродуговой сварки.
Для чего же нужен ростверк? Для того, что бы передать нагрузку от всей наземной части печи на грунт, через имеющиеся сваи. Ростверк может быть как железобетонным, так, и стальным, например двутавровой балки.
Глубина заложения подошвы ростверка назначается в зависимости от наличия подвалов и подземных коммуникаций, от геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, в зависимости от пучения грунтов при промерзании и глубины заложения примыкающих фундаментов. Как для деревянных, так и для бетонных и железобетонных свай ростверки чаще конструируются монолитными из бетона.
Железобетонный ростверк должен иметь достаточно мощный пространственный арматурный каркас. Верхний и нижний арматурные пояса, делаются одинаковыми, что бы воспринимать и компенсировать различные, возможные деформации, как и от верхней, части печи, так и от сил возникающих при морозном пучении, так и от неравномерных усадок. Как правило, ростверк делается прямоугольного сечения, арматура располагается на расстоянии не менее 2-3 диаметров от наружной поверхности бетона. Рис.10.2). Технологи производства работ при устройстве ростверка не представляет особых сложностей. Если по каким-то причинам не снимался слой растительного грунта, то сваи заливаются в уровень грунта, затем устанавливается только боковая опалубка, монтируется арматурный каркас, и заливается бетон. После того, как бетон затвердеет, (3- 7 дней) снимают опалубку, и вынимают грунт на глубину 20 см.под всей площадью строящегося дома. Если растительный грунт снимался, то делается полная опалубка из досок толщиной не менее 40 мм и шириной не более 150мм. внутренняя поверхность досок или должна быть остругана, или проложена полиэтиленовой пленкой, и в том и другом случае, во избежание утечки цементного молочка, не должно быть щелей. Опалубка должна быть прочной, и по конструкции жесткой, в противном случае при заливке бетона, она сломается, и бетон вытечет наружу. Поэтому примерно через 70-90 см, нужно устанавливать ребра жесткости из таких же досок, забивать из в землю и скреплять поверху затяжкой. Для того, что бы арматура заняла проектное положение и при заливке ростверка бетоном не сместилась, ее требуется закрепить в пространстве внутри опалубки. Это можно сделать с помощью арматурных горизонтальных стержней засверленных в опалубку, только не забудьте их вынуть после заливки бетона, примерно через 30-40 минут, или подвесить на крючках из 3 мм проволоки к затяжкам, а сразу после заливки бетона вдавить в бетон и там оставить. Не следует забывать о том, что при заливке бетона, внутри остается воздух, который, в случае, если он не будет удален оттуда, резко снизит прочность бетона. Поэтому если нет глубинного вибратора, следует с помощью черенка от лопаты, или штыря арматуры, тщательно выполнить так называемое «штыревание». Последовательно, не торопясь, нужно протыкать бетон до самого дна и тем самым освобождать проход для выхода воздуха. После заливки бетона, следует закрыть его полиэтиленовой пленкой, и по мере высыхания поливать и опять закрывать пленкой и так в течении 7 дней. Ростверк - очень ответственная часть фундамента, и тут нельзя пренебрегать «мелочами».
10.4. Свайные фундаменты
Свайным фундаментом называется группа свай, объединенная поверху специальными плитами или балками (ростверками). Ростверк может быть низким, то есть погруженным в грунт, или высоким, выступающим над грунтом. Основание сваи всегда должно располагаться глубже слабых пород и точки промерзания грунта. Сваи заглубляются до твердых грунтов, а если забиваются, то «до отказа».
При строительстве печей сваи применяются при залегании слабых грунтов в основании будущего сооружения, или при высоком уровне грунтовых вод (менее чем 1,5 метра).
Свайные фундаменты в основном применяются при необходимости прорезать относительно слабый грунт и передать нагрузку на глубоко залегающее основание или при необходимости уплотнить расположенные под подошвой фундамента грунты основания. Соответственно свая работает как воспринимающая продольные усилия колонна (свая-стойка) или как погруженное в упругую среду тело (висячая свая). Нормальные усилия, передаваемые сваей-стойкой, значительно выше, чем у аналогичной висячей сваи.
Свайные фундаменты состоят из забивных или набивных свай, погруженных в землю, и объединяющей их головы плиты или балки ростверка. Железобетонные забивные сваи изготовляются на заводах, деревянные - на строительной площадке из древесины хвойных пород. Железобетонные набивные сваи армируются и бетонируются в буровых скважинах на месте строительства.
Железобетонные ростверки могут быть монолитными, сборно-монолитными и сборными. Обычно головы свай заводятся в ростверк на 50 мм. При восприятии растягивающих или изгибающих усилий ростверк должен жестко связывать головы свай. Поэтому после выравнивания свайного поля обнаженные концы арматуры свай заводятся в его толщу.
Железобетонные забивные сваи квадратного сечения выполняются:
1) сплошными, с ненапрягаемой или напрягаемой продольной арматурой и с поперечным армированием ствола напряженной спиралью;
2) сплошными, без поперечного армирования ствола, с напряженной продольной арматурой, расположенной в центре сечения;
3) с круглой полостью в центре сечения (в остальном – аналогично п. 1).
Внутренняя полость свай в строительный и эксплуатационный период должна быть защищена от замерзающей воды. Сваи с предварительно напряженной продольной арматурой в виде стержней переменного сечения, высокопрочной проволоки или прядей более прочные и трещиноустойчивые.
Ростверки под внутренними стенами печей могут быть подняты непосредственно под плиты перекрытия. При устройстве сборного ростверка, следует обеспечить плотное опирание балок на все расположенные под ними оголовки.
Сверление свай бурами ТИСЭ.
Фундаментный бур ТИСЭ-Ф весом 6 кг позволяет существенно сократить затраты на возведение фундамента с глубоким заложением. Бур представляет собой подвижную штангу, с одной стороны которой расположена перекладина с двумя рукоятками на концах, а с другой - накопитель грунта с двумя режущими кромками, оснащенными резцами. Над накопителем грунта расположен откидной плуг, закрепленный на кронштейне. Плуг также оснащен резцами и наклоняется в горизонтальное положение под собственным весом, а поднимается - вручную за шнур, закрепленный другим концом на перекладине штанги. Штанга бура раздвигается на 2 метра и позволяет бурить скважину глубиной до 1,8 метра.
Диаметр цилиндрической части скважины - 25 см, а диаметр полусферической полоски, выбираемой плугом внизу скважины, - 50 и 60 см (плуг переставной).
Для устройства фундамента по технологии ТИСЭ не требуется больших начальных капиталовложений, т. к. после приобретения песка и арматурной сетки дальнейшие вложения в строительство кратны стоимости одного мешка цемента, гидроизоляции и арматуры. Теплоизоляционные и отделочные материалы можно покупать и после завершения основного капитального строительства и в любых количествах.
Свайные фундаменты имеют солидный перечень преимуществ:
- заметно выше надежность работы фундамента;
- значительно меньше объем земляных работ;
- существенная экономия строительных материалов и минимальные трудозатраты при возведении фундамента;
- нет опасности просадок строения при нарушении структуры грунта под влиянием природных факторов (подтопление, выпучивание, сдвиги и т. д.).
- © Все права защищены Николай Матвиенко