Точность измерений – залог успешного строительства. Продолжая разговор на эту тему, сегодня мы расскажем об инструментах и приборах, используемых для проверки горизонтальности линий и поверхностей и для измерения малых углов наклона.
Спиртовой уровень. Этот строительный инструмент, пожалуй, самый удобный для определения вертикальности и горизонтальности линий и поверхностей. Работают с ним, начиная от возведения фундамента и кончая отделкой – настолько этот уровень универсален, надежен и прост. В отличие от отвеса, применяемого только для определения вертикальности, спиртовой уровень можно использовать и в горизонтальной плоскости. Длинный уровень – превосходная линейка или даже направляющая для электроинструмента. Кроме того, этот прибор можно прикрепить к другим инструментам – угольникам, делительным циркулям, геодезическим трубам и пр.
Принцип работы спиртового уровня, изобретенного в 1660 г., предельно прост. Как известно, под влиянием силы тяжести вода и другие жидкости всегда образуют плоскую поверхность. Уровень состоит из стеклянной цилиндрической трубки – ампулы, заключенной обычно в металлическую оправу. Трубку, запаянную с одного конца, наполняют подогретым спиртом или эфиром и запаивают. В полученной ампуле после охлаждения жидкости образуется пузырек, наполненный парами жидкости. Линия, проходящая внутри вдоль ампулы, относительно которой все точки внутренней поверхности расположены симметрично, называется осью уровня. При горизонтальном положении оси уровня пузырек занимает высшее положение, то есть его середина совпадает с серединой ампулы. На наружной поверхности ампулы в обе стороны от ее середины наносят поперечные деления. Угловое отклонение от горизонтального положения оси уровня, вызывающее передвижение пузырька на одно деление, называют ценой деления уровня.
Высококачественные спиртовые уровни – инструменты очень точные. Большинство из них гарантирует точность измерения до 0,1°. Главный элемент спиртового уровня – стеклянная ампула. В наши дни производители инструментов изготавливают уровни с ампулами из прочного акрила, которые почти не разрушаются.
По сравнению с деликатным процессом успокоения нити отвеса до полной неподвижности со спиртовым уровнем работать легче, поскольку им можно легко управлять даже одной рукой, оставив другую свободной. Уровень можно привязать к элементам конструкции изолентой, прикрепить струбциной и мгновенно считывать показания, оставив обе руки свободными для проведения других работ.
Прямоугольный инструмент легко установить на ровную поверхность. А это значит, что уровень можно использовать и для контроля рядов кирпичной кладки.
Основной недостаток спиртового уровня – он относительно короткий. Поэтому, когда проводят измерения на большой длине (например, при выверке верхней плоскости фундамента), идут на хитрость. Один из способов увеличения зоны действия уровня – положить его на середину длинной доски. Но этот прием хорош до определенных пределов – до 5 м (рис. 1). А если надо разметить конструкцию длиной 12, 18 м и даже больше? В этом случае не обойтись без визира, теодолитанивелира и лазерного уровня.
Визир. Простейший способ горизонтирования на больших расстояниях – просто прицелиться вдоль верхнего ребра уровня или (более точный способ) через отверстие, просверленное горизонтально по всей длине уровня (см. рис. 1). Такой, как его называют, визирный уровень широко использовали строители еще в начале XX века. Визир устанавливали на треногу, которая для обеспечения точной регулировки имела горизонтирующие винты.
Однако при работе с визиром точность измерения ограничена остротой зрения «стрелка» и точностью сверления в уровне отверстия. А кроме того, для работы с визиром нужен напарник для фиксации отметок на вешке.
Горизонтирование по отвесу. Хотя спиртовой уровень и был изобретен в 1660 г., но широкого распространения он не получил до середины XIX века. В течение столетий строители выверяли свои сооружения с помощью простого водяного уровня или же отвеса, прикрепленного к рамке (рис. 2).
Древние египтяне работали с заполненным водой глиняным корытом или Аобразным уровнем с подвешенным к вершине грузиком и отметкой на середине перемычки. Поверхность же, на которой стояла рамка, считалась горизонтальной, когда нить отвеса совмещалась с отметкой на перемычке.
Тот же принцип использовали и для определения горизонта на удаленных объектах. Древние римляне применяли Тобразный визирный уровень с отвесом на каждом конце горизонтальной планки. Совпадение шнурка с отметкой на нижней «руке», прикрепленной под прямым углом к стойке, показывало, что нить отвеса параллельна вертикальной стойке и свидетельствовало о том, что вертикальность зафиксирована. После этого по нижней «руке» можно было прицелиться на удаленный объект. На некоторых инструментах для обеспечения выставки инструмента в двух плоскостях использовалось двойное «Т», то есть с отвесами на концах каждой «руки» (см. рис. 2).
Все это, разумеется, практиковалось вплоть до изобретения теодолита – точного прибора, который вначале применяли артиллеристы для определения расстояний до крепостей и других фортификационных сооружений, чтобы их затем разрушить, а вовсе не для того, чтобы построить.
Теодолит – усовершенствованный визир. Зрительная труба, прикрепленная параллельно оси уровня, позволяет очень точно выставить горизонт на расстоянии до нескольких десятков метров (см. рис. 1).
Заметим, что изобретен теодолит был в 1570 г., то есть задолго до появления спиртового уровня и зрительной трубы (см. рис. 2). Со временем, скомбинированный со спиртовым уровнем и зрительной трубой, он стал тем инструментом для геодезической съемки, которым мы пользуемся сегодня. Изза дороговизны до XX века он широко не применялся строителями. В наши дни инструмент со зрительной трубой, вращающейся только в горизонтальной плоскости, называют нивелиром, а работающий в двух плоскостях – теодолитом.
Как и визир, теодолит обычно устанавливают на треногу и горизонтируют регулировочными винтами. Однако теодолит более точен и может работать на ббльших дальностях, чем визир. При работе с теодолитом смотрите через зрительную трубу (в ней есть перекрестие как в оптическом прицеле винтовки) и по вашему знаку коллега делает отметку на рейке (рис. 3).
Теодолит, установленный в горизонтальном положении на штатив, способен вращаться на 360° и таким образом обеспечивает полную «прокачку» горизонтальной плоскости. Кроме того, этот прибор можно наклонить вверх/вниз, а значит контролировать и вертикальную плоскость.
На многих теодолитах шарнирное основание имеет градуировку в градусах. Таким образом, «прострелив» линию в одном направлении, можно повернуть теодолит на 90° и получить точный прямой угол.
Шарнир, позволяющий теодолиту отклоняться верх/вниз, тоже нередко имеет градуировку. А зафиксировав линию визирования теодолита под углом, можно обеспечить точный уклон (например, при монтаже ливневого дренажа).
Однако для самодеятельного застройщика теодолит слишком дорог, и для большинства работ вполне можно обойтись дешевым строительным уровнем.
Лазерный уровень. Главное достоинство лазерного уровня-с ним можно работать и без помощника (см. рис. 1). Прицеливаешься, подходишь к вешке и отмечаешь место, куда попал луч лазера.
Часто на лазерных уровнях есть зеркала, отражающие луч под прямым углом. У некоторых инструментов этого типа луч расщепляется на 90° вправо, влево, вверх и вниз. Наконец, есть уровни с мотором, который постоянным вращением луча создает горизонтальную плоскость. В частности, с помощью таких инструментов монтируют подвесные потолки.
Другие инструменты для горизонтирования
Кроме спиртового уровня, теодолита и лазерного уровня существуют и другие инструменты для горизонтирования.
Уровень «Бычий глаз» – очень грубый тип уровня, в котором плавающий в шаровой ампуле пузырек показывает горизонт во всех направлениях. Изобретенный еще в 1777 г., он до сих пор используется на строительных площадках.
Цифровой уровень. В этом приборе, как и в спиртовом уровне, для определения горизонта тоже используется жидкость, но для «считывания» положения пузырька и оцифровки результатов введен микропроцессор.
Преимущество цифрового уровня по сравнению с другими простейшими инструментами в том, что он не только показывает горизонт, но и отклонение от него (в градусах или дюймах). Цифровые уровни довольно дороги. Кроме того, электроника в суровых условиях строительных работ может и подвести.
Линейный уровень – маленькая, легкая ампула спиртового уровня с зажимами, позволяющими крепить ее непосредственно к линейке. Он очень дешев, но поскольку изза ампулы линейка немного проседает, показания линейного уровня ненадежны.
«Уровень Лока» выглядит как подзорная труба. Посмотрев через нее, можно увидеть горизонтальный пузырек и определить, держите ли вы инструмент горизонтально. Сняв им несколько показаний из одного и того же места, можно грубо оценить уклон. Точность уровня достаточна для экскаваторщиков, но, конечно, не для каменщиков и плотников.
Водяной уровень. Известен он с 1629 г., то есть еще до изобретения спиртового уровня. Но тогда водяной уровень не нашел практического применения, поскольку процесс вулканизации резины был открыт только в 1830 г.
В водяном уровне используется известный физический принцип – в сообщающихся сосудах вода всегда стоит на одном уровне. Прикрепив к концам шланга стеклянные трубки или взяв прозрачный шланг, можно увидеть и отметить уровень воды, стоящей на обоих концах на одной высоте.
У некоторых водяных уровней на одном из концов шланга есть резервуар, позволяющий работать одному человеку. В отличие от других типов инструментов, водяным уровнем можно легко выставить горизонт на углах или пройти с ним через маленькие проемы в стене, что делает водяной уровень практически незаменимым для работ внутри дома. Водяной уровень дешев и надежен.
