Как утеплить грунт вокруг фундамента

Обновлено: 05.10.2024

Морозное пучение грунта возникает вследствие замерзания воды в земле, при этом объем грунта увеличивается, и уровень почвы поднимается. Замерзший грунт давит на все конструкции, которые находятся в земле или на ее поверхности, деформирует и сдвигает их. Это весьма опасное явление для домов и других построек. Вследствие вспучивания грунтов происходят подвижки фундаментов, сдвигание пристроек, крыльца, подъем подъездных дорожек, нередко возникают трещины в стенах, перекос луток, бывают и разрушения домов.

Какие грунты относятся к пучащим

Все грунты, которые содержат в себе глину, а значит и связанную с ней воду, в большей или меньшей степени способны вспучиваться при замерзании. Это глины, суглинки, супеси, мелкие пески, пылеватые пески и другие пески, если они содержат в себе пылевато-глинистые частицы.

К непучащим грунтам относятся крупные и средние пески, в которых отсутствуют пылевато-глинистые частицы.

Как воздействуют пучащие грунты на фундаменты и конструкции

Увеличивающийся в объеме грунт создает силы воздействия на все строительные конструкции. Эти силы подразделяют на:
нормальные — действующие снизу вверх на подошву фундамента, приподнимая его;
касательные — силы трения, действующие на вертикальные стенки конструкции при перемещении грунтов вверх или вниз;
перпендикулярные — силы действующие в горизонтальной плоскости при расширении грунтов и давящие на стенки фундамента (под домом грунт не замерзает, поэтому противодействия сдавлению изнутри нет).

От чего зависит интенсивность пучения

Морозное пучение может быть разной интенсивности в разных точках поверхности, даже если они находятся совсем близко. Это еще более усиливает опасность явления, так как на фундамент действуют силы разной величины и направленности.

Интенсивность пучения зависит в первую очередь от степени увлажнения почвы и объема замерзающей воды. Если вокруг дома в непосредственной близости от фундамента почва сильно увлажняется, например, при стоке с крыши, то опасность увеличивается. Часто бывает, что вода накапливается осенью в районе фундамента, после чего следуют морозы…

Способность грунта накапливать воду напрямую зависит от его состава. Чем больше пластичной глины, тем влажнее могут оказаться грунты. На территории России до 75% площадей пригодных к застройке составляют пучащие грунты. Практически все дома старой постройки и другие строения, подъезды, дорожки, нуждаются в защите от сдвижения грунтов зимой.

Какой основной метод борьбы с этим явлением

Раньше предпринимались попытки бороться с последствиями вспучивания грунтов. В основном устраивались песчаные подушки толщиной 20 – 50 см вокруг углубленной в почву конструкций. Чтобы песок не заиливался глинистыми частицами его ограждали от грунта стеклохолстом. Но эти действия все равно были не надежными и теряли эффективность на протяжении длительного времени.

Сейчас основной метод борьбы с морозным пучением почвы – устранение причины явления, а именно, — замерзания грунта возле конструкции. Теперь это сделать не сложно, так как появились новые утеплительные материалы, весьма прочные, и не накапливающие воду, т.е. которые могут применяться непосредственно в грунте. Это различные марки экструдированного пенополистирола. Коэффициент теплопроводности материала на уровне 0,32 Вт/мºС (плотность 35 кг/м куб) и 0,36 Вт/мºС (плотность 50 кг/м куб, особопрочный на сжатие, применяется под автомобильными дорогами).

Вокруг здания в грунт укладывается полоса утеплителя, которая замедляет охлаждение грунта морозным воздухом, поэтому грунт под воздействием тепла земли не замерзает.

При обустройстве теплоизоляции вокруг здания, непосредственно возле фундамента, возникает два вопроса:
– какой толщины экструдированый пенополистирол применить;
— какой ширины должна быть теплоизоляционная полоса.

Рекомендации экспертов, основанные на теплотехническом расчете говорят нам о том, что толщина экструдированного пенополистирола для утепления грунта возле дома в частном строительстве должна быть не менее 50 мм. При этом над слоем утеплителя должен находиться замерзший грунт толщиной не менее 200 мм.

Ширина полосы утеплителя непосредственно прилегающая к зданию должна быть не менее глубины промерзания грунтов в данном районе, но в любом случае не менее 1,0 метра. Такая ширина позволит существенно уменьшить воздействия касательных, нормальных и перпендикулярных сил морозного пучения на фундаменты.

Как сделать утепление грунта возле фундамента

Защита от морозного пучения приставных конструкций к дому

Возле дома могут располагаться различные приставные конструкции, например крыльцо с лестницей, опоры балкона, легкая терраса и др. При морозных пучениях они могут сдвигаться, деформироваться, что доставляет немало неприятностей. Также и подъездная дорожка к воротам гаража может серьезно пострадать от подъема грунтов, гаражные ворота нельзя будет открыть.

Защита от морозного пучения выполняется следующим образом. Делается выемка грунта на глубину до 600 мм ниже подошвы конструкции и шириной большей, чем конструкция на величину не менее чем глубина промерзания в каждую сторону, но не менее 1 метра. Делается песчано-гравийная подсыпка с уклоном в сторону стока воды (если нужно) толщиной от 300 мм. Подсыпка утрамбовывается с поливкой водой. Затем укладывается утеплитель толщиной 50 мм, поверх которого делается песчаная подушка толщиной 200 мм. На этой подушке делается заливка фундамента под легкую конструкцию или под легкой конструкции или подъездная дорога.

Как видим, принцип борьбы с морозными пучениями почвы в любом случае остается один и тот же – применяется достаточно широкая полоса утеплителя, которая не дает морозному воздуху воздействовать на грунт, и он прогревается естественным теплом земли. По этой же схеме можно утеплять и подводящие к дому трубопроводы, располагая в траншее лист утеплителя шириной в глубину промерзания. При этом желательно делать широкую траншею, т.е. лист расположить как можно глубже. Это снизит воздействие и морозного пучения на трубопроводы на входе в дом, где они располагаются обычно не глубоко.

Сфера малой стройки в России не контролируется со стороны надзорных органов. А потому выполнять или нет рекомендации нормативов каждый застройщик решает самостоятельно. Чаще всего в желании сэкономить владельцы загородных домов отказываются от утепления фундамента. Чем грозит такая экономия и попробуем разобраться.

Риски неутепленного фундамента

Противники утепленного фундамента сравнивают этот процесс с закапыванием денег в землю. Утеплитель находится под землей, которая якобы и так защищает от промерзания. Так ли это на самом деле? Конечно, нет. И чтобы понять, почему, стоит посмотреть, что происходит с грунтом и фундаментом в течение года. На фундамент будут воздействовать силы морозного пучения, а значит повышается риск деформации. Подвижки приведут к просадке здания, появлению трещин на цоколе и фасаде. Механика воздействия сил морозного пучения на неутепленный фундамент очень проста. Вода, которая попала в грунт, не успевая уйти, при минусовой температуре замерзает. В твердом состоянии она увеличивается в объеме и начинает давить на стенки фундамента. В теплое время года лед тает, уменьшается в объеме, и грунт оседает, что приводит к подвижкам фундамента и появлению вышеперечисленных проблем.

Кроме того, отсутствие утепления фундамента равносильно добровольному согласию на дополнительные расходы на обогрев дома.

Потери тепла в грунт не зависят от температуры воздуха в конкретный момент. Грунт сглаживает колебания температуры, но не блокирует тепловые потери. В отличие от конструкций, контактирующих с воздухом, распределение температур под землей имеет отсрочку по времени. В текущий момент под землей будет температура, которая была на улице примерно полгода назад. Это очень важно! Поскольку теплопотери в грунт происходят во время не только отопительного (холодного) периода, но и в течении всего календарного года.

Если не утеплен фундамент в доме с подвалом, то возникает риск появления конденсата. Тут последствия очевидны: сырость, плесень и грибок.

Неутепленный фундамент– это мина замедленного действия. Если рванет, то волна последствий будет внушительной: дорогостоящий ремонт, борьба с сыростью и пр.

Тепловые потери конструкций, соприкасающихся с грунтом: что говорят нормативы?

Действующая методика оценки позволяет регламентировать термическое сопротивление для вертикальных стен, полов технических подполий, крыш и пр.

Однако до недавнего времени в документе не было минимальных значений термического сопротивления для заглубленных конструкций. Сама методика расчета, представленная в СП, была очень сложной и устаревшей. Она не обновлялась с середины прошлого века. А потому проектировщики и строители как правило пользовались упрощенными способами расчета, обращаясь к ретроспективному анализу. Проще говоря, утепляли, как у соседа.

Прежде чем говорить о переменах, стоит несколько слов сказать о том, как проходили сами исследования и что они выявили.

Специалисты установили на фундаменте здания НИИСФ РААСН датчики температуры и теплового потока, которые каждые 10 минут проводили замеры. За год измерений специалисты собрали массив из более чем 2,5 миллионов данных.

Исследования ученых показали, что величина тепловых потоков в 2–3 раза выше, чем показатели, прогнозируемые существующей методикой. Тепловые потери в грунт через неутепленные конструкции достигают 10% от всех теплопотерь здания. При этом в отличие от фасадов тепловые потоки от конструкций, соприкасающихся с грунтом, проходят на протяжении всего календарного года, а не только зимой и осенью. Также исследование показало, что наблюдаются различия в размерах тепловых потоков через вертикальные и горизонтальные конструкции в грунте.

С учетом повышающихся требований к энергоэффективности и роста затрат на отопление и охлаждение терять 10% тепла в течение 12 месяцев – настоящая роскошь.

Изменения в СП 50.13330.2012 разрешат многие споры:

- значительно снижается роль грунта, как утеплителя. И это подтверждено исследованиями;

- в расчете толщины теплоизоляции необходимо учитывать среднюю температуру не в холодное время года, а в течение всех 12 месяцев,

- тепловые потоки через вертикальные и горизонтальные конструкции происходят по-разному, а потому методика расчета термического сопротивления для вертикальных стен и полов по грунту различается.

Чем и как утеплить фундамент

С тем, что фундамент нуждается в утеплении, разобрались. Остается понять, чем и как это сделать. Рассуждения на эту тему начнем с описания условий, в которых утеплителю придется работать. В течение всего срока эксплуатации фундамента теплоизоляция вынуждена контактировать с грунтом, влагой, агрессивными средами. Помимо этого, в некоторых конструкциях утеплитель испытывает нагрузки от несущих элементов здания. Это означает, что способности отлично удерживать тепло для материала недостаточно. Он должен не бояться влаги, выдерживать нагрузку, демонстрировать долговечность в самых суровых условиях.

Среди множества утеплителей этим требованиям наиболее полно отвечает экструзионный пенополистирол (XPS). Он выпускается в виде плит разной толщины и разной длины. Например, специально для фундамента по типу УШП есть удлиненные плиты XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO SP длиной 2,36 м. Они обладают повышенной прочностью и выдерживают распределенную нагрузку не менее 400 кПа при 10% линейной деформации.

Для утепления ленточной части подойдет утеплитель меньшей прочности – XPS ТЕХНОНИКОЛЬ CARBON ECO.

Перед тем как приступить к утеплению, нужно запастись непосредственно утеплителем, праймером, рулонной гидроизоляцией, крепежом и мастикой. Дополнительно по периметру фундамента важно устроить утепленную отмостку с дренажным слоем из профилированной мембраны.

Пять шагов к утепленному фундаменту

1. Готовим основание – убираем выступы, бугры. Перепад высот на двухметровое правило не должен превышать 2 мм.

Приступая к постройке частного дома, стоит уделить внимание утеплению будущего здания. Многие полагают, что, утеплив стены, можно исключить потери тепла. Но этих работ недостаточно. Холодный пол – тому подтверждение. Чтобы проживание в доме было комфортным, нужно разобраться, как утеплить фундамент.

Зачем утепляют

Значительная часть прохладного воздуха попадает в помещение через фундамент. Поэтому проекты многих домов построены так, чтобы приподнять половые перекрытия над уровнем грунта.

Теплый, нагретый воздух устремляется вверх. Когда крыша не утеплена, тепло проникает наружу, растапливая снег на крышах. А помещение наполняется холодным воздухом, который проникает через полы здания. Исходя из таких соображений, вопрос нужно ли утеплять фундамент, кажется неуместным. Если стены стоят в промерзшем грунте, помещение придется постоянно нагревать.

Чем защитить основание здания от холода?

Строители используют различные варианты утепления фундамента. Одни из них известны давно, другие стали применяться после изобретения новых теплоизоляционных материалов.

Более эффективно утеплять до заливки. Однако, если строение уже возведено, можно утеплить и готовый. Для большей части строений его заливают бетоном. Этот материал имеет очень высокую теплопроводность. Летом бетон нагревается, зимой – охлаждается. При помощи теплоизоляции нужно сократить до минимума соприкосновение бетона с грунтом.

Утепление обычно предполагает и гидроизоляционные работы. Если фундамент здания постоянно находится во влажной среде, нужно ограничить доступ влаги в жилые помещения.

Иногда приходится устраивать специальные дренажи, чтобы отвести воду от утеплительных конструкций. Для дренажа устанавливаются трубы с уклоном пять процентов. Трубы располагают на подушке из гравия. Лишняя влага, благодаря устройству дренажа, будет накапливаться, а потом стекать в канализацию или в колодец.

Грунтом

Вопрос, как утеплить фундамент, наши предки решали именно таким образом. Вокруг насыпали слой земли или песка. Земли насыпали столько, что она доходила до уровня пола. Под землей оказывались подвал и сам фундамент.

Утепление грунтом проводят до начала строительства дома. Обязательно нужно предусмотреть вентиляционную шахту для подвального помещения.

утепляя грунтом, не придется покупать утеплитель;
дом не будет промерзать через подвал.

придется разровнять большие объемы земли и песка;
грунт – слабый теплоизолятор;
стены фундамента будут пропускать холод в помещение, но в меньших количествах.

Керамзитом

Чтобы разобраться, как правильно утеплить фундамент, опишем, как применяется популярный утеплитель – керамзит. Иногда строители комбинируют утепление грунтом и керамзитом.

Керамзит – пористый материал. Небольшой слой утеплителя позволит сохранить тепло в помещении.

Преимущества и недостатки

Как утеплить фундамент керамзитом:

на этапе заливки рядом с будущим фундаментом монтируем деревянную опалубку;
изготавливается смесь из бетона с керамзитом;
приготовленную смесь заливают в опалубку.

Минусы такого утепления:

бетон, который смешали с керамзитом, по-прежнему будет проводить холод.

Иногда в качестве опалубки используют шиферные листы. Керамзит – утеплитель хрупкий. Если утеплять керамзитом пол, придется сверху расположить слой минеральной ваты. Вату придется защитить гидроизоляционной пленкой.

Пенополистиролом

Пенополистирол сейчас используется для утепления повсеместно. Материал выпускают в листах, которые легко крепятся на любую поверхность. Пенополистирол не разрушается влагой и имеет низкую теплопроводность. Посмотрим, как можно утеплить фундамент пенополистиролом:

на готовые стены фундамента наносим гидроизоляцию;
крепим листы пенополистирола, уложив вначале нижние плиты.

Считается, что утепление извне более эффективно. Однако, если дом уже возведен, можно утеплить здание плитами пенополистирола и со стороны фундамента.

Для крепления плит пенополистирола можно приобрести специальный клей. Утепляя здание пенополистиролом, нельзя забывать о гидроизоляции.

Что с деревянным домом?

Чаще всего фундамент под деревянные дома утепляют керамзитом или пенопластом. Керамзит засыпаем в специальную опалубку, размешав его с бетоном. Плиты пенопласта можно просто приклеить к стенам фундамента, обеспечив гидроизоляцию.

Самый простой и эффективный метод утепления фундамента деревянного дома – распылить пенополиуретан. Не требуется никаких дополнительных работ и отдельной гидроизоляции. При помощи специального пистолета мы напыляем утеплитель на все поверхности. Пенополиуретан мгновенно засыхает. Он образует ровную, непроницаемую для холода и влаги поверхность.

Если пенополиуретан наносился на внешнюю сторону здания, его следует закрыть другими материалами. Утеплитель боится прямых солнечных лучей. Приклеиваем на слой пенополиуретана монтажную сетку, на которую можно наносить выравнивающую штукатурку.

Пенопластом

Мы рассказали, как утеплить фундамент. Если под домом находится подвал, его стены также нужно утеплить. Теплый подвал уменьшит поступление прохладного и влажного воздуха в жилые помещения. Что для этого сделать:

готовим стены подвала, очистив их от мусора и отвалившейся штукатурки;
все неровности стены замазываем раствором, чтобы плиты идеально прилегали к поверхности;
смазываем плиты пенопласта специальным клеем;
клеим плиты, начиная с пола;
дополнительно фиксируем плиты утеплителя пластиковыми дюбелями;
клеим на плиты сетку и наносим на нее выравнивающую смесь;
можно крепить отделочные материалы.

Очень важно изолировать подвальные помещения от влаги.

Как изолировать подвал от избытка влаги

В подвале должно быть сухо. Если сквозь стенки будет просачиваться влага, все усилия по утеплению не принесут результата. Другая проблема – конденсат. Влага, не находя выхода из подвального помещения конденсируется на стенках и на потолке. Может появиться плесень или грибок.

Во влажной среде многие утеплительные материалы теряют свои характеристики и становятся бесполезными. Например, намокшая минеральная вата, не препятствует проникновению прохладного воздуха в помещение.

Как правильно утеплить фундамент и подвальное помещение, чтобы избежать избытка влаги?
Очень важно предусмотреть в подвальном помещении вентилирующие отверстия. Когда появится приток свежего воздуха, влага сможет покидать подвал.

Если в подвале высокая влажность, можно утеплить его стены утеплителем, не реагирующим на влагу. Можно с помощью специального оборудования покрыть все подвальное помещение тонким слоем теплоизоляционной пены. Этот материал мгновенно вспучивается и образует гладкую поверхность, которая не пропускает влагу.

Морозное пучение один из наиболее опасных и непредсказуемых факторов воздействия на фундамент. Действие морозного пучения грунтов и выпучивание фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации. Это приводит к большим затратам на ремонт повреждений и неудобствам в эксплуатации (перекошенные и заклинивающие двери и ворота, лопнувшие стекла в окнах, трещины в стенах и фундаментах, разрушение крылец и др.).

Если грунты в основании сооружения пучинистые, а мероприятия по предотвращению воздействия морозного пучения на фундамент не были предусмотрены или были выбраны неверно, то сооружение обречено на постепенное снижение своих эксплуатационных характеристик, вплоть до разрушения. Бороться с морозным пучением, которое уже воздействует на фундаменты очень сложно.

Сваи под опору ЛЭП, изначально погруженные до одинаковых отметок с годами оказались неравномерно выпучены

В этой статье будут рассмотрены основные меры по предотвращению воздействия на фундамент морозного пучения, без погружения в расчеты.

О расчетах фундаментов на воздействие пучения будет написана отдельная статья.

2. Основные направления по предотвращению воздействия пучения на фундаменты

Первое направление – воздействие на грунты в зоне промерзания и их характеристики с целью уменьшения или исключения их пучинистых свойств.

Явление морозного пучения имеет место при единовременном наличии нескольких условий – грунт должен быть пучинистым, должна быть отрицательная температура и определенная влажность грунта. Если одно из этих условий отсутствует, то пучения не будет. Исходя из этого основные методы воздействия на грунт основания делятся на:

Методы, связанные с устранением свойств пучинистости грунта. Сюда относят замену грунта на непучинистый, введение в грунт противопучинистых добавок, введение веществ, снижающих температуру замерзания грунта, уплотнение и изменение структуры грунта.
Методы, направленные на снижение влажности грунта. К таким методам относятся например выполнение дренажа, искусственное снижение уровня грунтовых вод, подъем участка строительства за счет отсыпки грунтом (вертикальная планировка), обеспечение естественного стока атмосферных вод и др.
Методы, направленные на недопущение замерзания грунта или уменьшения глубины промерзания. К таким относятся, например, утепление грунта вблизи фундаментов отапливаемых сооружений, искусственный подогрев грунта коммуникациями, выделяющими тепло, или греющим кабелем.

Второе направление — приспособление фундамента и сооружения в целом к восприятию усилий от морозного пучения или снижение смерзания грунта и фундамента. Это направление в основном предусматривает решения по модификации фундаментов и несущих конструкций.

Это направление применяется, когда гарантированно устранить пучинистость грунта не представляется возможным или слишком дорого. Тогда специальными мерами добиваются такого состояния: грунт возле фундамента при промерзании вспучивается, но это не оказывает влияния на фундаменты. К таким мерам относят:

Правильный выбор глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения, т.к. эти силы имеют огромные величины и бороться с ними очень тяжело (по крайней мере в малоэтажном строительстве). Для этого необходимо чтобы подошва фундамента находилась ниже глубины промерзания. Эта мера обязательна всегда кроме случая с малозаглубленными фундаментами, которые изначально предполагают воздействие на них лобовых сил пучения.

Конструктивные меры – уменьшение сечения фундамента в пределах промерзающего слоя, применение обратного уклона боковых граней фундамента, увеличения расстояния между фундаментами для увеличения нагрузки на них и др;
Применение покрытий боковой поверхности свай и столбчатых фундаментов (окраска, обмазка, оболочки), снижающих силы смерзания с грунтом в пределах промерзающего слоя; Поднимающиеся от пучения грунты просто будут проскальзывать вдоль сваи, не воздействуя на нее;
Применение винтовых свай и свай с уширением в нижней части (сваи РИТ, буронабивные сваи с камуфлетной пятой и др.), грибовидных фундаментов и фундаментов с развитой подошвой для создания большого сопротивления выдергиванию; Поднимающиеся от пучения грунты тянут фундамент вверх, но удерживающая сила больше выпучивающей, поэтому перемещения фундамента не происходит;
Увеличение длины сваи или глубины фундамента из расчета на морозное пучение (так чтобы сила, удерживающая сваю от выпучивания, была больше силы морозного пучения) без создания уширения в нижней части.

Иногда в малоэтажном строительстве имеет смысл делать незаглубленные или малозаглубленные фундаменты, заранее полагая что они будут подвержены пучению, и рассчитывать их на восприятие соответствующих усилий. Этот подход неоднозначный и применим далеко не всегда. Отдельно читайте о малозаглубленных фундаментах в статье.

При применении любых конструктивных методов следует учитывать что если всё сделано верно то подъем поверхности грнута за счет пучения все равно будет как и раньше, просто фундаменты при этом не будут смещены. Поэтому необходимо оставлять зазоры до ростверков, стен и др. чтобы при подъеме поверхности грунта она не достигала их и не оказывала негативного воздействия.

Касательно выбора глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения читайте эту статью.

Далее рассмотрим более подробно отдельные методы борьбы с пучением:

3. Методы устранения пучинистых свойств грунта

Самый простой и надежный метод исключения свойства пучинистости это замена пучинистого грунта на гарантированно непучинистый – песок средний, крупный или гравелистый (или щебень/гравий). При этом в песчаных и щебенистых грунтах не должно быть примесей глинистых частиц более 15% и желательно обеспечить защиту от заиливания глинистым грунтом разделив слои геотекстильными материалами.

При этом следует учитывать, что ширина пазухи котлована, заполняемой непучинистым грунтов должна быть не менее: 0,2 м при глубине промерзания d_f равной 1,0…1,5м; не менее 0,3 м при глубине промерзания d_f равной 1,5…2,0м; пазухи должны быть шириной не менее 0,5 м при глубине промерзания до 2,5 м. Желательно обеспечить отвод воды из непучинистого дренирующего грунта и перекрыть поверхность засыпки водонепроницаемой отмосткой.

Для свай пазуха образуется выполнением лидерной скважины большого диаметра на глубину сезонного промерзания грунта. Стойки в грунте устанавливаются в сверленые котлованы большого диаметра с последующей засыпкой пазух песком или песчано-гравийной смесью (ПГС).

— Засаливание грунта. Временная мера, например на период строительтсва. Выполняется технической поваренной солью или хлористым калием. Расход около 30 кг на 1 м 3 грунта. Вводится перемешиванием с грунтом обратной засыпки слоями около 10 см. Засоляется грунт с глубины 0,5 м до глубины 1,0 м. Засаливание может негативно сказаться на долговечности материала фундамента.(п. 5.1 Руководства)

— Обработка грунта нефтяным раствором. Выполняется для слоя грунта толщиной 5-10 см. на контакте с фундаментом. Состав раствора – диз. топливо 54%, высокоокисленный битум – 20%, окись кальция 20%, НЧК (алкиларилсульфонат) – 4% и вода 2% по массе. (п. 5.2 Руководства)

Обработка грунта выполняется перемешиванием его с нефтяным раствором в количестве 5-10% раствора от веса сухого грунта. Контактный слой устраивается при обратной засыпке пазух котлована. (необходимо соблюдать экологические нормы).

Исследованы так же варианты введения криотропных полимерных добавок в грунт – полимерные гели с верхней критической температурой растворения (описано в научной статье). Результаты получили замечательные, правда о сути материала и способе его введения информации почти нет.

4. Методы уменьшения влажности грунта в зоне промерзания

Основная причина пучения грунта – наличие в нем воды, переходящей в лед при промерзании, поэтому осушение грунтов с удалением из них воды являются наиболее эффективными.

Сюда входят следующие меры:

устройство постоянного дренажа поверхностных атмосферных вод;
вертикальная планировка с уклоном не менее 5% для отвода поверхностных вод;
подъем отметок планировки насыпью непучинистым грунтом из расчета обеспечения необходимого расстояния до максимального уровня грунтовых вод;
постоянное водопонижение;
водонепроницаемые отмостки по периметру зданий и сооружений шириной не менее 1,0 метра;
тщательное уплотнение обратных засыпок;
специальные меры по предотвращению замачивания грунтов при прорыве водонесущих коммуникаций;
удаленность от источников увлажнения не менее 20 м (колонки водоснабжения, места мойки машин и др.).

Инженерно-мелиоративные меры (дренаж и водопонижение, отвод поверхностных вод) являются коренными если они обеспечивают осушение грунтов в зоне сезонного промерзания и на глубину 2-3 метра ниже нее. Однако очень часто обеспечить такое снижение уровня грунтовых вод не представляется возможным или слишком дорого, тогда эти меры применяются в сочетании с другими для уменьшения деформации грунта при промерзании.

5. Методы уменьшения глубины промерзания грунта

Сюда следует отнести следующие теплоизоляционные мероприятия:

— Временное утепление поверхности грунта природными материалами (торф, снег, опилки, солома) на период строительства, или постоянное утепление материалами типа пенополистирол, керамзит, шлак и др направлено на уменьшение глубины промерзания грунта или его исключение. Наиболее эффективно при утеплении грунта вблизи фундаментов отапливаемых зданий с подвалом или полами по грунту – утеплитель укладывается под отмостку и смещает зону промерзания грунта наружу от фундаментов, обеспечивая их защиту.

Схема распределения температур в грунте. Справа градиент температур при наличии утеплителя под отмосткой, слева — без утеплителя

Предпочтение следует отдавать материалам, не теряющих своих свойств при воздействии влаги, т.к. в осенний период перед замерзанием зачастую происходит водонасыщение утепляющего слоя. Наиболее эффективным является экструдированный пенополистирол. Возможно так же применение для отмостки керамзитобетона, полистиролбетона и др. с защитой поверхности от разрушения.

Глубина промерзания грунта, м	Размеры отмостки из керамзитобетона 800-1000 кг/м3, м
толщина	ширина
До 1,0	0,15	0,7
1,5	0,2	1,0
2 и более	0,3	1,5

Источник — Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах НИИОСП им. Н.М. Герсеванова 1979 г.

Фото: отмостка с утепелнием

6. Применение покрытий боковой поверхности фундаментов

Эти методы применяются, когда гарантированно устранить пучинистость грунта не представляется возможным или слишком дорого.

Боковая поверхность сваи или фундамента в зоне промерзания для уменьшения касательных сил пучения должна быть гладкой настолько, насколько это возможно. Наличие выступов и шероховатостей резко увеличат касательные силы морозного пучения.

Для дальнейшего уменьшения сил смерзания грунта с фундаментом применяют лакокрасочные, обмазочные, или ленточно-листовые покрытия.

По покрытию поверхностей фундамента битумными мастиками см. рекомендации в п. 5.3 Руководства

Сейчас некоторые производители ЛКП заказывают испытания на снижение касательных сил пучения и указывают полученные данные в паспортах – можно попробовать поискать информацию.

Смазки уменьшают удельные касательные силы выпучивания на 50-60%, эмали — на 25-40%. Смазки предлагают применять типа БАМ-3 или БАМ-4, защищаемые полимерными пленками, и кремнийогранические эмали КО-11112 или КО-174.

Фото: свая с покрытием кремнийогранической эмалью в верхней части (в зоне промерзания)

Подробное описание методов, технологий, выбор материалов, описание эффективности методов смотрите в самих рекомендациях.

Из своего опыта могу сказать, что метод со смазками хоть и дает хорошие результаты, и это подтверждено экспериментально, но на практике практически не применяется из-за сложно технологии, требующей аккуратности и ответственности, которой у застройщика как правило нет. А вот эмали КО применяю часто, они очень удобны в работе и достаточно эффективны.

Фото: сваи с покрытием термоусаживаемой оболочкой из полимерного материала

В целом можно уверенно говорить, что даже покрытие боковых поверхностей фундаментов битумной мастикой снижает силы смерзания с грунтом, однако нет данных о том насколько именно снижает и насколько долговечна такая мера.

7. Применение фундаментов с уширением в нижней части и удлиненных свай

Очень эффективная мера по предотвращению выпучивания фундаментов – это устройство уширения фундамента в нижней части.

К фундаментам с уширением относятся: грибовидные фундаменты, винтовые сваи, сваи с камуфлетной пятой и сваи РИТ (разрядно-импульсная технология), фундаменты ТИСЭ, столбчатые фундаменты с развитой подошвой и др.

Фундаменты по технологии ТИСЭ с уширением в нижней части

Верхняя поверхность уширения должна находиться ниже максимальной расчетной глубины промерзания, тогда несущая способность фундамента при расчете на морозное пучение резко увеличивается. Кроме того, необходимо стремиться к уменьшения поперечного сечения (если быть точнее – площади поверхности) фундамента в верхней части – в пределах глубины промерзания.

Схема: к расчету анкерного фундамента на морозное пучение

Как видно из расчетной схемы при наличии уширения в нижней части фундамента оно работает как анкерная плита, не давая выдернуть фундамент из земли, а в самом фундаменте возникают большие растягивающие усилия. Чтобы снизить негативные эффекты полезно дополнять решения обработкой боковых поверхностей фундамента в зоне промерзания покрытиями, снижающими силы смерзания с грунтом.

Так же для свайных фундаментов возможен вариант удлинения из расчета на морозное пучение – длину увеличивают только для восприятия касательных сил морозного выпучивания, несмотря на то что для восприятия нагрузок от самого сооружения достаточно и меньшей длины сваи. Этот метод как правило экономически не обоснован и может применяться только как часть комплекса мер.

Фото: фундаменты с обратным уклоном боковых граней

Согласно экспериментальным данным обратный уклон боковых граней фундамента под углом в 1,5° к вертикали в пределах глубины промерзания грунта снижает касательные силы морозного пучения почти в 2 раза. Обусловлено это тем что поверхность смерзания начинает работать не только на сдвиг, а в значительной степени и на отрыв, а на отрыв прочность смерзания меньше, при этом снижается так же механическое трение. Теоретическое расчетное обоснование такого мероприятия в борьбе с пучением приведено в статье – тут речь идет о двуконусных сваях, кстати очень интересный вариант решения для свай, работающих только на сжатие.

Особые формы фундаментов: двуконусные сваи упоминались чуть выше по тексту, применяют так жесваи открытого сечения, такие как крестовые и двутвровые сечения, однако применение их не совсем стандартное – крестовые сваи применяют в районах распространения вечной мерзлоты т.к. из-за их малого поперечного сечения они могут быть погружены в мерзлый грунт забивкой без лидерной скважины. При этом погружают их так чтобы верх сваи оказался ниже глубины промерзания (лидер большого сечения на глубину оттаивания) так чтобы морозное пучение на них вообще не действовало. И используют в основном как анкерные сваи для усиления фундаментов, которые уже оказались аварийными из-за выпучивания– цепляют к ним при помощи мощных тяжей усиливаемые сваи чтобы увеличить удерживающую силу. Мера эта правда не всегда работает из-за больших усилий выпучивания – отрываются довольно мощные крепежные детали и элементы.

Схема анкеровки сваи при помощи анкерных свай открытого сечения

Есть разработки многогранных свай с уклоном граней в верхней части и прямолинейные в нижней части. Практического применения пока не встречал, но теоретически конструкция хорошая.

СХЕМА СВАЯ С УКЛОНОМ ГРАНЕЙ

9. Заключение

Из мер по снижению касательных сил выпучивания основными (наиболее надежными) являются воздействие на грунт и его характеристики для предотвращения проявления его пучинистых свойств или их полного исключения (замена грунта на непучинистый, снижение влажности грунта, введение противопучинных добавок, недопущение замерзания грунта и др.). Часто полностью гарантированно исключить пучинистые свойства грунта невозможно поэтому такие мероприятия являются частью комплекса мер.

Далее следуют меры по приспособлению фундаментов к воздействию морозного пучения за счет снижения сил смерзания боковых поверхностей фундамента с грунтом (применение покрытий боковых граней фундамента, обратный уклон граней фундамента, уменьшение сечения фундамента в пределах глубины промерзания) или увеличения удерживающих фундамент сил (фундаменты с уширением в нижней части, удлиненные сваи из расчета на пучение).

Любое покрытие боковых поверхностей фундаментов, даже покрытие битумной мастикой снижает силы смерзания с грунтом.

Для достижения наилучшего результата в деле защиты фундаментов от выпучивания следует использовать комплекс мер на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Читайте также: