Як захистити фундамент від промерзання грунту?

Пученіє грунту являє собою дуже складне природне явище, яке може привести до серйозних наслідків. Так, під час промерзання нижніх шарів грунту фундамент разом з будовою піднімається, тоді як при їх відтаванні відбувається їх опускання. Оскільки пученію грунту властива нерівномірність, то через це споруди приходять в аварійний стан, а в деяких випадках таке явище сприяє їх повного руйнування.

Зведення будинків в зимовий період вкрай не рекомендується через пучения грунту, так як це є досить серйозну небезпеку.

Стадії промерзання грунту

Росія є північною країною, тому в зимовий час на її території завжди присутній низька температура. Залежно від регіону грунт може перебувати в завмерлому стані від 2 до 9 місяців. Коли спостерігаються осінньо-зимовий похолодання, то глибокі шари грунту переходять в такі стани:

1 стадія - попередня. В ході неї відбувається охолодження грунту до температури, яка не сприяє кристалізації води;
2 стадія - заснована. Тут уже вода переходить в інший агрегатний стан, відбувається її обємне розширення, внаслідок чого вона стає льодом;
3 стадія - переохолодження. В ході неї відбувається стиснення грунту на морозі, що в подальшому призводить до різкого зниження його температури.

Схема промерзання грунту.

Слід врахувати, що всі ці стадії є умовними, оскільки процес перехід з однієї в іншу протікає дуже повільно. При цьому також можна виділити ще один етап, в ході якого відбувається відтавання грунту. Це призводить до його просідання.

Через те що саме в зимовий час спостерігається обдимання ґрунту, то займатися зведенням будинків в даний період настійно не рекомендується, тому що це являє очевидну небезпеку. Після будівництва існує високий ризик руйнування готового будови. Особливо важливо не проводити зведення фундаментів і обєктів в містах крайньої півночі, де спостерігається сильне промерзання нижніх шарів грунту.

Фактори, що впливають на пученіє

Не варто думати, що збиток від пученія грунту дещо перебільшений. Щоб зрозуміти наскільки серйозно йдуть справи, необхідно більш детально розглянути такий процес. Отже, пученіє грунту відбувається неоднорідно, і в першу чергу це обумовлено перепадами висот поверхні землі. Вони переважно спостерігаються навесні, коли сторона будинку, що стоїть на південній стороні, обігрівається, а також зволожується весняної капежом набагато швидше і краще. Ближче до вечора температура починає падати, до цього часу грунт вже встигає поглинути велику кількість талої води, яка в ньому перетворюється в пласт льоду.

Його маса може досягати декількох сотень кг, а цього цілком достатньо, щоб підняти частину фундаменту на певну висоту. Весь цей процес відбувається протягом ночі. Днем, коли температура знову підвищується, вода в грунті починає відтавати. В результаті цього фундамент починає просідати, при цьому в грунт знову потрапляє велика кількість води, яка в подальшому кристалізується. І такий процес відбувається через дня в день до тих пір, поки температура повітря не нормалізується, тобто не настане тепло.

За період весняних перепадів рівня води будинок може просісти на кілька сантиметрів, а цього цілком достатньо для того, щоб викликати неминучі руйнування в будівництві. Їх надалі буде вкрай складно нівелювати.

Схема закладки фундаменту в промерзають грунті.

При цьому слід зазначити, що процес обдимання може спостерігатися не тільки в весняний час, якщо води залягають недалеко від поверхні землі, то подібне явище відбувається і взимку. В результаті наслідки від нього виникають ще більш серйозні.

Крім того, збиток від пученія грунту залежить і від того, яке в ньому присутній співвідношення звязаної і вільної води. У кожному виді грунту воно різне. Так, якщо вона представлена шарами піску, то звязковий води в них буде спостерігатися мінімальна кількість. А значить, сильного негативного впливу на будову пученіє не зробить. Тоді як в таких типах ґрунту, як супісок, суглинок чи глина, ситуація спостерігається зворотна. У них присутня велика кількість звязковою води. Тому в них спостерігається сильна міграція вологи. При промерзанні таких грунтів шкоди від обдимання для будівель спостерігається дуже серйозний. Деформація може становити до десятків сантиметрів.

Крім співвідношення звязковою і вільної води на інтенсивність здимання впливають і інші фактори, серед яких:

Схема монтажу дренажної системи фундаменту.

суворість і тривалість зими;
середня товщина снігового покриву;
склад грунту;
кількість сезонних опадів;
вологість повітря;
рельєф місцевості;
наявність рослинного покриву;
глибина залягання вод, що знаходяться поз землею;
розташування місцевості щодо півдня.

Оскільки пучения можуть завдати серйозної шкоди будові, то рекомендується зводити його фундамент нижче глибини промерзання грунту. Її величина залежить безпосередньо від місцевості, де буде будуватися житло. Орієнтовна глибина промерзання грунту по містах наступна:

Ставрополь і Нальчик - 70 см.
Сургут, Нижньовартовськ, Воркута і Салехард - 240 см.
Петропавловськ і Тобольськ - 210 см.
Новосибірськ і Омськ - 220 см.
Дніпропетровськ, Ростов, Мінськ і Київ - 90 см.
Кустанай і Kurgan - 200 см.
Уральськ і Самара -160 см.
Одеса, Львів і Севастополь - 70 см.
Челябінськ, Єкатеринбург і Перм - 190 см.
Уфа і Оренбург -180 см.
Миколаїв, Сімферополь і Краснодар - 80 см.
Казань, Кіров, Іжевськ і Ульяновськ - 170 см.
Пенза, Саратов, Вологда і Кострома - 150 см.
Твер, Санкт-Петербург, Воронеж, Тамбов, Тула, Новгород, Москва, Рязань і Ярославль - 140 см.
Астрахань і Псков - 110 см.
Курськ, Волгоград і Смоленськ - 120 см.
Курськ, Харків, Калінінград і Білгород - 100 см.

Слід сказати про те, що Середземне вологість, яка присутня у грунту, є вирішальним фактором. Вона більшою мірою впливає на силу пучения. При цьому щільність нижніх шарів грунту теж грає істотну роль. Чим вона вища, тим менше буде спостерігатися деформація у будівлі, і навпаки, чим вона нижча, тим сильніше буде відбуватися обдимання ґрунту.

Види сил обдимання грунтів

Сила, при якій впливає під час пучения грунт на фундамент, завжди різна. При цьому вона ділиться на 2 основних види:

Схема деформації фундаменту при обдиманні грунту.

дотична;
вертикальна.

При дотичному впливі на фундамент, він піднімається внаслідок бічних непорозумінь. В ході цього грунт не тільки піднімає фундамент над поверхнею землі, а й розшаровує його на частини. Важливо зауважити, що при дотичному обдиманні грунту його сила може досягати до 7 тонни на 1 м фундаменту. Це дуже серйозний вплив на нього, яке може повністю зруйнувати будівлю.

При вертикальній силі пученія грунту відбувається більш слабкий вплив. Тут спостерігається підняття фундаменту не з боковин, а з землі, тобто відбувається його підштовхування знизу. Тому руйнування відбуваються менш серйозні. Щоб їх нівелювати ні в якому разі не можна здешевлювати процес будівництва, використовувати в ході цього цемент низької марки і робити фундамент нижче того рівня, на яке відбувається промерзання грунту. Адже тим самим ви приречете свою споруду на швидке руйнування.

Крім того, якщо відомо, що на ділянці для будівництва спостерігаються сильні пучения, зводити на ньому легкі конструкції з дерева або блоків настійно не рекомендується. Краще в ролі головного матеріалу використовувати цеглу. Тоді навантаження, яку він забезпечить на фундамент, дозволить знизити негативний вплив від промерзання грунту.

Заміна грунту: вихід з положення?

Схема заміни пучинистого грунту піском.

Оскільки через пученія грунту відбувається деформація фундаменту і будови в цілому, то багато хто просто замінюють його, але чи дійсно це є ефективним? Як було сказано вище, нижні шари грунту, які представлені піском, не промерзають настільки сильно, щоб це негативним чином позначилося на стані будівлі і його основи. Тому заміна грунту є відмінним виходом. Відповідно, потрібно в ході проведення таких робіт використовувати пісок. До нього можна підмішати трохи щебеню.

При цьому фахівці рекомендують використовувати гравелистий пісок для створення подушки. З ним заміна грунту буде набагато ефективніше, відповідно негативний вплив від обдимання буде знижено у багато разів. Такий вид піску представлений великими фракціями. Тому цей матеріал має високу стійкість до стиснення. А значить, усадка піщаної подушки буде мінімальною. Бажано купувати гравелистий матеріал річкового походження, тому що він має більш високими експлуатаційними характеристиками.

Щоб зробити піщану подушку потрібно наступне:

Схема фундаменту з дренажною системою на гравійно-піщаної подушки.

гравій;
вода;
геотекстиль;
будівельний рівень;
лопата;
трамбування;
пісок;
гідроізоляційний матеріал.

Починати проведення робіт потрібно зі створення траншеї або котловану, все тут залежить від того, який тип фундаменту ви вирішили вибрати для свого житла. Глибина ями повинна залежати від величини промерзання грунта.Когда вона буде створена, буде потрібно ретельно провести її вирівнювання. Після чого викладається геотекстиль. Він необхідний для того, щоб захистити сипучий матеріал від проникнення вологи з нижніх шарів грунту. Бажано вистилати геоткань в кілька шарів. Потім можна засипати пісок.

Робити це необхідно невеликими шарами. Створивши перший, проводиться його зволоження і трамбування, після чого викладається щебінь, а далі знову пісок - і так до тих пір, поки не буде створена подушка необхідної висоти. В ході цього необхідно обовязково стежити за тим, щоб шари виходили максимально рівними. Трамбування повинна бути виконана таким чином, щоб на поверхні подушки не залишалися сліди від підошви взуття. Що стосується її оптимальної товщини, то фахівці в галузі будівництва рекомендують робити її заввишки в 10-20 см.

Коли піщана подушка буде створена, можна буде вистилати гідроізоляційний матеріал, наприклад руберойд. Потім на нього укладаються цеглини, здійснюється армування, монтування опалубки і заливка бетону.

Способи мінімізації збитку від обдимання

Крім створення піщаної подушки, існують і інші способи, що дозволяють знизити збиток від пученія грунту. Їх список виглядає наступним чином:

Видалення вологи. Такий спосіб передбачає створення вимощення. Вона виступає в якості огорожі грунту навколо фундаменту, попереджаючи проникнення в нього опадів та вологи через нижні шари грунту. Можна замість неї створити якісну дренажну систему, однак її пристрій обійдеться досить дорого.

Схема утеплення фундаменту пінопластом.

Утеплення грунту. Цей варіант включає в себе укладання шару теплоізоляційного матеріалу навколо будинку. Сутність такого способу, який передбачає захист від обдимання, полягає в тому, що знаходиться біля будинку грунт захищається утеплювачем, щоб запобігти його промерзання. В результаті ліквідується морозне здимання. Але тут важливо використовувати тільки ті теплоізоляційні матеріали, які способи зберегти свої високі експлуатаційні властивості навіть у вологому середовищі і можуть витримувати значні навантаження, які забезпечуються розташованими над ними будівлями. Під такі вимоги в найбільшою мірою підходить екструдований пінополістирол. Можна використовувати будь-яку марку цього сучасного ізоляційного матеріалу. Але перед тим як зробити їм утеплення, потрібно викопати навколо будинку траншею на глибину близько 0,5 м. Після цього на її дно укладають пісок з невеликим ухилом в бік від фундаменту, а потім його ретельно трамбують. Потім на нього встановлюються теплоізоляційні плити. При цьому в зоні кутів будови передбачається їх кладка в 2 шари.

Схема фундаменту на руберойді.

Прокладка руберойду. Такий спосіб передбачає згладжування поверхні фундаменту. В ході нього руберойд встановлюється між грунтом і фундаментом. В результаті того, що нижні шари грунту будуть ковзати по ізоляційному матеріалу і при цьому не стануть вступати в контакт з бетонним фундаментом, відбуватися його виштовхування не буде.

Зниження температури замерзання грунту. Даний спосіб не менш ефективний. Він передбачає використання реагентів. Ними виробляється обробка грунту перед тим, як буде виконана заливка фундаменту. Внаслідок цього негативний ефект від обдимання можна знизити в кілька разів.

Розширення фундаменту. Якщо відомо, що пучения носять дотичний характер, то тоді цей варіант може успішно використовуватися. Він передбачає створення фундаменту з монолітним розширеним нижнім підставою. Така підошва є універсальною. Її можна використовувати при створенні стрічкового, стовпчастого і пальового фундаменту.

Використання обмазок. Для того щоб запобігти змерзання поверхні фундаменту з грунтом, можна використовувати спеціальні засоби у вигляді обмазок. Вони виступають в якості стійких покриттів. Тому допоможуть запобігти негативний вплив від обдимання.

Проведення засолення. Такий спосіб має не надто тривалий ефект. Адже сіль, яка викладається на поверхню грунту перед створенням фундаменту, з часом стає прісним.

Підведення коротких підсумків

Ось такі негативні наслідки можуть бути отримані від обдимання. Їх важливо враховувати при створенні фундаменту для будинку. Обовязково слід подбати про те, що мінімізувати їх негативний вплив, так як тоді вдасться створити надійне і довговічне будова.