Что делать, если фундамент расположен выше глубины промерзания

Если фундамент расположен выше глубины промерзания, это может привести к его деформациям, трещинам и даже разрушению. В холодное время года грунт под фундаментом замерзает, что вызывает его расширение и неравномерные нагрузки на конструкцию.

Для предотвращения негативных последствий важно учитывать географические особенности региона, требования проектирования и выбирать соответствующие методы утепления и защиты фундамента. Углубление фундамента или применение теплоизоляционных материалов помогут избежать проблем, связанных с промерзанием грунта.

ФУНДАМЕНТ

ФУНДАМЕНТ – это архитектурно-строительная конструкция, которая играет очень важную роль при строительстве дома. От его устойчивости и прочности зависят долголетие всего здания, а также гарантия от всевозможных тяжелых и дорогостоящих ремонтов цокольной части стен, отмостки и самого фундамента.

Из-за слабого, некачественно сделанного фундамента даже самая эффектная, красивая архитектура может оказаться в плачевном состоянии и потеряет свой вид. В результате неправильного возведения фундамента происходит разрушение дома, которое начинается снизу от грунта и сверху от кровли. Многие случаи из практики строительства и эксплуатации загородных малоэтажных зданий указывают на существенные проблемы, возникающие после определенного периода эксплуатации дома. К ним относятся: потеря домом тепла, появление плесени, сырости и трещин. Все эти проблемы являются результатом многих причин, в том числе и неправильно выбранного месторасположения данного дома на участке.

Избыточная теплопотеря приводит к большим расходам на топливо и на ремонт не только ограждающих конструкций стен, кровли, перекрытий, заделки трещин, швов и стыков, но и на необходимый ремонт самого фундамента. Если потеря тепла связана с разрушением гидро и теплоизоляции, то дополнительные усилия на их восстановление могут быть незначительными, но когда проблема касается самого основания, фундамента, то затраты на его ремонт могут быть очень существенны.

Вывод: прежде чем приступать к возведению личного дома своими силами, необходимо ознакомиться со всеми строительными процессами в последовательном цикличном порядке. Как правило, начинают строительство снизу вверх. При этом следует знать и помнить многие тонкости строительного дела и мастерства, а главное – заранее определиться в организации строительного плана на своем участке. То есть провести весь соответствующий комплекс подготовительных работ, заготовить и разместить на участке строительные материалы, конструкции и детали в том порядке, в каком они должны вами использоваться согласно имеющемуся проекту дома.

Трудности и сложности, возникающие при строительстве дома, нередко связаны с физическими явлениями окружающей среды и природно-климатическими условиями, такими как: температура и влажность воздуха, осадки (снег, дождь), ветер и его основное направление (так называемая «роза ветров»), его сила и напор, давление на стены и кровлю. Учет этих факторов при проектировании и строительстве направлен на обеспечение оптимального микроклимата внутри дома, при котором организм человека не испытывает физического и психологического дискомфорта.

Инсоляция – облучение поверхностей стен и кровли дома прямыми лучами солнца, оказывает значительное влияние на архитектурно-планировочное решение дома. Инсоляция оказывает световое, тепловое и биофизическое воздействие на человека.

Воздействие инсоляции на человека и окружающую среду двойственно… С одной стороны, инсоляция благоприятна, без нее не обойтись; с другой стороны, чрезмерная солнечная активность (радиация) вызывает световой дискомфорт, перегрев и ультрафиолетовую пере облученность, диктующие применение солнцезащитных устройств. Эти свойства инсоляции очень хорошо используют архитекторы в процессе проектирования того или иного дома, особенно загородного.

Они проектируют на фасадах (с южной стороны) разнообразные по форме конструкции: специальные солнцезащитные устройства в виде козырьков разнообразной формы, навесов, крытых террас, лоджий, балконов, декоративных экранов-отражателей (вертикальных и горизонтальных), опускающихся и поднимающихся маркизов и т. п. Применяемые конструкции не только закрывают стены дома от прямых солнечных лучей, благодаря чему часть сооружения находится в тени, но эти плоскости еще и украшают дом, делают его архитектурные мотивы более выразительными и живописными. Если дом строится на юге, где много солнца, то его архитектура может быть очень разнообразна и эффектна. Но необходимо помнить, что при проектировании и сооружении дома надо соблюдать условия разумной достаточности. Ведь излишняя затененность большими карманами, нишами, а также избыточное озеленение ведут к быстрому образованию сырости, плесени, мелким трещинам на внешних плоскостях дома, и в результате происходит разрушение основания сооружения, его фундамента.

Многие строительные материалы имеют пористую структуру и, следовательно, могут пропускать сырость и влагу, которые по скрытым от глаз капиллярным сосудам поднимаются вверх и опускаются вниз, что, безусловно, влияет на состояние фундамента. Основание дома может разрушаться и в том случае, если грунт сильно переувлажнен, в частности от воздействия грунтовой влаги. Если фундамент дома был сделан тяжелым, то последуют его просадки, разрушение гидроизоляции, отмостки и т. д. Как правило, фундамент начинает разрушаться с той стороны, где грунт основания переувлажненный, где преобладает затененность и нет проветривания.

Важно помнить, что очень часто, в практике бывают ситуации, когда торопливость в быстром завершении строительства дома, нехватка и замена одного строительного материала другим, различные просчеты и ошибки при возведении постройки приводят к тому, что жилой дом к началу эксплуатации начинает разрушаться. В результате вся нагрузка падает на основание дома, его фундамент. Поэтому тщательно подготовленное основание и грамотно выполненный фундамент обеспечат надежность эксплуатации любого дома – как одноэтажного садового, так и многоэтажного современного особняка.

Регионы страны отличаются по своим природно-климатическим условиям, поэтому в зависимости от этого в период зимних холодов грунты могут промерзать на различную глубину, что приводит к их вспучиванию. Особенно подвержены таким изменениям глинистые грунты, лёсс, супеси и пылеватые пески. Грунты под весом возведенного дома проседают, в результате чего цельность строительных конструкций нарушается. Чтобы не допустить подобного, еще на стадии закладывания фундамента нужно принять особые меры, а именно:

1. укрепить грунт, уложив песчаный слой или введя цемент либо битум;
2. провести дренажные работы;
3. обеспечить защиту от неравномерного увлажнения грунта в котловане или траншее;
4. сократить сроки возведения фундамента из водостойких материалов, при этом пространство между фундаментов и стенками котлована или траншеи необходимо засыпать грунтом в максимально короткие сроки.

Для нечерноземной полосы России характерны пучинистые грунты, к которым относятся глины, суглинки, супеси и мелкие пески. Непучинистые (средне- и крупнозернистые пески, гравелистые пески, крунообломочные и скалистые породы) встречаются гораздо реже.

Рассчитывая, конструируя и закладывая фундамент, необходимо помнить, что силы пучения при пониженных температурах действуют снизу вверх по касательной на боковые стороны фундамента, составляет 6-10 тонн на 1 кв.м. и практически всегда превосходят вертикально направленные силы, возникающие под весом самой конструкции дома (это особенно характерно для легких зданий).

1. выполнить боковые поверхности фундамента с наклоном;
2. обработать боковые поверхности фундамента составом, препятствующим их смерзанию с грунтом;
3. применить вертикальное армирование для связывания верхней и нижней поверхности фундамента;
4. утеплить отмостку, что сократит глубину промерзания грунта. Отмостка представляет собой полосу земли, которая покрыта изолирующим материалом. Основное назначение отмостки – препятствование проникновению влаги под фундамент;
5. проложить дренаж для осушения грунта.

Глубина траншеи, которую необходимо отрыть для закладки фундамента, зависит от целого ряда обстоятельств:

1. глубина промерзания грунта;
2. структура грунта;
3. наличие и уровень грунтовых вод;
4. предполагаемая расчетная нагрузка;
5. природно-климатические условия, определяющие глубину промерзания грунта.

Кроме качества грунта, необходимо знать глубину его промерзания. Глубина фундамента должна быть больше глубины промерзания грунта, которая для средней полосы составляет 80-100 см.

Глубина закладки фундамента зависит также от уровня грунтовых вод. При низком уровне грунтовых вод (больше глубины промерзания плюс 2 м) рекомендуется фундамент закладывать не менее полуметра. При более высоком уровне грунтовых вод (до 2 м глубины промерзания) рекомендуется фундамент закладывать на глубину промерзания и устанавливать его на подушку из песка и гравия.

Минимальное заглубление фундамента – 0,5 м для песчаных грунтов, для глинистых грунтов – 0,7 м. Минимальная толщина – 50 см из бутового камня, из бутобетона – 35 см.

Таблица для определения глубины закладки фундамента при малоэтажном строительстве:

Глубина промерзания грунта зависит от природно-климатической зоны, на территории которой строится дом. Поскольку территория России располагается в Северном полушарии, то на большей ее части наблюдается промерзание грунта зимой, хотя, естественно, она будет различной, например, в Архангельской и Саратовской областях.

Для каждой географической зоны существует нормативная глубина промерзания. Это такая глубина, на которой зимой отмечается температура 0°С, а для глинистых и суглинистых грунтов -1°С. В ходе многолетних наблюдений в местах, очищенных от снега, было установлено ее среднее значение. Оно было принято за точку отсчета. Глубина промерзания грунтов колеблется от 80 см на юге до 240 см на севере.

1. грунте – на 30%;
2. лагах – на 20% (лаги – это бревна или металлические балки, кладутся горизонтально и служат опорой для пола);
3. применить вертикальное армирование для связывания верхней и нижней поверхности фундамента;
4. балках – на 10%.

Близкие грунтовые воды и повышенная вследствие этого влажность относятся к основным факторам, влияющим на глубину промерзания грунта зимой. По законам физики, вода при замерзании увеличивается в объеме (примерно на 10%), что вызывает пучение слоев грунта в пределах глубины промерзания.

В результате происходят выталкивание фундамента зимой и противоположный процесс – затягивание – весной, что по периметру фундамента идет с различной интенсивностью, т.е. неравномерно. Подобные обстоятельства могут повлечь за собой деформацию фундамента и трещинообразование, а в последствии даже разрушение. Сила вспучивания настолько велика (приблизительно 120 кН на 1 кв.м.), что может приподнять практически любой дом, но неодинаково на разных участках. Единственный выход – грамотная закладка фундамента.

Иногда строители перестраховываются и закладывают фундамент (даже при незначительной глубине промерзания грунта) на глубину более 1 м. При этом подошва фундамента находится на слоях непромерзающего грунта. Это может быть оправдано при повышенной нагрузке (более 120 кН на погонный метр ленточного фундамента), когда строится кирпичный или каменный дом высотой 2-3 этажа.

При возведении стен из относительного легких строительных материалов (бруса, вспененного бетона и т.п.) нагрузка на каждый погонный метр не превышает 40-100 кН. Деформацию фундамента при пучении могут вызвать силы трения, действующие со стороны прилегающих слоев грунта. Помимо этого, если возведенная постройка достаточно легкая, несущая способность заглубленного фундамента используется только на 10-20%. Следовательно, 80-90% материалов и средств, которые будут вложены в работы нулевого цикла, тратятся нерационально, практически впустую.

Что такое морозное пучение и глубина промерзания грунта?

Это понятия, смысл которых стоит понимать любому человеку, решившему самостоятельно возводить фундамент. Так же будет полезным для того, кто решил привлекать специалистов.

Морозное пучение

Морозное пучение — процесс превращения в лед воды, которая содержится в грунте. Всем известно, что вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме. Поскольку поздней осенью вода в грунте содержится в большом объёме из-за дождей и периодически выпадающего и оттаивающего снега, то, промерзая, верхний слой земли увеличивается в объеме (профессионально говорится "вспучивается"). Так как вспучивающемуся грунту необходимо куда то деваться, то он расширяется вверх. В результате зимой поверхность земли приподнимается в среднем на 5–10 см, максимум может достигать в Московской области 15 см. Первая неприятность состоит в том, что если фундамент расположен на поверхности грунта (т.е. не заглублен), грунт приподнимает фундамент, а вместе с ним все строение целиком. Главная проблема этой ситуации – неравномерность пучения под домом, то есть один угол фундамента может поднять на 5 см, а другой на 10 см. Почему? Здесь много факторов: — сам по себе состав грунта под строением может существенно разниться — один угол получает много солнечного света и тепла, а противоположный наоборот пребывает дольше в тени — грунт под одним углом дома сильнее увлажняется, чем под другими углами в результате стока воды от дождей или из-за рельефа участка Вслед за фундаментом деформируется всё строение. В стенах из кладки образуются трещины (особенно заметно, если нет армопояса, а в доме из бруса не открываются или не закрываются двери и окна, начинаются течи или сквозняки). Весной, когда промерзший грунт оттаивает и лёд снова превращается в воду, поверхность грунта садится обратно, разумеется вместе с фундаментом и строением. Вторая неприятность заключается в том, что весной, когда грунт оттает и сядет, поверхность земли не будет в точности копировать геометрию прошлого лета. А это означает, что фундамент и строение не займут уже никогда исходную форму и будут всегда существовать с некоторым искривлением, от года к году претерпевая новые деформации. Разумеется, этот процесс изнашивает постройку, существенно сокращая долговечность дома, доставляет неудобства при эксплуатации и проживании. Негативный результат от промерзания может появиться сразу первой зимой, но воздействие промерзания особенно заметно с течением длительного времени. Но, есть немало примеров, когда лёгкие дома на незаглубленных фундаментах в Московской области не испытывают подобных проблем или испытывают их в приемлемой степени, и это не редкость. Дело в том, что степень пучения может быть разной и зависит от многих факторов, и да же может меняться от год от года. Поэтому, пучинистость грунта делится на 5 степеней:

• непучинистый,
• слабопучинистый,
• среднепучинистый,
• сильнопучинистый,
• чрезмернопучинистый.

Примерную степень пучения на участке может определить любой человек. К слабопучинистым относятся места на возвышенностях, с низким уровень грунтовых вод, и там где залегают песчаные (быстрофильтрующие воду) грунты. У чрезмернопучинистых всё наоборот – это места в низинах, там где есть обводненные, болотистые, водовмещающие глинистые грунты, когда вода стоит на штыке–двух лопаты круглый год. В завершение стоит сказать, что каждый участок может перемещаться в соседнуюю категорию по пучинистости в зависимости от погодных условий конкретного года. Чем меньше осадков было осенью, чем меньшее количество раз таял снег за осень и зиму – тем менее вспученным будет грунт. В таблице ниже вы сможете найти общие рекомендации по заглублению фундаментов в зависимости от типа грунта:

Ниже в таблице вы найдёте процент расширения грунта в зависимости от его типа (песчаные грунты в таблице не представлены, поскольку в большинстве случаев не являются пучинистыми)

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта — это та глубина, на которую может промерзнуть грунт зимой. Эта глубина определяет границу, ниже которой рекомендуется располагать подошву фундамента (Подошва фундамента — это низ монолитной части без подбетонки) или "анкерные" элементы фундаментов (уширение свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и т.д.). Есть нормативная глубина промерзания, представленная на карте.

Но, фактическая глубина промерзания может быть значительно меньше или больше указанной на карте. Рассмотрим причины: 1. В первую очередь важна разновидность грунта, залегающего на участке. Ниже приведена таблица с глубиной промерзания различных типов грунтов, в частности для городов Московской области.

Появляется логичный вопрос – почему, принимается 140 см для Московской области, когда в таблице присутствуют куда большие значения? Дело в том, что глубоко промерзают именно песчаные грунты, которые пучинистыми не являются и не представляют для конструкции фундамента опасности. Песчаным грунтам свойственно быстро фильтровать воду, при том чем крупнее размер частиц (фракция), тем, как правило, быстрее происходит фильтрация. Поскольку из песчаных грунтов влага удаляется быстро, то и степень проявления пучения в них несущественна, а само промерзание проходит глубоко в результате открытых пор. Неприятной ситуацией может быть наличие водоупора под песком на глубине одного-двух метров, поскольку это может приводить к застаиванию влаги в верхней толще и к её вспучиванию; это ситуации-исключения.

В глинистых грунтах наоборот. Фильтрация воды очень медленная и в результате заполненных пор глубокого промерзания не происходит. В результате, к заморозкам поры глинистого грунта не успевают освободиться от воды, что приводит к значительному вспучиванию, которое может повредить фундамент постройку. Именно исходя из этих соображений принимается величина 140 см.

Из глинистых грунтов стоит отдельно выделить грунты с консистенцией “Твёрдый”. Это водоупоры, грунты с очень плотной структурой, и они не насыщаются водой. Этим грунтам присуща низкая степень пучения и малое промерзание. К сожалению, в Московской области твёрдые глинистые грунты или крупные пески в верхней толще земли встречаются редко.

2. Помимо типа грунта на глубину промерзания так же влияют погодные условия конкретного года (температура зимой, толщина снежного покрова, количество выпавших осенью и зимой осадков). 3. Локация конкретного участка. Очевидно, что участкам в низинах, вблизи болот свойственно быть более влажными, чем участкам на холмах и вдали от водоёмов.

4. Профилактические мероприятия по снижению увлажнения и промерзания (о них будем говорить ниже).

Виды "противопучинистых" фундаментов и мероприятий

Степень проявления морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. "Противопучинистыми" вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной широкой подушкой (именно с подушкой, т.к. без неё лёгкие дома на ленте так же подвержены вспучиванию), монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта.

Разумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции "якоря". К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же прямые заглубленные ленточные фундаменты без широкой монолитной подушки (на практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом).

Способы защиты от морозного пучения

Есть немало современных способов, позволяющих почти полностью, либо частично устранить воздействие морозного пучения. 1. Круглогодичное отопление строения. Не стоит путать с ситуацией, когда хозяева приезжают в дом пару раз за зиму. Речь идет о доме, в котором температура круглый год не падает ниже +15 градусов.

В этом случае уместно рассмотреть плавающую плиту или мелкозаглубленную ленту. Суть метода в том, чтобы сперва возвести закрытый по периметру непродуваемый цоколь (фундамент без "щели"), а затем важно правильно утеплить его. Стоит утеплить два места: — фундамент утепляется по наружному периметру, вертикально. В качестве материала чаще всего используется ЭППС (экструдированный пенополистирол), он бывает уже встроен в некоторые отделочные фундаментные панели. Толщину ЭППС следует принимать не менее 50 мм, а лучше 80 или 100 мм для Московского региона.

— необходимо утеплить отмостку. Для этого нужно в толще отмостки проложить ЭППС той же толщины, что и при утеплении фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра (в идеале не менее глубины промерзания). Если данные рекомендации выполнены правильно, то пучение грунта под домом будет устранено как минимум на 80-90%, что является вполне достаточным.

Полученная система будет работать следующим образом: зимой часть тепла будет выходить из дома через нижнее перекрытие. Если цокольное пространство является замкнутым и потеря тепла через стены фундамента минимальна, то будет прогреваться земля под домом. Этого прогрева будет вполне достаточно, чтобы остановить промерзание и вспучивание.

Утепление отмостки необходимо для того, чтобы избежать потерь тепла через промерзший грунт с наружной стороны фундамента (т.е., чтобы не отапливать грунт снаружи дома). Это не очень дорогой, но действенный метод. Главный его минус – зависимость от беспрерывного зимнего отопления.

2. Дренаж — это отдельная тема для статьи, но дренажи направленные на осушение участка и отведение воды от дома, являются одним из способов по снижению сил морозного пучения.

3. Ливневая система (ливневка). В данном разделе мы поговорим об отведении ливневой воды от дома комплексом водных стоков. Этот комплекс включает в себя водосточную систему, отмостку и ливневые желоба, идущие вдоль отмостки, и, уводящие ливневую воду от строения.

Если, отмостку делать нет средств, но у Вас есть правильное желание отводить от строения воду с кровли и стен, то Вы можете воспользоваться временным вариантом “скрытой” отмостки.

4. Армопояс (в каменном доме). Очень важный, но к сожалению многими не выполняемый элемент. Ранее уже было отмечено то, что при воздействии морозным пучением на строения со стенами из кладочных материалов (кирпич, блоки любых видов) в стенах образовываются трещины. Они могут иметь различную ширину раскрытия и приносить разную степень неудобства владельцам здания.

Для предотвращения возникновения трещин требуется армопояс. Армопояс — это монолитная балка в теле стен, стягивающая все стены строения между собой как бандаж и тем самым препятствует появлению трещин. Выполняется армопояс как минимум по всему периметру, при этом неразрывно (это важно!). Если внутри строения есть несущие стены, то желательно сделать пояс по всем несущим стенам.

Чаще всего устраивается армопояс под каждым межэтажным перекрытием, при этом он одновременно исполняет вторую важную функцию — служит поясом для опирания тяжелых перекрытий из бетона, либо деревянных лаг. Армопояс должен обязательно крепиться к кладке анкерами, чтобы при возникновении деформаций армопояс не мог съехать вдоль блоков по касательной. Анкерами могут являться простые арматурные стержни с шагом 500 мм, заходящие в кладку не менее 200 мм и подходящие к верху армопояса.

Это важнейший элемент несущей конструкции, рекомендованный всем каменным строениям, независимо от типа фундамента и силы воздействия морозного пучения. Такой пояс повысит важнейшие свойства дома — прочность, надежность и долговечность.