Для малоэтажных зданий часто применяют мелкозаглубленный фундамент. Такой фундамент при морозном пучении грунта снижает деформации стен дома до допустимого уровня за счет усиленного армирования и замены части пучинистого грунта на непучинистый.
На таком фундаменте дом два раза в год деформируется, пускай и в допустимых пределах.
Расширение воды при замерзании в грунте под подошвой фундамента ежегодно «разрыхляет» грунт, что снижает его несущую способность.
Усиленное армирование заметно увеличивает затраты на сооружение фундамента, особенно на сильно пучинистых грунтах.
Как морозное пучение грунта разрушает дом
Как видим, на пучинистых грунтах любой фундамент, а значит и дом в целом, регулярно испытывает деформации, вызванные воздействием сил морозного пучения. С течением времени периодически возникающие деформации имеют свойство накапливаться. Так, многократное перегибание проволоки, в конце концов, ломает её.
Со временем может возрасти степень пучинистости грунта в основании фундамента, например, из-за повышения влажности по каким либо причинам.
Не редкость ошибки при проектировании дома, например, в определении степени пучинистости грунта или в выборе конструкции фундамента.
Отсюда вывод — от воздействия сил морозного пучения дом начинает разрушаться в первую же зиму после постройки.
Вопрос только в том, сколько времени потребуется для появления видимых следов разрушения — после первой зимы или лет через сто?
Как пучинистый грунт заставить не пучиниться?
С появлением новых теплоизолирующих материалов все большую популярность приобретает другой путь защиты от воздействия сил морозного пучения грунта – утепление фундамента и грунта вблизи него для того, чтобы земля под домом не промерзала.
Такой способ защиты исключает промерзание грунта и воздействие сил морозного пучения на здание.
Конструкцию теплоизолированного фундамента и стен дома выбирают без учета воздействия на них сил морозного пучения, что существенно снижает стоимость строительства.
Размещение подошвы фундаментов на малой глубине (0,3-0.4 м) от дневной поверхности, вместо закапывания фундамента на глубину промерзания, значительно сокращает трудоемкость и стоимость работ по возведению малоэтажных зданий, экономит материалы и снижает продолжительность строительства.
Такие фундаменты широко применяются в Скандинавских странах, Канаде и США.
В России их все еще используются неоправданно мало, не смотря на то, что для проектирования и строительства теплоизолированных фундаментов в России разработаны и утверждены нормативные документы. Все новое, как обычно, с трудом доходит до сознания застройщиков и проектировщиков.
Значительную долю от общей стоимости малоэтажных зданий составляют затраты на устройство фундамента. Удешевление строительства многим участникам этого процесса просто не выгодно.
Пучинистые грунты в основании фундаментов широко распространены в России. Легче перечислить непучинистые грунты.
Практически непучинистыми грунтами могут быть: мелкие и пылеватые пески и глинистые грунты твердой консистенции при глубоком залегании уровня грунтовых вод, а именно мелкие пески при Z>0,5 м. пылеватые пески при Z>1,0 м, супеси при Z>1,5 м, суглинки при Z>2,5 м и глины при Z>3,0 м (Z — глубина залегания уровня грунтовых вод, считая от подошвы слоя сезонного промерзания грунта).
Непучинистые грунты — грунты, которые не изменяют свой объем и свойства при промерзании-оттаивании. К ним относятся галька, гравий, щебень, крупно- и среднезернистые пески, а также их смеси.
Устройство теплоизолированного фундамента мелкого заложения – ТФМЗ
Схема укладки и параметры теплоизоляционного слоя в фундаментах отапливаемых зданий с теплоизоляцией пола показаны на рис. 1.
Теплоизоляция, утепление фундамента отапливаемых зданий
Рис.1. Схема укладки теплоизоляции в фундаментах отапливаемых зданий.
1 — фундамент; 2 — стена; 3 — пол; 4,5 — теплоизоляция горизонтальная и вертикальная; 6 — защитное покрытие; 7 — песчаная подготовка; 8 — отмостка; 9 — ПГС 10 — дренаж; 11 — теплоизоляция пола.
В качестве теплоизолированного фундамента мелкого заложения (далее – теплый фундамент) используются фундаменты на грунтовой подушке (столбчатые, ленточные или фундаментные плиты), подошва которых закладывается на глубину 0.4 м в отапливаемых зданиях и на глубину 0,3 м в неотапливаемых зданиях.
Неотапливаемые здании — это здания с температурой воздуха в помещениях зимой, равной или ниже 5 °С.
Несущая способность и размеры фундамента определяются расчетом согласно СНиП.
Конструкция теплоизолированного фундамента включает в себя специальным образом уложенную теплоизоляцию из плит экструдированного пенополистирола, (XPS, пеноплекс и т.п.) позволяющую уменьшить глубину сезонного промерзания под подошвой фундамента и удержать границу промерзания в слое непучинистого грунта (грунтовой подушке).
Грунтовую подушку, устраивают в отапливаемых зданиях непосредственно под подошвой фундаментов. Толщина грунтовой подушки для отапливаемых зданий с температурой воздуха в помещениях зимой не ниже 17°С принимается равной 0,2 м, с температурой воздуха ниже 17°С, но выше 5°С — равной 0,4 м.
Во избежание деформаций фундамента от действия касательных сил пучения пазухи котлованов также засыпаются непучинистым грунтом.
В качестве материала для устройства подушки может быть использован песок гравелистый, крупный и средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак. В случае необходимости увеличения несущей способности основания целесообразно применять песчано-щебеночную подушку, состоящую из смеси песка крупного или средней крупности (40 %), щебня или гравия (60 %).
Устройство подушек и засыпку пазух и траншей следует выполнять с послойным трамбованием или уплотнением площадочными вибраторами. При применении щебеночных подушек для сохранения плит утеплителя от продавливания следует применять выравнивающий слой песка, превышающий по толщине фракцию щебня в два раза.
Для защиты грунтов основания от обводнения поверхностными и грунтовыми водами на дневной поверхности по периметру здания по песчаной подготовке толщиной 5 см на ширину теплоизоляционной юбки устраивается асфальтовая или бетонная отмостка толщиной 2-3 см. Отмостке придается уклон от здания 3%.
Кроме того, в грунтовой подушке вблизи ее подошвы по всему периметру теплоизоляционной юбки устраивается трубчатый дренаж с выпуском в ливневую канализацию или в пониженные места за пределами здания.
В отапливаемых зданиях утеплитель толщиной by укладывается вертикально, по внешней поверхности фундамента и цоколя здания на высоту не менее 1,0 м (рис.1) от подошвы фундамента, а также горизонтально за контуром здания на глубине заложения подошвы фундамента на ширину Dh, с образованием теплоизоляционной юбки толщиной bh по всему наружному периметру фундамента, кроме углов.
На углах здания толщина bc утеплителя увеличивается на участках длиной Lс.
Для стока воды теплоизоляция юбки укладывается с уклоном от фундамента 3% .
Не укладывайте теплоизоляцию под отмостку
В некоторых источниках даются рекомендации, укладывать горизонтальную и вертикальную теплоизоляцию на уровень под отмостку. Так мол проще. Действительно проще, но эффективность теплоизоляции сильно снижается.
Компьютерное моделирование и натурные испытания показывают, что если расположить нижнюю границу вертикального и горизонтального слоя на 30-40 см ниже поверхности земли, у подошвы фундамента (как показано на рисунках), то температура грунта под фундаментом существенно повышается.
Как оказалось, при высоком расположении утеплителя, холод к фундаменту пробирается по грунту сбоку. Размещение теплоизоляции на уровне под отмосткой потребует значительного увеличения объема теплоизоляции.
Следует заметить, что в современном домостроении вертикальную теплоизоляцию выполняют для любых фундаментов в целях энергосбережения — для уменьшения потерь тепла через цокольную часть дома. Следовательно, дополнительные затраты на утепление фундамента требуются только на устройство горизонтальной теплоизоляции. Но, как уже написано выше, эти расходы на утепление фундамента с лихвой перекрываются экономией от облегчения его конструкции.
Рис.2. Схема укладки теплоизоляции в фундаментах неотапливаемых зданий.
1 — фундамент; 2 — стена; 3 — пол; 4 — теплоизоляция горизонтальная; 5 — отмостка; 6 — песчаная подготовка; 7 — ПГС; 8 — дренаж.
В не отапливаемых зданиях утеплитель укладывается только горизонтально под подошвой фундамента в пределах всего здания и изоляционной юбки, которая выступает за контур здания на ширину Dh.
Толщина слоя утеплителя принимается постоянной и равной bh (рис. 2). В неотапливаемых зданиях грунтовая подушка толщиной H устраивается под слоем теплоизоляции, на который опирается сам фундамент.
Для защиты вертикальной изоляции, расположенной на внешней поверхности фундамента и цоколя здания, от механических повреждений, атмосферных воздействий, ультрафиолетового излучения и обеспечения долговечности конструкции необходимо предусмотреть светонепроницаемое и стойкое к атмосферным воздействиям защитное покрытие, которое совместимо с материалом изоляции. Защитное покрытие заглубляется в грунт не менее 15 см.
Для защиты горизонтальной теплоизоляционной юбки от механических повреждений, возникающих в результате воздействия колесной или точечной нагрузки на асфальтовое покрытие или тротуарную плитку в процессе эксплуатации, должна быть предусмотрена защита теплоизоляционных плит листовым материалом. Защитный слой располагается на верхней поверхности теплоизоляционных плит.
В процессе проектирования и строительства теплого фундамента необходимо предусмотреть мероприятия но недопущению возникновения «мостиков холода», снижающих эффективнось утепления фундамента.
На строительном рынке появился еще один теплоизоляционный материал, пригодный для утепления фундаментов. Это плиты и блоки из пеностекла.
