Фундаменты и зима
Строительство в зимний период
При возведении домов многие сталкиваются с проблемой возведения оснований в зимнее время. По какой технологии ведутся работы в период заморозков? Безопасно ли вести строительство дома зимой? И сколько это будет стоить?
Леонид Гинзбург – кандидат технических наук, автор книг по усилению и реконструкции фундаментов, рассматривает вопрос оптимизации глубины заложения фундаментов малоэтажных строений.
Издавна в зимнее время не возможно было вести строительство. До наступления оттепели нужно было успеть заготовить строительный материал (бревна, камни) и доставить его к месту строительства. Привоз материалов в период оттепели был практически невозможен из-за непроходимости дорог, в то время как замерзший грунт становился отличной дорогой. В настоящее время все изменилось. Разработаны новые технологии возведения домов, способы доставки материалов и оборудования к месту производства работ. Но неблагоприятный период для строительных работ остался и сейчас. В промежуток времени с ноября по март к строительным работам предъявляют определенные требования. Это касается не только технологии ведения работ, но и используемых материалов.
Затруднения в зимнюю пору года при строительстве деревянных домов вызывает в первую очередь возведение фундаментов. Проектировщики при составлении проектов задаются следующим вопросами:
-как производить разработку грунта?
-как выполнять процесс укладки и ухода за бетона с сохранением его несущей способности.
-Характеристика грунтовых масс
Влияние на технологию возведения фундаментов оказывают характеристики промерзающих грунтов. Такое свойство, как пучинистость характерно для песчаных, глинистых грунтов и суглинков. Пучинистость – способность грунтов в течение периода промерзания – оттаивания изменять свой объем.
Основания, состоящие из таких грунтов, необходимо проектировать учитывая их способность увеличиваться в объеме при сезонном и многолетнем промерзании, способствуя возникновению сил морозного пучения, влияющих на строение. В процессе оттаивания пучинистые грунты оседают. Грунт находящийся под фундаментом, успевший впитать воду, при понижении температуры образует пласт льда, весом в сотни килограмм, который поднимет фундамент на определенную высоту. В период таяния пласта грунт вместе с фундаментов будет опускаться. Этот цикл будет продолжаться пока не пропадут перепады температуры. При всем этом, пласт будет таять неравномерно, и фундамент вместе с ним будет также оседать. Все эти процессы приводят к нарушению несущей способности и прочности, что в дальнейшем вызовет крен всей конструкции.
Пучинистые грунты характеризуются:
-Относительной деформацией (поднятие свободной поверхности промерзающих грунтовых масс);
-Относительной интенсивностью пучения.
-Грунты, в зависимости от относительной интенсивности пучения подразделяются на следующие группы:
-Непучинистые грунты (интенсивность пучения которых ровна 0,001, а деформация поверхности происходит до 1,4 см);
-Слабопучинистые (интенсивность пучения 0,01- 0,035; деформация 1,5-5 см);
-Среднепучинистые (интенсивность пучения 0,035-0,07; деформация 5,1-10 см);
-Сильнопучинистые (интенсивность пучения 0,07-0,12; деформация 10-17 см);
-Чрезмернопучинистые (интенсивность пучения 0,12-0,15; деформация более 17 см).
Указанные параметры актуальны для регионов расположенных в Московской области.
Расчетные деформации морозного пучения принимают в рамках предельно допустимых значений. Интенсивность пучения на границе промерзания ровна нулю.
Скорость промерзания оснований
Температура воздуха напрямую влияет на скорость промерзания грунтов. Среднезимнюю скорость промерзания принимают 1 см в сутки, учитывая, что продолжительность периода низкотемпературного режима составляет 147 суток. Скорость промерзания основания особенно зависит от его влажности. Чем меньше поры, тем больше понадобится времени для промерзания.
При устройстве фундамента грунт может находиться в трех температурных состояниях: мерзлом, вечномерзлом и талом. Мерзлые и вечномерзлые основания занимают большую часть России.
Вечномерзлые грунты отличаются высокой прочностью и низкой способностью к деформации. При эксплуатации домов, возведенных на таких основаниях важно обеспечить режим отрицательных температур, путем искусственного охлаждения. В качестве охладителя может выступать продуваемый подвал.
Мерзлые основания при повышении температуры проявляют ползучие свойства. Талые основания до начала производства работ защищают от промерзания, путем теплоизоляции. Возведение зданий на пучинистых основаниях ведут очень успешно, но трудности связанные с проведением бетонных работ остались.
Сборные фундаменты
Мелкозаглубленный сборный фундамент
Использовать качестве фундаментов можно отдельные сборные блоки и плиты. В этом случае есть вероятность возниконовения деформаций при сдвиге, а также разрушение кладки блоков, если вовремя не предупредить промерзание основания.
Защиту грунтов от промерзания проводят с помощью использования временного теплоизолятора (опилки, керамзит и др.). Стоимость выполнения таких работ будет не малой.
При работе с предварительно защищенными грунтами важно не заморозить их в момент строительства фундамента, иначе произойдут неравномерная осадка, а как результат – разрушение конструкции. При устройстве сборных фундаментов в промерзших грунтах существует вероятность разрушения кладки фундаментных блоков в период оттепели.
Учитывая вышеизложенное, устройство данных фундаментов зимой в пучинистых грунтах не рекомендуют.
Монолитные заглубленные основания
Ленточный фундамент необходимо устраивать ниже уровня промерзания грунта. Итогом мелкого заглубления станет повреждение фундамента из-за вспучивания и нагрузки. При неравномерной осадке армированный фундамент вызовет перекос всей конструкции, что не позволит весной приступить к монтажу дома. Если все же перекос фундамента произошел, необходимо проверить горизонтальный уровень фундаментных блоков и выполнить работы по устранению перепада высот.
Заливку фундаментов можно проводить непосредственно в грунте. Выполняют разметку размеров фундамента, выкапывают траншею или котлован и заливают бетонную смесь в уплотненный грунт. Такая схема довольно продуктивна, если не допускать промерзание и вспучивание грунта, для предотвращения появления трещин в фундаменте не достигшем полного набора прочности. Поэтому защищать основание от низких температур необходимо в процессе бетонирования и набора прочности, вплоть до окончания периода отрицательных температур.
Устройство заглубленных фундаментов в промерзшем грунте грозит возможностью промерзания подошвы фундамента в момент производства работ. В результате бетон не успев набрать прочность даст трещины, что вызовет крен всей постройки. Работы по выравниванию верхнего обреза фундамента неизбежны.
Устройство заглубленных фундаментов вызовет удорожание работ, риск потери прочности и несущей способности. Делаем вывод – устраивать подобные фундаменты в пучинистых грунтах зимой не рекомендуют.
Мелкозаглубленные ленточные фундаменты
Мелкозаглубленный ленточный фундамент
Решить проблему строительства деревянных домов в зимнее время поможет устройство фундаментов мелкого заложения.
Мелкозаглубленные фундаменты изначально проявляют устойчивость к деформациям вызванным пучением, учитывая следующие рекомендации: если фундамент успеет полностью отвердеть до появления отрицательных температур, то конструкция не будет подвержена разрушению; если готовую подземную конструкцию законсервировать на зиму, то процесс пучения грунтов не приведет к появлению деформаций.
При монтаже мелкозаглубленного фундамента не допускается промораживание грунта, в противном случае на дне фундамента образуются трещины, которые приведут к неравномерной осадке. Следовательно, не рекомендуют устройство фундаментов мелкого заложения в промерзших грунтах.
Уширение опор
Силы морозного пучения действуют не только на обрез фундамента, но и на боковые стенки, так как грунт увеличивается при пучении как под основанием, так и вокруг него. Процесс пучения вызван двумя силами: нормальной, которая действует на основание, и касательной, действующей на стенки.
Создание фундамента с уширением опоры повысит устойчивость в грунтовых массах и уменьшит воздействие пучения. Для предупреждения повреждений от касательного пучения необходимо выполнить армирование опоры.
Надежный фундамент в зимнее время в талом или промерзшем грунте возможно возвести в непучинистых песках.
На промерзжих основания пучинистых грунтов проводить работы зимой не рекомендуют. В период отрицательных температур в неустойчивых грунтах, после предварительного закрепления, можно устраивать фундаменты мелкого заложения. К дальнейшим работам по возведению кирпичного дома возможно приступить только весной. Возведение деревянного дома можно вести без технологического перерыва.
Технология
Данный процесс включает последовательное выполнение следующих работ:
-Разработка грунта;
-Устройство противопучинной подсыпки;
-Укладки бетонной смеси;
-Уход за смесью в период отвердевания;
-Обратная засыпка грунта.
Разработка грунта
В зимнее время необходимо провести работы по защите основания, используя теплоизоляторы. Если грунт успел промерзнуть, его необходимо отогреть. Вырытый котлован необходимо застелить полиэтиленовой пленкой, для предотвращения попадания осадков. Увеличение расходов на данные работы неизбежно.
Устройство противопучинистой прослойки
В глинистых грунтах при устройстве фундаментов глубокого заложения устраивают песчаную подушку толщиной 10-15 см. Песчаный слой необходимо уплотнить. Для фундаментов мелкого заложения толщину слоя определяют расчетным путем.
К применяемому песку предъявляют определенные требования: песок должен быть сухим, не допускается наличие примесей снега и гранул льда.
В период оттепели снег и лед превратятся в воду, которая станет причиной неравномерной осадки.
Песок, привезенный на площадку должен быть накрыт брезентом. Раскрывать песчаную смесь до завершения работ по разработке котлована и полной его очистки от снега нельзя. Для того чтобы продлить устойчивость песка к замерзанию можно увлажнять его соленой водой.
Увлажнение песка проводят небольшими слоями по 5-7 см, поливая горячей водой с помощью лейки. Увлажняют только уплотненный песок. Трамбовку проводят только вручную. Рекомендуют опробовать данную технологию предварительно на маленьком участке. Устроенную подушку необходимо защитить от атмосферных осадков.
Бетонные работы
Доставку бетона к месту укладки осуществляют с помощью специальных машин, оборудованных системой подогрева. Необходимо использовать раствор с противоморозными добавками. Поддерживают температуру уложенной смеси с помощью электроподогрева и укрытия утеплителями. Для электроподогрева используют специальное оборудование, на котором работают люди имеющие соответствующую квалификацию. Как правило, это специально приглашенные организации. Самой распространенной противоморозной добавкой является С-3М-15 (криопласт).
Необходимо учитывать, что продолжительной набора прочности бетона увеличивается с понижением температурного режима.
Марка бетона по морозостойкости характеризуется количеством попеременно применяемых к образцу процессов замораживания и оттаивания. Принимают марку не ниже F50.
Марка бетона по водонепроницаемости показывает давление воды при котором образец материала не пропускает воду. Рекомендуют принимать марку не ниже W2.
При приготовлении бетонной смеси необходимо соблюдать водоцементное соотношение. Если в бетоне останется лишняя вода, которая замерзнет в зимний период ведения работ, то прочность фундамента будет нарушена, а как следствие разрушена и сама конструкция основания.
Для лучшей удобоукладываемости бетона применяют специальные добавки – пластификаторы. Их добавляют в смесь в процессе замешивания бетона. Широкое применение получил суперпластификатор С3.
Обратная засыпка
При устройстве обратной засыпки нельзя допускать попадания в грунт воды. Обогрев и поддерживание температуры осуществляется аналогично технологии устройства песчаной прослойки. Исходя из вышеуказанного становится понятно, что зимнее строительство ведет не только к усложнению технологии устройства, но и удорожанию.
Выводы и рекомендации:
1. Для обеспечения надежности возводимой конструкции на неустойчивых грунтах, устройство фундаментов малоэтажных домов рекомендуют проводить в весенне-летний период.
2. При выполнении технологических требований производства строительных работ в зимнее время, допускают выполнение работ нулевого цикла при строительстве деревянных домов.
3. Допускается возведение фундаментов в любых группах грунтов до наступления отрицательных температур.
4. Не стоит забывать о том,что зимнее строительство неизбежно приведет к удорожанию работ.
