Вспучивание почвы это

Морозное пучение относится к агрессивным факторам природного характера, наносящим существенный вред фундаменту и зданию, вызывая разрушительные процессы.

Природа явления
Методы борьбы с пучением

Морозное пучение грунтов характерно для глинистых оснований. Такое явление доставляет немало неприятностей строителям. При возникновении выпучивания возможны неравномерные деформации фундаментов здания и появление трещин.

Пучинистые и непучинистые основания
Чем опасно морозное пучение
Способы борьбы

Пучинистые грунты доставляют множество проблем строителям. В зимний период они способны сильно увеличиваться в объеме, оказывая повышенное давление на фундаменты здания. Строение при этом неравномерно поднимается из земли, на стенах появляются серьезные трещины. Перед тем как бороться с явлением, необходимо понять, что это такое.

Пучинистые и непучинистые основания

Сложным вопросом при самостоятельном строительстве становится определение, какие грунты имеются: пучинистые или непучинистые. Согласно ГОСТ 25100-2011 все основания делятся на пять групп по степени морозной пучинистости:

чрезмерно пучинистые;
сильнопучинистые;
среднепучинистые;
слабопучинистые;
непучинистые.

Последнюю группу можно назвать условной. Таких типов грунтов, в которых никогда не возникнет сил морозного пучения, практически нет. К категории безопасных оснований относятся только крупнообломочные породы и гранит, залегания которых на поверхности встречаются крайне редко.

Тип почвы не так сильно влияет на вероятность появления сил морозного пучения. Фактором возникновения этого явления является не грунт, а влага и отрицательные температуры. При соблюдении определенных условий, негативные явления могут возникнуть практически на любом участке.

На склонность грунта к появлению пучения влияют такие свойства как:

капиллярная активность;
способность к фильтрации.

По этим показателям самыми опасными типами почвы становятся глинистые. Сюда относят глину, суглинок и супесь. Эти почвы плохо фильтруют воду, задерживают ее и не пропускают в более глубокие слои. Жидкость остается в опасной близости от фундаментов.

В тоже время глины отличаются высокой капиллярной активностью. Для сравнения, песчаные виды грунтов способны подтягивать воду примерно на 30 см. Свойство актуально при выпадении осадков или таянии снега. Влага распространяется лишь на 30 см от источника. В этом случае от морозного пучения фундаменты защищает отмостка стандартной метровой ширины. Глина же может подтягивать влагу на расстояние 1,5 м, для защиты от атмосферной влаги потребуется соорудить очень широкую отмостку для предотвращения повреждений.

При высоком уровне грунтовых вод даже условно непучинистые виды грунта (крупные и средние пески) могут привести к проблемам. Опасность возникновения морозного пучения в песках может появляться и при воздействии других факторов (например дом расположен на участке с уклоном, даже небольшим).

Методы борьбы с пучением

Чтобы предотвратить касательные силы морозного пучения, требуется исключить хотя бы один из факторов их возникновения: воду или холод. Важно гарантировать отсутствие явления в уровне подошвы фундамента. Но также пучение может негативно действовать и на конструкцию по высоте (горизонтальное воздействие). Об этом важно не забывать.

Назначение глубины заложения

Самый простой способ избежать пучения грунта в уровне подошвы — опереть фундамент ниже глубины промерзания. Глубина промерзания зависит от климатического района. Для ее определения пользуются СП 131.13330.2012 и СП 22.13330.2011, в которых представлены формулы для расчета в зависимости от климатических особенностей. При самостоятельном строительстве можно пользоваться приближенными значениями. Для этого существуют специальные карты (из старого СНиП «строительная климатология и геофизика», который сейчас не действует) или готовые таблицы, которые рассчитаны для крупных городов по формулам из приведенных выше документов.

Такой способ обеспечивает высокую надежность, но часто приводит к перерасходу средств. Особенно при отсутствии в доме подвала, такая глубина заложения не нужна. Кроме того, метод часто комбинируется с другими.

Важно! Предотвращение морозного пучения должно быть комплексным. Желательно одновременно позаботится и о холоде, и о влаге. Именно поэтому методы борьбы чаще всего одновременно включают в себя грамотное назначение глубины заложения, утепление, качественную гидроизоляцию и устройство дренажа.

Также при назначении глубины заложения фундаментов учитывают уровень грунтовых вод (УГВ). По сведениям из СП 22.13330.2011 можно составить следующую таблицу с требованиями, учитывающую одновременно и тип почвы, и УГВ.

Чтобы выяснить тип почвы на участке и УГВ до начала строительного процесса потребуется провести испытания. Проще всего для этого использовать шурфы или ручное бурение. При этом рассматривают найденную землю, визуально определяют ее тип. При этом стоит пользоваться ГОСТ «Грунты. Классификация», где приведены описания оснований. Бурение для определения УГВ рекомендуется проводить в весенний период в нескольких точках участка, как минимум одна из которых должна располагаться в самом низком месте.

Дренажная система нужна, чтобы убрать лишнюю влагу от пятна застройки. Так удается устранить один из факторов морозного пучения. Дренажные трубы прокладывают на 20—30 см ниже подошвы фундамента. При этом расстояние от конструкции по горизонтали не должно превышать 1м. Для дренажа применяют трубы диаметром от 10 до 20 см. Трубы прокладывают в слое щебня или гравия, обернутого геотекстилем для предотвращения засорения.

Дренаж вокруг фундамента.

При залегании на участке пучинистого грунта с низкой прочностью разумным решением может стать замена грунта на всю высоту фундамента. При этом слабую почву вывозят, а на ее место засыпают песок средней или крупной фракции.

Менее масштабным мероприятием станет обратная засыпка пазух фундамента непучинистым материалом (все тем же песком). Это устраняет вероятность воздействия морозного пучения на боковую поверхность конструкций здания.

Обратную засыпку обязательно выполняют послойно с уплотнением. Толщина одного слоя принимается равной 20 см. Простейший способ уплотнения песка — проливка водой.

Еще один метод борьбы с морозным пучением — утепление фундаментов. Его редко используют как самостоятельное решение, обычно теплоизоляция дополняет гидроизоляцию и дренаж. Утепление фундаментов включает в себя два этапа:

вертикальная защита наружной части фундамента;
теплая отмостка.

Теплоизоляция конструкций здания позволяет избежать их разрушения под действием холода. Теплая отмостка увеличивает защищенный контур. Она выносит зону промерзания за пределы стен дома. За счет этого удается устранить опасность для наружных ограждений и фундаментов.

Теплая отмостка включает в себя следующие слои:

гидроизоляционный материал, уложенный по выровненному основанию;
подушка из песка или щебня 30 см, уложенная с послойным уплотнением;
теплоизоляционный материал;
покрытие отмостки.

В качестве теплоизоляционного материала отмостки используют тот же, что и для всего фундамента. Идеальным вариантом станет экструдированный пенополистирол (его чаще называют пеноплексом). Этот утеплитель отличается хорошими прочностными и теплоизоляционными показателями, влагостоек. Недорогой альтернативой может стать пенопласт, но стоит учитывать, что он нуждается в хорошей гидроизоляции и обладает сравнительно низкой прочностью.

Вертикальная и горизонтальная гидроизоляция фундамента не является явным помощником при борьбе с морозным пучением, но она входит в общий комплекс мероприятий по защите фундаментов от влаги и холода.

В качестве вертикальной изоляции чаще всего используют битумную мастику, рулонные материалы и специальные мембраны. Горизонтальная укладывается по обрезу фундамента (рулонный материал).

Грамотная защита фундамента от морозного пучения — это целый комплекс мероприятий. Перед тем как бороться с явлением, стоит продумать каждый этап работ.

Как именно происходит морозное пучение грунтов?

Почему песок не увеличивается в объеме даже в водонасыщенном обводненном состоянии? Почему разные грунты имеют разный показатель пучинистости? Почему пучение происходит неравномерно?

Суть процесса морозного пучения достаточно сложна и многообразна. Многим известно, что при замерзании определенного объема воды получается лед, занимающий больший объем и имеющий меньшую плотность (плотность льда 917 кг/м3, плотность воды ). Увеличение объема при этом составляет примерно 9 %. Но морозное пучение грунтов связано не только с этим свойством воды.

Пучение в полной мере проявляется только тогда, когда фронт промерзания достигает слоя капиллярного поднятия грунтовых вод – так называемой морозоопасной «каймы», которая в зависимости от дисперсности грунта меняется пределах от 0,3 до 3,5 м над уровнем грунтовых вод. Так же возможно появление техногенного источника замачивания, например прорыва водопровода.

Одними из наиболее значимых факторов, определяющих величину поднятия дневной поверхности (степень пучинистости) при промерзании грунтов являются глубина и скорость их промерзания.

Экспериментально установлено, что чем меньше скорость промерзания, тем больше величина пучения и, наоборот, при больших скоростях промерзания грунт меньше увеличивается в объеме.

Наблюдениями за глубиной промерзания грунтов установлено, что влажные глины и суглинки промерзают заметно меньше, чем супеси, пески мелкие и пылеватые, а пески крупные и крупнообломочные грунты промерзают еще больше, чем супеси и пылеватые пески.

Влияние влажности и уровня грунтовых вод

Пучение грунта достигает таких показателей вследствие кристаллизации в порах грунта воды и последующего поступления дополнительной влаги по капиллярам (миграции) к фронту промерзания из еще не промерзших нижележащих слоев (открытая система). Это сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз, прослоек, кристаллов и др. структур.

В процессе промерзания грунтов в области интенсивных фазовых переходов воды в лед (фронт промерзания с температурой от 0 до —3°), при наличии уровня грунтовых вод в зоне досягаемости капиллярного поднятия, происходит значительное перераспределение воды, содержащейся в грунте. Обычно в песках мелких и пылеватых, в пылевато-глинистых грунтах наблюдается подтягивание ее снизу вверх (миграция) к фронту охлаждения и промерзания.

Миграция воды в промерзающих грунтах — явление очень сложное. Перемещение воды происходит в том числе и за счет молекулярно-ионных связей.

На качественную сторону процесса миграции оказывают влияние многие факторы: гранулометрический и химико-минералогический состав грунтов, гидрофильность (смачиваемость) частиц грунта, влажность перед замерзанием и наличие подтока воды извне к промерзающему грунту, плотность грунта, скорость промерзания, наличие и значение нагрузки (давления) в слоях грунта, повторность циклов замерзания и оттаивания и др.

В грунтах так же присутствует небольшое количество связанной воды, то есть воды котора присоединена к частицам грунта силами молекулярных взаимодействий — эта вода замерзает при очень низких температурах и в обычных условиях не замерзает и не испаряется.

Влияние гранулометрического состава (размера частиц грунта) на процессы пучения

Наличие в глинистых грунтах большого количества коллоидных частиц (размером менее 0,005 мм) сильно затрудняет передвижение воды по капиллярам, что резко ограничивает возможность большого накопления льда, образующегося за счет подтягивания воды по капиллярам из нижних слоев грунта к фронту промерзания. Кроме того, мелкодисперсные глинистые грунты обладают большой удельной поверхностью частиц и за счет поверхностной энергии притягивают к себе воду; таким образом, эти грунты затрудняют передвижение воды по тонким капиллярам к слою промерзания и, следовательно, уменьшают возможность накопления линз и прослоек льда.

В крупнодисперсных грунтах (крупнообломочные грунты с песчаным заполнением, пески крупные и средние) миграция при промерзании практически отсутствует, что объясняется малой величиной удельной поверхности, наличием фильтрационных и других свойств (при любом положении уровня подземных вод). При промерзании таких грунтов происходит отжатие («поршневой эффект») воды из промерзающего слоя гидростатическими силами, развивающимися вследствие увеличения объема воды при замерзании, и незамерзшая еще вода перемещается от фронта промерзания вниз в талый грунт — отжимается.

В свою очередь в крупнодисперсных грунтах при содержании в виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм более 10% по массе наблюдается интенсивная миграция влаги. В зависимости от положения уровня подземных вод эти грунты могут относиться к средне- и даже сильнопучинистым грунтам.

В мелкодисперсных грунтах (супесях, суглинках, глинах, песках пылеватых и мелких), промерзающих в условиях водонасыщения происходит активное перемещение влаги. Перечисленные грунты при промерзании дают деформации до десятков сантиметров (например, ленточные глины Карелии — до 20 см на 1 метр промерзания) и причиняют значительные повреждения фундаментам зданий и сооружений. Как правило чем ближе уровень подземных вод к границе промерзания, тем большей степенью пучинистости обладают пылевато-глинистые грунты при прочих равных условиях.

Наиболее пучинистыми грунтами являются грунты с содержанием пылеватых и глинистых частиц от 30 до 80%. Дело в том, что подобные грунты имеют слабо выраженную текстуру и незначительное сцепление между пылеватыми частицами, поэтому при промерзании ледяные кристаллы в таких грунтах образуются внутри структурных элементов и вызывают значительные деформации морозного пучения. При увлажнении пылеватые грунты теряют сцепление между частицами, при промерзании в них образуется большое количество ледяных прослоек и линз.

Влияние пористости грунта на процессы пучения

На величину морозного пучения грунтов большое влияние оказывает плотность их сложения. Так, если грунты очень плотные (с малым количеством пор), то при их промерзании наблюдается незначительное пучение (хотя все поры заполнены водой), поскольку такие грунты содержат малое количество воды и в них затруднена возможность ее передвижения при промерзании.

В очень пористых грунтах много пустот, которые обычно свободны от воды, и эти пустоты при промерзании грунта и образовании льда могут сжиматься, уменьшая деформации пучения. Таким образом наиболее пучинистыми являются грунты средней плотности.

Заключение

Увеличение объема грунта при промерзании происходит не только за счет увеличения при переходе в твердое состояние объема воды, содержащейся в порах грунта перед замерзанием, но и во многом за счет дополнительной влаги, мигрирующей в промерзающий грунт из нижележащих слоев.

Всегда при проектировании фундаментов следует учитывать колебания уровня и возможность поднятия грунтовых вод.

Связанные статьи

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

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:

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 — 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.

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).

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).

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.

Морозное пучение

Выбор типа и закладка фундамента очень ответственный и важный этап любого строительства. Здесь необходимо учесть разные факторы и нюансы, от которых зависит прочность и долговечность будущего строения. Об основе здания специалисты заботятся еще в процессе проектировочных работы, тщательно выбирая его тип, материалы и конструкцию.

Однако перед этим требуется тщательное изучение местности, на которой планируется возведение дома. С этой целью проводятся геолого-геодезические изыскания, позволяющие определить характер почвы, глубину промерзания земли, уровень залегания водоносного подземного пласта и другие важнейшие детали. Перечисленные показатели являются жизненно важными в деле выбора и закладки основания, от которых зависит надежность строения.

Природные факторы

Различают разные виды почвы, в зависимости от состава, уровня влажности и других факторов. Кроме состава на фундамент воздействуют разные природные явления. Это паводки, высокий УГВ, морозы, осадки и т.д. Сухая почва, содержащая минимальное количество влаги, не подвержена влиянию низких температурных показателей. Однако на болотистых или слишком увлаженных участках под воздействием низких температур происходит морозное пучение. Обледеневшая вода вызывает рост объемов грунтового слоя до 11%. Данное явление влияет на прочность и долговечность основания, вызывая деформации и постепенное разрушение.

Одно или двухпроцентное содержание влаги не вызывает вспучивание земли, опасное для конструкций. Но подземный водоносный пласт простирается под землей на большой площади. Следовательно, морозное пучение вызывает поднятие верхнего слоя на целые сантиметры. А это сказывается на основании очень сильно, приводя со временем к полной амортизации помещения.

Сила вспучивания

Морозное пучение имеет огромную силу, вызывая разрушение бетонных или кирпичных сооружений. Как показывают исследования, давление замерзшей влаги на см/кв составляет 2500 кг. После обильных осадков вода глубоко просачивается в почву. Часто она не успевает впитаться в почве и преодолеть точку промерзания. Под влиянием низких температур, она превращается в лед и начинается морозное пучение. Данное явление пагубно сказывается на основе помещения. Сила вспучивания зависит от количественного содержания влаги в почве. Если ее слишком много, последствия будут тяжелыми.

Глубина промерзания

Состав и характер земельного участка предопределяет выбор стройматериалов и типа фундамента. Вспучивание характеризует разные варианты грунта. Наиболее опасными в этом отношении считаются:

Песок;
Глина;
Супесь;
Суглинок.

Характерной особенностью перечисленных разновидностей почвы является наличие пыльных частиц в своем составе. Если в песке нет таких мельчайших частиц и она состоит из гравия или же крупных фракций, сезонному вспучиванию он фактически не подвержен. Мельчайшие частицы удерживают просочившиеся в землю осадки и связывают их. Аналогичное касается и подземных вод. После замерзания этой влаги, происходит увеличение объемов в диапазоне 9-12 процентов. Именно такое расширение сдавливает основу постройки и выталкивает их наружу.

Ситуация усугубляется под воздействием различных сопутствующих факторов. Обильные атмосферные осадки осенью приводят к интенсивному пропитыванию почвенных слоев водой. Это также приводит к деформационным явлениям основания. Особой опасности подвергнуты местности с высоким залеганием подземного водоносного пласта. Влага в подобных местах поднимается капиллярным способом, захватывая все новые площади. В столице и области более 82 процентов разновидностей грунтов считается пучинистыми.

В чем опасность?

Кроме вспучивания фундаменты разных типов подвержены воздействию процесса оттаивания. С заморозками атмосферная температура падает до минусовых показателей. Земля в это время замерзает на глубину 1-2 метров. Это приводит к расширению грунта и образованию выталкивающего давления на основу помещения. Оно деформируется вертикально, вызывая разрушительные процессы. Когда наступает оттепель, происходит оттаивание обледеневшей земли. Плотность грунта пропадает, а объемы начинают уменьшаться.

Это явление приводит к излишней усадке базиса. Самым опасным по мнению специалистов, считается неравномерное морозное пучение. Данное явление зависит от толщины покрова снега. Если толщина слишком большая, граница промерзания повышается. В результате происходит расширение ареала вспучивания.

Схема промерзания

Пучинистые процессы зависят от схемы промерзания, которая на каждом земельном участке является уникальной. Это не раз доказывала строительная практика. Поэтому важным требованием к любому строительству является тщательное изучение участка, анализ почвенных слоев, учет климатических особенностей региона, а также точное определение точки промерзания.

От полученных в результате подобных исследований данных зависит прочность базиса здания. Чтобы не допустить ошибок, лучше воспользоваться услугами опытных специалистов-инженеров, использующих специальный инструмент и оборудование.

Каким зданиям грозит самая большая опасность?

Наиболее уязвимыми в этом отношении считаются легкие постройки, отличающиеся небольшим весом и хрупкостью конструкции. Это касается пенобетонных, древесных или же каркасно-панельных сооружений. Под давлением вспучившейся земли такие здания легко поддаются выталкивающим процессам. Недостаточный вес не может противостоять подобному явлению.

Кирпичные или блочные здания имеют достаточный вес, чтобы предотвратить выталкивающее давление почвы. Под воздействием большой массы, произойдет уплотнение земли. Это значительно ослабит морозное пучение и выталкивающий эффект.

Решение проблемы

Сегодня в строительстве используются разные виды фундаментов, выбор которых зависит от разных факторов и особенностей участка. Наиболее распространенными являются традиционные типы — ленточный, монолитный или столбчатый основания. Однако для пучинистых местностей такие конструкции не подходят. Под воздействием огромного давления они легко деформируются, растрескиваются и разрушаются. Лучшим выбором для таких участков является свайный вариант, прекрасно выдерживающий воздействие вспученного грунта и имеющий длительный эксплуатационный срок.

Преимущества свай на пучинистых участках

Морозное пучение сваям, изготовленным в соответствии с действующими технологическими нормами и правилами, не грозит. Это крепкие изделия, выдерживающие огромные нагрузки, не подверженные коррозионным процессам и разрушению. Существует два вида опор — железобетонные и металлические винтовые изделия, имеющие разные эксплуатационные характеристики. Однако по показателям прочности и долговечности, они практически идентичны. Следовательно, оба вида опор сегодня широко применяются в строительстве, особенно на проблемных стройплощадках.

Железобетонные сваи

Чтобы разобраться в свойствах ЖБ-свай, необходимо разобраться в технологии производства. Такие изделия выпускаются по особой технологии, с использованием передовых достижений инженерии и строительных инноваций. В производстве ЖБИ используются особо прочные марки бетона, начиная с М300 (на производстве Эндбери — от М400). Из такого сырья получает наиболее прочные и стойкие к агрессивным средам изделия, эксплуатационный срок которых превышает полвека. Отличаются данные изделия довольно простым устройством. Различают два вида железобетонных опор — полые и цельные. По форме они бывают:

Круглыми;
Прямоугольными;
Квадратными.

Нижний конец стержней заострен. Для увеличения несущей способности производители используют армированный металлический каркас. Идеально подходят данные жб-изделия для закладки оснований на склонах и участках с неоднородным рельефом.

Широко применяется свайная технология в малоэтажном строительстве из любых материалов. Свайные фундаменты закладываются для:

Хозяйственных построек;
Гаражей;
Банных сооружений.

Широко применяется данный вид основания в промышленном строительстве. Опоры из железобетона допустимо применять в любой климатической зоне. Эксплуатационный срок армированных конструкций достигает полутора века.

Специфика монтажа

Выемка грунта для установки железобетонных стержней не требуется. Монтаж выполняется с использованием спецтехники путем забивания или постепенного вдавливания. Однако перед этим требуется проведение ряда мероприятий и тщательный расчет свайного поля. Следовательно, доверить такие работы лучше специализированной компании. Среди преимуществ данных изделий необходимо отметить:

Влагоустойчивость;
Огнестойкость;
Устойчивость к воздействию химических веществ;
Хорошую несущую способность;
Наличие армокаркаса, повышающего прочность;
Высокие скорости установки;
Независимость от погодных условий;
Доступную стоимость.

Читайте также: ООО "ЭКОНОМ-ДОМ"

Забиваются такие стержни глубоко под землю, за чертой точки промерзания земли. Они прочно фиксируются в твердых пластах грунта, не давая даже малейшего крена. Следовательно, морозное пучение им не грозит.

Деформации железобетонные свайные основания не подвержены. Они обладают отличной несущей способностью и выдерживают даже повышенные нагрузки. Однако к выбору таких изделий следует отнестись с особым вниманием. Прежде всего выполняется геологическое обследование местности. Полученные данные необходимы для определения следующих параметров:

Типа;
Длины;
Вида использованной арматуры;
Диаметра;
Толщины;
Количества продольных стержней;
Расстояния между ними.

Использование избыточного количества материалов приведет к дополнительным расходом. Следовательно, заранее разрабатывается и проектируется свайное поле, по которому затем выполняется монтаж.

Винтовые сваи

В отличие от железобетонных аналогов винтовые образцы устанавливаются путем ввинчивания в земельные пласты. Они преодолевают уровень промерзания почвы и якорятся в твердых слоях грунта. Когда начинается морозное пучение и воздействию поднимающегося/опускающегося грунта подвержены лишь боковые поверхности изделий. При этом положение фундамента остается неизменным.

Однако цоколь обустроить на грунтовой поверхности не рекомендовано. Вспучивание приведет к деформации цокольной конструкции и дальнейшему ее разрушению. Следовательно, лучше оставить небольшой зазор между поверхностью земли и первым этажом.

Конструкционные особенности

Благодаря конструкционным особенностям винтовые опоры можно установить без использования спецтехники. Наконечники таких труб имеют сварные лопасти, за счет которых происходит вкручивание. Справиться с такими работами можно вручную, без привлечения дополнительной силы. Состоят изделия из следующих элементов:

Трубы;
Монтажное технологическое отверстие;
Оголовок;
Лопасти.

Чтобы предотвратить образование ржавчины, производители используют специальное антикоррозионное покрытие.

Благодаря этому эксплуатационный срок металлических стержней даже на обводненных участках достигает пятидесяти лет. Выбор осуществляется с учетом следующих параметров:

Качеству стали;
Длине;
Типу;
Наружному диаметру;
Параметрам наконечника;
Способу производства;
Марке стали.

В местностях с сезонным промерзанием используется ВСЛ-тип. А на вечномерзлых участках устанавливают ВСЛМ-сваи. Важным параметром при выборе является диаметр трубы. А лопасти бывают сварными или же литыми.

Область использования

Винтовые образцы рекомендуется использовать с учетом природных особенностей местности и типа грунта. Устанавливаются они на участках с неоднородным рельефом. Специалисты советуют использовать технологию в зонах, где наблюдается значительное понижение температуры. Особенно это касается участков с большой глубиной промерзания. Длина металлических опор обеспечивает глубокое якорение, благодаря которому морозное пучение им не грозит. Кроме этого винтовые опоры подходят для следующих видов грунтов:

Глинистых;
Плывунах;
Торфяниках.

Плотные слои на таких участках находятся глубоко. Данный тип фундамента подходит и для регионов с высоким расположением грунтового водоносного слоя. Свайно-винтовое основание идеально подходит для достижения гармоничного сочетания природного ландшафта и будущего строения.

Сферы использования

Винтовые сваи идеально подходят для малоэтажного строительства. Несмотря на достаточную несущую способность металлических опор, рекомендовано использовать легкие стройматериалы. Фундаменты по данной технологии закладываются для:

Небольших особняков;
Срубов;
Дачных домиков;
Заграждений;
Террас;
Беседок;
Гаражей.

Производители выпускают такой металлопрокат в соответствии с действующими нормами ТУ. Монтаж допускается на любом типе грунта. Выбор длины, диаметра и толщины стенок осуществляется с учетом особенностей участка. Следовательно, чтобы не допускать ошибок, лучше заранее заказать геолого-геодезические изыскания в специализированной фирме. Полученные подобным образом данные помогут инженерам в точности определить подходящий тип винтовых свай, установить точку промерзания, чтобы морозное пучение не повредило фундамент и спроектировать свайное поле

Чем опасно морозное пучение

Совместное воздействие на грунт влаги и низких температур приводит к увеличению его объема. Для любого здания особую опасность представляют неравномерные деформации, которые характерны для морозного пучения. Это вызвано тем, что грунт под наружными стенами нагревается от здания слабо, а в середине дома температура выше ноля.

Трещина возникшая из-за пучения.

Наружные стены, а особенно углы, способны подниматься относительно начальной отметки на 15 см. При этом деформаций под внутренними стенами не происходит или они малы. Неравномерное поднятие приводит к появлению в стенах наклонных трещин.

Также морозное пучение оказывает негативное воздействие на боковую поверхность фундамента.

Природа явления

Если этот процесс происходит вблизи фундамента, то давление на конструкцию существенно возрастает. Это может привести к поднятию определенного участка фундамента по сравнению с остальными.

Для возникновения рассматриваемой неприятности необходимо одновременное воздействие двух факторов: воды и отрицательной температуры. Такое часто встречается при залегании глинистых грунтов, которые отлично удерживают влагу. Также повышена вероятность морозного пучения при высоком уровне грунтовых вод. Если грунт обладает невысокой влажностью, то опасность деформаций невелика. В этом случае почва сильнее всего насыщена водой весной за счет верховодки, но повышение температуры предотвращает вспучивание.

Морозное пучение грунта обычно действует на наружные стены здания. В центре строения почва прогревается за счет тепловых потерь, но по периметру она не защищена от зимнего холода. Именно здесь происходит поднятие фундаментов. Неравномерные деформации — самый опасный вид смещений. Последствием такого явления становится появление трещин по фундаментам и стенам дома.

Последствия морозного пучения.

Согласно СП 22.13330.2011 к пучинистым почвам относятся такие виды грунта как:

глины, суглинки, супеси;
мелкие и пылеватые пески;
крупнообломочные с мелким заполнителем.

Практически не подвержены морозному пучению пористые грунты (крупнообломочные породы без мелкого заполнителя, средний и крупный песок). Во-первых, они хорошо пропускают воду, не задерживают ее в верхних слоях. Замерзание начинается сверху, влага постепенно вытесняется в более глубокие слои, не встречая препятствий на своем пути. Во-вторых, чем больше пор в почве, тем меньше давление при пучении. Расширяясь, вода просто заполняет свободное пространство, не действуя при этом на фундамент. Именно пористые основания станут предпочтительным вариантом оснований при строительстве в средней полосе.

Главными характеристиками, которые влияют на вероятность возникновения морозного пучения при строительстве и эксплуатации здания являются:

тип грунта и его физические и механические характеристики;
климатические особенности местности;
уровень расположения грунтовых вод;
тип фундамента, форма и размеры подошвы.

Способы борьбы

Чтобы пучинистые грунты не вызвали проблем при эксплуатации, необходимо бороться с причинами морозного пучения глин и других типов почв еще на этапе строительства фундаментов. Методы борьбы зависят от масштаба проблемы и вида опорной части дома. Чаще всего мероприятия предусматриваются в комплексе.

Каждый строитель знает, что для эффективной борьбы с морозным пучением необходимо закладывать опоры здания ниже глубины промерзания грунта. Эта величина находится по специальным таблицам и картам или рассчитывается по формуле из СП «Основания зданий и сооружений». Но принятия таких мер не всегда бывает достаточно. При глубоком заложении удается избежать воздействий на подошву фундамента, но остаются касательные силы, действующие на его боковую поверхность. Их можно разложить на:

вертикальные, которые в некоторых случаях способны приподнимать конструкции;
горизонтальные, изгибающие фундаменты.

Силы морозного пучения в зависимости от глубины заложения.

Методы борьбы зависят от типа строения и фундаментов. Для массивных зданий с опорной частью глубокого заложения можно порекомендовать одно или несколько из следующих мероприятий:

обмазочная гидроизоляция, которая не только защищает материал фундаментов от намокания, но и ухудшает сцепление грунта с ними (не дает приподнимать конструкции);
утепление выполняется с той же целью, часто применяется экструдированный пенополистирол, который берет на себя и функцию защиты от влаги;
дренаж и засыпка пазух крупным или средним песком позволяют увести влагу от здания;
утепленная отмостка препятствует промерзанию почвы в непосредственной близости от дома, а значит, устраняет один из факторов, необходимых для появления пучения;
грамотный расчет и исполнение армирования позволит элементам противостоять горизонтальным воздействиям.

Совет! Для пучинистых грунтов не рекомендуется применять бетонную или асфальтную отмостку. Лучше выбрать виды, более устойчивые к деформациям.

Если здание выполнено из легких материалов или имеет всего один этаж, рекомендуется применять фундаменты по технологии ТИСЭ. Такие опорные элементы представляют собой сваи, уширяющиеся к низу. Благодаря увеличению сечения, выдернуть элемент из почвы становится практически невозможно.

Чтобы уберечь такой тип фундамента от горизонтальных воздействий, придется продумать следующие моменты:

грамотный расчет рабочего армирования сваи;
жесткое сцепление сваи с ростверком с помощью арматуры;
расчет ростверка на повышенное давление грунта на боковую поверхность.

Подробнее о ТИСЭ: Фундамент ТИСЭ.

При большой глубине промерзания устройство заглубленного фундамента с утеплением, гидроизоляцией, дренажом и теплой отмосткой экономически не выгодно. Проще будет построить опоры мелкого заложения. Обоснованным заглубление станет только при:

необходимости устройства подвала или цокольного этажа;
плохих показателях прочности грунта ближе к поверхности.

Фундаменты мелкого заложения

Такие конструкции имеют несколько преимуществ. Они снижают затраты на строительство фундаментов, уменьшают сроки выполнения работ. Мелко заглубленные фундаменты могут быть использованы при достаточно высоком уровне грунтовых вод (не менее 1,5 м).

Действие утепленной отмостки.

Защитить такие виды опорных элементов здания помогут следующие мероприятия, использованные в комплексе:

Расположение дренажной трубы.

Если нет возможности устройства дренажа (высокая сложность работ, некуда его вывести и т.д.) можно обойтись только отмосткой. В этом случае защитную полосу по периметру здания делают большой ширины. Она должна полностью предотвратить доступ атмосферной влаги к фундаментам. Для глин ширина должна быть больше 1,5 м. Благоустройство вокруг здания делается так, чтобы уклон участка был в направлении от дома.

Метод применим при одновременном соблюдении следующих условий:

хорошие прочностные характеристики основания под слоем чернозема;
низкая природная влажность грунта;
глубокое залегание подземных вод;
отсутствие на участке уклонов в сторону здания.

При грамотном подборе типа фундамента и своевременном принятии мер по борьбе с морозным пучением можно избежать серьезных проблем при эксплуатации дома. Внимательный подход к вопросу позволит найти эффективный вариант, требующий наименьших трудовых и финансовых затрат.