карта

Фундамент и дренаж

1. Энергоэффективное здание – подвал и фундамент

Из всех ошибок, происходящих на стройке, наиболее пагубны те, которые касаются фундаментов, так как они влекут за собой гибель всего здания и исправляются только с величайшим трудом. А.Палладио, итальянский архитектор, XVI век

фундамент и дренажФундамент — это важнейшая часть дома, а устранение совершенных применительно к нему недочетов окажется совсем недешевым делом. Эта идея у автора проходит сквозной нитью во всех наставлениях по строительству, с самых давних времен до настоящего времени. Время от времени можно слышать, что экономия на фундаменте не допускается. Эксперты в строительной сфере, наоборот, это допускают и даже рекомендуют, но отмечают, что это должен делать строго профессиональный проектировщик.

Тому, кто пережил кораблекрушение, земля покажется чем-то совершенно стабильным и несокрушимым. А инженеры-геологи и проектировщики фундаментов считают ее довольно неустойчивой, не такой прочной и непостоянной средой, характеризующейся еще и мозаичным строением: ее характеристики могут претерпевать значительные изменения в пределах уже в нескольких метров. В нашей стране это особенно заметно, так как сезонное промерзание и размораживание грунта приводят к существенным и неровным его колебаниям в результате нехарактерного поведения воды у точки замерзания.

Пропускание поверхностных и подземных вод через грунт происходит по-разному. Это сказывается на поведении грунта, прилегающего к строению. В средней полосе России замерзание верхнего слоя почвы зимой может быть в пределах 1,4—1,8 м. Это промерзание способствует пучению пропитанных влагой грунтов. Известно, что, в отличие от других веществ, уменьшения воды в объеме при замерзании не происходит, а происходит ее расширение. Вследствие этого, происходит пучение многих водосодержащих грунтов, например, глинистых, во время замерзания и их оседание при оттаивании. Такое вспучивание при промерзании может достигать показателей, составляющих 10-15 тонн/м2, способствуя поднятию или опусканию любого строения. Размеренный подъем-опускание можно было бы и не заметить, и никаких проблем могло бы и не быть, но, на самом деле, такие силы всегда отличаются неравномерностью в пределах даже малого фундамента, как по вертикали, так и по горизонтали. Соответственно, сдвигаются стены, происходит разрыв кладки, вызывая ослабление фундамента и появление сырости и плесени в подвале. Сырой грунт характеризуется тем, что происходит его смерзание с вкопанными компонентами здания, вспучивание и приподнимание частей дома. Плохие погодные условия могут вызвать повышение уровня грунтовых вод. Часто это способствует серьезным повреждениям строения. Во избежание таких последствий, строители с давних пор рекомендуют размещать фундамент на глубину ниже уровня сезонного промерзания почвы в определенной местности.

Данные по глубине сезонного промерзания грунта можно найти в строительных справочниках, например, в Подмосковье это примерно 1,5-1,7 м, но, с учетом определенных условий, этот показатель может варьироваться в обе стороны.

Следует учитывать еще и следующее. За счет просачивания через грунт и прохождения в нем осадков и грунтовых вод, происходит растворение всевозможных твердых веществ и газов, включая те, которые наносят вред цементному раствору, бетону и каменной кладке. Разрушение фундамента не так заметно, но это оказывает сильное воздействие на здание: цельность несущих конструкций нарушается; из подвала на верхний уровень переходят плесень и грибок, охватывая в конце здание целиком. Может происходить значительная деформация дверных и оконных рам, способствуя появлению зазоров и щелей, а также ускоренной потере тепла в здании. Сырость вызывает деформацию паркета и иных напольных покрытий. Ремонта уже не избежать. Это означает дополнительные расходы, что абсолютно не гарантирует того, что к подобному восстановлению не придется прибегать повторно.

Другой главный вопрос касается присутствия или отсутствия подвала или цокольного этажа. Полемика о преимуществах и недостатках дома с подвалом и без него имеет давние корни. Существуют сторонники обоих решений. Разумеется, иногда определенное состояние почвы объекта строительства укажут на тот или иной вариант. Но в целом можно сказать, что в энергоэффективном доме желательно оборудовать подвал, правда, он может быть и не под всем домом. Подвал может находиться под какой-то частью здания, чтобы разместить там тепловой аккумулятор, емкость компостирующего биотуалета или иные инженерные приспособления. Во многих случаях производят продление подвала к входу, где вполне можно обустроить погреб и хранить в нем продукты. К тому же, подвал можно сразу приспособить в качестве убежища, имея в виду какие-нибудь чрезвычайные происшествия.

Рациональный подход к сооружению фундаментов – это интересная и обширная тема, к рассмотрению которой здесь мы не сможем подойти слишком детально, но остановимся на важнейших характеристиках фундаментов энергоэффективных домов.

Почвы и грунты, в различной степени, выделяют радиоактивный газ радон из-за распада натуральных радионуклидов. Оказавшись в атмосфере, газ стремительно рассеивается, не являясь вредным для здоровья, но при попадании в относительно небольшой подвал или жилое помещение, могут накапливаться его опасные концентрации. Независимо от наличия подвала, фундамент предотвращает попадание в дом опасных концентраций радона из почвы. Радон с влагой попадают здание через трещины, поры и недостаточно плотные соединения стройматериалов и конструкционных элементов, прежде всего, фундамента. Соответственно, мероприятия по гидроизоляции, направленные на устранение или заделку трещин, также повысят уровень газоизонепроницаемости. Существует три вида мероприятий применительно к гидроизоляции фундамента, которые могут использоваться в комплексе:

• защита поверхности – намазывание мастиками, оклейка пленкой с водонепроницаемыми характеристиками;

• добавление в бетон, на стадии приготовления бетона, особых добавок с гидроизоляционными свойствами, пропитывание гидрофобными составами готового бетона;

• отливка монолитного фундамента за один раз с качественной обработкой вибраторами.

Самое простое решение – это газонепроницаемые и водонепроницаемые монолитные фундаменты, которые, также и в силу этих причин, рекомендуют для эффективных домов. Нежелательно производить сборку фундамента из отдельных блоков или кирпича, так как обеспечение надлежащей гидро- и газоизоляции в этом случае представляет проблему. Более того, такой фундамент характеризуется избытком по массе и прочности для невысоких зданий.

Одна из проблем при обустройстве фундаментов касается мерзлого грунта зимой. Это вызывает отрицательные последствия двойного характера. Тепловая энергия здания может уходить через фундамент в холодную почву. Но при замерзании или оттаивании различные водосодержащие грунты могут менять свой объем, они то поднимаются, то опускаются. Такие движения могут быть непостоянными в пределах нескольких дециметров, и силу таких подвижек измеряют в тоннах или десятках тонн на м2, а этого достаточно для перекоса или деформации строительного объекта. Поэтому профессионалы советуют выполнять заглубление фундамента ниже глубины промерзания грунта, а это подразумевает значительные затраты финансов и материалов.

Недавно нашли применение морозоустойчивые фундаменты мелкого заложения (МФМЗ). Доказана их высокая эффективность, например, на северных строительных объектах. Это простое и красивое решение. Подготовка к подходу холодов ведется уже на расстоянии, а не вблизи у фундамента. Фактически производится теплоизоляция не фундамента, а окружающего его массива грунта. Площадь поверхности грунта вдоль периметра дома, через которую зимний холод подступает к фундаменту, не так велика, а следовательно утеплителя понадобится немного. Кроме того, ликвидируется морозное вспучивание по периметру фундамента, и замерзания грунта не происходит. Так как промерзания не будет, можно сократить расходы на фундамент, обеспечив мелкое заложение.

Вдоль периметра фундамента в форме юбки производится укладка наклонного утепления (термоотмостка). Такое утепление фундамента имеет смысл при любых обстоятельствах, даже при глубоком заложении с целью устройства подвала. Возможность такого сооружения появилась тогда, когда стали применять экструзивный пенополистирол (неэкструзивный нельзя!), а также пеностекло с практически нулевым поглощением влаги, являющиеся долговечными и стойкими по отношению к почвенным растворам.

Дома с МФМЗ приобрели популярность на Аляске. Такой способ утепления фундамента также повышает эффективность летней закачки избытка тепла от солнечных установок в землю по периметру фундамента, а это один из вариантов сезонного накопления энергии. Но дом с таким фундаментом надо непременно использовать зимой, в противном случае, через половину первого этажа может произойти промерзание фундамента.

Следовательно, у энергоэффективного дома должен быть фундамент с улучшенными гидроизоляционными и газоизоляционными характеристиками, а также быть утепленным с целью сокращения теплопотерь здания в грунт.

2. Сохранение гидрологического режима, дренаж

фундамент и дренажЧтобы повысить срок службы фундамента и оградить его от грунтовых вод, талой или дождевой воды, проникающей с земной поверхности, вокруг фундамента организуется дренажная система. Вокруг нижней части фундамента сооружают небольшую канаву, а ее дно бетонируют. Вдоль периметра фундамента помещается перфорированная труба. Потом канаву засыпают гравием. У системы общий уклон, и по нему происходит сток воды в одном направлении, в сторону от фундамента.

При возведении фундамента, строители нарушают естественные водотоки, определяющие гидрологический режим местности. Растительные экосистемы в этой местности, соответственно, привязаны к этому режиму. Фундамент выполняет функцию плотины для перемещающихся грунтовых вод, в результате чего после его устройства уровень подземных вод повысится. С одной стороны, увеличение влажности негативно скажется на фундаменте и подвале, с другой стороны, пострадает местность вокруг в результате нарушения обычного гидрологического режима. Повышенный уровень подземных вод может вызвать просадку грунта под фундаментом, активизировать силы морозного пучения, которые деформируют здание. Чтобы устранить такие негативные явления, советуют организовать отводящий влагу дренаж по наружному контуру фундамента.

В общем, дренаж – это разветвленная сеть связанных между собой труб, находящихся вдоль или вокруг сооружения, защищаемого от влаги. В эту сеть попадает вода, стекающая по грунту. У самой трубы (дреная труба) ряд отверстий диаметром около 1,5-5 мм в стенках. Отверстия находятся примерно по всей окружности трубы на некотором расстоянии друг от друга.

дренаж фундаментаСрок службы труб, траншей или фильтрационных материалов, которые раньше использовались для дренажных систем, не был долгим, и они быстро забивались небольшими частичками грунта. Недавно начали применять полимерные трубы нового поколения и грунтовые фильтрующие материалы на заказ, приспособленные минимум на несколько десятилетий. Укладку дренажа можно выполнять до и после гидроизоляции фундамента и подвала, но это должно быть перед общей засыпкой внешней части фундамента. Если дом еще не подключен к водопроводу и канализации, в нем отсутствует электричество и другая инфраструктура, необходимо заблаговременно указать запланированные точки ввода коммуникаций. Эти данные помогут потом сохранить цельность и дееспособность дренажной системы.

Советы по строительству. Что касается влажных грунтов, то дренаж потребуется при любом виде фундамента. Применительно к другим видам грунта дренаж можно устроить для ленточных фундаментов (дома с подвалом). Дом с сухим фундаментом прослужит дольше.

3. Устройство фундамента

фундамент и дренажСнижение веса дома благодаря эффективным конструкциям обеспечит экономию средств на сооружение фундамента, сделав его заглубленным низко. Следует тщательно подходить к данному вопросу. В фундаменте следует учитывать характерные признаки грунтов (несущая способность и пучинистость), где возводится здание, и уровень подземных вод. Фундамент является важнейшей частью дома. Упущения при его устройстве могут вызвать проблемы, сводящие на нет другие связанные со строительством меры и расходы.

Выбранный вариант устройства цокольной части дома также влияет на устройство фундамента. Здание может возводиться с подвалом и цокольным уровнем, без подвала с организацией пола по грунту. Возведение фундамента представляет собой непростой и весьма дорогостоящий процесс. Верное инженерное решение обеспечит финансовую экономию и хороший срок службы здания.

Как правило, используются следующие виды фундаментов: ленточные, столбчатые малоблочные и фундаменты.

Существуют фундаменты с мелким и глубоким заглублением, а также незаглубленные.

При возведении зданий с низкозаглубленными фундаментами необходимо соблюсти ряд требований:

• нельзя возводить фундаменты на пучинистых грунтах (глинистая почва, суглинки и т.п.), которые впитывают воду и дают ей проходить. Хорошим грунтом можно считать крупнозернистый песок.

• Организация дренажа – важная предпосылка для отвода воды от места устройства фундамента.

• Важной предпосылкой является организация гидроизоляции во избежание капиллярного подъема воды от грунта к структуре пола.

4. Столбчатые фундаменты

Для возведения такого вида фундаментов по периметру здания, а также на площадках, предусматривающих наличие внутренних опор для устройства перекрытия (платформ), в том числе для инженерного оборудования, создаются скважины ниже уровня промерзания. Потом на дно скважин производится отсыпка из гравия, внедрение арматуры и заливка бетона. Выполнение надземной части выполняется различными способами (включая кладку камнем или кирпичом). Выступ столбчатых фундаментов над землей составляет не менее 30 см (чтобы была вентиляция подпольного пространства). В надземной части интервалы между столбиками (ограждение цоколя) заполняют различными материалами (они не несут нагрузки и обеспечивают защиту от дождя и снега). На этих столбиках из бетона с арматурой сооружают ростверк.

С таким фундаментом у здания нет подвала. Чтобы установить инженерное оборудование, возводится специальное техническое подполье, которое намного меньше подвала. Оборудование также размещают либо в цокольном этаже, либо в техническом отсеке первого этажа.

Преимущества. Буронабивной фундамент в малой степени деформирует ландшафт, он менее дорогостоящий, потому что не требуется рытье котлована, и для такого фундамента не надо утепления, пароизоляции и гидроизоляции. Чтоб его построить, понадобится меньше бетона, а для работы не надо будет привлекать тяжелую строительную технику. Не надо организовывать защиту от радона.

5. Ленточный фундамент

ленточный фундаментЛенточный фундамент как правило возводят двумя способами.

Первый вариант (фундамент мелкого заглубления) предусматривает вырывание траншеи в грунте с помощью ковшевой землечерпалки или вручную. После этого укладывается рубероид (или аналогичный гидроизоляционный материал) на боковые стенки траншеи. Потом выполняется засыпка песка и гравия на дно траншеи, а затем заливка бетона в траншею. Это способ предполагает, что выемка небольшого количества грунта из отсека подполья, предназначенного для инженерного оборудования, осуществляется вручную.

Более традиционным является второй вариант изготовления ленточного фундамента. Если в здании предусмотрен подвал, прежде роют котлован, а потом устраивают опалубку необходимой формы, куда заливается бетон. Отсыпка из песка и гравия выполняется под фундамент. Выступ фундамента составляет минимум 30 см над землей. Должна быть проведена качественная внешняя гидроизоляция и внутренняя пароизоляция (если подвал отапливается). Для надземной части и верхнего слоя подземной части используется кладка бетонными блоками камнем или кирпичом. Предусматривается тщательное утепление фундамента снаружи.

Применение ленточного фундамента имеет смысл, если в здании есть подвал (фундамент глубокого залегания). Чтобы улучшить теплозащиту ленточного фундамента здания, по периметру дома проводят горизонтальную теплоизоляцию. В некоторых случаях фундамент пустотный, а сами пустоты заполняются утеплителем.

Преимущества. Реализуемо без привлечения тяжёлой строительной техники (неглубокое залегание фундамента).

Минусы. Ленточный фундамент глубокого залегания является дорогостоящим решением. Здесь необходимы утепление, гидроизоляция и больше внимания к устранению мостиков холода. Должна быть организована зашита от радона.

6. Фундамент из мелких блоков

фундамент из мелких блоковФундамент из мелкоштучных бетонных блоков возводят таким же образом, как и в случае с обычной стеной. Вырывается котлован. Отсыпку песком и гравием делают по форме подвала. Поверх отсыпки отливается бетонная стяжка, а на ней возводится фундамент из малых блоков. Выполняется оштукатуривание, гидроизоляция и теплоизоляция фундамента снаружи.

Использование фундамента из мелких блоков имеет смысл в том случае, если можно закупить блоки по небольшой цене, или их производство находится вблизи строительства. Для зданий, не имеющих подвала, так возводят стенки технического подполья, предназначенные для инженерного оборудования.

Преимущества. Во время строительства не используется тяжелая грузоподъемная техника. Построить фундамент можно в течение короткого срока. При применении пустотных блоков несложно выполнить добавочную теплоизоляцию.

Минусы. Сложность гидроизоляции при влагосодержащей почве. Обязательно армирование для обеспечения соответствующей прочности.

Похожие материалы