Причини морозного здимання грунтів
Досить часто після закінчення зимового сезону на фасадах і цоколях котеджів з'являються тріщини, перекошуються дверні коробки або з'являються щілини в віконних рамах. Причиною цих неприємностей в більшості випадків є переміщення підстав фундаментів, викликана силами морозного пученія грунту, які виникають в результаті збільшення обсягу грунту при його замерзанні.
Практично всі грунти (крім скельних) можуть піддаватися морозному пученію, але найбільшою мірою цей недолік притаманний глинистих ґрунтів (суглинки, глини, супіски, дрібні і пилуваті піски), а також пісках, що містить пилувато-глинисті частинки. Піски гравелисті, великі і середні, що не містять пилувато-глинистих частинок, вважаються непучиністих. Як уже зазначалося, морозному пученію піддаються грунти, що містять найдрібніші пилуваті і глинисті частинки. У порівнянні з великими і середніми пісками, ці частинки дуже добре пов'язують воду. При замерзанні насичена водою маса значно збільшується в об'ємі, починає тиснути на що знаходяться в грунті конструкції і виштовхувати їх з землі. Деформації морозного здимання - результат впливу на конструкцію так званих нормальних і дотичних сил. Перші виникають під підошвою фундаменту в результаті замерзання і збільшення обсягу пучинистого грунту, другі - через вертикального зсуву грунту, примерзлого до бічних поверхонь фундаменту або до стін підвалу. Крім того, збільшився в обсязі замерзлий ґрунт починає тиснути перпендикулярно поверхні стін підвалів, викликаючи деформацію фундаментів в горизонтальному напрямку.
Причини, що викликають деформації конструкцій
Вплив нормальних сил морозного пученія на підошву фундаменту
Пристрій підсипки (1) товщиною 100-200 мм під підошву фундаменту з непучиністих грунту: гравелисті, великого чи середньої крупності піску, гравію, щебеню або піщано-щебеневої суміші (пісок 40%, щебінь 60%)
Вплив дотичних сил морозного здимання на бічні поверхні фундаментів і стін підвалів
пристрій обмазки (2) бічної поверхні фундаментів і стін підвалів, зменшує їх шорсткість і сили зчеплення зі смерзшимся вирячені грунтом на глибину промерзання; зворотна засипка (3) пазух фундаменту на всю глибину промерзання непучиністим грунтом; ширина засипки по низу виїмки повинна бути не менше 0,5 м.
Зволоження пучинистого грунту атмосферними опадами
Пристрій вимощення (4) з ухилом 3-5% в сторону від будинку, ширина якої перевищує ширину виїмки для зворотної засипки
Збільшення вологості пучинистого грунту через підвищення рівня ґрунтових вод
Пристрій дренажу (5) для зниження рівня ґрунтових вод і їх відведення від фундаменту
Замулювання непучинистих грунтів пилувато-глинистими частинками
Захист піщаної підсипки від проникнення в неї частинок здимаються спеціальними фільтруючими матеріалами (6)
Захист фундаментів і стін підвалів від деформацій морозного здимання
При зведенні будинків на рухливих грунтах необхідно під підставою фундаменту влаштувати подушку з промитого піску, гравію або гравелисті-щебеневу підсипку. Підстава з цих непучинистих матеріалів буде перешкоджати впливу на підошву фундаменту нормальних (виштовхують) сил морозного обдимання. Слід зазначити, що при підвищенні рівня грунтових вод (в осінній період, а також під час танення снігового покриву) підсипка виявляється оточеній водою, насиченою частинками пилуватого-глинистого грунту. Мігруючи разом з водою, ці частинки проникають в підсипку і засмічують її, поступово перетворюючи непучиністих грунт в пучиністий. В результаті після кількох років експлуатації фундамент знову виявляється вартим на грунті, деформуються при замерзанні. Запобігти замулювання підсипки дозволяє використання спеціальних фільтруючих матеріалів (стеклохолст, «Тайпар» і т.п.), добре пропускають воду, але перешкоджають проникненню найдрібніших пилувато-глинистих частинок в піщану подушку.
- фундамент;
- зворотня засипка
з непучиністих грунту; - фільтруючий матеріал;
- існуючий пучиністий грунт.
Для зменшення впливу на фундамент дотичних сил пучиністий грунт, дотичний з вертикальними поверхнями фундаменту або зі стінами підвалу, рекомендується замінити непучиністим. Зворотну засипку, яка виконується по всьому периметру будівлі, необхідно (як і в попередньому випадку) захистити шаром фільтруючого матеріалу (рис. 1).
Значне зволоження здимаються призводить до того, що при замерзанні вони збільшуються в обсязі набагато більше, ніж грунти з меншою вологістю. Це тягне за собою зростання рівня деформацій, і, як наслідок, - необхідність більш серйозного захисту фундаментів від впливу сил морозного обдимання. Одним із шляхів зменшення активності здимаються є пристрій дренажу, що дозволяє знизити вологість грунту за рахунок зниження рівня ґрунтових вод.
Традиційна конструкція являє собою систему дренажних труб, розміщених в шарі промитого гравію, що затримує частинки грунту. Труби укладають з невеликим ухилом, що забезпечує стік води в спеціальний колодязь або каналізацію. Незважаючи на наявність гравійного фільтра, в процесі експлуатації дренажної системи відбувається поступове засмічення дренажних отворів частинками грунту. Прочищення дренажу - процес досить трудомісткий, що вимагає пристрою спеціальних колодязів. Запобігти засмічення системи можна шляхом укладання навколо дренажних труб фільтруючого матеріалу ( «Тайпар» або стеклохолст), що не пропускає найдрібніші частинки і забезпечує ефективну роботу дренажної системи протягом тривалого часу (рис. 2).
- існуючий фундамент;
- дренажні трубки;
- фільтруючий матеріал;
- промитий гравій
При наявності фільтруючого матеріалу укладати шар гравію навколо дренажних трубок не обов'язково.
Утеплення фундаментів
- стіна підвалу;
- піщана підсипка
товщиною 200 мм; - екструдований
пінополістирол; - піщано-гравійна
засипка товщиною 300 мм.
Розглянуті заходи дають можливість зменшити вплив сил морозного пученія, але не ліквідувати їх причину. Виключити морозне здимання грунтів дозволяє пристрій теплоізоляції навколо будівлі. Суть цього способу полягає в тому, що знаходиться біля будівлі грунт захищається теплоізоляційними матеріалами від промерзання і тим самим ліквідується причина, що викликає морозне здимання.
Для влаштування теплоізоляції матеріалу використовують утеплювачі, здатні зберігати необхідні теплозахисні якості у вологому середовищі і сприймати навантаження від розташованих над ними конструкцій. Цим вимогам найбільше відповідає екструдований пінополістирол різних марок.
Важливе значення має той факт, що пропонована технологія може бути реалізована як при зведенні нових будинків, так і в процесі експлуатації існуючих будівель, причому розміщення теплоізоляційного матеріалу по периметру будівлі дозволяє не тільки захистити грунт від промерзання, але і утеплити підвальні приміщення (рис. 3 ).
Грунт навколо будинку викопують на глибину 0,5-0,6 м. Розміри виїмки повинні забезпечити укладання утеплювача шириною не менше 1,2 м. Після цього на дно траншеї насипають шар промитого піску товщиною не менше 200 мм, влаштовують невеликий ухил піщаної подушки в сторону від фундаменту і ретельно утрамбовують. На пісок укладають теплоізоляційні плити з екструдованого пінополістиролу. Товщина плит приймається в залежності від коефіцієнта теплопровідності утеплювача (табл. 2).
Коефіцієнт теплопровідності утеплювача, Вт / м ° С
Не слід забувати, що втрати тепла через зовнішні кути будівлі значно перевищують втрати через гладь стіни, тому в зоні кутів необхідно передбачити додаткове утеплення. Для цього на відстані 1,5-2 м від кута укладають утеплювач товщиною в 1,4-1,5 рази більшою, ніж наведена в таблиці (рис. 4). Потім утеплювач засипають шаром піску або гравію завтовшки не менше 300 мм до поверхні грунту. Таке утеплення буде перешкоджати промерзання грунту і появи сил морозного обдимання.
- зовнішні стіни будинку;
- утеплення з екструдованого пінополістиролу по периметру будинку;
- додаткове утеплення екструдованим пінополістиролом в зоні зовнішніх кутів;
Утеплення підстави ганку
- піщана або гравійна підсипка
товщиною 400 мм; - екструдований
пінополістирол; - шар піску товщиною 50-100 мм;
- сходи
Багато неприємностей власникам заміських будинків доставляють сезонні деформації ганку і сходи при вході в будинок. Причиною цього є морозне здимання грунту, що викликає випирання щодо легкої конструкції сходів. Крім того, підстава ганку або сходи знаходиться на глибині меншій, ніж підошва фундаменту, тому сили морозного обдимання викликають особливо сильні деформації цих конструкцій. Найбільш радикальним способом захисту ганку від випирання є захист його заснування від промерзання (рис. 5).
Для цього роблять виїмку на 700 мм глибше підошви ганку або сходи. На дні виїмки влаштовують піщану підсипку товщиною не менше 400 мм з промитого піску або гравію. На ущільнену основу укладають плити екструдованого пінополістиролу, товщина яких приймається відповідно до наведеної вище таблиці. Поверх утеплювача насипають шар піску не менше 50 мм, на який встановлюється сходовий марш або ганок. Для захисту основи від промерзання утеплювач повинен виступати за межі ганку на 1,2 м.
Захист під'їздів до гаража від деформацій, викликаних морозним обдиманням грунтів
- піщана або гравійна підсипка
товщиною 100-200 мм; - екструдований
пінополістирол; - шар піску товщиною 50;
- засипка з піску і грунту;
- бортовий камінь;
- покриття дороги (асфальт, плити);
- піщана підсипка товщиною 200 мм.
На під'їзді до гаражу в результаті морозного здимання грунтів можуть з'явитися нерівності, що заважають нормальному відкриванню воріт. Майданчик перед гаражем постійно очищається від снігу, тому земля промерзає на велику глибину, що тягне за собою збільшення рівня деформацій грунту, викликаних силами морозного обдимання. Запобігти цим явищам можна шляхом влаштування теплоізоляції під дорогою, яка веде до гаражу. Для цього під майданчиком або дорогий викопують невеликий котлован глибиною близько 400 мм. Його ширина з кожного боку повинна бути на 1,2 м більше ширини дороги (рис. 6).
На дні котловану влаштовують піщану або гравійну підсипку товщиною не менше 100-200 мм, на яку укладають плити з екструдованого пінополістиролу необхідної товщини. Слід зазначити, що, крім здатності зберігати високі теплозахисні властивості в грунтовій середовищі, екструдований пінополістирол є матеріалом, здатним сприймати досить великі навантаження, зокрема від асфальтового покриття дороги і машини, що стоїть на ньому.
Утеплювач, що знаходиться під полотном дороги, засипають додатковим шаром піску товщиною 200 мм, по якому укладають покриття з плит або асфальту. На піщаній підсипання можна встановити бортовий камінь, заглубив його в пісок приблизно на 200 мм. Утеплювач, розташований поза експлуатованого покриття, засипається шаром піску (20-30 мм), після чого виїмка заповнюється грунтом і вирівнюється.
Аналогічним чином утеплюють пішохідні доріжки та майданчики перед будинком, покриті плиткою. Не слід забувати, що виїмка під утеплювач повинна бути з кожного боку на 1,2 м ширше майданчика або доріжки (рис. 7).
- піщана або гравійна підсипка
товщиною 200 мм; - екструдований пінополістирол;
- шар піску товщиною 30 мм;
- зворотна засипка піском і грунтом;
- покриття майданчика;
- піщана підсипка.
- піщана або гравійна підсипка товщиною 100 мм;
- ізольовані труби;
- гравійно-піщана суміш товщиною 100 мм;
- екструдований пінополістирол;
- засипка піском, гравієм або грунтом
Захист трубопроводів від промерзання
Як правило, трубопроводи інженерних комунікацій (водопровід і каналізація) прокладають нижче рівня промерзання грунту. Однак на вході в будинок ділянки трубопроводів піднімаються ближче до поверхні і виявляються на глибині промерзання, тому цю зону необхідно утеплити.
Пристрій траншей глибиною 1,5-2 м для прокладки трубопроводів з подальшою зворотною засипкою займає багато часу і є досить трудомістким процесом. Зменшити глибину закладення комунікацій можна шляхом влаштування теплоізоляції, що захищає труби і прилеглий до них ділянку грунту від замерзання (рис. 8). Крім цього, утеплення трубопроводів в рухливих грунтах, що мають невелику глибину залягання, дозволить захистити труби від деформацій грунту, викликаних силами морозного обдимання.
Слід зазначити, що ці роботи можна проводити не тільки в процесі прокладки нової лінії, а й під час функціонування існуючої.
Співвідношення h / a при глибині траншеї менше 1,5 м
Кут між напрямком укосу і горизонталлю, град
На дні відритої траншеї влаштовують утрамбовану піщану або гравійну підсипку товщиною близько 100 мм, укладають на неї ізольованих труби і закривають їх шаром піску або гравію (не менше 100 мм), на який (після утрамбовки) кладуть плити екструдованого пінополістиролу. Зверху утеплювач засипають піском або гравієм (20-30 мм), а потім грунтом.
Існуючі трубопроводи можна утеплити, розташувавши теплоізоляційні плити не тільки зверху, але і з боків (рис. 10), а при прокладці нових інженерних комунікацій їх рекомендується помістити в теплозахисний канал з екструдованого пінополістиролу (рис. 11).
- піщана або гравійна підсипка товщиною 100 мм;
- ізольовані труби;
- гравійно-піщана суміш товщиною 100 мм;
- екструдований пінополістирол;
- засипка піском, гравієм або грунтом.
Для забезпечення надійності теплоізоляції плити утеплювача, що утворюють теплоізоляційний канал, бажано поєднати один з одним за допомогою шурупів.
Санкт-Петербург, Ленінський пр. Д. 140, оф. 413А
Ваше місто: Київ
+7 (495) 133 86 02