Содержание статьи
Уменьшение глубины заложения фундаментов позволяет в ряде случаев сэкономить существенные средства. Устройство фундаментной плиты без заглубления и вовсе позволяет убить одним выстрелом двух зайцев – не связываться с рытьем котлована и возведением подземной части стен, а также получить прочное основание для устройства пола первого этажа.
Но, если всё так хорошо, почему фундаменты мелкого заложения до сих пор не вытеснили «обычные»?
Зачем вообще заглублять фундаменты?
В классическом случае глубина заложения фундаментов соответствует глубине промерзания грунта. По ссылке: http:///dowloads/SP131.xlsb — можно бесплатно скачать калькулятор расчета глубины промерзания грунтов (города России и СНГ) с климатическими картами. В этом случае резко ограничено проникновение холода в подполье первого этажа, исключено пучинистое воздействие грунта на подошву фундамента. Напомним, что морозное пучение это свойство водонасыщенных мелкодисперсных (глинистых, суглинистых) грунтов набухать при замерзании.
Очевидно, что для устройства фундамента мелкого заложения необходимо решать два вопроса: нивелирование сил морозного пучения, утепление.
Нивелирование сил морозного пучения
В случае наличия на строительной площадке пучинистых свойств грунта для устройства фундамента мелкого заложения обычно рекомендуют устройство подсыпки не пучинистым материалом, изолирующей фундаменты. Данные рекомендации подробно описаны в ВСН 29-85 «Проектирование мелкозаглубленных фундаментов малоэтажных сельских зданий на пучинистых грунтах».
Схема устройства изоляции фундамента от пучинистых грунтов.
Изоляцию фундамента следует выполнять по всей его поверхности, то есть не только снизу, но и по вертикальным граням.
В качестве непучинистого грунта лучше всего применить песок крупной или средней зернистости. В условиях сезонного появления так называемой «верховодки» (грунтовой воды, выклинивающейся на поверхность) понадобится устройство дренажа вокруг здания во избежание заиливания противопучнистой подсыпки. В противном случае через несколько сезонов подсыпка может приобрести пучинистые свойства.
Утепление фундамента и отмостки
Утепление фундамента мелкого заложения является критически необходимым. Утепление позволит не только избежать проникновения холода из-под пола, но и исключить причину пучения. Последнее не возможно при плюсовых температурах.
Граничная глубина промерзания грунта обуславливается не только температурой наиболее холодной пятидневки в регионе строительства, но и наличием расплавленной магмы в центре планеты. При отсутствии тепла глубоко под землей сезонное промерзание грунта было бы куда сильнее, вплоть до невозможности возникновения жизни на Земле. Это обстоятельство обуславливает прямую целесообразность утепления отмостки вокруг здания – оно не позволит промерзнуть грунту вокруг малозаглубленного фундамента и проникнуть под него.
1-монолитный фундамент, 2-стеновая кладка, 3-основание пола, 4-песчаная подсыпка, 5-утеплитель, 6-гидроизоляция, 7-обратная засыпка, 8-отмостка.
В качестве утеплителя в данном случае допускаются только гидрофобные материалы, не впитывающие влагу и имеющие высокие прочностные показатели. Наилучшим образом из распространенных материалов подходит ЭППС – экструдированный пенополистирол, часто называемый «твердым пенопластом». Его можно закладывать даже под фундаментные плиты легких зданий.
Утепление пола и температурный режим
Основная сложность при устройстве фундаментов мелкого заложения заключается в поиске баланса между утеплением пола и температурным режимом в зимний период. Это критически важно для холодных регионов при наличии подвала.
При устройстве фундамента мелкого заложения необходимо исключить промерзание грунта не только под фундаментом, но и под полом.
Очень часто встречается мнение, что при утеплении отмостки и вертикальных граней подземной части здания утепление пола можно не выполнять, или выполнять небольшой толщиной. Якобы грунтовый массив, под зданием впитав в себя тепло, сам выполняет функцию утеплителя. Но представим себе ситуацию, когда по некоторым причинам построенный дом не вводится в эксплуатацию в первый же зимний сезон. При отсутствии полноценного утепления под полом и при выключенном отоплении может произойти промерзание, так как единственный источник тепла будет находиться глубоко под землей. Утепленные стены, перекрытия и крыша в виду не герметичности здания едва ли могут гарантировать плюсовую температуру в помещении при сильном морозе на улице. Посещая зимой, дачный домик с выключенным отоплением Вы же не ожидаете внутри плюсовую температуру, не так ли?
Таким образом, главной опасностью для здания с фундаментом мелкого заложения является промерзание сквозь наружные стены строения. Во избежание пучения грунта под полом необходимо либо обеспечить зимой в помещениях плюсовую температуру, либо обеспечить утепление пола тем же термическим сопротивлением, которое требуется для стен в регионе строительства. Причём второй вариант, пожалуй, предпочтительнее – снизятся энергозатраты на прогревание грунтового массива под зданием, в зимний период при отсутствии отопления температура грунта под зданием будет равномерной. При «частичном» утеплении пола с поддержанием плюсовой температуры возможно промерзание в углах здания, как в наиболее уязвимой зоне.
Шведский опыт
В подтверждение выше сказанного, рассмотрим температурные диаграммы из отчёта шведских специалистов, изучавших опыт строительства частных домов на незаглубленных плитах в самой Швеции. Рассматривался регион с глубиной промерзания 2,3м. Проводились исследования при толщине утеплителя в полу 10см, 20см и 30см. В результате были получены следующие температурные диаграммы:
Граница грунтовой толщи с температурой -1°С без утепленной отмостки.
Как видно из рисунка, в условиях отсутствия утепленной отмостки при большой толщине утеплителя тепловой режим здания не может полностью прогреть грунтовую толщу. Промерзание грунта заходит под пятно здания. Мощное утепление пола (с точки зрения сбережения тепла внутри земли) не спасает углы здания от мороза на поверхности. И наоборот, при незначительном утеплении пола в случае включенного отопления промерзание за счёт существенных энергозатрат на отопление не происходит.
Рассмотрим следующую диаграмму:
Граница грунтовой толщи с температурой -1°С при наличии утепленной отмостки.
В этом эксперименте под пятном здания заложен утеплитель толщиной 0,3м, под отмосткой – 0,1м. Ширина утепления отмостки принималась равной 0м, 0,6м, 1,2м. Полученная диаграмма наглядно показывает эффективность утепления отмостки. При ширине утепления 0,6м и 1,2м при прочих равных условиях (по отношению к предыдущему эксперименту) промерзание грунта не заходит под пятно здания.
В нашей стране распространение фундаментов мелкого заложения только начинает использоваться массово из-за отсутствия опыта такого строительства. В нормативных строительных документах требований к устройству утепленных фундаментов на сегодняшний день не существует.
Так что в итоге? Как правильно устраивать незаглубленный фундамент?
Устройство фундаментов мелкого заложения, можно разделить на две категории – методом изоляции фундамента от сил пучения, методом исключения пучения с помощью утепления. Подведём краткий итог по каждому варианту.
Изоляция песчаными подсыпками – это решение прошлого века. Решая вопрос воздействия сил пучения на фундаменты не решается вопрос энергозатрат на обогрев промерзающего пола. Применение подсыпок из дренирующего материала (щебень, гравий) целесообразно в случае сложных гидрогеологических условий (сезонная верховодка) в комплексе с водоотведением. При относительно глубоком уровне грунтовых вод использование непучинистых грунтов в качестве основания можно порекомендовать для сильно и чрезмерно пучинистых грунтов. При умеренной пучинистости допустимо опирание фундамента на коренной грунт, при условии полного (см. ниже) утепления. В этом случае целесообразно выполнить обратную засыпку пазух траншей (котлована) непучинистым грунтом с целью снижения риска деформации отмостки.
Современные гидрофобные теплоизоляционные материалы с высокими прочностными показателями дают возможность устройства фундаментов мелкого заложения на пучинистых грунтах. Во избежание риска деформации углов строения, а также промерзания подпольного массива грунта в случае ни введения объекта в эксплуатацию в зимний период, необходимо выполнять полное утепление цокольной части здания. Вся площадь пола, непосредственно фундаменты (если речь идет не о плите), цокольная часть стен и отмостка должны быть неразрывно утеплены. Термическое сопротивление R такого утепления должно быть идентичным требованиям, выдвигаемым для стен в регионе строительства. Ширину утепления отмостки можно принять равным не менее глубины промерзания. При существенном уровне пучинистых свойств коренного грунта – 1,5 глубины промерзания (желательно).
Опыт строительства в Швеции, Финляндии, Гренландии и не только обуславливает допустимость устройства практически незаглубленных фундаментных плит под легкие дома. Для этого выполняется срезка растительного слоя, выравнивание площадки строительства подсыпкой из песка, укладка жесткого гидрофобного утеплителя (экструдированного пенополитсирола) под всем пятном здания, утепление отмостки по всему периметру здания.
В случае строительства на фундаменте мелкого заложения легкого дома из газоблоков особенно критичным является правильное армирование кладки стен.
