Фундаменты для малоэтажного строительства
Любое строительство начинается с подготовки основания. Фундамент – это важнейший элемент при сооружении зданий и сооружений, принимающий нагрузку от строения и равномерно распределяющий ее на опорный грунт.
Значение строительного основания огромно. Фундамент выполняет несколько функций:
- Равномерно распределяет нагрузку на грунт, благодаря чему минимизируется неравномерное проседание отдельных участков.
- Стабилизирует положение строения вне зависимости от смещения грунтов.
- Выполняет роль начальной точки возведения здания. Так как поверхность фундамента должна быть идеально ровной, обеспечивается соблюдение горизонтальных и вертикальных уровней.
- Несет в себе влагозащитную функцию. Грамотно выполненное основание защищает стены сооружений и домов от поглощения ими влаги из почвы, предохраняет от водной эрозии.
- Позволяет контролировать микроклимат в доме, так как теплопотери осуществляются через фундамент в том числе.
- В сейсмически нестабильных регионах обеспечивает устойчивость зданий к толчкам и смещениям грунта.
От правильности выбора основания зависит себестоимость строительства, время и качество эксплуатации здания.
Что же влияет на выбор фундамента? При частном, малоэтажном, малогабаритном строительстве серьезной ошибкой заказчика является то, что предпочтения того или иного вида фундамента строятся на опыте знакомых, на рекомендациях интернет-каналов, на желании сэкономить. На то, каким должен быть правильный фундамент должны влиять все же объективные факторы, а именно:
- Данные о постройке: материал, толщина стен, этажность и так далее. Это нужно, чтобы рассчитать массу постройки. От нее зависит необходимая несущая способность основания.
- Конфигурация стен. От формы здания зависит выбор типа основания. Например, для сложно форменных сооружений не подойдет блочный тип ленточного фундамента. Учитывается угол ската крыши. От этого зависит ветронагрузка и способность удерживать снег, а эти природные факторы способны значительно утяжелить строение.
- Состав грунтов. Схема залегания грунтов, их плотность, уровень грунтовых вод определяется в ходе проведения геологоразведки.
- Климатические особенности. Важно понимать на какую глубину промерзает почва в данной местности. От этого зависит глубина закладки фундамента.
- Рельеф местности.
Все вышеперечисленные характеристики принимаются для проектирования качественного и надежного фундамента для строительства.
Виды фундаментов
На первый взгляд может показаться, что существует весьма большое разнообразие фундаментных конструкций. Но все их можно классифицировать по ряду признаков:
- глубине заложения
- материалу изготовления
- по способу изготовления
- по виду конструкции
По глубине заложения фундаменты существуют:
- Мелко заглубленными. В этом случае закладка основания производится выше или наравне с точкой промерзания грунтов, и составляет до 0,7 метра.
- Глубоко заглубленными. Строительство фундамента ведется глубже 0,7 метра и глубже точки промерзания грунта в холодное время года.
По материалу изготовления производятся:
- Бетонные. Используются в ленточных фундаментах
- Железобетонные. Получили наибольшее применение в ленточных, свайных, блочных типах оснований. Отличаются прочностью и долговечностью.
- Кирпичные. Применяются в столбчатых и ленточных конструкциях при возведении не массивных конструкций. Но широко не используются, так как недолговечны.
- Бутовые.
- Бутово- бетонные. Как и бутовые основания, имеет смысл использовать в тех краях, где этот материал является природным, и не требует длинной логистики. По характеристикам фундаменты с применением бута экологичны, обладают высокой несущей способностью
- Деревянные. Редко встречаются из-за недолговечности. Гарантийный срок службы 15 лет. Мало кто знает, что по показателям на сжатие древесина мало уступает бетону. Для продления срока службы дерево необходимо обработать средствами, предотвращающими гниение. К достоинствам этого материала стоит отнести стопроцентную экологичность, доступность на большей части территории России. Интересно будет отметить, что более 500 зданий в Итальянской Венеции построены несколько столетий назад на деревянных сваях из дуба и сибирской лиственницы.
По способу изготовления выделяют:
- Сборные. Производятся на заводе и монтируются в необходимом месте.
- Монолитные. Изготавливаются непосредственно на строительной площадке.
- Комбинированные. Применяются для улучшения характеристик фундамента в зависимости от конкретных потребностей.
По виду конструкции:
- Ленточные
- Свайные
- Плитные
- Столбчатые
- Комбинированные
Ленточные фундаменты подразделяются на монолитные и сборно-блочные.
Монолитный ленточный фундамент
Данный тип фундамента распространен и популярен в малоэтажном строительстве и строительстве на стабильных грунтах. Изготавливается непосредственно на строительной площадке. Ленточный фундамент может быть мелко заглубленным и глубоко заглубленным. В зависимости от глубины залегания и ширины ленты роют траншею ручным способом или экскаватором. На дно траншеи укладывается песчаная подушка, которая тщательно трамбуется.
Далее возводится опалубка, которая располагается выше уровня земли на запроектированную высоту цоколя. Чаще всего опалубка выполняется из досок. Главным требованием выступает то, чтобы расстояние между досками было не более 3 мм. При обнаружении таких промежутков, их конопатят или забивают рейками во избежание утечки бетона. Для того, чтобы надземная часть опалубки не развалилась под весом бетонного раствора, щиты опалубки подпирают наклонными укосинами.
Когда опалубка готова приступают к заложению арматурного каркаса. Для армирования применяют стальные пруты – арматуру, диаметром 10-14 мм. В теле фундамента заранее проектируют технологические сквозные отверстия для:
- Отведения паров влаги и вентиляции – продухи.
- Для вывода канализации.
- Для внешнего теплоснабжения.
После завершения работ по армированию, приступают к заливке бетоном по длине ленты. Важно отметить, что заливка раствором должна производится по всему объему одновременно. Часто допускают ошибку, заливая сначала подземную часть фундамента, а затем цоколь. В этом случае кристаллизация цементного состава происходит неравномерно и достичь максимальных технических характеристик не удается.
На монолитном ленточном незаглубленном фундаменте целесообразно возводить дома из бревна, бруса, каркасных конструкций.
Более тяжелые строения возводят на монолитных ленточных фундаментах глубокого заложения или Т-образной формы. Т-образные ленточные основания представляют собой монолитную ленту, в сечении представляющую перевернутую букву Т. Это обеспечивает равномерное распределение нагрузки и стабилизацию здания. Плюсом ленточного фундамента глубокого заложения выступает отсутствие реакции на пучение грунтов и возможность организации подвального помещения.
Монолитный ленточный фундамент подходит для заливки оснований под любые конфигурации зданий.
Блочный ленточный фундамент
Блочный ленточный фундамент представляет собой сборную конструкцию ленты из железобетонных блоков. Элементы фундамента производятся вне строительной площадки. Между собой блоки скрепляются цементным раствором. По техническим характеристикам схож с монолитным фундаментом.
Использовать сборный фундамент имеет смысл в прямоугольных конфигурациях оснований и размеры длин сторон должны быть кратны размерам применяемых блоков, так как резать железобетонный блок, менять его форму крайне затратное мероприятие.
К важным достоинствам относится быстрое возведение фундамента и начало строительства. Нет необходимости ждать застывания раствора в случае применения монолитного ленточного решения.
Для ленточного фундамента всех типов можно выделить общие преимущества и недостатки.
Плюсы:
- Выдерживает нагрузку до 17 тонн на м2 при глубине 1,6 метра.
- Срок эксплуатации 100 лет.
- Стоимость находится в среднем диапазоне между плитным и свайным фундаментом.
- Не требует высокой квалификации исполнителей.
Минусы:
- Целесообразно использовать при низком уровне залегания грунтовых вод. Либо проводить дополнительно дренажные работы, что удорожает стоимость.
- Нецелесообразно применять ленточный фундамент при сильном уклоне местности.
- Возможность возведения фундамента только при температуре окружающего воздуха выше 50 С. При более низких температурах бетонный раствор кристаллизуется некачественно, что существенно влияет на прочность конструкции.
Свайный фундамент
К данному типу относятся:
- Винтовой
- Буронабивной
- Забивной
Винтовой фундамент
В качестве несущей основы используют полые металлические винтовые сваи, которые ввинчиваются в грунт на заданную глубину по периметру стен. Для устойчивости и стабилизации, а также противодействию коррозии трубы заливают бетоном. Между собой сваи обвязываются стальным швеллером или деревянным брусом, закрепленным на оголовки. Свайно-винтовой фундамент применим во всех типах грунтов за исключением крупнокаменистого и скального. В такие почвы невозможно вкрутить сваю.
К достоинствам свайно-винтового фундамента относится:
- Стоимость. Это самый дешевый вариант основания для возведения строений.
- Можно применять на подвижных и заболоченных грунтах и там, где высокий уровень грунтовых вод.
- Мало подвержен воздействию пучения грунтов (выпирания массива грунта в следствии застывания свободной влаги в холодное время года)
- Используют при значительных уклонах местности.
- Строительство стен можно начинать в день установки свай
- Срок монтажа основания составляет 1 день.
Из недостатков выступают факторы:
- Неравномерность усадки
- Возможность строительства легких строений: каркасных, каркасно-щитовых, брусовых конструкций
- Срок эксплуатации до 50 лет.
- Низкая несущая способность сваи- до 3 тонн.
Буронабивной фундамент
Технология изготовления буронабивного фундамента заключается в бурении скважины необходимой глубины, установке внутрь готового арматурного каркаса и заполнение скважины бетоном. В сыпучих и обводненных грунтах стенки скважины укрепляют обсадной трубой. В процессе эксплуатации и ремонта стенки могут быть укреплены струйным бетонированием. Буронабивные сваи, как правило, обвязываются бетонным ростверком. Но обвязка может быть и железобетонными блоками. К плюсам данного метода относят:
- Применение в сложных грунтах. В условиях наличия подземных коммуникаций.
- Простота возведения.
- Минимум земляных работ
- Невысокая стоимость
- Долговечность
Из минусов специалисты выделяют:
- Необходимость тщательной очистки дна скважины от остатков грунта. Это важно, так как при наличии сыпучего грунта на дне, он обязательно даст усадку под сваей и весь фундамент «поплывет»
- Начало строительства возможно через 20 дней.
- Сезонность. Заливать сваи, как и монолитные типы фундаментов можно только при устойчивых положительных температурах.
Забивной фундамент
Забивной фундамент– это свайный тип, в качестве основы используются железобетонные сваи прямоугольного сечения, которые заколачиваются в грунт сваезабивной машиной. Неравномерность уровня погружения сваи нивелируется оголовком. Такой тип может применяться для строительства любых домов. Не восприимчив к смещению и пучению грунтов, так как сваи погружаются ниже точки промерзания грунта. К другим преимуществам относят:
- Быстрые сроки монтажа
- Долгий срок службы: более 100 лет
- Высокая несущая способность: 20 тонн на сваю при длине 1,6м.
- Отсутствие земляных работ. Нет необходимости вывозить грунт
- Начало строительства возможно в день установки последней сваи
- Подходит для всех видов грунтов, кроме скальных, куда невозможно забить сваю
- Позволяет вести строительство на уклонах
У данного типа фундамента есть недостатки:
- Обязательно необходимо привлекать копровые машины для забивания свай. Собственноручно это сделать невозможно.
- Невозможно сделать подвальное помещение. Этот минус присущ всем типам свайных фундаментов
- Крайне трудно добиться 100% центровки. Сваи могут отклоняться от центральной линии на несколько сантиметров. Отклонения нивелируются обвязкой и отделкой.
- Отделка. Пространство между домом и поверхностью земли необходимо как-то закрывать и декорировать, а это влечет удорожание основания, хотя и не относится напрямую к фундаменту. Этот недостаток также относится ко всем свайным фундаментам.
Плитный фундамент
Это незаглубленный тип фундамента, представляющий собой монолитную железобетонную плиту под всем пятном застройки. Почему данное решение получило распространение? Применяют при строительстве на грунтах, подверженных пучению и с высоким залеганием грунтовых вод. Так как основание имеет значительную площадь, то давление на почву оказывается минимальное, что не вызывает проседание грунта и нагрузка, за счет цельнолитой конструкции, распределяется равномерно. Плитные фундаменты хорошо выдерживают горизонтальные смещения почвы. Такой фундамент держит нагрузку не только по периметру, но и по диагонали. Если грунт просел под одним из углов, то монолит выдержит перекос, и дом останется недвижим.
Эволюционным продолжением монолитной плиты выступает УШП – утепленная шведская плита. Это литая бетонная конструкция, в которую вмонтирован обогрев полов и инженерные коммуникации. В данном решении фундамент может служить основанием для полов в доме.
При указанных плюсах, существуют и минусы плитного фундамента:
- Целесообразно только на горизонтальной местности.
- Высокая стоимость относительно других типов фундамента. Особенно проявляется в случае использования УШП.
- Относительно низкая несущая способность по сравнению со свайно-забивным, буронабивным, монолитно-ленточным и блочным типом.
Комбинированный тип фундамента
Существуют ситуации, когда для улучшения свойств того или иного типа фундамента приходится совмещать несколько технологических решений. Примером служит свайно-ленточный или свайно-плитный фундамент. Такой ход позволяет воспользоваться преимуществом разных типов фундамента, но очень часто увеличивает стоимость материалов и трудозатрат. Применяется тогда, когда иные методы строительства фундамента неэффективны.
Как не ошибиться в выборе фундамента
При выборе фундамента для будущего дома необходимо учесть множество факторов. От этого зависит долговечность, безопасность, финансовая нагрузка. Бесспорно, если ошибиться с характеристиками основания, то это, с одной стороны повлечет ослабление надежности здания, а с другой стороны, если чрезмерно усилить фундамент, то необоснованно приведет к значительным, необоснованным финансовым тратам. Поэтому, чтобы избежать тех и других рисков, проектирование нужно доверять специализированным организациям или проверенным опытным профессионалам.
Работы по проектированию должны быть осуществлены в полном объеме:
- Разработаны проект организации строительства– ПОС и план производства работ– ППР.
- Расчеты должны производиться сертифицированными организациями, имеющими соответствующие допуски для выполнения этих работ, а также профессионалами, обладающими соответствующей квалификацией и практическим опытом.
- Необходимо обеспечить координацию и связь между специалистами по инженерным изысканиям, проектированию и строительству.
- Соблюдать контроль качества при выпуске строительных изделий и производстве работ на строительной площадке.
- Работы на строительной площадке по возведению фундамента должны выполняться квалифицированным и аттестованным опытным персоналом, прошедшим инструктаж по технике безопасности.
- Строение должно использоваться по его назначению в соответствии с проектом.
Только в этом случае гарантировано полное и качественное исполнение всех функций, возложенных на здание и избежание непоправимых ошибок при строительстве.
Игорь Коваль: «Действующие ГОСТы для добавок в бетон серьезно устарели»
Существующая нормативная база по разработке и применению добавок в бетон требует коррекции. Такие выводы делает руководитель научно-технического центра ООО «Полипласт Северо-Запад» Игорь Коваль. По его мнению, устаревшие ГОСТы не только не позволяют оценивать фактическую эффективность современных добавок, но и тормозят развитие рынка.
– Игорь Валерьевич, действительно ли действующая нормативная документация, а именно ГОСТы на химические и минеральные добавки в бетон, не отвечает запросам производителей?
– К сожалению, это так. Поэтому коррекция нормативов, касающихся применения добавок в бетоне, необходима. Один из важных отраслевых ГОСТ 30459-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Определение и оценка эффективности» не пересматривается уже 12 лет. Ряд методик уже не соответствует реальности, они устарели по номенклатуре типов добавок, технологиям производства конструкций, применения бетонов в холодный период года.
В частности, ГОСТ 30459-2008 при оценке эффективности добавок для ЖБИ использует режим прогрева +80 °С. При этом сравнение ведут на контрольном бездобавочном бетоне с величиной осадки конуса ОК = 1–4 см (марка смеси П1) и бетонах с суперпластификатором с ОК = 21 см (марка смеси П5). Техническая проблема в том, что в бетонах с абсолютно разными марками смеси П1 и П5 и неизменной величиной водоцементного отношения в 95% случаев результаты не покажут идентичную прочность – в частности, за счет действия расслоения смеси и погрешности испытаний.
Кроме того, температура +80 °С практически не используется в ЖБИ, КПД, ДСК и отрицательно влияет на физико-механические характеристики бетона по прочности и особенно на параметр качества – долговечность. Производственные режимы на современных продуктах и технологических линиях ограничены +50–60 °С. В связи с этим методика с оценкой при +80 °С и марках смеси П1 против П5 (ОК = 21 см и более), которая в реальности также не используется на заводах ЖБИ (за исключением СУБ или «кассет»), не позволяет оценивать эффективность добавок, т. е. нарушены смысл и цели, декларируемые в данном ГОСТ.
– Какие еще есть несоответствия?
– Серьезные проблемы с методикой оценки эффективности противоморозных добавок по «теплому» и «холодному» методам. Если первый метод используется на практике, то по второму, «холодному», оценить противоморозный эффект добавок почти невозможно. Даже обычные добавки-пластификаторы и просто бездобавочный бетон часто оказываются противоморозными. «Секрет Полишинеля» заключается во времени выдерживания бетона при оттаивании в нормальной температуре (+20 °С). Причем разрешенное время оттаивания до испытаний – от 24 до 48 часов – принимается согласно ТУ производителя добавок. На практике при температуре в теле бетона –12-15 °С не существует химических компонентов, обеспечивающих гидратацию цемента при условии использования добавок в разрешенном нормативами количестве не более 5% от массы цемента. Из этого следует, что бетоны, выдерживаемые по «холодному» методу, не твердеют на проверяемой минусовой температуре и прочность набирают из пластичного состояния смеси сразу после оттаивания за 24 или 48 часов. Ряд технических возможностей и адекватная оценка поликарбоксилатных добавок, несмотря на их активное применение, остались «за бортом» нормативов.
– Помогает ли сертификация добавок в бетон качественному развитию рынка стройматериалов?
– Сертификация – это важно и нужно! Вопрос заключается в квалификации и опыте оценивающих продукцию (бетон). Это скорее вопрос доверия к проверяющим и контролирующим органам, чем к самой процедуре, которая введена правильно.
В формате замещения. Рынок пенополистирола
В настоящее время, по данным экспертов, продолжается сокращение производства и потребления вспененного пенополистирола. Освободившуюся нишу все активнее заменяет экструдированный вид этого теплоизоляционного материала.
Пенополистирол широко применяется в строительстве новых зданий и сооружений, а также при отделке помещений. В объеме потребления теплоизоляционных материалов его доля достигает 30%. По оценке экспертов, в ближайшей перспективе она будет постепенно увеличиваться и через 5-7 лет достигнет показателя в 40%.
Генеральный директор АПРИ «Флай Плэнинг» Владимир Савченков отмечает, что главными плюсами пенополистирола являются: широкая сфера применения (от утепления подвальных помещений до использования на балконах, лоджиях и фасадах), а также долговечность, высокие теплоизоляционные свойства, легкость в применении, экологичность и доступная цена. «В качестве недостатков можно указать следующее: это легковоспламеняющийся материал, он разрушается под долгим воздействием солнечных лучей, также он отличается хрупкостью. Поэтому при транспортировке и использовании нужно соблюдать меры предосторожности. Но стоит отметить, что указанные недостатки с лихвой покрываются достоинствами. Это современный технологичный материал с универсальными свойствами и широким перечнем возможностей», – считает он.
Путем продавливания
Отметим, что пенополистирол, как теплоизоляционный материал, подразделяется на два вида: вспененный (EPS) и экструдированный (XPS). Производители данных продуктов между собой достаточно жестко конкурируют.
Согласно исследованию аналитического агентства DISCOVERY Research Group, по итогам трех кварталов 2019 года, объем рынка (производство и потребление) EPS в нашей стране составил 5,49 млн куб. м, XPS – 6,21 млн куб. м. В том числе российскими компаниями за данный период времени было экспортировано 6 тыс. куб. м вспененного пенополистирола и 120 тыс. куб. м экструдированного.
Экструдированный пенополистирол, как рассказывает руководитель направления «Полимерная изоляция» корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ Алексей Касимов, создается из полистирола общего назначения (ПСОН) методом экструзии (путем продавливания вязкого расплава материала). В результате получается равномерная мелкопористая структура, что придает материалу прочность, практически нулевое водопоглощение и низкий показатель теплопроводности.
«Экструдированный пенополистирол может применяться в заглубленных конструкциях: фундаменты, подвалы, подземные паркинги, где эффективно защищает фундамент от теплопотерь и разрушительных сил морозного пучения. Также особенностью экструзионного пенополистирола является то, что он может использоваться при температуре от –70°С до +75°С. Благодаря этому материал активно используют в холодильных установках, катках и пр. В целом мы отмечаем ежегодное сокращение рынка EPS, при этом освободившуюся нишу замещает XPS», – добавляет Алексей Касимов.
Отвечая новым требованиям
Эксперты считают, что рост потребления экструдированного пенополистирола связан с трендом повышения энергоэффективности зданий. В частности, стандартный слой плит из этого материала в 50 мм сохраняет тепло в помещении так же, как метровая кирпичная или бетонная стена толщиной 2,5 м. Также XPS все активнее применяется в дорожном строительстве для предотвращения морозного пучения полотна. Материал препятствует промерзанию грунта и значительно увеличивает срок эксплуатации дорожного покрытия. Кроме того, экструдированный пенополистирол более прост в переработке – и его производители могут заниматься выпуском вторичных продуктов.
В целом, как отмечают игроки рынка, применение XPS позволяет существенно усовершенствовать и ускорить технологию строительства, значительно снизить затраты при создании новых конструкций, отвечающих новым требованиям строительных норм.
При этом они подчеркивают, что EPS как теплоизоляционный материал не уйдет с рынка совсем. Он останется востребован в бюджетном строительстве и утеплении малоэтажных индивидуальных домов. Кроме того, за счет совершенствования технологий производства этого материала будут повышаться его качественные характеристики и расширяться область применения.
Кстати
С 1 января 2020 года, в соответствии с приказом Росстандарта, в общероссийском классификаторе ОКПД 2 выделены отдельные коды для теплоизоляционных плит из пенополистирола, сэндвич-панелей с пенополистиролом и сэндвич-панелей с минеральной ватой. Предполагается, что это новшество поможет лучше идентифицировать теплоизоляционные продукты в области их применения, а также повысит качество сбора статистической информации, необходимой в том числе для оказания мер господдержки. Изменения в классификаторы подготовлены на основании предложений технической рабочей группы «Ассоциация производителей и поставщиков пенополистирола» в рамках научно-технического совета по развитию промышленности строительных материалов, изделий и конструкций при Минпромторге РФ.