Архитектурный бетон: особенности, преимущества и сферы использования
Разнообразие строительных материалов легко вводит в заблуждение: порой сложно разобраться, что и в каком случае лучше использовать. Но есть такие материалы, которые подойдут практически для всех видов работ. Один из них — архитектурный бетон. Его применяют при отделке стен и фасадов, для изготовления плитки, арок и украшений.
Что такое архитектурный бетон
Архитектурным или арт-бетоном называют раствор, используемый для заливки форм и декоративных работ. Он изготавливается из цемента и гипса, а также различных дополнительных компонентов, которые улучшают его характеристики и эксплуатационные свойства. Используя такой материал, можно создавать любые, даже самые необычные элементы декора, поскольку он имитирует различные текстуры, например, натуральное дерево или природный камень.
Главным отличием арт-бетона от обычного является внешний вид. Первый имеет серый оттенок, а второй может быть абсолютно любого цвета. И это еще не все:
- Готовая поверхность получается идеально ровной и гладкой, поскольку раствор имеет мелкозернистую текстуру.
- Изделия можно устанавливать или хранить под открытым небом. Они не впитывают влагу, поэтому легко выдерживают сильные осадки.
- Элементы и поверхности из архитектурного бетона хорошо переносят перепады температур, не растрескиваются и не деформируются.
- При необходимости можно добавить дополнительные ингредиенты, например, мелкие ракушки.
Материал можно назвать универсальным, поскольку он применяется во многих сферах, подходит для отделки внутри и снаружи здания.
Характеристики и состав
Прочность арт-бетона зависит от того, сколько по времени он сохнет. Так, в первые 3 дня она равна 39 Мпа, а уже спустя месяц — 59 Мпа. Белизна колеблется в пределах 68-85%. Морозоустойчивость достигает 100 циклов размораживания и заморозки.
Главный ингредиент — портландцемент вида М400 и М500. К нему добавляют кварцевый песок, который при необходимости можно заменить гранитной или мраморной крошкой. Также состав может включать в себя такие компоненты:
- Акриловая смола. Увеличивает срок эксплуатации до 10-15 лет. Делает материал пластичным, устойчивым к частой смене температурного режима и повышенной влажности.
- Глина, известь, гипс и другие минеральные вещества. Придают декоративные свойства, усиливают сопротивляемость истиранию, делают пожаробезопасным.
- Силикаты. Повышают прочность, влагоустойчивость, сопротивляемость воздействию химических веществ. Используются в тех случаях, когда проводится отделка фасада. Для оформления интерьера не подходит.
- Силикон. Улучшает пластичность и прочность. Усиливает сопротивляемость повышенной влажности, а также устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения.
- Краситель. Нужен для получения определенного оттенка.
Также в раствор добавляют щебень, гальку, регуляторы отверждения, добавки, усиливающие морозостойкость, фиброволокно и т. д.
Виды архитектурного бетона
Первым параметром для разделения на виды является назначение. В зависимости от него, выделяют два вида арт-бетона:
- Белый декоративный. Подходит для отделки фасадов и интерьеров, а также для изготовления декоративных элементов, например, колонн, скульптур, оград, ступеней и т. д. В процессе эксплуатации не переносит большие нагрузки.
- Белый легкий. Используется для отливки различных изделий и украшения интерьеров. Отличается прочностью и эстетичностью. Может имитировать любой другой материал, из-за чего часто применяется в процессе создания дизайнерских элементов декора.
По другой классификации выделяют еще 3 вида бетона такого типа. Первый — геометрический. Подходит для заливки опалубки разной формы. Больше других растворов близок по составу к классическому варианту.
Второй вид — декоративный. Используется для украшения поверхностей и строений из других материалов. Подходит для всех типов работ. И третий вид — скульптурный. Идеальный вариант для производства декоративных элементов разных форм и текстур. Применяется для лепки небольших изделий.
Преимущества и недостатки
Множество полезных свойств и характеристик заметно расширяют сферу использования архитектурного бетона, а также дают возможность делать из него настоящие произведения искусства. Вот некоторые из таких свойств:
- Благодаря мелкозернистой структуре поверхность можно шлифовать, сделать идеально ровной и гладкой.
- Устойчивость к ультрафиолетовым лучам. Материал не меняет цвет под воздействием солнца. Он не пересыхает, не растрескивается и не деформируется.
- Архитектурный бетон легко переносит скачки температуры, высокую влажность, ветер, механические и вибро-нагрузки.
- Не впитывает влагу, благодаря чему изделия весь период эксплуатации остаются целостными и прочными.
- Имеет высокие показатели пластичности, что значительно упрощает рабочий процесс и позволяет реализовывать даже самые необычные дизайнерские задумки.
- При необходимости можно менять не только цвет, но и характеристики. Для этого достаточно добавить нужный компонент.
- Архитектурный бетон — экологичный и безопасный материал.
- Имитирует любые другие материалы, например, дерево и природный камень.
- Нет особых требований касательно ухода и эксплуатации. Не нужно покупать особые средства или обращаться за помощью к специалистам.
- Высокие показатели пожаростойкости.
- Если нужно, в раствор можно ввести армирующие добавки, повышающие прочность готового изделия.
Приятными бонусами являются тепло-/звукоизоляционные свойства и доступная цена.
Минусов всего два. Во-первых, в некоторые составы добавляют химические растворы, за счет чего снижается экологичность. Во-вторых, готовые конструкции имеют немалый вес, поэтому они не подходят для отделки стен из дерева и других легких материалов.
Особенности изготовления
«Рецепт» приготовления архитектурного бетона практически не отличается от обычного раствора. Основа состоит из:
- портландцемент марки М400 или М-500 — 1 часть;
- кварцевый песок — 3 части;
- чистая вода — 3 части.
Ингредиенты тщательно перемешивают. Для того, чтобы проверить, можно ли начинать работу, нужно сжать небольшое количество раствора в руке на пару секунд. Если потекла жидкость, необходимо добавить немного песка. Если материал раскрошился в руке, стоит долить воды.
Чтобы получился архитектурный бетон, добавьте дополнительные компоненты. Один из важнейших — пигмент. Оттенок можно выбрать любой. Главное, чтобы он подходил к интерьеру или другим отделочным материалам, однако чаще всего предпочтение отдают пастельным, нежным тонам.
Для получения нужного результата можно смешать между собой несколько пигментов. Однако стоит помнить, что объем красителя не должен превышать 5% от общего объема раствора. Это для получения ярких, насыщенных оттенков. Для обычных цветов этот показатель равен 2-3%.
Что еще можно добавить в архитектурный бетон? Пластификаторы, повышающие прочность, фиброволокна (обычно полипропиленовое), присадки для увеличения морозостойкости (если отделке подлежит фасад). Для получения интересной фактуры можно добавить немного щебня или мраморной крошки.
Сферы применения арт-бетона
Архитектурный бетон подходит для отделки фасадов и интерьеров, а также для создания интересных декоративных элементов.
Дорожки
Делают 2 способами:
- Заливают раствор в обозначенных границах сплошным слоем. После, используя штампы, наносят рисунок.
- Отдельно изготавливают плитки нужного размера и формы, а потом укладывают их.
Оформление дорожки начинается с разметки. Потом удаляют слой грунта примерно на 10 см и устанавливают опалубку с армирующей сеткой. Следующий этап — укладка щебня и заливка раствора. В конце остается только нанести рисунок.
Заборы, скульптуры
Архитектурный бетон используется для изготовления отдельных частей для забора — столбов и плит. Поверхность чаще всего украшают штамповкой.
Для изготовления скульптур сначала собирают каркас из арматуры. После его обматывают сеткой и только потом сверху наносят раствор. С помощью арт-бетона можно вылепить даже самые маленькие детали. Последний этап изготовления — окрашивание в нужный цвет.
Фасады и интерьеры
Из арт-бетона делают красивейшие барельефы для украшения зданий снаружи. Также с его помощью имитируют отделку природным камнем. Из него отливают такие детали, как колонны, арки, статуи и другие элементы декора.
В случае с интерьерами в использовании архитектурного бетона фантазию можно не ограничивать. Он пригодится для таких целей:
- бесшовное покрытие стен, перегородок, колонн, перекрытий;
- облицовка под натуральный камень;
- заливка форм для изготовления лепных элементов и деталей для мебели;
- оформление арок и ниш, а также лестниц.
Если в раствор добавить влагостойкие присадки, можно будет выполнить отделку ванных комнат и других помещений с повышенным уровнем влажности.
Придомовая территория
Что можно сделать из архитектурного бетона для украшения двора? Вот некоторые варианты:
- клумбы, вазоны для цветов;
- фонтаны и мостики для небольших водоемов;
- фигурки любимых сказочных героев;
- оригинальные светильники;
- плитка для дорожек;
- бордюры;
- столики, скамейки и даже диваны.
Все эти изделия можно заказать в специальных мастерских или сделать самостоятельно. Материал долго остается пластичным, поэтому создать что-то интересное смогут даже новички в этом деле.
Нюансы в работе с архитектурным бетоном
Состав нужно готовить непосредственно перед началом процесса. Можно сделать его своими руками, добавив в основную массу красители и другие нужные вещества. Как вариант — купить готовую смесь в строительном магазине.
Дальше действовать нужно так:
- Подготовить поверхность Она должна быть ровной, сухой и чистой. Рекомендуется убрать остатки прошлых отделочных материалов, плохо держащуюся штукатурку. Также нужно устранить трещины и сколы, заделав их обычной цементной смесью. Если есть пятна от жира, протереть их обезжиривающими составами. После пройтись по поверхности наждачкой и нанести два слоя грунтовки.
- Нанести первый слой бетона, разровнять, используя шпатель. Как только он высохнет, нанести второй, на котором будет рисунок. При желании можно сделать небрежные мазки, углубления и т. д. Оставить сохнуть на сутки. Важные условия — температура 22 °C и влажность не более 70%. Если использовался не цветной бетон, окрасить его любым подходящим способом: напыление, штамповка, трафареты.
- Если речь идет об изделиях, то сначала нужно подготовить формы. Бетон заливают в них и во избежание образования пустот тщательно уплотняют. Сохнуть он будет примерно 48 часов. Только по истечению указанного периода времени можно выполнять шлифовку, полировку, устранение неровностей. После идет формовка. Ее делают путем тиснения валиками и штампами, вибропрессования и простого прессования.
Выбирая пигмент для окрашивания архитектурного бетона, нужно принимать во внимание стилевую направленность и дизайнерскую задумку. Каждый стиль подразумевает использование «своих» цветов и оттенков:
- прованс — розовый, голубой, молочный, бежевый;
- экостиль — все оттенки зеленого, коричневый, оливковый;
- минимализм — черный, белый, серый;
- классика — серый, белый и коричневый;
- хай-тек — черный, белый, металлик;
- футуризм — салатовый, ярко-красный, цвет фуксии;
- кантри — песочный, коричневый, желтый.
Также каждому стилю соответствует своя фактура покрытия. Так, например, для прованса это натуральное дерево, а для хай-тека — металл и камень.
Способы формирования изделий из арт-бетона
Чаще всего применяется три технологии. Каждая из них имеет свои особенности и нюансы:
- Тиснение. Применяется при оформлении стен или в процессе производства плитки для дорожек. Для работы понадобятся специальные гибкие формы или валики с выпуклым рисунком. Сначала на основание наносят толстый слой арт-бетона, а после выдавливают на нем рисунки.
- Вибропрессование. Эта технология нашла свое применение на производствах, где декоративные изделия изготавливают большими партиями. Бетон разливают в матрицы, которые подвергаются прессованию с вибрацией. Результат — заготовки повышенной плотности и, соответственно, прочности. Это достигается за счет удаления абсолютно всех пузырьков воздуха.
- Прессование. Для повышения плотности материал укладывают в формы и создают нагрузку на него.
Практически все технологии подразумевают использование специального оборудования, например, прессов, вибростендов и т. д.
Работа с арт-бетоном своими руками
В бетон, приготовленный по классическому рецепту, добавляют присадки, пластификаторы и краситель. Также понадобится фиброволокно. Его можно купить в строительных магазинах (обычно продается в пакетиках объемом 150 г). На 1м3 раствора понадобится примерно 6 пакетиков.
Готовый состав нужно разложить в заранее подготовленные формы и утрамбовать, используя металлический прут, кусок арматуры или любое другое подручное средство. Если есть время и возможность, можно сделать самый простой вибростенд. Конструкция представляет собой площадку и закрепленный на ней двигатель. После оставьте формы для застывания на пару дней. Полную прочность изделие приобретет почти через месяц.
Формы можно купить в магазинах или изготовить самостоятельно по схемам, соединяя детали болтами.
После того, как заготовка подсохнет, можно начинать обработку. Она включает в себя несколько этапов:
- Шлифовка. Если есть какие-то углубления или выбоины, их заполняют шпаклевкой.
- Полировка. Поверхность изделия становится идеально гладкой и ровной.
- Пескоструйная обработка. Проводится, если нужно придать поверхности шероховатость. Красиво смотрится сочетание таких участков с глянцевыми.
- Гравировка. Изделие можно украсить орнаментами и надписями.
- Дополнительное декорирование. Если в арт-бетоне не было пигмента, проводится окрашивание. Иногда наносится позолота, укладывается мозаика и т. д.
В конце наносится финишное покрытие. Оно защищает поверхность от повреждений.
Архитектурный бетон по праву считается универсальным строительным и отделочным материалом. Он подходит для внутренней и наружной отделки стен и фасадов, а также для декорирования и создания украшений, например, статуэток, арок и колонн. Он прост в уходе и в работе. Несложные по форме и дизайну изделия можно изготовить самостоятельно в домашних условиях.
Как получить высокопрочный промышленный бетонный пол?
Промышленный бетонный пол может быть базовым и финальным напольным покрытием. Задействуют его не только на производственных объектах, но и в большинстве торговых, офисных центрах, в общественных зданиях. Благодаря современным технологиям промышленные бетонные полы не только улучшили и без того качественные характеристики по износостойкости и прочности, но и стали иметь интересные дизайнерские решения.
Под длительной защитой
В настоящее время все активнее при строительстве различных объектов задействуются промышленные полы с топпингом - специальной смесью, укрепляющей верхний слой бетонного покрытия. Топпинги имеют свои разновидности (на основе кварца, корунда или металла), а также различаются по способу нанесения (сухой на бетонную поверхность, влажный на влажную, влажный на сухую).
По словам менеджера по продукту «Промышленные полы» Master Builders Solutions, ООО «МБС Строительные системы» Дарьи Волововой, при выборе топпинга важно знать, каковы будут условия эксплуатации пола на объекте. В первую очередь важны такие показатели, как истирающая и ударная нагрузка, к тому же вид наполнителя значительно влияет на показатель износостойкости упрочняющей смеси. Но, при этом, долговечность готового пола зависит и от множества других факторов. Бывают ситуации когда хорошо выполненный пол с кварцевым топпингом эксплуатируется лучше, чем пол с корундовым топпингом, затертым в сложных условиях. Также на рынке есть т.н. литые топпинги, технология нанесения которых отличается от традиционной порошковой. Как правило, такие топпинги в момент нанесения не рассыпаются на поверхность бетона в сухом виде, а укладываются слоем затворенного водой материала. С точки зрения конечных характеристик такой вариант более предпочтителен, так как финишный слой пола состоит из чистого упрочнителя, а не перемешанного с бетоном в процессе укладки.
Несмотря на то, что классическая «порошковая» технология упрочнения бетонных полов очень распространена на рынке, добавляет эксперт, она является одной из самых сложных с точки зрения соблюдения нюансов выполнения работ. Большая доля успеха лежит в хорошо подобранной рецептуре бетона и стабильности характеристик бетонной смеси в течение каждой заливки. Также большое значение имеют условия производства работ. Топпинги, как любой цементный материал, требуют правильного температурно-влажностного ухода непосредственно после окончания работ, а также контроля условий окружающей среды в процессе монтажа.
«В 2020 году ввиду активного роста сегмента логистики, когда открывались и расширялись складские площади интернет-магазинов, топпинги, на мой взгляд, стали покупаться активнее. При этом, спрос на ремонт и обновление старых бетонных полов становится все более актуальным в последнее время. Мы это видим по большому количеству запросов на технологию выполнения т.н. топпинга по старому бетону - тонкослойного высокопрочного финишного покрытия MasterTop 135PG или MasterTop 450PG. Эти материалы позволяют обновить существующий бетонный пол без значительного поднятия отметки пола»,- подчеркивает Дарья Воловова.
Руководитель Учебно-Технического Центра АО «ГЛИМС-Продакшн» Владимир Хрипунов продолжая тему сообщил, что в настоящее время основные требования при обустройстве промышленных полов предъявляются к марочной прочности бетонной смеси, от которой зависят все остальные свойства готового напольного покрытия - стойкость к истиранию, внешний вид и прочее. Кроме того, для торговых и выставочных залов высокое значение имеет возможность колеровки напольного покрытия. Хотя в данном сегменте встречаются и требования в стиле индустриальный лофт. Например, все напольные покрытия торговых центров «Леруа мерлен» серые – как классические промышленные полы.
Оптимальное обустройство
При заливке промышленных бетонных полов очень часто используется несъемная опалубка, а также рельс-формы. Данные системы помогают оптимальному проведению работ и улучшает качество напольного покрытия.
Руководитель проектного отдела ООО «Пейкко» Игорь Тихонов отмечает, что несъемная опалубка не требует демонтажа после заливки бетона, что экономит время и рабочую силу. За счет своей конструкции она одновременно выполняет функцию деформационного шва. Использование такой системы обеспечивает более быстрый и легкий способ укладки бетона, а также получение полов высокого качества, не требующих технического обслуживания. Несъемную опалубку можно использовать при устройстве полов толщиной от 100 мм на грунтовом основании или бетонной подготовке. С экономической точки зрение применение несъемной опалубки позволяет избежать дорогостоящего ремонта с заменой чернового и основного покрытия; повышает устойчивость к динамическим нагрузкам; обеспечивает долговечность конструктивной основы.
По словам эксперта, рельс-формы оптимальны для создания полов в небольших промышленных помещениях, таких как: гаражи, площадки подземных или крытых автостоянок. Также они применяются при устройстве бетонной стяжки поверх плиты перекрытия. Для устройства промышленных полов большой площади применяются деформационные профили, обеспечивающие передачу усилий с одной карты заливки на другую. Их стоимость в сравнении с рельс-формами существенно выше и зависит от конструктивного исполнения.
«Рынок промышленных полов постоянно развивается, появляются современные виды топинговых покрытий, улучшаются прочностные характеристики. Системы деформационных профилей также совершенствуются, учитывая потребности рынка. Увеличивается несущая способность систем для передачи усилий, улучшается форма силовых профилей, обеспечивая максимально ровное сопряжение с поверхностью бетонной плиты. В частности, не так давно появилась новая система профилей, выполненных в форме синусоиды. Данные профили успешно применяются в зоне интенсивного движения специальной техники с роликовыми колесами. В ближайшее время наша компания планирует выпуск деформационных швов с силовыми профилями в такой форме»,- сообщил Игорь Тихонов.
При ремонте бетонного пола часто проводится и его фрезеровка. Это позволяет ускорить сроки, а также качество ремонта. Генеральный директор "Швамборн Рус" Иван Минчев обращает, что при выборе фрезеровальной (шлифовальной) машины следует правильно оценить экономическую выгоду использования более дорогой или дешевой модели, ее технологические характеристики, срок службы, бренд и т.д. Также, добавляет он, важно четкое соблюдение правил эксплуатации данного оборудования. В частности, фрезерный ротор, ламели и оси ротора нужно проверять на пригодность после каждой эксплуатации и при необходимости заменить на новые. Фрезеровальная машина по бетону всегда должна работать вместе со соответствующим пылесосом – это единый рабочий комплекс. Как и каждый автомобиль, она должна проходить техническое обслуживание раз в году.
Промышленные виды и типы фундаментов
Прочность и надежность любого сооружения зависит от надежности фундамента и грунтового основания.
Стоимость фундамента в затратах на строительство сооружения составляет от 7 до 15%. Но при строительстве на местности со сложным рельефом, сильно обводненных почвах, с применением укрепления грунта, стен и так далее, стоимость может взлетать до 40%. Поэтому крайне важно подходить к выбору фундамента обдуманно и взвешенно.
От чего зависит выбор фундамента
Фундамент– это подземная часть здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от надземной части и передающая ее на грунтовое основание. Фундамент состоит из следующих элементов:
- Обрез – верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются наземные части здания.
- Подошва- нижняя плоскость, соприкасающаяся с грунтовым основанием
Состояние грунтов
Грунты– это геологические породы, залегающие в верхних слоях земли. Состоят из твердых частиц- зерен, разной размерности, по- другому- «скелета грунта», и пустот, заполненных атмосферным воздухом или частично водой.
Основанием называется толща грунта, непосредственно принимающая нагрузку от фундамента здания или сооружения.
Основания, способные воспринимать нагрузку без предварительного усиления грунтов, называют естественным. Основания, которые могут принимать нагрузку только после проведения мероприятий по усилению грунтов, называются искусственными.
В следствии давления, передаваемого зданием, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия. Под действием этих нагрузок грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные деформации называют осадкой, которые вызывают осадку фундамента.
Неравномерные деформации грунта, происходят в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, либо собственной массы, или других факторов. Например, замачивания просадочного грунта, подтаивания участков льда в грунте, называют просадкой. Такие деформации могут вызвать повороты фундаментов, вплоть до разрушения. Просадки основания недопустимы.
Для того, чтобы деформации не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции, не повлияли на условия эксплуатации, установлены предельные величины деформации основания и напряжения в грунте, возникающих под подошвой фундамента. Ширина и глубина напрягаемой зоны значительно превосходит ширину основания фундамента. Но на глубине равной шестикратной ширине подошвы фундамента грунт уже не испытывает напряжений.
Если грунты-основания, в пределах сжимаемой толщи, не обладают необходимой несущей способностью, например, насыпные грунты, торфяники, рыхлые песчаные и суглинистые грунты с большим содержанием органических осадков, то их искусственно укрепляют или применяют фундаменты, передающие нагрузки на нижележащие прочные грунтовые основания.
При проектировании промышленных фундаментов обязательно учитываются предельные состояния грунтов по двум группам:
- Несущей способности
- Деформации
Глубина заложения фундамента
На показатель глубины заложения строительного основания влияют факторы:
- Эксплуатационное назначение строения
- Архитектурные особенности сооружения
- Нагрузки: статические и динамические
- Уровень и состояние грунтовых вод
- Глубина заложения коммуникаций и фундаментов соседних строительных конструкций
- Характер грунтов
- Уровень промерзания почвы
- Рельеф местности строительной площадки
Какие существуют нагрузки на фундамент
При расчете параметров основания будущего здания максимально учитываются всевозможные нагрузки. Нагрузки на фундамент делят на постоянные и переменные.
Постоянные нагрузки:
- Вес строительных материалов для возведения стен, материалы окон и дверей
- Вес перекрытий.
- Кровля.
- Лестничные марши
- Вентиляционное и санитарно- техническое оборудование
- Станки, подъемные механизмы и другое стационарное оборудование
Переменные нагрузки:
- Ветровая нагрузка.
- Нагрузка снежного покрова.
- Динамические нагрузки от прилегающих автомобильных дорог, аэропортов, соседних промышленных зданий.
- Вес людей работающих, проживающих и обслуживающих здание.
- Вес мебели, мобильного оборудования.
Требования к фундаментам
К строительным основаниям предъявляются те же, либо более строгие требования, что и к возводимым на них строениям. Поэтому срок службы фундамента не может быть менее срока эксплуатации здания или сооружения.
- Прочность.
- Устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы.
- Инертность к воздействию агрессивных грунтовых вод.
- Стойкость к климатическим факторам таким как морозостойкость, пучению грунтов при замерзании.
- Соответствие по долговечности сроку службы здания.
- Экономичность.
- Индустриальность – это возможность производства конструктивных элементов промышленным способом.
Исходя из вышеперечисленных требований выстраиваются принципы проектирования строительных оснований, а именно:
- Расчет фундаментов строений производится по предельным состояниям независимо от вида и типа строительного основания, опираясь на данные геолого-инженерных изысканий.
- Учет взаимодействия всей системы - грунт, строительное основание и надфундаментные несущие сооружения: стены, балки, перекрытия.
- Всесторонний подход при отборе типа фундамента: оценка работы грунтов на основе инженерно-геологических условий на строительной площадке; степени реакции несущей конструкции здания или сооружения на неравномерные деформации грунта.
Проектирование фундаментов
Проектировать строительные основания должны специалисты высокого профессионального уровня. Цена ошибки, допущенной при проектировании, может быть очень высока. К проектированию фундамента следует приступать только тогда, когда на руках имеются все вводные данные: результаты инженерно- геологических исследований, подробный проект надфундаментной части здания или сооружения. Приведенные факторы указывают на сложность выполнения проектирования оснований и фундаментов. Поэтому бывает трудно однозначно решить с выбором рационального типа фундамента, не приняв во внимание несколько возможных, конкурирующих вариантов. Окончательное решение следует принимать на основе технико-экономического сравнения рассматриваемых вариантов оснований и фундаментов. При этом необходимо учитывать финансовые затраты на подготовительные работы, проектировку и строительство; долговечность конструкции, материалоемкость, индустриальность изготовления, трудоемкость, возможность проведения работ в холодное время года. Важно учесть момент сохранения естественной структуры грунтов основания во время производства земляных работ.
Вариантное проектирование оснований и фундаментов рекомендуется выполнять в такой последовательности:
- Наметить возможные, конкурирующие варианты оснований и фундаментов с учетом инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных особенностей здания или сооружения и действующих нагрузок.
- Рассчитать выбранные варианты оснований и фундаментов в стадии технического проекта, отобрав наиболее нагруженные фундаменты.
- Провести технико-экономическое сравнение вариантов и выбрать из них наиболее рациональный.
Классификация фундаментов
Фундаменты классифицируют по признакам.
По форме в плане:
- Ленточные
- Столбчатые
- Сплошные (плитные)
- Свайные
По виду материала:
- Бетонные
- Железобетонные
- Бутовые
- Бутобетонные
- Кирпичные
- Деревянные
По характеру работы под нагрузкой
- Жесткие. Такие фундаменты испытывают преимущественно сжатие, и в которых не возникает деформации изгиба. Производятся из природного камня и цементного раствора. Например, бутобетон или бетон.
- Гибкие. Работающие как на сжатие, так и на изгиб. В строительстве подобных фундаментов применяют железобетон.
По способу производства:
- Сборные
- Монолитные
По глубине заложения
- Мелкого заложения. Как правило, это до двух метров, но выше точки промерзания грунта
- Глубокого заложения. Ниже точки промерзания грунта.
Виды и типы фундаментов
Ленточные
Применяют на сухих, прочных грунтах. Ленточные фундаменты могут быть как сплошными, так и прерывистым. В разрезе могут представлять собой прямоугольник, трапециевидную форму, либо ступенчатую конструкцию.
- Сборные. Состоят из железобетонных блоков, блоков-плит, фундаментно-стеновых блоков. Блоки- плиты или блоки-подушки выпускаются прямоугольной или трапециевидной формы. Укладываются на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 100 мм. В целях сокращения расхода бетона и снижения массы фундамента применяют пустотелые блоки с узкими сквозными или широкими замкнутыми пустотами. Размеры блоков подушек принимают: по ширине от одного до трех метров; по длине от 1,2 до 3 метров; по высоте 0,3 метра и 0,5 метра
- Монолитные. Представляет собой армированную бетонную конструкцию, проложенную под несущими и ограждающими стенами здания. Может быть выполнен как с мелким заглублением, так и с заглублением ниже уровня промерзания почвы. Позволяет, как и сборный ленточный фундамент, предусмотреть в проекте сооружения подвальные помещения и цокольный этаж.
Все типы ленточных фундаментов подлежат обязательной защите от дождевых и талых вод. С этой целью по периметру наружных стен делают отмостку из асфальта или бетона или сборных железобетонных плит. Ширина отмостки должна быть не менее 0,5 метра, с уклоном от здания 2-3%. Однако, в любых грунтах содержится капиллярная влага. Влага проникает в тело фундамента и поднимается к зоне сопряжения с элементами надземной части строения. Чтобы не допустить поступление влаги на границе фундамента со стенами устраивают гидроизоляцию.
За неправильным осуществлением работ по устройству гидроизоляции и отведению внешних вод неминуемо кроется разрушение фундамента. Увеличение влажности станет причиной вымывания раствора из соединительных швов, отслоения штукатурки, коррозии арматурного каркаса.
Столбчатые фундаменты
Устраиваются в тех случаях, когда нагрузка от здания вызывает давление на грунт меньше нормативного (малоэтажное промышленное строительство), либо под колонны. Бывают сборными и монолитными. Под зданиями с несущими стенами столбчатый фундамент располагают под углами, под простенками и через 3-5 метров на глухих участках стен. По фундаменту прокладывают балки из сборного или монолитного железобетона.
Столбчатые фундаменты применяют для отдельно устанавливаемых столбов, колонн при строительстве, как одноэтажных, так и многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Колонный каркас опирают на железобетонные блоки стаканного типа или блок- стакан.
Монолитный столбчатый фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Высота ступени составляет 0,3 или 0,45м. Подколонники устанавливают на плиту по цементно-песчаному слою. Высота блок-стакана 1,5 и 1,8 метра до 4,2 метра с градацией через 0,6 метра. Размеры подошв в плане составляют от 1,5 на 1,5 метра до 6,6 на 7,2 с модулем 0,3 метра.
Сплошные фундаменты
При очень слабых грунтах и значительных нагрузках в строительстве применяют сплошные фундаменты или иначе- плитные. Они представляют собой сплошную железобетонную плиту под всей площадью здания. Имеют плоскую или ребристую конструкцию. Применяется в строительстве сооружений без подвалов и цокольных этажей. Плитный фундамент отличается высокой надежностью. Поэтому может применяться на любых видах грунтов. Экономически неоправданно использование плитного фундамента на местности с большим уклоном. Устройство плитного фундамента является затратным, так как подразумевает значительный объем земляных работ и использования большого количества строительных материалов. Конструктивно плитный фундамент представляет из себя многослойную структуру.
- Работы по обустройству сплошного фундамента начинают с выборки слоя почвы и подготовки котлована.
- Площадь котлована утрамбовывают. Затем кладется песчаная или гравийно-песчаная подушка. Она служит для гашения вибраций, отведения грунтовых вод, противодействует пучению.
- Прокладывают геотекстиль для армирования и противодействию заиливания подушки. В зависимости от толщины подушки геотекстиль можно прокладывать между слоями, для улучшения армировки.
- Для выравнивания основы проводят бетонную подготовку жидким раствором. Таким образом выравнивается горизонтальный уровень, что необходимо для правильной установки железобетонного каркаса и улучшается гидроизоляция.
- Гидроизоляция. Гидроизоляционные материалы предотвращают капиллярный подсос влаги
- Железобетонный армирующий каркас. Представляет собой взаимосвязанную конструкцию из арматуры. Каркас предотвращает растрескивание бетона и обеспечивает высокую стойкость к деформациям.
- Бетонный массив. Толщина его зависит от расчетных характеристик здания.
Дополнительно, в зависимости от характера грунтов может монтироваться дренажная система и выполняться утепление для противодействия промерзанию почвы.
Свайные фундаменты
Свайным называют фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используется свая. Он состоит из свай и объединяющей их жесткой связи- ростверка, либо плиты- перекрытия. В соответствии с этим свайные фундаменты бывают:
- Ростверковые
- Безростверковые
Сваи располагают под зданием по аналогии со столбчатым фундаментом, но с меньшим шагом, который определяют расчетом.
Свайные фундаменты применяют там, где необходимо передать значительные нагрузки на слабые водонасыщенные грунты. Когда производство большого объема земляных работ для устройства основания под другие виды фундамента технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.
В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи могут располагаться:
- По одной. Под отдельной опорой.
- Рядами под стеновыми конструкциями
- Кустами. Под колоннами.
- Свайными полями. Под строениями малой площади со значительными нагрузками.
По виду материала сваи выпускают:
- Бетонные.
- Железобетонные.
- Стальные
По способу изготовления и погружения в грунт сваи делят на:
- Забивные. Погружают методом забивки, вдавливания, вибрации и ввинчивания
- Набивные. Относятся к группе монолитных. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона, с помощью специальных обсадных труб, которые погружаются в предварительно сформированную скважину. Применяют такой тип фундамента при больших нагрузках. Диаметр сваи может достигать 1000 миллиметров, а глубина заложения 20 метров и более.
По характеру работы в грунте сваи делятся на два типа:
- Висячие. Не достигают плотного грунта. Принимаемую нагрузку передают за счет сил трения между их боковой поверхностью и грунтом.
- Сваи-стойки. Такие сваи проходят через слабый грунт и нижним концом опираются на прочное основание, передавая на него всю нагрузку от строения.
Отличие фундамента промышленного от частного
Основное отличие промышленных фундаментов, в том числе и фундаментов гражданского многоэтажного строительства, от фундаментов частного малоэтажного строительства заключается в том, что промышленные объекты производят значительно большую нагрузку на строительное основание. Промышленные фундаменты многоэтажных зданий часто испытывают нагрузки не только на сжатие, но и на растяжение, скручивание, смещение. Поэтому промышленные фундаменты отличаются большей прочностью, массивностью, более высокими требованиями к материалам, и дороговизной.