Асфальтирование
Чтобы дорожное полотно прослужило длительное время, оно сверху покрывается асфальтом, представляющим собой застывший специальный раствор. Данный процесс носит название асфальтирование. Как только покрытие затвердевает, образуется ровное твердое пластичное полотно, на котором длительное время не появляются трещины. Чтобы его качество соответствовало стандартам, все работы выполняются в точности с разработанной технологией. Каким образом проводится дорожное строительство, хорошо описано здесь.
Характеристика смеси
Существуют разные технологии изготовления раствора для укладки асфальта. При этом всегда основными компонентами являются битум, песок, щебень и добавки. Наиболее качественной технологией является изготовление литого асфальтобетона. В него входят те же составляющие, но к их качеству предъявляются повышенные требования.
Уложенный на поверхность раствор с течением времени затвердевает. В результате формируется цельное покрытие. Основное преимущество литого асфальтобетона — герметичность, поскольку затвердевшая поверхность не пропускает влагу. Это является очень важным моментом. Проникающая через микротрещины вода зимой превращается в лед. Многоразовое замораживание и оттаивание плохо сказываются на дорожном полотне.
Толщина укладываемого асфальта должна составлять от 80 мм. Если такое условие не будет выдержано, то от ударной нагрузки проезжающих автомобилей оно быстро придет в негодность. При полном соблюдении технологии время эксплуатации асфальтобетона может достигать 9 лет. За этот период величина износа полотна может достигать 6 мм, что не выходит за пределы допуска. Если асфальтирование ведется в ответственных местах, то иногда следует укладывать два слоя раствора. Постепенно они спекаются между собой, формируя цельное соединение.
Составляющие раствора
Основным связующим звеном всех составляющих асфальтобетонной смеси является битум. Без этого компонента застывший раствор не будет обладать характеристиками, присущими асфальту. Получится обычный бетон, не обладающий пластичностью. Кроме битума асфальтобетонный раствор состоит еще из следующих веществ:
- песка;
- щебня;
- добавок.
Процентное содержание всех компонентов в каждом конкретном случае может меняться. Это зависит от степени нагрузки на асфальтируемую территорию.
Битум
Связка всех компонентов раствора обеспечивается присутствием битума. Это вязкий материал, который еще носит название мазут. Получается он искусственным путем методом перегонки нефти. В процессе проведения крекинга мазут является конечным продуктом. Получаемый битум бывает множества разновидностей. Каждый материал имеет свой класс и маркировку. Все эти параметры отражаются в ГОСТ 22245-90. С учетом уровня асфальтируемой дороги подбирается соответствующего качества и битум. В первую очередь здесь учитываются климатические условия региона, поскольку в сильные морозы нагрузка на покрытие резко возрастает.
Задача битума состоит в обволакивании твердых частиц раствора с последующим их удержанием в связке. От этого во многом зависит стойкость и пластичность будущего асфальта.
Если процедура укладки раствора проводится в морозную погоду, то в битум добавляется растворитель, который носит название эмульгатор. В результате у раствора появляется морозоустойчивость. Особенностью эмульгатора является его способность растворяться в воде с последующим испарением. В конечном итоге он удаляется из застывшего асфальта, но нужные характеристики у покрытия сохраняются.
Песок и щебень
При создании асфальта подбору песка уделяется серьезное внимание. Особенно это касается тех случаев, когда ведется укладка литого асфальта. Чтобы обеспечить песку нужные характеристики, он изготавливается искусственно. Происходит это путем измельчения твердых камней горных пород. Также исходным сырьем может служить отсев.
Допустимо применение песка естественного происхождения, но при условии, что он будет отвечать всем необходимым характеристикам. В первую очередь обращается внимание на его чистоту и полное отсутствие в нем грязи. Также все элементы фракции должны быть одинакового размера. Эти условия зафиксированы в нормативных документах, на которых ведется ориентирование при проверке качества песка.
Щебень относится к более крупной составляющей. Изготавливается он из морозостойких горных пород, прочность которых составляет 120 МПа. При выполнении этих условий уложенный асфальтобетон способен выдерживать около 50 циклов заморозок и оттаиваний.
Также щебень может изготавливаться из доменного шлака прочностью 80-100 МПа. Во время проверки щебня уделяется внимание конфигурации его зерен. Каждое из них должно иметь форму тетраэдра с острыми кромками или куба. Количество плоских составляющих может быть не более 15% от общей массы. При отсутствии щебня его часто заменяют гравием. Однако перед применением с ним проводится дробление. Делается это с целью формирования у зерен острых кромок.
Добавки
Обязательным условием высокого качества асфальтобетона является наличие добавок. Это могут быть различные целлюлозные волокна, повышающие пластичные свойства покрытия.
При изготовлении литого асфальта в качестве добавочной составляющей используется минеральный порошок, задача которого состоит в связке между собой щебня и песка. Кроме того, он взаимодействует с битумом, повышая у конечного продукта гидрофильность. Это достигается путем набухания мельчайших частиц порошка во время контакта с битумом.
Изготавливается минеральный порошок из доломитов или известковых шлаков. Также допускается применять доменные отходы или заменители другого типа, к которым относится топливная зола.
После укладки литого асфальта его поверхность подвергается чернению. Для этого используется щебень, который изготавливается в специальном оборудовании, где он перемешивается с вяжущим веществом. Необходимость чернения полотна состоит том, чтобы усилить контакт асфальтобетона с покрышками автомобилей.
Процесс производства раствора
Изготовление раствора для последующего асфальтирования проводится в следующем порядке:
- Песок смешивается со щебнем, и вместе они перемещаются с помощью транспортера в сушильный барабан для удаления влаги. После окончания сушки смесь в барабане подогревается до требуемой температуры.
- Доведенные до нужного состояния фракции поступают в смесительный барабан. Параллельно такая же процедура проводится с добавками, из которых также удаляется влага. Затем они транспортируются в смесительный барабан, где соединяются с песком и щебнем.
- Готовый раствор помещается в транспортное средство, которое доставляет их к месту укладки.
Если расстояние от точки изготовления асфальтобетона до рабочей территории небольшое, то в качестве транспортного средства могут использоваться самосвалы. Когда проводится укладка литого асфальтобетона, то для этой цели чаще используются кохеры. На таком оборудовании установлена специальная бочка, в которой смесь постоянно перемешивается и подогревается до требуемой температуры. В результате готовый раствор не теряет своих характеристик по мере транспортировки. Это очень важно для формирования качественного конечного покрытия.
Разновидности смесей
Производимые асфальтобетонные смеси разделяются на 5 типов:
- I тип. Изготавливаемый раствор используется для укладки на автомобильных трассах или мостах. Размеры щебня в такой смеси составляют 5-15 мм.
- II тип. Гранулы щебня здесь доходят до 20 мм. Доставка к месту работы ведется автотранспортом, покрытым защитным тентом. Такой раствор после укладки нуждается в виброуплотнении.
- III тип. Это особый вид раствора, который используется для асфальтирования аэродромов. Размер гранул щебня составляет порядка 40 мм.
- IV тип. Здесь фракция щебня не превышает размеры 5 мм, поэтому такое покрытие применяется в неответственных местах. Таким типом смеси покрываются пешеходные дорожки или полы в квартире.
- V тип. Максимальная величина гранул щебня составляет 20 мм. Основное применение такого типа раствора — для покрытия асфальтобетоном пространства между рельсами трамвайных путей.
Каждый тип смесей используется для укладки на конкретных участках территории.
Используемое оборудование
Для качественного нанесения покрытия применяется специализированное оборудование. В первую очередь это касается укладки литого асфальтобетона. Для работы используют следующие агрегаты:
- Кохеры. Такая техника в основном требуется для перевозки литого асфальтобетона, чтобы он не потерял в процессе транспортировки своих параметров. Для этого сверху устанавливается бочка объемом от 500 до 12000 л. В процессе движения она вращается. Это обеспечивает постоянное перемешивание раствора, чтобы он в дороге не схватился. Кроме того, смесь подогревается для поддержания нужной температуры.
- Гудронаторы. Это тоже автомобили с бочками, из которых удобно вести разлив смеси для укладки на дорогу.
- Асфальтоукладчики. У данного оборудования присутствует жаростойкая резина, выдерживающая высокую температуру. Скорость движения алфальтоукладчика во время работы составляет 3 м/мин.
- Рециклеры. На машине установлена вращающаяся бочка, а смесь в ней перемешивается с помощью имеющихся лопаток. Здесь также предусмотрен ее подогрев.
- Автомобили-ремонтеры. Данные транспортные средства относятся к универсальному оборудованию, поскольку с их помощью ведется не только доставка смеси к месту работы, а и укладка.
Иногда для работы привлекаются финишеры. Обычно в них необходимость возникает при укладке асфальтобетона на железнодорожных мостах. Более подробно об особенностях работы спецтехники при формировании дорожного покрытия мы писали здесь.
Этапы асфальтирования
Где бы ни планировалась ведение асфальтирования, такая работа требует составления проекта. В нем утверждается подготовка всех необходимых материалов и планируемые работы. В случае необходимости проводятся геологические исследования местности с целью изучения рельефа и климатических условий. В подготовленных чертежах указывается конструкция будущего дорожного пирога. Асфальтирование относится к сложному процессу, который совершается в несколько этапов.
Подготовка основания
После составления плана непосредственно на месте начинается разработка территории. При необходимости ведется снос строений и вырубка растительности. Иногда процедура включает в себя выемку слоя почвы. Для этой цели часто используется специальное фрезерное оборудование. С его помощью проводится выравнивание участков для устранения существующих перепадов.
Затем подготовленное основание грунтуется. Для этого оно обрабатывается битумной эмульсией. В некоторых случаях укладка асфальтобетона ведется на старое покрытие. Если оно сохранилось в хорошем состоянии, то его можно использовать в качестве базы. Чаще всего так поступают тогда, когда старый слой представляет собой литой асфальтобетон. Такое покрытие обладает долговечностью, поэтому наличие в нем небольших трещин не является критичным. Они просто ремонтируются путем их расширения и последующей заливки раствором.
Чтобы не выйти за пределы размеченной территории, по краям дороги может устанавливаться деревянная опалубка. Ее высота должна соответствовать уровню будущего покрытия. Однако потребность в ней отпадает при использовании колесно-рельсового укладчика.
Процедура укладки
После доставки горячей смеси она высыпается на место укладки вне зависимости от вида транспортного средства. Это может быть самосвал или кохер. В последнем случае снизу открывается люк, и под давлением вращающихся шнеков раствор вытекает из бочки. Основным условием является полная выработка всего горячего асфальтобетона на протяжении одной смены, поскольку смесь не может оставаться в кохере. Если такое допустить, то извлечь ее на следующий день будет невозможно.
После окончания рабочего дня устанавливается деревянный брус. На следующий день он убирается, и застывшее покрытие размягчается для хорошей стыковки с новой порцией разогретого асфальтобетона.
Когда работа ведется с обычным асфальтом, то разравнивание покрытия происходит с помощью дорожных катков. В этом отношении литой асфальт имеет серьезное преимущество, поскольку жидкая масса обладает текучестью, что исключает потребность применения катков. Сразу после застывания формируется необходимая плотность асфальтобетона. При этом в некоторых случаях допускается трамбовка раствора с помощью автоукладчика. Данный процесс происходит с применением вибротрамбовочного бруса, встроенным в оборудовании.
Поверхностная обработка
Чтобы затвердевшему покрытию обеспечить максимальную долговечность, оно дополнительно улучшается. Для обычного асфальта сверху укладывается дополнительный тонкий слой полотна не более 4 см толщиной. Такое покрытие бывает 3 видов:
- В виде жидкой битумоминеральной смеси. В ее состав кроме мазута входят песок и минеральный порошок. Такой раствор хорошо закупоривает все мелкие трещины и поры, защищая поверхность асфальта от проникновения внутрь влаги.
- В состав битумоминеральной смеси добавляйся щебень. Это обеспечивает покрытию лучшее сцепление с покрышками автомобиля.
- Укладывается слой износа. Это мелкозернистая асфальтобетонная смесь, имеющая высокие показатели прочности. Она составляет толщину до 2 см. После прохождения некоторого времени слой демонтируется, и на его место укладывается новый. При этом основное покрытие остается в целостности.
После укладки литого бетона его поверхность подвергается чернению, поскольку такое покрытие обеспечивает плохой контакт с шинами автомобиля. Для этого на поверхность укладывается черный щебень, который специально доставляется самосвалами на объект в горячем состоянии. Затем он втапливается в асфальтобетон, что обеспечивает покрытию повышенную шероховатость.
Последующий ремонт
С течением времени в асфальтированной дороге могут появляться выбоины. Чтобы не совершать демонтаж всего полотна, проводится ямочный ремонт. Такие дефекты следует как можно быстрее устранять потому, что изношенный участок будет постепенно разрастаться. С этой целью яма с помощью отбойного молотка расширяется.
Затем на обработанную поверхность подается под большим напором воздушная струя, чтобы устранить всю имеющуюся грязь. Для этой цели используется компрессор. Все боковые поверхности ямы обрабатываются битумной эмульсией. После этого в подготовленное отверстие заливается горячий раствор.
Во время проведения ямочного ремонта допускается присутствие небольшого количества влаги, поскольку раствор хорошо сцепляется с основанием дороги. Однако нельзя допускать присутствия объемных луж. Связано это с тем, что после их высыхания будут формироваться пузырьки пара, что негативно скажется на внутренней структуре асфальтобетона.
Итого, процесс асфальтирования позволяет любому участку территории приобрести необходимую гладкость, прочность и эластичность. Это создает удобство для перемещения автомобилей. В процессе укладки покрытия необходимо строго придерживаться разработанной технологии. Только в этом случае полотно может послужить длительное время.
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.