Крейс В. А.

Фундамент. Прочно и надежно

Виктория Александровна Крейс

Фундамент. Прочно и надежно

Предисловие

Слово «фундамент» произошло от латинского fundamentum, что в переводе означает «основание, опора». Сам смысл слова указывает на важность фундамента как части здания или сооружения. Что же такое фундамент?

Фундамент – это несущая конструктивная часть здания или сооружения, передающая нагрузку от вышерасположенных конструкций на грунт основания и чаще расположенная под землей. Последняя оговорка заостряет внимание на том, что фундамент не всегда находится именно в грунте: при определенных условиях его можно устроить, например, в толще воды или непосредственно на земной поверхности. Однако подобные исключения встречаются достаточно редко, поэтому обычно фундамент определяют как подземную часть здания, что не совсем верно.

Иногда в определении фундамента можно встретить словосочетание «прочная конструкция». Это еще одно отступление от точного определения: дело в том, что непрочный фундамент все же будет таковым, какими бы свойствами он ни обладал. Однако включение ряда характеристик в определение фундамента говорит о том, насколько важны эти свойства. Фундамент в идеале действительно должен быть прочным, устойчивым, приспособленным под определенные изменения среды. От этих качеств зависят надежность всего здания, его долговечность и жизнеспособность.

Иногда строители не уделяют должного внимания подземной части здания, считая, что на данном этапе работы можно отдохнуть. Но это одна из самых больших ошибок: всего лишь пара неточностей при расчете и возведении фундамента – и через некоторое время после сдачи дома в эксплуатацию можно будет увидеть трещины на идеально выполненной отделке стен, разошедшиеся швы в каменной кладке и другие последствия халатного отношения к фундаментным делам, или, как их еще называют, работам нулевого цикла. Последнее название произошло от понятия «нулевая отметка», которое обозначает уровень пола первого этажа в здании: работы по возведению фундамента выполняют ниже этой отметки, поэтому их часто называют «нулевыми».

Все вышеперечисленные печальные последствия проявляются не всегда и не обязательно сразу.

Это, можно сказать, «как повезет». Но полагаться на волю случая в таком серьезном вопросе, как строительство капитального здания, особенно если это жилой дом, все же не следует. Неравномерная осадка грунтового основания, высоко залегающие подземные воды, слабый грунт и некоторые другие местные условия могут быть очень коварными, и при малейшем отклонении от необходимых параметров при возведении фундамента они обязательно дадут о себе знать. Поэтому очень важно не просто тщательно подойти к процессу сооружения фундамента и земляным работам, но и достаточно скрупулезно исследовать местные условия на участке строительства, чтобы определить, как и какой фундамент устраивать в данном случае. Немаловажны и другие условия, влияющие на выбор типа и параметров основания дома: назначение здания, предполагаемые нагрузки на несущие конструкции, климатические условия в районе строительства.

Разумеется, никто не хочет переплачивать за излишнюю прочность. Здесь логичнее руководствоваться критерием необходимости с добавлением небольшого запаса. Требуемые свойства можно определить по расчетам в соответствии с существующими условиями, а затем округлить значения в большую сторону.

В любом случае фундамент нельзя закладывать наобум, пытаясь сэкономить на изыскательских работах. Бывают случаи, когда индивидуальные застройщики устраивают фундаменты со слишком большой глубиной заложения, что не только отрицательно сказывается на прочности всей конструкции здания, но также отнимает лишнее время на земляные работы и немалые средства на закупку дополнительных объемов материалов. Этих ошибок можно избежать, если с самого начала строительства грамотно подойти к вопросу устройства подземной части здания.

В расчете и устройстве фундаментов существует множество нюансов, которые необходимо знать каждому, кто собирается заняться строительством дома «с нуля». Эти нюансы не столь сложны, как может показаться на первый взгляд, но требуют внимания и сосредоточенности. За многие годы, столетия и даже тысячелетия строительной деятельности человечество накопило богатый опыт по возведению фундаментов. Не следует пренебрегать этим опытом, пытаясь изобрести велосипед. Нужно взять на вооружение уже выработанные принципы, приемы и правила по устройству основания здания. Об этих правилах и закономерностях и пойдет речь в данной книге.

Устройство фундаментов

Прежде чем говорить о технологии возведения конкретно фундаментов, нужно разобраться, из каких конструктивных элементов состоит строение. Основными конструктивными элементами являются фундамент, стены, цоколь, плиты перекрытия и покрытия, оконные и дверные проемы, простенки, перемычки, перегородки, лестницы, лестничные марши, кровля.

Сам дом, как известно, стоит на фундаменте. А что же представляет собой фундамент?

Фундамент является основным элементом любого здания, дома, постройки и представляет собой опорную часть, через которую передается нагрузка от здания на грунт, т. е. основание. Также фундамент передает на основание нагрузку от бокового давления грунта. В свою очередь, основание есть грунт, который воспринимает нагрузку, передаваемую от строения. Основание является естественным , если грунт под подошвой фундамента находится в состоянии его природного залегания. В том случае, если грунт искусственно укреплен, основание является искусственным . Как правило, фундаменты подвергаются воздействию грунтовых вод, подчас агрессивных, в связи с чем для их возведения применяют материалы, которые обладают высокой прочностью, водо– и морозостойкостью.

Фундаменты должны быть экономичными, прочными, устойчивыми, долговечными, потому что от этого зависят устойчивость и долговечность всего сооружения. При строительстве малоэтажных домов, дач, коттеджей применяют в основном ленточные и столбчатые фундаменты из бетона, железобетона, бутового камня. Широко используют также фундаментные блоки. О типах фундамента мы поговорим ниже. Для начала рассмотрим общие принципы устройства фундамента независимо от его вида.

...

Глубина заложения при сложном рельефе может и должна быть переменной по всему периметру устраиваемого фундамента. Главное при этом, чтобы подошва фундамента находилась в одной горизонтальной плоскости, на одной отметке высоты. То же самое можно сказать про обрез фундамента: он обязан иметь одну отметку высоты по всему периметру здания.

Фундамент принято характеризовать несколькими терминами. Самый основной из них – «глубина заложения». Глубина заложения – это вертикальное расстояние от поверхности земли до подошвы фундамента.

Подошвой фундамента называют горизонтальную плоскость, которая является нижней поверхностью конструкций фундамента. Этой плоскостью фундамент опирается на грунтовое основание. Часто встречается и такое понятие, как обрез фундамента, – это верхняя плоскость фундамента, или, другими словами, граница между фундаментом и надземными конструкциями здания. Подошва и обрез фундамента характеризуются такими параметрами, как ширина и длина. Для столбчатых фундаментов ширина – это наименьший горизонтальный размер подошвы или обреза фундамента, а длина – наибольший горизонтальный размер. Для ленточных фундаментов применимо только понятие ширины, поскольку по длине они непрерывны. Плитные фундаменты характеризуются длиной и шириной всей плиты, если она имеет прямоугольную форму, или длиной и шириной габаритного прямоугольника, в который вписывается план сложного по абрису фундамента.

Вертикальное расстояние между обрезом и подошвой фундамента определяет его высоту.

Остальные плоскости фундамента являются вертикальными и образуют его боковые поверхности. Наружные боковые поверхности воспринимают боковое давление грунта, внутренние могут служить ограждающими поверхностями подвала либо, как и наружные, воспринимать давление грунта.

Грунт основания условно делят на несколько слоев. Самый верхний слой называют несущим , поскольку он непосредственно воспринимает на себя нагрузку от конструкций здания. Его высота зависит от свойств грунта и конструктивных особенностей постройки. Остальные слои грунтового основания, расположенные ниже несущего, называют подстилающими . Объем грунта основания, который подвергается наибольшим деформациям, называют рабочей зоной основания. Следует также заметить, что грунтовое основание не имеет четких геометрических границ, поскольку давление, передаваемое зданием на грунт, распределяется не только строго вертикально. Поэтому при решении конструктивных задач, как правило, за границу основания условно принимают грунт, в котором давление от здания настолько мало, что им можно пренебречь.

Фундамент и грунт могут подвергаться трем типам деформаций. Осадочные деформации – это смещения грунта основания под воздействием климатических условий и движения грунтовых вод. Температурные деформации – это изменения конструктивных размеров элементов здания под воздействием перепадов температуры. Усадочные деформации – это изменения размеров конструкций при потере материалом влаги или, наоборот, при ее накоплении (подробнее обо всех видах деформаций и об устройстве деформационных швов будет рассказано в гл. 6).

Фундамент обязательно устраивают с гидроизоляцией во избежание вредного воздействия подземных и надземных вод. Гидроизоляцией в данном случае называют конструктивную прослойку из специальных материалов, обладающих высокой водонепроницаемостью. Гидроизоляцию фундаментов делят на вертикальную и горизонтальную. Вертикальную устраивают с внешней стороны фундаментных стен, а также с внутренней стороны стен подвала, если таковой имеется в здании. Она обязательно должна доходить до отметки чуть выше уровня земли, поскольку ее главная задача – защитить фундамент от воздействия подземных вод. Горизонтальную гидроизоляцию укладывают поверх обреза фундамента, оставляя с наружной стороны цоколя выпуск гидроизоляционного материала для того, чтобы влага не попала на элементы фундамента через щель между гидроизоляцией и несущими конструкциями.

Цоколь – это надземная часть фундамента. Фундамент не может полностью находиться под землей: его часть высотой не менее 30 см обязательно должна возвышаться над уровнем земли. Эта часть и будет цоколем. Если же, например, уровень пола нижнего этажа здания ниже уровня земли, фундамент все равно должен выходить над ее поверхностью, тогда нижний этаж здания будет называться цокольным или подвальным (в зависимости от того, какая его часть заглублена: если больше половины, то этаж подвальный, в ином случае – цокольный), а стены этого этажа будут фундаментными. При устройстве столбчатого фундамента роль цоколя выполняет забирка – самонесущая стенка, по сути являющаяся заполнением пустот между столбами фундамента.

Рассмотрев основные понятия, необходимо перейти к общей последовательности работ по устройству фундамента. Неверно думать, что все фундаментные работы ограничиваются рытьем котлована и возведением фундаментных стен или столбов. Нужно сначала провести ряд подготовительных работ, а в ходе устройства фундамента придется выполнять и сопутствующие дополнительные работы.

Во-первых, следует определиться, где должен стоять дом и как он будет расположен на отведенном под строительство участке. К этому времени надо иметь план здания и знать его назначение. При определении места расположения здания на участке очень важно установить, не проходят ли через данный участок какие-либо подземные коммуникации. Если здание решено построить в городской черте, следует удостовериться, не выходят ли его стены за красную линию. Иначе есть опасность, что здание позже будет признано незаконной постройкой и снесено. Особенно это касается городских центров, где действуют регламенты застройки с целью охраны памятников архитектуры и градостроительства.

Затем прямо на месте будущего устройства фундамента следует провести изыскательские работы: определить глубину промерзания почвы, уровень подъема грунтовых вод, виды грунта и глубину залегания различных его слоев. Об этих работах будет подробно рассказано в гл. Предварительные работы на участке нашей книги.

На основе всех имеющихся данных необходимо выбрать оптимально подходящий тип фундамента: ленточный, столбчатый, плитный или свайный. Под малоэтажные дома, коттеджи, дачи фундаменты выполняют, как правило, ленточные или столбчатые (подробнее о выборе типа фундамента см. в гл. Виды фундамента).

Затем надо произвести разбивку осей здания на дно основания. Габаритные оси здания – это линии, указывающие основные конструктивные размеры здания в плане и, как правило, фиксирующие положение основных несущих конструктивных элементов: стен, колонн, плит перекрытий и т. д.

Для перенесения осей на натуру нужно вне контура будущего дома устроить металлическую или деревянную обноску по периметру стен дома – сплошную или на углах. Обноска представляет собой вертикальные элементы, которые устанавливают через 2–3 м, и горизонтальные, которые располагают на уровне чистого пола, т. е. пола первого этажа. Положение осей фиксируют натянутой проволокой-причалкой и закрепляют на горизонтальных элементах обноски масляной краской. Отметку подошвы фундамента (проектную) желательно определить нивелиром.

...

Нивелир – специальный геодезический прибор, определяющий превышения между какими-либо точками. Этот прибор поможет очень точно расположить всю подошву фундамента на одной постоянной отметке высоты. Если нет возможности воспользоваться нивелиром, можно применить водяной горизонтальный уровень, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Такой прибор достаточно легко изготовить самостоятельно.

Далее на дно фундамента переносят оси дома при помощи отвеса. Это делают следующим образом: на обноске надо натянуть проволоку-причалку, которая фиксирует оси дома, и из точек пересечения опустить отвес. На дне котлована положение осей необходимо закрепить стальными шпильками, а если таковые отсутствуют – то деревянными колышками.

После чего переходят к земляным работам. Прежде всего требуется снять верхний растительный слой почвы, затем вырыть траншею или котлован, выровнять и утрамбовать дно основания, желательно насыпать песок, другими словами, устроить песчаную подушку толщиной около 10–20 см. Траншея отличается от котлована геометрическими параметрами: траншея – это узкое длинное углубление, котлован же имеет более близкие друг к другу длину и ширину. При достаточно прочном естественном грунтовом основании устройство песчаной подушки не обязательно. Но такие условия (это, например, скальные породы) встречаются довольно редко. Стенки траншеи или котлована должны иметь минимальное сцепление с фундаментом, иначе в результате перепада температур и деформаций грунта его может «повести»: он потрескается, «поплывет», иначе говоря – деформируется. Чтобы уменьшить сцепление между поверхностями фундамента и грунта, необходимо выровнять стенки траншеи или котлована, а также по возможности обложить их прочным полиэтиленом.

После завершения земляных работ следует переходить к возведению надземных конструкций. Но не стоит думать, что на этом работы, относящиеся непосредственно к фундаменту, завершены. После того как дом построен, по его периметру надо соорудить отмостку. Она является достаточно важным элементом, так как выполняет защитные функции: не дает возможности цокольным стенам и фундаменту подвергаться отрицательному воздействию влаги. Отмостку осуществляют шириной от 0,6 до 0,8 м с уклоном от стены под углом 15–20° (для функциональной отмостки, которую используют как мини-тротуар, угол может быть уменьшен до 3°). Как правило, ее выполняют из бетона, булыжника, асфальта с обязательным устройством стока. То есть нужно не только обеспечить уклон от стен здания (цоколя), но и организовать по внешнему периметру отмостки канавку из бетонных, асбестоцементных или металлических элементов, имеющих уклон к одной или нескольким точкам стока воды (в идеале следует проложить от этих точек подземные трубы, ведущие в коллектор в нижней части участка).

Все фундаменты условно делят на две большие группы: фундаменты мелкого и глубокого заложения. Фундаменты мелкого заложения – наиболее распространенный тип, глубина их заложения не превышает 5–6 м, а отношение глубины заложения к ширине подошвы находится в пределах 2: 1. Чаще такие фундаменты устраивают в котловане или траншее. Фундаменты глубокого заложения – это в первую очередь свайные, а также кессонные и фундаменты в опускных колодцах. Такие фундаменты устраивают, как правило, при сложных грунтовых условиях или под зданиями повышенной этажности.

Специфика грунтов, сейсмоустойчивость, фундамент на склоне

Как уже было сказано в 1-й главе, перед закладкой фундамента необходимо изучить все свойства грунтового основания, ибо от них будут зависеть многие параметры подземных конструкций. Грунтовое основание обладает множеством свойств, а также делится на типы в зависимости от вида грунта. Таким образом, земля под будущей постройкой может оказаться любой: от самой «неудачной» для устройства фундамента до наиболее подходящей.

Что же нужно знать о грунтовом основании на своем строительном участке?

ТИП ГРУНТА

Грунтовое основание не может быть абсолютно однородным как по высоте, так и на всей площади будущей застройки. Поэтому было бы правильнее сказать «типы грунта», ведь нас интересуют характеристики всего грунтового основания в целом. Но при расчете фундамента, как правило, за главный тип в основании принимают преобладающий по объему грунт в несущем слое, поэтому условно типом грунта основания можно называть именно его.

Чтобы определить тип грунта, следует вырыть шурф – специальный колодец, который позволяет на срезе земли определить слои залегания различных типов грунта, а также глубину его промерзания, уровень залегания грунтовых вод и некоторые другие параметры. Шурф можно вырыть вручную с помощью лопаты или специальным буром. Выбор способа зависит от удобства его применения в каждом конкретном случае.

Если нет возможности определить свойства грунта с помощью шурфа, надо воспользоваться данными таблиц по расположению типов грунта и средней глубине промерзания для вашего района строительства. Эти таблицы можно найти среди нормативных документов. Но такой способ не подходит для особо ответственного строительства (это понятие относительное, ведь для кого-то очень ответственно и сооружение дачи, а для кого-то к этой категории относятся только многоэтажные здания) и строительства на сложных участках.

Существуют несколько параметров, влияющих на классификацию грунтов. Во-первых, это однородность . Грунтовое основание бывает однородным или неоднородным, слоистым. Однородное основание состоит из одного типа грунта. Слоистое, или неоднородное, включает в себя несколько типов, которые могут располагаться слоями (сменять друг друга на вертикальном срезе земли) или смешанно, «кусками».

...

Грунтовое основание бывает естественным или искусственным. Естественное основание – это местный грунт, искусственное – грунт, привнесенный или обработанный различными методами для улучшения свойств либо замененный, более прочный.

Кроме того, грунт может быть слабо или сильно пучинистым. Этот показатель зависит от того, насколько грунтовое основание деформируется при смене температур – замерзании или оттаивании. Грунт не может быть совсем непучинистым. В наших климатических условиях при замерзании любое строение на грунте слегка поднимается, а при оттаивании опускается. Это происходит каждый год с наступлением зимы и весны соответственно. Но не на каждом типе грунта этот процесс будет отрицательно влиять на конструкции здания, разрушая их. В этом и состоит различие между пучинистыми и слабопучинистыми грунтами. Условно: если грунт под зданием поднимается и опускается на величину, не заметную для человеческого глаза и конструкций здания, его считают непучинистым. Если грунт однородный и вспучивание происходит равномерно, это не отражается на прочности фундамента. В ином случае необходимо предпринять некоторые меры по подготовке основания. О них будет подробнее рассказано в гл. Предварительные работы на участке.

Наиболее благоприятны в отношении процесса пучения грунты со следующими показателями:

сухой грунт. Влага намного сильнее, чем сама порода, изменяется в объеме при замерзании и оттаивании, поэтому влажный грунт больше подвержен пучению;

скальный грунт. Этот тип грунта, который будет рассмотрен ниже, наиболее жесткий, и поэтому он почти не меняется в объеме при смене температур. Чем ближе грунт к скальному, тем меньше вероятность возникновения проблем с пучением. Например, песок меньше подвержен деформациям в результате пучения, чем глина;

однородный грунт. Неоднородный грунт вспучивается неравномерно, а это приводит к большему разрушающему воздействию на фундамент. Еще одно свойство грунтового основания – прочность связей . По строительным стандартам (ГОСТ 25100–95) различают два класса грунтов по прочности связей: с прочными связями и без таковых. Каждый из этих классов имеет свою классификацию: по происхождению (группы и подгруппы грунтов), по составу и пластичности (типы грунтов), по плотности и структуре (виды грунтов), по химическим и физическим свойствам (на разновидности). Чтобы упростить эту разветвленную нормативную градацию, сведем ее в единую классификацию грунтов на типы по механическому составу , каждый из которых обладает определенными физическими, химическими и другими свойствами.

Две основные группы грунтов по происхождению и механическому составу – это скальные и нескальные породы . Скальные породы обладают прочными связями между частицами грунта. Эта группа состоит из грунтов вулканического и осадочного происхождения, представляющих собой сплошное каменистое основание, с трещинами или без них. Нескальные грунты отличаются меньшей прочностью связей между частицами, их можно назвать «рассыпчатыми». Эта группа включает в себя глины, песок и крупнообломочные породы.

При определении свойств грунта прежде всего нужно понять, к какому типу по механическому составу он относится. Причем скальный грунт включает в себя лишь 1 тип, а нескальный – около 10. Для удобства рассмотрим их вместе.

1.  Скальный грунт. Распознать можно визуальным способом. Скальный грунт – это сплошное каменистое основание, которое весьма слабо подвержено воздействию влаги и перепадов температуры (т. е. влагои морозоустойчиво) благодаря наличию прочных связей между частицами грунта. Скальный грунт – лучшее основание для возведения фундамента из всех возможных вариантов, но весьма редкое. Довольно часто сам скальный грунт служит фундаментом, но лишь в том случае, если он не находится в сейсмоопасном районе. Существуют скальные породы магматического происхождения, метаморфического, осадочного, а также искусственно сцементированные грунты.

Магматические породы образуются из магмы в результате ее извержения на земную поверхность, охлаждения и остывания. К таким породам относятся базальт, гранит, диорит и другие менее известные виды.

Осадочные породы – результат выпадения в осадок переотложившихся и разрушенных горных пород, а также продуктов жизнедеятельности живых организмов и осадка из воды после испарения. Это мел, известняк, гипс, доломит, песчаники (к скальному грунту относятся только сцементированные песчаники).

Метаморфические породы получаются в результате изменения магматических и осадочных пород в толще земной коры под воздействием меняющихся физических и химических условий залегания. Эта группа включает в себя мрамор, сланец (глинистый, хлоритовый, тальковый, кристаллический), кварцит и некоторые другие виды.

Чаще можно встретить известняк. Его отличие, как и многих других осадочных пород, в том, что он подвержен размыванию. Поэтому при строительстве на известняке, доломите и других подобных грунтах следует тщательно предусмотреть отвод воды с участка, т. е. особого внимания потребуют дренажные работы. В противном случае через несколько десятков лет в результате подмывания грунта дом медленно, но верно «утонет» в образовавшейся под ним воронке. Если в скальном грунте на участке строительства присутствуют трещины и пустоты, необходимо опять же произвести некоторые подготовительные работы по его укреплению.

2.  Крупнообломочные породы. Их также называют грубообломочными. Это скальные породы, разбитые на отдельные частицы и потому уже не относящиеся к группе скальных грунтов: между частицами, какими бы крупными они ни были, нет прочных связей.

Крупнообломочные породы определяют по размеру частиц: если больше половины частиц превышают размерами 2 мм, то породу можно отнести к этому типу. По размерам частиц принято делить грубообломочные грунты на несколько подгрупп: более 200 мм, от 10 до 200 мм, от 2 до 10 мм. Каждая подгруппа включает в себя грунты с угловатыми и окатанными частицами. Так, к подгруппе с более крупными частицами (более 200 мм) относятся окатанные валуны и угловатые глыбы. В средней группе это соответственно галька и щебень, грунты с частицами от 2 до 10 мм – гравий (окатанные камешки) и дресва (угловатые).

...

Определить тип нескального грунта по механическому составу визуальным методом очень сложно. Но есть более простой способ: нужно взять в руку небольшую часть слегка влажного грунта, скатать из него жгут диаметром 10 мм и свернуть его в кольцо. Если кольцо не растрескивается – это глина.

Крупнообломочный грунт – очень качественное основание под фундамент. Он не подвержен просадке и пучению, поскольку частицы сохраняют свойства скальных пород. Если участок строительства не подвержен постоянному размыванию и лежит плотным слоем на ровном участке, глубина заложения фундамента в 50 см будет вполне достаточной при любых годовых температурах.

Часто грубообломочные породы используют в качестве искусственного основания, заменяя гравием или щебнем более слабый естественный грунт.

3.  Среднеобломочные породы. К ним относится песок средней крупности, крупный и гравелистый. Как и крупнообломочные породы, данный тип отличается отсутствием прочных связей между частицами.

При исследовании этот тип грунта не скатывается ни в жгут, ни в комок, после сжатия сразу рассыпается, по структуре рыхлый и хорошо пропускает воду, не впитывая ее в себя. При растирании грунта между ладонями можно почувствовать его крупицы, которые при рассыпании не разлетаются в стороны, а падают вниз.

Среднеобломочные породы обладают почти всеми положительными качествами крупнообломочных: они не подвержены пучению и слабо размываются, обладают пористой структурой, состоящей из зерен различных пород, благодаря чему хорошо пропускают воду, не задерживая ее (поэтому грунт при сильном воздействии влаги не замокнет, а пропустит ее излишек в более глубокие слои). Среднеобломочные грунты могут содержать частицы глины, но не более 3 %, иначе свойства грунта снижаются и его можно будет отнести уже к другому типу.

Самые крупные частицы имеют гравелистые пески: размер – большинства частиц – от 2 до 5 мм, несущая способность – 6 кг/см2. Крупные пески в основном содержат частицы размерами 0,5–2 мм и обладают несущей способностью 5–6 кг/см2. Песок средней крупности – это грунт с частицами 0,25–0,5 мм, несущая способность которого составляет от 4 до 5 кг/см2.

Среднеобломочные породы, как и грубообломочные, часто используют в качестве искусственного основания под фундамент (всем известная песчаная подушка). Минусом такого грунта можно считать подверженность просадке под весом конструкций, но этот минус легко устранить с помощью предварительного уплотнения основания.

В зависимости от несущей способности песка и предполагаемого веса конструкций этот грунт требует устройства фундамента с глубиной заложения от 40 до 70 см (при благоприятных климатических и других местных условиях).

4.  Мелкообломочные породы. Это мелкий песок, алевриты и алевролиты. Мелкий песок делится, в свою очередь, на мелкозернистый (размеры частиц – 0,05–0,25 мм) и пылеватый (размеры частиц 0,005–0,05 мм). Причем к пылеватым пескам относят все мелкие пески, в которых содержание частиц с размерами менее 0,05 мм превышает 15 %.

Мелкообломочные породы практически не скатываются в жгут или шар, после сжатия рассыпаются, обладают хорошим сцеплением только при сильном намокании (тогда можно скатать подобие шара или жгута). В отличие от крупного песка при растирании между ладонями будет ощущение, что в руках пыль – зерна не чувствуются на ощупь. В сухом состоянии мелкий песок сразу не упадет на землю вертикально вниз, а развеется по ветру (исследование следует проводить при небольшом ветре, поскольку при сильном даже крупный песок не полетит вертикально вниз).

Мелкозернистый и пылеватый пески являются пучинистым грунтом, подвержены размыванию и обладают низкой несущей способностью: 3–4 кг/см2. Причем при увлажнении несущая способность понижается до 1,5 кг/см2.

Мелкий песок можно использовать в качестве основания при условии, что по нему будет уложена подушка из среднеобломочных или крупнообломочных пород. Также выходом из положения является устройство свайного фундамента.

Алевриты и алевролиты состоят из сцементированных частиц кварца, слюды, полевого шпата и некоторых других пород размерами от 0,05 до 0,1 мм. Связка между частицами в данном случае не является прочной, грунт, как правило, пористый, рыхлый и подвержен деформациям при сильном намокании, хотя в сухом состоянии обладает достаточно хорошей плотностью. В этом алевриты и алевролиты очень похожи на мелкий песок. Различие собственно между алевролитом и алевритом состоит в том, что частицы в алевролите лучше сцеплены, он менее рыхлый и по структуре ближе к крупнообломочным породам. Алевролит часто применяют в облицовочных работах.

Данный тип грунта, как и мелкие пески, требует устройства фундамента с глубоким заложением (сюда относится и свайный фундамент) или тщательной подготовки искусственного основания.

Среди алевритов отдельной темой является лесс, или лессовидный грунт. Это также порода из сцепленных между собой мелких частиц, но в данном случае в грунте хорошо различимы вертикальные макропоры, круглые отверстия, проходящие через всю толщу грунта. Лесс обладает желтовато-палевым оттенком. Все параметры этого грунта сходны со свойствами других алевритов, но наличие макропор добавляет ему еще один недостаток: вода очень быстро проникает в грунт и распространяется по всей его толще, приводя к более серьезным деформациям.

Лессовидный грунт в основании лучше заменить на другой тип грунта или в крайнем случае следует хотя бы устроить песчаную подушку и продуманную дренажную систему.

5.  Супесь. Этот тип грунта относят уже не к обломочным, а к глинистым, хотя по механическому составу он ближе к песку, чем к глине, и состоит из песчаных и глинистых частиц. Супесь, как и суглинок, и глина, – связный грунт. Это означает, что в ней присутствуют эластичные обратимые связи, которые делают грунт цельным (не рассыпчатым), но при этом их довольно легко разорвать. Связность грунта обеспечивают глинистые частицы в форме чешуек размерами менее 0,005 мм, с многочисленными капиллярами, позволяющими задерживать воду в грунте.

При раскатывании супеси в жгут грунт скатывается плохо, цельной фигуры не получается. При попытке скатать шар или сжать часть грунта в руке он рассыпается, а в сухом состоянии и вовсе крошится.

В супеси содержание глинистых частиц – 3–10 %, остальной объем этого грунта занимают песчаные частицы, причем большую часть из них должны составлять зерна размерами 0,25–2,2 мм. Супесь бывает двух видов: тяжелая и легкая. В легкой супеси содержание глинистых частиц – от 3 до 6 %, в тяжелой – от 6 до 10 %.

Несущая способность этого типа грунта составляет примерно 3 кг/см2 и не зависит от степени его увлажнения (можно назвать этот грунт непучинистым).

Супесь – неплохое грунтовое основание, но для повышения несущей способности можно устроить по ней подушку из среднеобломочных или крупнообломочных пород.

...

Если грунтовое основание представляет собой скальный, крупнообломочный или среднеобломочный грунт, глубина заложения фундамента может быть выше глубины промерзания грунта. В иных случаях заглубление подошвы фундамента должно превышать глубину промерзания.

6.  Суглинок. Связный грунт с содержанием глинистых частиц от 10 до 30 %. Как и в супеси, песчаные частицы преобладают над глинистыми. Пылеватые частицы при этом не должны превышать объем глинистых частиц.

Суглинок может быть легким и тяжелым. Легкие суглинки отличаются меньшим объемом глинистых частиц в своем составе: от 10 до 20 %. Тяжелые суглинки на 20–30 % состоят из глинистых частиц. Остальной объем занимают песчаные частицы.

Жгут из легкого суглинка разрушается при скатывании, его практически невозможно свернуть в кольцо – оно сразу ломается. Шар можно сжать, но не скатать. Сжатый комок грунта сохраняет форму, но легко разрыхляется и распадается, особенно в сухом состоянии.

Из тяжелого суглинка проще скатать жгут, но он все же получается с трещинами, как и свернутое из него кольцо. Сжатый в горсти грунт сохраняет форму, однако его тоже легко рассыпать рукой. Шар из тяжелого суглинка при сжатии образует плотную лепешку с трещинами по краям.

Суглинки отличаются высокой прочностью, хотя немного подвержены просадке и образованию трещин. Несущая способность суглинка в сухом состоянии составляет 3 кг/см2, при увлажнении она понижается до 2,5 кг/см2. Это условно непучинистый грунт, который обладает отличными свойствами только в сухом состоянии. При увлажнении глинистые частицы задерживают в себе влагу, что приводит к вспучиванию грунта при смене температур.

Этот грунт – хорошая основа под фундамент, как и в случае с супесью, его можно укрепить с помощью устройства песчаной подушки.

7.  Глина. Связный грунт, в котором более 30 % общего объема составляют глинистые частицы. Остальной объем грунта, как в супеси и суглинке, занимают песчаные и пылеватые частицы.

Из глины можно скатать идеально ровный жгут, который легко скручивается в кольцо без трещин. Сжатый в ладони глинистый грунт становится плотным, принимает в исходную форму только с приложением усилий. Если скатать из глины шар, он получается ровным и при сжатии образует лепешку без трещин. Глина – тяжелый клейкий грунт.

Глина, как и суглинок, относится к условно непучинистым основаниям и обладает высокой несущей способностью лишь в сухом состоянии (6 кг/см2). Насыщенная влагой глина при замерзании может увеличиваться в объеме до 15 % (сильное пучение) и теряет несущую способность (до 4 кг/см2). Кроме того, при насыщении влагой этот тип грунта из твердого превращается в текучий (к этому приводит невысокая плотность грунта в сухом состоянии и его высокая пластичность). Ситуацию усугубляет то, что глина почти не пропускает воду. Если уровень грунтовых вод на участке строительства с глинистым грунтом превышает предполагаемую глубину заложения фундамента, необходимы замена грунтового основания, специальная подготовка искусственной подушки или более надежные фундаменты (например, свайные). Если же уровень грунтовых вод намного ниже проектной глубины заложения фундамента, расслабляться все же не стоит: к неприятным последствиям на таком грунте может привести даже обыкновенная протечка коммуникаций.

Особо следует выделить так называемые ленточные глины, представляющие собой неоднородный слоистый грунт, в котором слои глины чередуются с прослойками песка. Такое основание крайне ненадежно и требует замены.

8.  Грунт с органическими примесями. Сюда можно отнести торф (в том числе болотный), ил, рыхлый растительный грунт (в том числе чернозем).

Все эти виды грунта можно определить визуальным методом. Торф отличается от других типов черно-бурым цветом и своей губчатой волокнистой структурой, из-за которой он не скатывается в жгут и быстро восстанавливает форму после сжимания. Торф хорошо впитывает воду, которую из него можно выжать, как из губки.

Грунты с органическими примесями состоят из остатков растительного и животного происхождения, находящихся в различной степени разложения. Мы не будем подробно рассматривать свойства этих грунтов, поскольку они абсолютно непригодны в качестве основания под фундамент из-за большой влагоемкости, пучинистости и пористой структуры, изменяющейся со временем. Если на участке строительства присутствует один из этих грунтов, его следует удалить и заменить на грунт с хорошей несущей способностью. Эту задачу упрощает тот факт, что грунты с органическими примесями крайне редко залегают глубже, чем на 30 см от поверхности земли.

9.  Насыпной грунт. Он отличается от других, как правило, искусственным происхождением. Чаще насыпной грунт образуется при засыпке оврагов. Из-за неоднородной структуру и инородных включений насыпной грунт может обладать высокой пучинистостью и пористостью, хотя может быть и довольно прочным. Такой разброс в свойствах получается в результате того, что определенного состава у насыпного грунта нет: он состоит из того, из чего его составил человек (реже – природа). Так, насыпной грунт бывает и достаточно качественным для того, чтобы его можно было заложить как искусственное основание под фундамент. Свойства насыпного грунта определяются аналогично свойствам других типов.

...

Одно из важных свойств грунта – его влажность, зависящая от уровня подъема грунтовых вод и внешних климатических условий. Влажность можно определить тактильным способом, как и тип грунта по механическому составу. Если при растирании небольшого количества грунта между ладонями частицы плавно скользят сквозь пальцы, грунт влажный.

10.  Плывуны. Этот тип грунта – нечто среднее между связными и мелкообломочными породами. Его нельзя отнести ни к тем ни к другим из-за особых свойств, которыми он обладает. При насыщении влагой такой грунт становится крайне ненадежным: жидким и подвижным, т. е. буквально плывущим. К плывунам относят именно такие грунты, которые практически постоянно насыщены водой. Если на участке строительства встретились плывуны, их следует заменить на более надежный грунт или позаботиться об устройстве свайного фундамента.

Итак, мы определили, какой грунт не подходит в качестве основания под фундамент, какой нуждается в усилении, а какой является почти идеальным естественным основанием.

Однако, кроме типов грунта по механическому составу, существуют еще несколько важных условий.

УРОВЕНЬ И СОСТАВ ГРУНТОВЫХ ВОД

Грунтовые – это воды, находящиеся в толще грунта (независимо от его типа) в верхнем слое земной коры. Грунтовые воды могут пребывать в жидком, твердом и газообразном состоянии в зависимости от климатических условий.

По условиям залегания различают почвенные, грунтовые, межпластовые, артезианские и минеральные подземные воды. Все они имеют различный химический состав, зависящий от источника этих вод, состава пород, в которых они залегают, и степени изоляции от поверхностных вод. Источниками подземных вод могут служить атмосферные осадки, конденсат водяных паров, ювенильные и седиментационные воды. Ювенильные – это воды, появившиеся вследствие соединения кислорода и водорода, выделившихся из магмы, и впервые вступившие в водооборот. Седиментационные воды имеют морское происхождение.

При заложении фундамента нам интересны грунтовые воды: именно они воздействуют на подземные конструкции зданий.

Грунтовые воды в зависимости от типа грунта могут быть поровыми, трещинными (жильными) и карстовыми (или трещинно-карстовыми). Поровые воды встречаются в песках и других обломочных породах, трещинные – в скальных породах, карстовые – в растворимых (связных) породах, в том числе мягком известняке, доломите и гипсе.

Из-за того что грунтовые воды расположены близко к поверхности, их уровень постоянно колеблется (сказываются воздействие атмосферных осадков и иных климатических условий, деятельность человека и другие факторы). Что же такое уровень грунтовых вод? Это верхняя неровная поверхность залегающих в грунте вод, повторяющая неровности рельефа в более сглаженной форме. Уровень грунтовых вод измеряется вертикально от поверхности грунта до их поверхности. В местах понижения рельефа грунтовые воды будут ближе к поверхности, в местах повышения – дальше от нее.

Уровень грунтовых вод влияет на глубину заложения фундамента, поэтому его необходимо определить в ходе геологических изысканий. Уровень грунтовых вод на участке строительства можно искусственно понизить, устроив яму для сброса подземных вод в сторону уклона рельефа (относительно этой ямы участок строительства будет более возвышенным, поэтому уровень грунтовых вод на нем понизится). Такой водоотвод эффективен при временных интенсивных повышениях уровня грунтовых вод (ливень, таяние снега весной и т. п.). Для постоянного понижения уровня грунтовых вод необходимы продуманные дренажные системы.

Чтобы ослабить влияние грунтовых вод на ленточный или столбчатый фундамент, можно произвести выштамповку площадки под подошвой фундамента. Этот процесс предполагает вбивание в несущий слой грунта стальных микросвай с помощью специального пневматического пробойника (подойдет, в принципе, и кувалда, но с большими трудозатратами). Микросваи – это сваи диаметром до 20 мм, имеющие острый наконечник для простоты вхождения в грунт.

Еще один выход из ситуации с повышенным уровнем грунтовых вод – устройство особенно надежной гидроизоляции. Но этот метод не поможет в борьбе с пучением грунта.

ГЛУБИНА ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ

Глубина промерзания грунта измеряется вниз от поверхности земли и формально показывает, насколько глубоко замерзает земля в зимний период.

Эта характеристика дает понять, как изменяются свойства грунта при отрицательных температурах, особенно в длительные периоды с низкими температурами. Самое сильное влияние на изменение свойств грунта при промерзании оказывает замерзшая вода, поэтому глубина промерзания тесно связана с таким понятием, как уровень грунтовых вод.

Если глубина промерзания и уровень грунтовых вод не пересекаются, грунт наиболее надежен.

Если же глубина промерзания находится ниже уровня грунтовых вод, нельзя избежать резких изменений в свойствах грунта при перепадах температуры (в весенний и осенний периоды, при замерзании и оттаивании). Эти изменения необходимо учитывать при проектировании фундамента.

Определение глубины промерзания будет подробно рассмотрено в гл. Предварительные работы на участке – в разделе, посвященном геологическим изысканиям.

СЕЙСМОУСТОЙЧИВОСТЬ

Если район строительства находится в зоне частых землетрясений, требования к фундаменту повышаются. Он должен не разрушаться при сейсмических нагрузках.

Для повышения устойчивости фундамента нужно дополнительно армировать как сам фундамент, так и все здание, или, например, использовать шаровидный либо составной фундамент. И если шаровидный фундамент обойдется застройщику очень дорого, то составной может оказаться даже дешевле типового решения.

Сперва необходимо вырыть обыкновенный котлован и организовать обычный фундамент, не учитывая сейсмических свойств региона, затем поверх этого фундамента уложить сплошной монолитный блок из железобетона с выемкой в верхней части в виде небольшого углубления, круглого в плане и параболического в разрезе. Железобетонный блок следует выполнить из самого прочного бетона и тщательно его армировать. Связи арматуры обязательно делать с перевязкой проволокой, а не с помощью сварки. В выемку после твердения бетона надо налить малоусыхаемое масло, затем туда же уложить стальные шары, на которые опять поместить бетонный блок, более плоский. На этот блок непосредственно установить надземные несущие основа здания. Такая конструкция обладает способностью сглаживать силу подземных толчков на 2 балла по шкале Рихтера, а при сильных толчках не даст дому перевернуться. Конструктивные размеры всех элементов такого фундамента можно разрабатывать только в соответствии с расчетами. Для чего лучше обратиться к специалисту.

Еще один способ погасить подземные толчки – фундамент на слоистых опорах. Эти опоры устанавливают опять же на уже устроенный фундамент по монолитной плите, но никаких выемок делать не нужно. На плиту жестко крепят опоры, представляющие собой большие по диаметру и небольшие по высоте колонны, состоящие из вертикально перемежающихся слоев особо прочной резины и стали. Резина гасит колебания. Следует отметить, что обычная резина для таких опор не подойдет, и сделать подобный качественный фундамент самостоятельно практически невозможно.

ФУНДАМЕНТ НА СКЛОНЕ

Как уже было сказано в гл. Устройство фундамента, подошва фундамента по всей его площади должна находиться на одной и той же отметке высоты. Отсюда следует, что дно траншеи или котлована под фундамент также необходимо устроить на одной высоте. Эти условия усложняют строительство здания на склонах, особенно на крупнопадающем рельефе: приходится либо выравнивать всю площадку под строительство, либо производить большой объем земляных работ. Кроме того, на склонах очень часто необходимыми являются укрепительные мероприятия, защищающие грунтовое основание от эрозии – разрушения под воздействием ветра и потоков воды, приводящего к отрыву кусков грунта и выносу их со склона с отложением у его основания. Все это заставляет задуматься, прежде чем выбрать участок под строительство на крутом рельефе: ведь на земляные работы и возведение фундамента уйдет намного больше средств и времени.

Но что делать, если уже выбранный участок под строительство расположен на крутом склоне? Прежде всего нужно учесть, что большую опасность представляют перемещения и сдвиги грунта, а также боковое давление на будущий фундамент. Эти обстоятельства приводят к выводу, что фундамент в подобных условиях должен быть жестко связан в продольном и поперечном направлениях. Поэтому оптимальный выбор здесь – ленточный фундамент. Подойдет и столбчатый фундамент, объединенный железобетонным ростверком по всему периметру. Склон можно также укрепить посадкой деревьев и кустарников.

Если на склоне с крупнопадающим рельефом решено возводить ленточный фундамент, можно сделать его уступчатым. Начинают сооружение такого фундамента с самой низкой его части по склону. Высота каждого уступа не должна быть больше половины его длины, лучше, если она будет составлять именно половину от нее. Еще одно ограничение – высота уступа: она обязана не превышать 50 см.

Виды фундаментов

В зависимости от способа устройства различают несколько основных типов фундаментов. Каждый из них имеет свои особенности и подходит для определенных условий.

Выбор типа фундамента – очень ответственное дело, перед которым следует учесть все условия строительства – от свойств грунтового основания до типа надземных несущих конструкций и этажности постройки. Рассмотрим основные виды фундаментов.

СТОЛБЧАТЫЙ ФУНДАМЕНТ

Столбчатый фундамент состоит из опор (столбов), объединенных на уровне обреза фундаментными балками (рис. 1).

Из-за того что опоры фундамента находятся на некотором расстоянии друг от друга, нагрузка, которую они воспринимают, получается сосредоточенной и передается на грунтовое основание точечно.

Рисунок 1. Столбчатый фундамент: 1 – обвязочная балка или ростверк (железобетонная балка), 2 – столб Особенности

Основными достоинствами столбчатых фундаментов можно считать экономию материалов и простоту возведения. Недостатком прежде всего является необходимость отдельного устройства цоколя, называемого в данном случае забиркой.
Столбчатые фундаменты можно выполнять из монолитного или сборного железобетона, дерева, кирпича, бута или асбестоцементных труб. При этом каменный или бетонный фундамент может быть устроен на песчаной, щебеночной или гравийной подушке, которая заменит не более половины его высоты и будет в высоту не более 15 см (только для сильных грунтов), а кирпичные столбы можно уложить на несколько рядов бутовой кладки. Зачастую столбы имеют внизу уширение – «подушку», которая позволяет им более прочно «сидеть» в грунте. На хорошем грунтовом основании столбчатые фундаменты порой возводят без фундаментных балок.

...

Столбчатый фундамент экономичнее ленточного в 1,5–5 раз. Чем больше расчетная глубина заложения, тем выше относительная экономия труда и материалов при выборе столбчатого фундамента. Однако следует помнить, что применение этого типа фундамента обусловливается гораздо большим количеством ограничений.

При возведении столбчатого фундамента опоры следует устанавливать во всех конструктивных узлах здания: в местах пересечения несущих стен (в том числе на углах) или под колоннами. Но этого зачастую мало, так как расстояние между опорами должно быть не более 3 м, а лучше, чтобы оно ограничилось 1,2–2,5 м. Эта величина обусловлена максимальным расстоянием, при котором не возникают деформации в фундаментных балках и несущих стенах под их собственным весом. Дополнительные столбы следует устанавливать под простенками, вспомогательными опорами и в точках сосредоточения каких-либо нагрузок. Если установки столбов в этих точках недостаточно, их просто равномерно распределяют по всему периметру несущих стен, следя за тем, чтобы опоры не располагались под проемами.

Фундаментная балка, которую укладывают поверх столбов для связи вертикальных опор между собой, может называться по-разному: обвязочной, ростверком или рандбалкой. Каждое из этих названий обозначает конструктивную особенность отдельного вида фундаментных балок. Ростверком называют железобетонную обвязку, а рандбалка – это более мощный ростверк с более крупными конструктивными размерами, применяется при больших расстояниях между столбами. Толщина рандбалки не должна быть менее четверти пролета (расстояния между опорами). Например, при пролете в 3 м минимальная толщина рандбалки составит 75 см. Рандбалки применяют, если пролет превышает 2,5 м. Иногда устройство рандбалок позволяет увеличить расстояние между опорами фундамента более чем на 3 м.

Фундаментные балки могут не применяться, если конструктивная система здания представляет собой каркас (стойки, колонны, а не стены), а грунтовое основании достаточно прочное. Но если стены здания предполагается выполнить из камня или бетона, устройство железобетонного ростверка является обязательным.

На каком грунте использовать столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент следует применять на прочном грунтовом основании. Он не подходит для строительства на крутом склоне, поскольку может быть опрокинут силами бокового давления грунта. Однако на участках с не очень большим уклоном допустимо строить столбчатый фундамент с жестким железобетонным ростверком (горизонтально расположенной фундаментной балкой, соединяющей вертикальные элементы конструкции и распределяющей нагрузку на фундамент).

Если грунтовое основание слабое, можно применить столбчатый фундамент, существенно увеличив общую площадь подошвы фундамента путем увеличения количества опорных столбов. Расстояние между опорами при этом сократится, а фундамент будет в меньшей степени подвержен просадке. Для определения расстояния между опорами при этом необходим расчет: общая площадь подошвы равна отношению нагрузки на грунтовое основание к несущей способности грунта. Разделив общую площадь подошвы на площадь подошвы одного столба, получают нужное количество столбов.

Если на участке строительства высокий уровень грунтовых вод, среди всех видов столбчатых фундаментов следует выбрать сборный железобетонный: ему не требуется набирать прочность на месте устройства. Можно также провести дренажные работы, осушив участок. Есть сборные столбчатые фундаменты, в которых блок-подушка уже соединена с блоком ФБС в заводских условиях. Такой фундамент удобно использовать во влажных условиях, поскольку отпадает необходимость сваривать закладные детали на месте строительства в неблагоприятных условиях.

Деревянный столбчатый фундамент не следует применять на влажных грунтах с высоким уровнем грунтовых вод: даже при правильной обработке дерева такой грунт намного сократит срок службы фундамента.

Для каких видов построек подходит столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент надо возводить только для зданий с легкими конструкциями (деревянные стены, щитовые или каркасные постройки) и без устройства подвала или цокольного этажа. Он подойдет для каркасного здания в том случае, если несущие надземные опоры расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга (в ином случае более целесообразен ленточный фундамент). Можно применять столбчатый фундамент и для невысоких зданий со стеновым несущим остовом.

Для зданий с тяжелыми конструкциями нужно использовать столбчатый фундамент, увеличив количество столбов и уменьшив расстояние между ними.

Фундамент из асбестоцементных труб можно применять только для каркасных и каркасно-щитовых построек.

Деревянный столбчатый фундамент (его еще называют «деревянные стулья») применим под здания с деревянными несущими стенами или легкими каркасными конструкциями. Недостатки деревянного фундамента – недолговечность и необходимость в его специальной обработке.

ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Ленточный фундамент устраивают по всей длине несущих (капитальных) стен здания – как наружных, так и внутренних. Отсюда и его название: фундамент образует как бы непрерывную ленту под несущими стенами и сам по сути является стеной, заглубленной в грунт (рис. 2).

Рисунок 2. Ленточный фундамент: 1 – несущие стены здания; 2 – ленточный фундамент Особенности

Ленточный фундамент на сегодняшний день является наиболее популярным типом фундамента, особенно в индивидуальном строительстве. Он может быть трех видов: монолитным, условно монолитным и сборным. Условно монолитные фундаменты возводят из нескольких разных материалов.

Поперечное сечение ленточного фундамента независимо от применяемого материала должно быть постоянным по всей длине фундаментной стены.

Рассмотрим особенности ленточных фундаментов из различных материалов.

Монолитный ленточный фундамент . Его устраивают из железобетона путем бетонирования пространства между стенами опалубки, устроенной в траншее после предварительного армирования этого пространства. То есть основные материалы в данном случае – бетон и арматура.

Группа фундаментов, которые можно назвать условно монолитными , включает в себя фундаменты, выполняемые в виде кладки на растворе или с последующей заливкой бетоном. Монолитными их можно считать лишь по той причине, что устройство стены фундамента осуществляется прямо на месте строительства. Однако на самом деле эти фундаменты монолитными не являются.

Бутовый ленточный фундамент . Этот фундамент выполняют из природного бутового камня на растворе или без него. Работы по возведению бутового фундамента относят к каменным. Бут лучше подходит для устройства фундамента небольшой глубины заложения (малозаглубленного) на пучинистом основании и грунте с большой глубиной промерзания. Бутобетонный фундамент насчитывает не менее 2000 лет своей истории, причем многие древние сооружения на его основе до сих пор не разрушены. Часто бутовый фундамент устраивают при возведении «экологических» домиков с бревенчатыми или щитовыми деревянными стенами.

Бутобетонный ленточный фундамент . Возведение фундамента данного вида требует предварительной установки опалубки, поскольку устройство фундамента предполагает засыпку мелких камней с последующей их заливкой бетоном. Бутобетонный фундамент больше других видов похож на монолитный, но в основном состоит из крупного заполнителя: щебня, гравия, кирпичного боя, осколков бутового камня.

Кирпичный ленточный фундамент . Устройство кирпичного фундамента, как и бутового, представляет собой каменные работы. Следует заметить, что для возведения фундамента и цоколя подойдет вовсе не любой тип кирпича, а только красный глиняный кирпич-железняк. Кирпичный фундамент можно возводить на сухом грунтовом основании с высокой несущей способностью.

Каменный (кирпичный или бутовый) ленточный фундамент на песчаной подушке . При возведении такого фундамента в траншею с ровными стенками (или в опалубку) сначала засыпают слой песка, утрамбовывая и уплотняя (поливкой водой) каждую прослойку в 10 см высотой. Песок должен занимать не более половины высоты фундамента.

Непосредственно по песчаной подушке ведут каменную кладку. Данный способ позволяет сэкономить на каменных материалах без потери несущей способности фундамента. Однако глубина заложения фундамента с учетом слоя песка может немного увеличиться по сравнению с чисто каменной конструкцией. Ленточный фундамент на песчаной подушке применим только на сухом и непучинистом грунтовом основании. В ином случае грунт требует специальной подготовки.

Ленточный фундамент смешанного типа . Сюда можно отнести кирпичный фундамент по бутовому или бутобетонному основанию. Сперва в траншее на части расчетной высоты фундамента устраивают бутовую или бутобетонную стенку, а уже по ней ведут кирпичную кладку. Часто такой тип фундамента применяют с декоративной целью или для большего удобства при устройстве гидроизоляции цоколя.

Песчаный ленточный фундамент . Такой фундамент можно возводить под одноэтажными зданиями из легких материалов (деревянные и металлические щиты, сруб, металлический каркас с обшивкой и т. п.) и нежилого назначения (или для временного проживания – дачный домик). Песчаный фундамент состоит из слоя утрамбованного песка и слоя щебня или кирпичного боя, уложенного сверху на песок непосредственно под надземные несущие конструкции.

Отмостку для песчаного фундамента принято делать в виде глиняного замка. Как и другие виды ленточного фундамента, песчаный устраивается в траншее, но со слегка расширяющимися кверху стенками. Дно траншеи обязательно должно представлять собой плотное грунтовое основание (слабый грунт не подойдет), по этому принципу определяют глубину заложения песчаного фундамента. Ширину подошвы фундамента устраивают на 10 см больше ширины несущих стен (или стоек, если здание каркасное). Засыпку песка ведут слоями по 15–20 см, после каждого слоя его трамбуют и уплотняют, поливая водой. Слой щебня или кирпичного боя должен быть от 20 до 30 см в высоту и состоять из 2–3 слоев, каждый из которых, как и песок, трамбуют. По щебню укладывают 2–3 ряда кирпича. Верх последнего ряда будет обрезом фундамента. Кирпичная кладка не обязательна: ее можно заменить цементно-глиняным или цементно-известковым раствором, которым заливают сверху щебень или кирпичный бой, тем самым укрепляя его.

Песчаный фундамент нельзя устраивать по влажному, пучинистому грунту. Если на участке строительства высокий уровень грунтовых вод, необходимо сначала провести дренажные работы.

Грунтоцементный ленточный фундамент . Как и песчаный, этот вид ленточного фундамента весьма экономичен, но его можно применять только на прочном основании и только под легкие строения, не предназначенные для постоянного проживания. Грунтоцементный фундамент обладает немного большей прочностью, чем песчаный, но и требует немного больших трудозатрат. Так, его приготовление ведут с помощью бетономешалки.

Сборный железобетонный ленточный фундамент . Как и монолитный железобетонный, этот тип фундамента выполняют из бетона и арматуры, однако армирование и заливка бетона происходят на заводе, а не на строительной площадке. На место устройства фундамента привозят уже готовые фундаментные блоки и выкладывают из них фундаментную стену. Блоки различают двух типов: блоки-подушки и блоки ФБС (фундаментный блок стеновой). Блоки-подушки укладывают в нижний ряд фундамента, затем на эти блоки кладут 2 или более рядов блоков ФБС. Для устройства сборного железобетонного фундамента необходим строительный кран.
На каком грунте использовать ленточные фундаменты
Ленточный фундамент целесообразен при возведении здания практически на любом грунтовом основании (в зависимости от типа грунта нужно просто применить определенную глубину заложения). Исключение составляют пучинистые грунты при большой глубине промерзания: в этом случае оптимальным вариантом будет устройство плитного или свайного фундамента. То же самое можно сказать про ленточные фундаменты небольшой прочности (песчаный, грунто-цементный, на песчаной подушке): они являются исключением из правила и требуют прочного и сухого основания.

Если основание сухое и непучинистое, ленточный фундамент может оказаться более выгодным, чем столбчатый, поскольку при возведении ленточного фундамента не потребуется отдельно сооружать цоколь, а конструкция будет более надежной.

Если грунтовое основание подвержено неравномерной просадке, ленточный фундамент является одним из оптимальных вариантов, но при этом в нем обязательно надо предусмотреть пространственное армирование по всему объему.

Если же основание сильноили среднепучинистое, но глубина промерзания в районе строительства невелика, нужно смело выбирать ленточный фундамент. Влияние грунтовых вод на подземные конструкции перед устройством ленточного фундамента можно ослабить, утрамбовав дно траншеи.

Ленточный фундамент применим на участках с крутым рельефом или с горизонтально подвижным основанием.
Для каких видов построек подходит ленточный фундамент Ленточный фундамент применяют для зданий практически с любыми несущими конструкциями. Он подойдет как для зданий с подвалом, так и без него. Но, как правило, ленточный фундамент чаще практикуют для зданий с тяжелыми стенами и перекрытиями (естественный и искусственный камень, железобетон), поскольку в зданиях с легкими несущими конструкциями выгоднее использовать столбчатый фундамент.

...

Следует помнить, что подвальный или цокольный этаж можно возводить без специальной подготовки основания лишь в том случае, если грунт достаточно сухой и необводненный. В иной ситуации надо предусмотреть хороший дренаж и качественную гидроизоляцию.

Если в здании есть подвал или цокольный этаж, ленточный фундамент является необходимостью.

ПЛИТНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Плитный фундамент представляет собой сплошную плиту, которая по совместительству может служить полом подвального или цокольного этажа (рис. 3).

Эту плиту сооружают из монолитного и (реже) сборного железобетона и обязательно армируют по всему объему.

Рисунок 3. Плитный фундамент в разрезе: 1 – железобетонная плита; 2 – уплотненная противопучинистая подушка (песок, щебень); 3 – цоколь из бетонных блоков; 4 – горизонтальная гидроизоляция; 5 – отмостка (булыжник); 6 – глиняный замок; 7 – грунт Особенности

Плитный фундамент иногда называют плавающим, а если он имеет очень малую глубину заложения – поверхностным, или незаглубленным. Плитный фундамент прост в устройстве, и поэтому довольно часто его применяют в индивидуальном строительстве. Для возведения плитного фундамента требуется разработка котлована, хотя для его поверхностного подвида иногда достаточно снять плодоносный слой грунта и выровнять площадку. Заглубленный плитный фундамент применяют при необходимости устройства подвала, но в индивидуальном строительстве этот тип фундамента из-за своей дороговизны встречается реже: заглубленный плитный фундамент предполагает большой объем земляных работ, что значительно повышает стоимость сооружения.

Плитный фундамент можно разделить на 2 основных подвида: со сплошной плитой и в виде плиты с решетчатой структурой. Сплошная плита может быть выполнена с ребрами жесткости или без них. Решетчатую плиту устраивают либо монолитным способом, либо из сборных железобетонных балок, расположенных перпендикулярно друг другу. Сборный плитный фундамент обладает меньшей прочностью, чем монолитный, даже если все стыки балок скреплены максимально жестко.

Сплошная монолитная плита с ребрами жесткости при их усилении (утолщении) и устройстве надежной теплоизоляции превращается в морозоустойчивый плитный фундамент, который иногда незаменим в регионах с суровым климатом. Толщина плиты при этом остается такой же, как и в обычном плитном фундаменте.
На каком грунте использовать плитные фундаменты
Плитные фундаменты применимы практически для любого грунтового основания. Плитный фундамент мелкого заложения на подвижном пучинистом грунте называют плавающим , потому что он перемещается вместе с ним. Причем такие перемещения не сказываются отрицательно на конструкциях здания, если плита фундамента хорошо армирована. Плавающий фундамент подойдет для грунта, предрасположенного к сильной просадке и с высокой степенью пучинистости, а также для насыпного грунта. Но если участок под строительство подвержен оползневым явлениям, останавливать свой выбор на плитном фундаменте не стоит. Целесообразность его применения можно определить с учетом всех возможных деформаций грунтового основания. Если его несущий слой обладает сильной подвижностью (те же самые оползневые явления), конструкция плитного фундамента не будет разрушена, но он вместе с домом может «уползти» с участка строительства.

Подведя итог вышесказанному, можно сделать вывод: плитный фундамент лучше других видов фундамента годится для грунтового основания с сильной вертикальной и умеренной горизонтальной подвижностью.

Существуют нюансы при устройстве плитного фундамента в зависимости от степени пучинистости грунта. При сильном пучении следует возводить монолитный железобетонный фундамент или в крайнем случае сборный железобетонный, все элементы которого жестко соединены. Если пучение грунта – средней силы, можно устроить как монолитный железобетонный фундамент, так и фундамент из блоков, уложенных на растворе. При слабом пучении для сооружения плитного фундамента подойдут бут, бутобетон, керамзитобетон и цементогрунт.

Для каких видов построек подходит плитный фундамент . Его применяют при сооружении зданий с тяжелыми конструкциями несущего остова – каменными и бетонными. Причем жесткость и вес надземной части постройки до определенной степени положительно влияют на надежность фундамента: чем выше жесткость и вес постройки, тем меньше деформаций в грунтовом основании и, следовательно, меньше риск при устройстве плитного фундамента.
Целесообразным выбор плитного фундамента будет в том случае, если здание простое в плане, иначе стоимость работ нулевого цикла повысится за счет расхода материалов: фундамент этого типа устраивают под всей площадью здания. По этой же причине плитный фундамент обычно используют в постройках, где плита фундамента может одновременно играть роль пола цокольного или первого этажа.

...

Выбирая между ленточным и плитным фундаментом, индивидуальные застройщики часто отдают предпочтение ленточному, поскольку здание с подвалом или цокольным этажом при этом обойдется дешевле.

Если отодвинуть на второй план вопросы стоимости, следует отметить, что плитный фундамент с перекрестными балками часто применяют в жилых домах высокого класса.

В зданиях с высоким цоколем сооружение плитного фундамента нецелесообразно, поскольку цоколь в данном случае не является частью фундамента, а возводится отдельно, с применением дополнительных материалов. Поэтому логичнее будет выбрать ленточный фундамент.

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

Свайный фундамент (рис. 4) по принципу работы конструкций аналогичен столбчатому: он точечно передает нагрузку на основание.

Однако есть между этими типами фундаментов и весьма серьезные различия: например, несущая способность, конструктивные размеры и способы устройства.

Рисунок 4. Свайный фундамент: 1 – внешняя фундаментная опора (свая); 2 – ростверк или сплошная плита; 3 – внутренняя фундаментная опора (свая) Особенности Основная несущая единица свайного фундамента – вытянутая в вертикальном направлении фундаментная опора, или свая. Сваи по способу устройства делят на забивные, набивные и винтовые.

...

Очень часто сваи считают наиболее дорогостоящим типом фундамента. Однако этот показатель относится только к сваям, забиваемым с помощью специальных машин и установок. В индивидуальном строительстве существует способ возведения свайного фундамента без их применения.

Забивные сваи изготавливают в заводских условиях, доставляют на место устройства фундамента уже в готовом состоянии и забивают в грунт с помощью специального механизма. Наиболее часто применяют железобетонные забивные сваи прямоугольного или квадратного сечения, реже – металлические или деревянные сваи.

Набивные сваи изготавливают непосредственно на месте возведения фундамента из монолитного железобетона: сначала в грунте бурят скважину необходимого диаметра, затем устанавливают в нее трубу, которая будет служить опалубкой. В зависимости от размеров скважины труба может быть асбестоцементной или стальной. Затем закладывают в нее арматурный каркас и небольшими порциями заливают бетон, по мере его твердения поднимая трубу опалубки на поверхность. Набивные сваи могут быть устроены и в несъемной опалубке, но это приводит к сильному удорожанию строительства и применяется крайне редко. Набивные сваи называют также буро-инъекционными, поскольку способ их устройства включает в себя бурение скважины и инъецирование в грунт бетонной смеси.

Винтовые сваи по способу устройства представляют собой почти то же самое, что и забивные сваи, с той лишь разницей, что их не вбивают, а вкручивают в грунт, пробуривая ими скважины. Винтовые сваи могут быть изготовлены из стали или железобетона.

Кроме вышеперечисленных типов, есть еще так называемые сваи-оболочки, представляющие собой железобетонную или стальную трубу, которую погружают в землю с помощью вибрации, а затем удаляют грунт, оказавшийся в полости сваи (этот процесс не всегда обязателен). Сваи-оболочки довольно непредсказуемы по своему поведению в процессе устройства, поэтому применяют их крайне редко и только в особых случаях. Диаметр одной такой сваи может достигать 1 м и более.

В зависимости от свойств грунтового основания различают 2 типа свай по способу их опирания на грунт: сваи-стойки и висячие сваи (рис. 5). Сваи-стойки упираются нижним концом в прочный грунт, а висячие сваи держатся в слабом грунтовом основании за счет боковой силы трения.

Рисунок 5. Типы свай по способу их опирания на грунтовое основание: а) свая-стойка, б) висячая свая; 1 – свая, 2 – слабый грунт, 3 – грунт средней прочности, 4 – прочный грунт, 5 – сила трения

Свайный фундамент, как правило, устраивают с помощью специального оборудования. Наименее затратный метод – использование ручного бура, но такой способ заделки свай подходит только для индивидуального строительства.

Свайный фундамент может быть устроен с ростверком или без него. Ростверк свайного фундамента, как и в случае со столбчатым фундаментом, выполняет роль связующего элемента, который заставляет фундамент работать как единую систему. Ростверк делают, как правило, из железобетона (сборного, сборно-монолитного или монолитного). В индивидуальном строительстве чаще применяют сборные ростверки: они проще по возведению. Ростверки различают высокие и низкие. Высокие расположены над поверхностью грунта и равномерно рассредоточивают нагрузку от надземных конструкций по сваям. Низкие ростверки заглублены в грунт и частично распределяют нагрузку от свай по грунтовому основанию, в то же время гася боковое давление грунта.
На каком грунте использовать свайные фундаменты
Этот тип фундамента применяют на слабых грунтовых основаниях, когда ни один другой вид фундамента не подходит по геологическим условиям. Особенно эффективны сваи в сильнопучинистом грунте с глубиной промерзания более 1,5 м. Свайный фундамент с использованием при его устройстве специальных установок экономически нецелесообразно применять на прочном грунте, если того не требуют конструкции здания. Однако ручной метод позволяет практиковать сваи и на плотном грунте с целью снижения объемов земляных работ, расхода бетона и времени строительства. В таком случае применение свайного фундамента не только экономически оправданно, но и выгодно.
Для каких видов построек подходит свайный фундамент
Устройство свайного фундамента обходится дороже всех остальных видов, поэтому чаще его используют при возведении крупногабаритных построек.

Если свайный фундамент предполагается сооружать в уже сложившейся застройке на небольшом участке, следует применить набивные сваи, потому что они оказывают наименьшее воздействие на грунт (соответственно и на близлежащие постройки) и приводят к меньшему шуму в процессе строительства.

В индивидуальном строительстве чаще используют винтовые сваи: некоторые их виды можно вкрутить в грунт вручную. Но если предполагается устроить в доме подвал, то от свайного фундамента нужно отказаться.

Свайный фундамент является оптимальным выбором, если при расчете конструкций для здания без подвала ширина ленточного фундамента получается слишком большой (шире 1,5 м).
Если на слабом грунте будет возводиться каркасное здание, логично устроить под каждой колонной куст свай , а не сооружать ленточный фундамент. Куст представляет собой несколько свай небольшого диаметра, объединенных общим ростверком (плитой или подушкой), который передает на них нагрузку от колонны.

...

Если нагрузка на фундамент невелика, буронабивные сваи могут оказаться экономичнее других типов фундамента. В качестве примера можно привести железобетонные буронабивные сваи диаметром 15 см и длиной 2 м под индивидуальный жилой дом, устраиваемые с помощью ручного бурения.

Кроме свайных кустов, по способу компоновки сваи бывают одиночными или в виде свайных лент (расположены в ряд).

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПА ФУНДАМЕНТА

Можно сделать несколько общих выводов по выбору типа фундамента.

1. При строительстве индивидуальных домов чаще применяют ленточные и столбчатые фундаменты. Но это не означает, что нужно делать «как все». Иногда оптимальным выбором может оказаться свайный фундамент.

2. Плитный фундамент нужно устраивать только при определенных геологических условиях, причем даже таких, при которых применение ленточных и столбчатых фундаментов весьма затруднено.

3. Устройство свай целесообразно (а часто и необходимо) при строительстве зданий на слабом грунтовом основании и при возведении многоэтажных зданий. Свайный фундамент является наиболее затратным из всех рассмотренных типов как по времени, так и по средствам. Но из этого правила есть исключения – сваи, внедряемые с помощью ручного бурения.

4. Столбчатый фундамент логичнее применять в постройках с легкими конструкциями на ровном грунтовом основании. Если участок имеет большой уклон, лучше использовать ленточный или свайный фундамент.

5. Бывает, что условия на строительном участке благоприятны для возведения любого типа фундамента. В таком случае следует руководствоваться экономическими показателями и критериями внешнего вида постройки.

Материалы для фундамента

Несущий остов, к которому относится конструкция фундамента, воспринимает вес постройки, а также ветровые, сейсмические и другие нагрузки. Поэтому изготавливают его из тяжелых долговечных материалов, которые выдерживают работу на сжатие, и, помимо прочности, должны удовлетворять требованиям долговечности и огнестойкости.

Как уже было отмечено в гл. Виды фундамента, в качестве материалов для возведения фундамента можно применять бетон, железобетон (состоящий из бетона и стальной арматуры), бутобетон (из мелкого камня и бетона), бутовый камень, кирпич, металл (сталь), асбестоцемент и дерево. Для легких, особенно временных, построек иногда используют песок или цементогрунт. При возведении фундамента из штучных материалов (например, кирпича) применяют строительные растворы, а для приготовления некоторых материалов (бетона) необходимы вяжущие вещества. Рассмотрим их все подробнее.

Во-первых, все строительные материалы можно разделить на жесткие и гибкие. Жесткие работают на сжатие, гибкие – на растяжение. В качестве примера рассмотрим бетон и дерево. Если сделать две аналогичные по размерам балки (деревянную и бетонную) и перекрыть ими одинаковый довольно большой пролет, то деревянная балка через некоторое время прогнется под собственным весом, а бетонная потрескается или даже переломится пополам. Поэтому бетон принято усиливать арматурным каркасом. В то же время идентичные по размерам стойки из дерева и бетона по-разному отреагируют на одинаково большую нагрузку, возложенную на них: если бетонная стойка выдержит нагрузку, немного сжавшись в вертикальном направлении, то деревянная балка может переломиться. В зависимости от этих физических характеристик для разных типов фундамента применяют различные материалы.

Выбор материалов следует осуществить до начала практических работ на строительной площадке. Он будет зависеть от геологических и климатических условий, а также от свойств надземных конструкций и материалов здания и предполагаемой величины нагрузок на фундамент и грунтовое основание.

Одно из основных свойств конструкций, учитываемых при выборе материалов, – их жесткость. Жесткостью конструкции называют ее способность не деформироваться под воздействием нагрузок. Эта характеристика зависит от геометрических параметров здания и такого качества материала, как упругость. Упругость материала – это его способность сжиматься и разжиматься при воздействии внешних сил.

Кроме всего перечисленного, следует обратить внимание, на какой срок службы должно быть рассчитано возводимое строение, поскольку на этот показатель существенно повлияют выбранные материалы.

БЕТОН

Бетон представляет собой твердеющий после укладки сложный каменный материал искусственного происхождения. Бетоны – группа строительных материалов, применяемых при возведении каждого дома и сооружения. Бетон состоит из смеси вяжущих веществ (таких как цемент и битум), воды, заполнителей (это гравий различных фракций, песок, шлак и щебень) и всевозможных добавок. Его можно изготавливать вручную или в небольших бетоносмесителях. Основной плюс бетона – в долговечности: такой фундамент может прослужить 100 и более лет. Бетон, как правило, применяют только в сочетании с арматурой, но ее свойства мы опишем отдельно. Также бетон используют при возведении бутобетонных фундаментов. Сложность состава бетона заключается в том, что для его приготовления нужно смешать между собой вяжущее вещество, искусственный или естественный заполнитель и воду, играющую роль затворителя при создании смеси. Иногда в бетон добавляют, кроме этого, специальные вещества для изменения его свойств. Оптимальное соотношение составляющих в сухой (незатворенной) бетонной смеси выглядит следующим образом: от 8 до 15 % объема – цемент, от 80 до 85 % – заполнитель.

Прочность бетона зависит от марки цемента, степени засорения его глинистым грунтом и твердости заполнителя. Качество бетона снижают попавшие в него отходы древесины, стружка, битый кирпич, куски шлака, снега и льда. Содержание в бетонной смеси различных компонентов определяется рецептурой, которая соответствует необходимой по прочности марке. Важнейшей составляющей бетона является цемент.

Бетоны используют в виде шлакоблоков (крупных стеновых блоков) и железобетона – сборного (в основном для фундаментов, перекрытий, оконных перемычек) и монолитного. Из него выполняют фундаменты, наружные и внутренние стены, перекрытия, перемычки, цоколи и другие конструктивные элементы зданий.

Бетон можно применять при устройстве всех типов фундаментов в зависимости от условий строительства, это наиболее распространенный на сегодняшний день строительный материал. Еще одно положительное качество бетона в том, что фундамент с его использованием можно делать как сборным, так и монолитным, т. е. изготавливать конструкции прямо на месте строительства. Сборный железобетон практикуют для изготовления ленточных и столбчатых фундаментов из блоков, плитных фундаментов из соединенных плит и балок, а также свайных фундаментов в виде забивных свай.

...

Составы бетонов и кладочных растворов подбирают исходя из видов конструкций и условий, в которых они будут эксплуатироваться.

Недостаток сборного железобетона в том, что устройство любого фундамента с его применением не может обойтись без специальной техники: подъемных кранов, дизель-молота, коперных установок и т. п. механизмов – в зависимости от его типа. Однако при сложных грунтовых условиях, не подходящих для твердения бетона прямо на месте строительства, сборный железобетон порой незаменим. Нечто среднее представляет собой сборно-монолитный железобетонный фундамент, устраиваемый из сборных элементов с замоноличиванием отдельных конструкций.

Бетонные блоки сборные для стен подвалов и фундаментов изготавливают сплошными из армированного тяжелого бетона, керамзитобетона и плотного силикатного бетона плотностью не менее 1800 кг/м3. Выпускают различные по размерам блоки для кладки стен подвалов и цокольной части домов. Наиболее подходящими для индивидуального строительства являются блоки размерами от 400 × 300 × 200 до 300 × 200 × 200 мм.

Фундаментные железобетонные блоки делят на 2 основных типа: блоки ФБС (фундаментный блок стеновой) и блоки-подушки (рис. 6). Для устройства сборных столбчатых фундаментов применяют несколько блоки: рядовые (вместо стеновых) и блоки-подушки, как правило, квадратные в плане и с одинаковыми боковыми гранями со всех четырех сторон. Все сборные блоки обладают значительной массой и требуют использования кранового оборудования.

Рисунок 6. Основные типы сборных железобетонных блоков: а) блок ФБС для ленточного фундамента, б) блок-подушка, в) рядовой блок для столбчатого фундамента, г) блок-подушка для столбчатого фундамента, д) блок-подушка в виде подколонника стаканного типа для столбчатого фундамента; 1 – закладные детали, 2 – стакан для установки колонны (столба)

Блоки-подушки укладывают в нижний ряд фундаментной стены. Как правило, они обладают утолщением книзу, хотя это и не обязательно.

Сборные блоки обладают маркой в зависимости от геометрических параметров. Исходя из того, какой ширины и высоты нужен фундамент, не сложно подобрать подходящие фундаментные блоки из большого числа их типоразмеров.

Фундаментные блоки, как ФБС, так и блоки-подушки, могут быть нескольких типов по принципу своего устройства (с предварительно напряженной арматурой, с консолями и т. д.). Так, с целью экономии материалов используют блоки с пустотами, однако следует помнить, что такие блоки обладают меньшей прочностью, поэтому применять их допустимо только на сухом и маловлажном грунте. Сквозные пустоты в блоках не должны превышать 4 см в ширину. Замкнутые пустоты могут быть больше по размерам.

Ширина стороны квадрата рядового фундаментного блока для столбчатого фундамента в плане должна быть не менее 10 см. Ширину стороны подколонника (блока-подушки) в плане получают, умножив ширину рядового блока на 2,5 или 3.

Нормативный срок службы железобетонного фундамента любого типа при соблюдении всех технологических условий строительства составляет примерно 150 лет.

Для возведения монолитного фундамента из железобетона бетонную смесь можно приготовить самостоятельно с помощью бетономешалки или заказать на заводе с доставкой в бетоновозе на место строительства. Изготавливают бетон из сухого вяжущего вещества, заполнителя и воды. Иногда для придания бетону особых свойств используют пластификаторы и другие добавки.

Кроме способа устройства, бетоны классифицируют по виду вяжущего вещества, типу заполнителя, структуре, прочности, морозостойкости, водонепроницаемости, стойкости к химически агрессивной среде, удобоукладываемости и способности сохранять однородность при транспортировке и укладке.

По виду вяжущего вещества бетон может быть цементным, известковым, шлаковым, гипсовым. Таковы основные разновидности бетона по этой классификации. Для возведения фундаментов используют, как правило, цементный бетон, в редких случаях – известковый.

По типу заполнителя бетоны делят на плотные, пористые и специальные. Если бетон пористый, его прочность во многом зависит от марки заполнителя. Ко всем заполнителям для бетона предъявляют три основных требования:

• он должен быть фракционным – нельзя применять природные смеси из различных заполнителей, не разделив их на типы по крупности;

• он обязан быть чистым, без лишних примесей;

• лучше использовать местный заполнитель.

Бетоны делят на марки по морозостойкости . Число в обозначении марки говорит о количестве циклов оттаивания-замораживания бетона, погруженного в воду. Соответственно, чем выше это число, тем выше морозостойкость бетона. Для изготовления свай применяют бетон не ниже М200, арматуру высокого класса и цемент высокой прочности. При несоблюдении этих рекомендаций железобетонные сваи способны разрушиться. Бетон высокой прочности необходим также при сооружении плитного (в том числе плавающего) фундамента.
Для других типов фундаментов на сухом или маловлажном грунтовом основании можно применять бетон марки М50. Если же грунтовое основание средней влажности, подойдет бетон марки не менее М75. На основании, сильно насыщенном влагой, устраивают фундамент из бетона марки М100 и выше.
Удобоукладываемость – это способность затворенной бетонной смеси без затруднений заполнять форму опалубки, не меняя свои структуру и плотность. Удобоукладываемость, в свою очередь, зависит от таких показателей, как подвижность, жесткость и водосодержание. Кроме этого, для разных способов уплотнения бетона нужна различная степень удобоукладываемости бетонной смеси.

...

Условно влажность грунтового основания определяют по уровню залегания грунтовых вод. Если он превышает 3 м, то грунт сухой; если глубина залегания грунтовых вод составляет 1–3 м, грунт считают влажным. Если уровень грунтовых вод менее 1 м, грунтовое основание называют насыщенным влагой.

Подвижность бетонной смеси – это ее возможность растекаться под давлением своего веса без расслоения, т. е. с сохранением однородности. По степени подвижности бетонная смесь может быть малоподвижной, подвижной, пластичной или литой. Подвижность бетонной смеси, как и некоторые другие свойства бетона, можно определить с помощью стандартного бетонного конуса.

Он выполнен из стали с диаметрами оснований в 10 и 20 см. Высота конуса составляет 30 см. Для проведения эксперимента его устанавливают на ровный поддон, стоящий на горизонтальной поверхности. Иногда в нижней части конуса есть специальные «ноги», служащие для прижимания его к поверхности: нижний диаметр конуса должен плотно прилегать к поддону, чтобы бетонная смесь не вытекала. Приготовленную бетонную смесь заливают в конус через воронку тремя партиями, после каждого залива уплотняя ее щупом (не менее 20 штыковых движений). По заполнении конуса воронку убирают, срезая бетонную смесь вровень с верхним диаметром, а сам стандартный конус медленно поднимают и ждут, пока бетонная смесь не прекратит оседать. Затем с помощью рейки и мерной линейки определяют разность в высоте стандартного и бетонного конусов. Эта величина показывает осадку конуса.

Если она составляет 1–4 см, бетонная смесь малоподвижна. Такая смесь требует сильного уплотнения при укладке. Ее применяют для фундаментов, несущих стен большой толщины, толстых перекрытий с редким армированием. При осадке конуса от 4 до 9 см бетонную смесь можно назвать подвижной, она также требует уплотнения и трамбования при укладке, но в целом укладывается легче. Подвижную смесь можно использовать при сооружении несущих стен, перекрытий, фундаментов. Если величина осадки конуса от 9 до 15 см, бетонная смесь пластичная и при укладке легко уплотняется ручной трамбовкой. Из пластичной смеси делают столбы, стены и балки с не очень частым армированием. Иногда пластичную смесь применяют и для устройства фундаментов. Осадка конуса более чем в 15 см говорит о том, что смесь литая. Она наиболее подвижна, быстро заполняет опалубку и почти не нуждается в уплотнении. Литую смесь удобно использовать для бетонирования тонких конструкций с частым расположением арматурных стержней – например, для заливки бетона в асбестоцементную трубу. При этом осадка конуса не должна превышать 22 см, иначе бетонная смесь считается слишком жидкой и непригодной для фундаментных работ.

...

Бетонная смесь для возведения бутобетонного фундамента должна обладать подвижностью от 5 до 7 см. Иначе она не сможет проникнуть в пустоты между камнями.

Кроме подвижности, удобоукладываемость бетонной смеси зависит от ее жесткости. Этот показатель зависит от того, сколько времени требуется для уплотнения и выравнивания отлитого стандартного конуса бетонной смеси с помощью щупа и вибратора. Чем меньше времени для этого необходимо, тем выше жесткость смеси. Как правило, ее определяют в том случае, если осадка конуса при определении подвижности очень мала. Жесткость смеси для фундаментных работ не должна превышать 10 с.

Еще один показатель, влияющий на удобоукладываемость, – это водосодержание, показывающее, сколько процентов в общем объеме смеси занимает затворитель. Чем больше этот показатель, тем выше подвижность смеси и тем ниже ее жесткость.

По структуре бетон может быть плотным (особо тяжелый, тяжелый и облегченный бетон), легким (поризованным, ячеистым и крупнопористым, или крупнозернистым) и особо легким. Для возведения фундамента применяют плотный бетон. Рассмотрим подробнее группы бетона по плотности.

1. Плотные бетоны (более 1800 кг/м3):

• особо тяжелые (более 2500 кг/м3) на особо тяжелых заполнителях (например, на магнетите) применяют для специальных конструкций, в индивидуальном строительстве не используют;

• тяжелые (2200–2500 кг/м3) на плотных заполнителях (песок, гравий, щебень из прочных пород) и цементном вяжущем, с крупнозернистой структурой практикуют наиболее широко – они неприхотливы;

• облегченные (1800–2200 кг/м3) на более легких заполнителях и цементном вяжущем применяют для возведения несущих конструкций.

2. Легкие бетоны (500–1800 кг/м3):

• поризованные (керамзитобетон) на искусственных и естественных пористых заполнителях (мелких и крупных) и цементном вяжущем неприхотливы при твердении;

• ячеистые (газобетон, пенобетон) на основе тонкодисперсного кремнеземистого заполнителя и цементного, известкового или смешанного вяжущего, с ячеистой структурой твердеют при тепловой обработке в автоклавах или при повышенном атмосферном давлении;

• крупнопористые, или крупнозернистые, на основе плотного или пористого крупного заполнителя без добавления мелкого заполнителя («беспесчаный» бетон), с крупнопористой структурой твердеют в любых условиях.

3. Особо легкие бетоны (менее 500 кг/м3) отличаются от ячеистых более легким пористым заполнителем, применимы в качестве теплоизоляции.

Однородность бетонной смеси имеет большое значение. Если бетонная смесь расслаивается при транспортировке или укладке, следует ожидать, что конструкции из такого бетона будут обладать низкой несущей способностью из-за невысокой связности материала. Расслоение смеси происходит в результате выделения из нее каких-либо компонентов, например воды или заполнителя. Однородность зависит от того, насколько верно подобран состав бетонной смеси.
Прочность бетона, как и любого другого материала, включает две характеристики: прочность на растяжение и на сжатие. У бетона низкая прочность на растяжение, но высокая прочность на сжатие. Первая характеристика является недостатком, который устраняют с помощью армирования.

...

На прочности бетона для сооружения фундамента не стоит экономить. Иначе весьма вероятно, что через некоторое время после возведения постройки фундамент «поплывет» или деформируется, его придется укреплять, ремонтировать или даже заменять.

У бетона значителен показатель усадки – изменения вертикальных линейных размеров материала при твердении на воздухе. Сокращение размеров в среднем составляет от 0,3 до 0,5 мм на 1 м, а в первые сутки твердения может достигать 70 %.

Кроме основных составляющих бетонной смеси, в нее могут быть введены дополнительные материалы – специальные добавки, улучшающие свойства бетона.

Самые популярные из них – пластификаторы. Эти добавки нужны для повышения пластичности смеси. В зависимости от того, насколько нужно увеличить плотность, морозостойкость и другие характеристики бетона, применяют различные марки пластификаторов. При возведении монолитных железобетонных фундаментов наиболее распространены пластификаторы марок ISOLA FM-86/8; C-3. Эти пластификаторы увеличивают плотность бетонной смеси до 40 %, морозостойкость – до 50 %, а также позволяют сэкономить до 20 % цемента.

При введении в бетон нескольких добавок следует проверять, все ли они являются химически устойчивыми (проще говоря, можно ли их совмещать с другими добавками). Важный показатель – экологичность добавки.

Среди добавок, уменьшающих время твердения бетонной смеси, наиболее популярны хлористый кальций (добавляют в цемент в количестве до 2 % от его массы) и соляная кислота (вводят в количестве до 1,5 % от массы цемента).

Соотношение составляющих бетонную смесь материалов для каждого строительного случая индивидуально. Наиболее распространены следующие пропорции: на 1 кг цемента берут по 2 кг песка, щебня, 700 г воды. Главное, чтобы в результате получилась смесь с нужными свойствами.

СТАЛЬ

Сталь, как правило, представляет собой сплав двух металлов (железа и чугуна) с углеродом. Нержавеющую сталь изготавливают из хрома и никеля, но при устройстве фундаментов ее не применяют из-за высокой стоимости. С помощью прокатки, литья, прессования и термообработки можно получить сталь с различными физическими и химическими свойствами.

При сооружении фундаментов сталь используют в металлических сваях и арматуре, реже – при возведении столбчатого фундамента из металлических труб, заполненных цементно-песчаным раствором с наружной обработкой гидроизоляционным составом, а для также металлических обвязочных балок.

Стальные сваи могут представлять собой прокатный стальной профиль в виде длинного стержня или трубу. Стальные сваи обладают несколькими недостатками: для их заглубления необходимо специальное оборудование (если диаметр сваи более 100 мм, а длина более 3 м); из-за большого расхода металла повышается стоимость таких фундаментов; сваи изготавливают из обычной стали, поэтому их необходимо обрабатывать антикоррозионным составом. Стальные сваи могут быть забивными и винтовыми. В первом случае для их внедрения в грунт необходимы дизель-молот или копровая (коперная) установка, во втором случае – кабестан. Копровая установка представляет собой механизм для подъема сваи, ее корректировки, погружения в грунт и извлечения с помощью выдергивателя. Такой механизм может быть установлен, например, на базе экскаватора или другого строительного оборудования. Кабестан – механизм с вертикальным воротом, позволяющим вкручивать сваи в грунт. Дизель-молот применяют для забивания свай с помощью механизма, аналогичного по работе дизельному двигателю. Все эти установки вызывают колебания грунта и создают сильный шум.

Для изготовления железобетона и укрепления некоторых каменных фундаментов применяют стальную арматуру – металлические стержни различных диаметров и профилей. Тип арматуры подбирают в зависимости от вида фундамента. Арматуру делят на типы в зависимости от диаметра или поперечного сечения, вида профиля, способа изготовления и устройства.

Во-первых, различают жесткую и гибкую арматуру. Чаще применяют гибкую арматуру (рис. 7). Жесткая арматура представляет собой прокатные профили в виде двутавров, швеллеров, уголков, иногда – труб. При этом в ход могут пойти изделия, относящиеся к металлолому, но сохранившие свои конструктивные свойства. Кроме стали, для армирования конструкций используют стеклопластики и некоторые другие материалы, но крайне редко.

Рисунок 7. Образцы гибкой арматуры по типам и видам поперечного сечения: а) гладкий горячекатаный стержень (тип арматуры А-I); б) проволочная арматура круглого сечения; в) стержневая горячекатаная арматура периодического профиля (тип арматуры А-II); г) стержневая горячекатаная арматура периодического профиля (типы арматуры А-III и А-IV)

Рисунок 7 (продолжение). Образцы гибкой арматуры по типам и видам поперечного сечения: д) стержневая горячекатаная арматура периодического профиля менее распространенных типов; е) холодносплющенная проволочная арматура периодического профиля; ж) семипроволочная прядь класса К-7; з) трехпрядевый трос класса К-3

Гибкую арматуру можно разделить на стержневую и проволочную. Стержневая арматура менее гибкая, ее выпускают диаметром от 6 до 90 мм. Она делится на 7 классов по прочности, показатель которой тесно связан с величиной поперечного сечения.

Стержневая арматура – наиболее популярный вариант. По способу изготовления она может быть горячекатаной, термически упрочненной или усиленной с помощью вытяжки. Проволочная арматура диаметром от 3 до 8 мм может иметь вид прядей, канатов, а также сварных и тканых сеток.

Для фундаментных работ применяют арматурные стержни и канаты с диаметром поперечного сечения более 12 см, а также жесткую арматуру. Номер сечения арматурного стержня по сортименту соответствует размеру его поперечного сечения. Размер сечения устанавливают с помощью расчета в зависимости от необходимой общей массы арматуры.
Стержневая и проволочная арматура бывает нескольких видов в зависимости от способа применения (рис. 8): отдельный стержень или проволока, сетка, линейно вытянутый или распределенный по площади пространственный каркас. В зависимости от расположения стержня в пространственном каркасе он может быть продольным или поперечным.

Рисунок 8. Виды арматуры: а) отдельные стержни, б) плоский каркас, в) пространственный каркас, г) арматурная сетка плоская, д) арматурная сетка рулонная, е) армоблок; 1 – рабочие стержни прямые, 2 – рабочие стержни отогнутые, 3 – монтажные стержни, 4 – хомуты, 5 – распределительные стержни, 6 – сетки, 7 – пространственный каркас

Способ армирования следует выбирать в зависимости от геометрических параметров армируемой конструкции. Например, при устройстве столбов и балок применяют линейно вытянутый пространственный каркас, состоящий из пучка продольных стержней, связанных поперечно хомутами из арматуры меньшего диаметра. При возведении фундаментов чаще применяют пространственный каркас из стержней. Арматуру в виде отдельного стержня используют при замоноличивании асбестоцементных столбов и устройстве железобетонных свай. Этот стержень должен иметь довольно большой размер сечения. При устройстве плитного фундамента арматурный каркас представляет собой пространственную сетку. Плоские сетки для армирования фундамента почти не применяют, но они могут быть использованы для усиления каменной кладки.

По способу соединения деталей различают сварную и перевязанную арматуру. Перевязку арматурных стержней осуществляют с помощью гибкой прочной проволоки.

По назначению арматура может быть рабочей, монтажной и распределительной. Рабочую устанавливают непосредственно в конструкциях, монтажная выходит за пределы конструкций и служит для соединения конструктивного элемента с другим элементом путем перевязки или сварки закладных деталей (так обычно называют выпуски монтажной арматуры). Распределительная арматура может быть установлена по другим конструктивным соображениям.

В зависимости от вида поперечного сечения гибкая арматура бывает гладкой или периодического профиля (например, ребристого). Ребристая арматура предпочтительнее, поскольку имеет более сильное сцепление с бетоном.

В отдельный вид можно выделить напрягаемую арматуру, которую применяют в предварительно напряженных конструкциях для резкого повышения их сопротивления разрыву.
Как ни странно, стальная арматура может быть различна и по материалу . Например, стальные канаты выполняют из низкоуглеродистой и низколегированной стали. Виды стали различны по прочности в зависимости от содержания углерода и легирующих добавок. Чаще арматуру делают из углеродистой стали общего назначения, низколегированной, с добавками марганца и кремния.

БУТОВЫЙ КАМЕНЬ

Бутовый камень представляет собой природный камень неправильной формы и принадлежит к штучным, или кладочным, материалам. Мелкий бутовый камень, скол из карьеров, щебень и т. п. грубообломочные породы применяют при возведении бутобетонных фундаментов.

Каменные природные материалы – это строительные материалы и изделия, которые получают из горных пород путем механической обработки – раскалывания, распиливания, дробления. При этом каменные природные материалы фактически полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы. Она представляет собой скопление минералов более или менее постоянных состава и свойств. Природное химическое соединение, которое является однородным по составу, строению, физическим свойствам, образуется в результате разнообразных физико-химических процессов, происходящих в земной коре, называется минералом. По происхождению они бывают метаморфическими, магматическими, осадочными горными породами. Те из них, которые образовались в толще земной коры в результате видоизменения осадочных или магматических пород под действием давления, температур и т. д., называют метаморфическими породами . К ним относятся мрамор, кварцит, глинистые сланцы, гнейсы. Породы, которые сформировались в результате остывания и кристаллизации магмы (расплавленной массы силикатного состава, находящейся в глубинах земной коры), называют магматическими породами . Изверженные горные породы делят на излившиеся (диабаз, базальт, порфиры) и глубинные (диорит, габбро, лабрадорит, гранит). Из перечисленных материалов нам знаком гранит, он тоже часто используется в строительстве, как и мрамор, и выполняет те же функции. Хороший долговечный материал, возможно, дороговат, но он оправдывает свою стоимость. Породы, которые образовались в результате разрушения (выветривания) горных пород под действием внешних условий или в ходе осаждения веществ из какой-либо среды, называют осадочными . Они могут быть обломочными, т. е. механическими отложениями (к ним относятся песчаник, гравий, песок); глинистыми, т. е. органогенными (гипс, доломит, известняк, магнезит, мел, диатомит, трепел). Эти материалы чаще других применяют в строительстве и используют при приготовлении растворов, бетонной смеси, кирпича и многого другого.

Каменные природные материалы классифицируют по основным признакам – плотности, пределу прочности при сжатии, морозостойкости, водостойкости. Эти свойства нам уже знакомы. Их необходимо знать для того, чтобы правильно и безошибочно выбрать строительный материал, в данном случае каменный.

По плотности в сухом состоянии каменные природные материалы делят на тяжелые и легкие.

По пределу прочности при сжатии классифицируют по маркам: от 1 до 20 – легкие, от 10 до 100 – тяжелые; по морозостойкости – на марки 10–300 Мрз; по водостойкости – на группы 0,6; 0,75; 0,9; 1.

Изделия из природного камня делят на грубоколотые под скобу, грубой тески, получистой тески, пиленые, бутовый рваный камень. Колотые и тесаные плиты трудоемки при изготовлении, в связи с чем их применяют ограниченно. Такими плитами облицовывают уникальные здания, памятники, гидротехнические сооружения, набережные.

Бутовый камень добывают из осадочных и изверженных пород. Предел прочности бутового камня – не меньше 10 МПа; коэффициент размягчения – не ниже 0,75; масса камня – до 40 кг. Бутовый камень применяют для устройства фундаментов под малоэтажные здания (от 1 до 3 этажей), а также для облицовки цоколей. Для выполнения облицовки подбирают плоские камни. Для устройства фундамента следует применять бутовый камень с минимальной несущей способностью 100 кг/см2.

Фундамент из природного камня при соблюдении правильной технологии кладки прослужит около 50 лет. При этом многие его конструктивные свойства намного превышают по качеству те же показатели кирпича. Так, природный камень слабо впитывает воду, поэтому менее подвержен разрушению во влажной среде, а также почти не приводит к расслоению строительного раствора, поскольку практически не забирает из него влагу.

Еще один плюс в том, что можно использовать местный материал.

Однако бутовый фундамент вызывает больше трудозатрат, чем кирпич, так как, помимо выполнения работы вручную, этот тип кладки требует тщательной подгонки камней, имеющих различные формы.

На грунтовом основании, сильно насыщенном водой, нельзя устраивать бутовый фундамент из песчаника или известняка. В этом случае подойдут диорит, базальт или гранит: эти породы можно использовать и на более прочном основании, если экономия средств не имеет принципиального значения.

В зависимости от форм и размеров бутовый камень делят на собственно бут, бут-плитняк и булыжный камень. Булыжный камень отличается от бута меньшими размерами (от 12 до 25 см по сравнению с бутовым камнем размерами до 50 см) и большей окатанностью граней. Бут-плитняк имеет высоту (или толщину), намного меньшую его длины и ширины, т. е. это довольно плоские бутовые камни, имеющие достаточно ровные и примерно параллельные друг другу большие плоскости. Бут-плитняк упрощает процесс кладки фундамента.

...

Чтобы выбрать для устройства фундамента природный камень, нужно проверить его на наличие трещин, расслоений и других механических дефектов (их не должно быть). После осмотра следует испытать камень на прочность. Для чего надо ударить по нему со средней силой обычным молотком. Звук удара чистый, и камень не потрескался? Значит, он вполне подходит для возведения фундамента. Помимо этого, непосредственно перед кладкой бутовый камень требуется очистить от загрязнений и смочить водой.

Одним только бутом при устройстве фундаментных стен и столбов обойтись почти невозможно. В любом случае понадобится заполнять небольшие пустоты булыжником, рваным камнем и щебнем. Рваным называют бутовый камень неправильной формы с очень неровными сколотыми гранями.

Бут в зависимости от правильности формы делят на неправильный и постелистый. Постелистый бут по своим параметрам ближе к буту-плитняку и обладает более сглаженной формой. Его применяют для укладки первого ряда стены или столба.

КИРПИЧ

Кирпич, как и бутовый камень, является штучным материалом и предполагает ведение каменных работ с устройством кладки по особым правилам. Но в отличие от бутового кирпич представляет собой камень искусственного происхождения.

Кирпич – весьма распространенный материал в современном строительстве. Малоэтажные жилые дома возводят из глиняного и силикатного кирпича. Минусом кирпичных фундаментов является низкий нормативный срок службы – всего 30 лет. Как правило, реальный срок службы при соблюдении всех технологий значительно превышает нормативный, но в любом случае по этому показателю кирпич проигрывает железобетону, стали и природному камню.

Кирпичный фундамент нельзя применять на грунтовом основании, насыщенном водой. Без специальной подготовки он подходит только для сухого и прочного грунта.

Все каменные материалы классифицируют по типу и способу изготовления изделий, назначению, виду применяемого сырья, плотности, теплопроводности, прочности при сжатии. Их классификацию материалов нужно знать для того, чтобы при подборе строительных материалов можно было ориентироваться, какой лучше, дешевле и выгоднее использовать.

По виду изделий, применимых для возведения фундамента и цоколя, различают кирпич и камни керамические и силикатные, кирпич пустотелый и полнотелый массой не более 4,4 кг. Каждый из них имеет свой вес, а мастер должен исходя из этого подобрать материал, приемлемый для работы в данный момент.

Для устройства фундаментов используют глиняный кирпич, для возведения цоколя иногда применяют силикатный. Но силикатный кирпич годится для цокольных работ только в том случае, если грунт сухой или маловлажный.

По назначению каменные материалы разделяют на рядовые, применяемые для кладки наружных и внутренних стен; лицевые, предназначенные для облицовки стен зданий и сооружений. Кроме того, облицовочный кирпич может быть различным по цветовой гамме, а по качеству он превосходит обычный силикатный.

По виду практикуемого сырья и способу изготовления различают:

• кирпичи, которые получают методом пластического или полусухого прессования из глины, трепела, диатомита, образующего при обжиге спекшийся черепок;

• кирпичи силикатные, которые производят методом прессования смеси песка и извести или другого кремнеземистого и известково-содержащего компонента, твердеющие в автоклаве.

Кирпич силикатный при возведении несущих стен применяют марок 75 и 100.

Кирпич керамический – каменный штучный пустотелый или полнотелый строительный материал правильной формы, изготавливаемый из глинистого сырья путем обжига.

По плотности все каменные материалы делят на особо легкие, легкие, облегченные, тяжелые.

Каменные материалы бывают низкой, средней и высокой теплопроводности. Этот фактор также необходимо учесть, чтобы потом не сетовать на то, что вы не можете хорошо протопить свое жилище и что тепло не держится.

Каменные стеновые материалы существуют высокой, средней и низкой прочности. Например, для кирпича полнотелого высокая прочность – 200, 250, 300; средняя – 125, 150; низкая – 75, 100. Для кирпича и камня керамических и силикатных пустотелых высокая прочность – 150, 200, 250; средняя – 100, 125; низкая – 75 и т. д. Чтобы было понятнее, прочность – это и есть марка. Чем больше марка материала, тем выше его прочность.

Различают также несколько марок кирпича по морозостойкости. Их обозначают числами 15, 25. 35 и 50.

Для фундаментных работ следует использовать красный полнотелый обожженный кирпич пластического формования трех видов: обыкновенный, утолщенный и модульный. Силикатный кирпич подходит только для надземных работ.

...

Выбрать качественный кирпич для возведения фундамента несложно. Нужно обратить внимание на цвет материала и его форму. Если кирпич имеет алый оттенок, его применять не следует: это недостаточно обожженный кирпич. Если же он имеет слегка искаженную форму (например, выпуклые или вогнутые грани), можно судить об излишнем обжиге: этот кирпич тоже не годится для ответственных строительных работ.

Обыкновенный кирпич имеет размеры 250 × 120 × 65 мм при весе 3,3–3,8 кг. Он, в свою очередь, может быть нескольких подвидов: например, с небольшим углублением. Утолщенный кирпич отличается от обыкновенного только высотой, которая составляет 88 мм вместо 65. Модульный кирпич, напротив, имеет такую же высоту, как и обыкновенный, но ширину и длину чуть большие: 138 × 288 мм. Кроме этих видов, иногда применяют модульный утолщенный глиняный кирпич, самый крупный по размерам: 288 × 138 × 88 мм.

Плотность кирпича для фундаментных работ должна составлять не менее 1600 кг/м3.

АСБЕСТОЦЕМЕНТ

Для устройства столбчатых фундаментов иногда используют столбы и трубы из асбестоцемента. Такую конструкцию устраивают в пробуренной вручную скважине, причем после внедрения в грунт трубы в нее заливают бетон (т. е. сама труба служит как бы несъемной опалубкой).

Асбестоцемент представляет собой материал из смеси асбеста, цемента и воды в соотношении асбеста к цементу по массе 12–20: 100. Марка цемента должна быть высокой, асбест, напротив, допустим низкого качества. Асбестоцемент можно назвать армированным каменным материалом, в котором роль арматуры выполняют волокна асбеста. Асбестоцементные трубы изготавливают из листов толщиной от 5 до 10 мм.

Асбестом называют любой минерал, имеющий волокнистое строение. Он может быть белого, желтого, светло-зеленого или серого цветов.

Как материал для возведения фундамента асбестоцемент малоизвестен, однако применяется при возведении подземных конструкций уже более века.

Асбестоцемент обладает высокими огнеупорностью, водостойкостью и прочностью, а также химической стойкостью и радиационной защищенностью.

Срок службы фундамента из асбестоцемента в несколько раз превышает аналогичную характеристику металлического фундамента.

Однако есть у этого материала и существенные недостатки, например хрупкость и подверженность деформации при постоянном сильном изменении влажностного режима.

Эти показатели позволяют применять асбестоцемент преимущественно только в индивидуальном строительстве, а его недостатки можно ослабить с помощью армирования стальными стержнями, особых водоотталкивающих добавок.

Труба для устройства столбчатого фундамента должна иметь внешний диаметр от 20 до 40 см, а иногда и более.

В качестве внутреннего армирующего стержня может выступать асбестоцементная труба меньшего диаметра.

ДЕРЕВО

Дерево – материал природного растительного происхождения, который используют при возведении столбчатых и свайных фундаментов. Применение дерева в качестве строительного материала ограничивает срок службы постройки, но значительно сокращает материальные расходы.

В России испокон веков строили дома из бревен (в том числе и оцилиндрованных), бруса обыкновенного и клееного. Сегодня деревянное строительство привлекает многих своими высокими экологическими качествами. Деревянные дома обычно стоят до 25 лет, однако при хорошем выполнении строительных работ (гидроизоляции и проветривания стен), а также облицовке кирпичом срок жизни дома можно значительно продлить.

Слабая сторона деревянных домов заключается в их повышенной огнеопасности, плохой влагостойкости и недолговечности. Однако если пропитать дерево антипиренами, то огнестойкость повышается. Но обработка дерева эффективна лишь при проведении ее в заводских условиях.

При раскрое (продольной распиловке) бревен получают пиломатериалы различных видов и размеров. Их используют целиком или вырабатывают самые различные заготовки строительных деталей. Пиломатериалы по характеру обработки делят на горбыль (односторонние обрезные), обрезные (опиленные со всех четырех сторон), необрезные (опиленные с двух сторон).

Деревянный фундамент из бревен без специальной обработки рассчитан на срок службы не более 20 лет (минимальный срок службы составляет 10 лет). Но при правильной обработке деревянных конструкций они могут прослужить намного дольше.

Для устройства столбов и свай, а также деревянных обвязочных балок используют прямые очищенные от коры и ошкуренные бревна без пороков и дефектов древесины.

К дефектам в отличие от пороков относят механические повреждения лесоматериала. Это инородные включения, обдир коры, зарубы и запилы, отщепы, сколы, обугленность, обзол, скос пропила, следы зубьев пилы, волнистость пропила, покоробленность пиломатериалов и другие нарушения их целостности и геометрических параметров.

Диаметр бревен может составлять от 22 до 34 см для свайного фундамента и от 18 до 25 см для столбчатого. Длина деревянных свай достигает 8,5 м.

Для возведения фундаментов применяют только дерево твердых хвойных пород (исключение составляет дуб, древесина которого тоже обладает необходимой прочностью). Это сосна, лиственница, пихта, реже – ель. Для устройства свай используют бревна с естественной коничностью (сужение от основания ствола к его верхушке), не обрабатывая их до получения постоянного сечения на всей длине сваи.

...

Многие значительные постройки Санкт-Петербурга, в том числе величественные соборы и дворцы, возведены на фундаменте с применением деревянных свай, поскольку местность, на которой строили город, была заболочена, т. е. грунт отличался низкой несущей способностью, а стальные сваи в то время еще не применяли. Деревянные сваи XIX в. во многих постройках до сих пор в определенной степени сохранили свои несущие свойства.

Для того чтобы деревянный фундамент прослужил достаточно долго, дерево необходимо проверить на наличие гниения и каких-либо заболеваний древесины, а также предварительно обработать. Для этого применяют обжиг и специальные химические препараты. Один из способов защиты дерева от гниения – смоление. Причем некоторые хвойные породы сами по себе являются просмоленными и не нуждаются в дополнительной обработке.

Несмотря на современные способы защиты от гниения и методы повышения огнестойкости, деревянные фундаменты пока не получили широкого распространения, хотя сегодня их используют все чаще, как и в былые времена, когда дерево было самым популярным строительным материалом в России.

ПЕСОК

Песок при возведении фундамента часто практикуют для устройства противопучинистой подушки, иногда в сочетании со щебнем. Кроме этого, для легких строений на сильном грунтовом основании можно применить песчаный или частично песчаный ленточный фундамент.

И для ленточного песчаного фундамента, и для противопучинистой подушки следует использовать только крупный песок и песок средней крупности без большого содержания посторонних примесей.

Песок – популярный тип заполнителя для бетонной смеси и строительных растворов. Для этих целей применяют как крупный, так и мелкий песок. Его предварительно промывают, очищая от глины, ила и пыли, если необходимо. Песок с повышенным (более 5 %) содержанием мелких (пылеватых и глинистых) частиц значительно увеличивает водопотребность строительной смеси, что повышает расход вяжущего. Песок с небольшим содержанием примесей зернистый на ощупь и рассыпчатый при намокании.

Промывать песок лучше в специальном металлическом лотке, имеющем несколько уступов.

...

Самый лучший вариант из всех типов песка – речной. Он почти не содержит примесей благодаря проточной воде (если сравнить с озерным песком, то в последнем содержится много ила). Песок из оврагов, карьеров, со склонов гор тоже может быть хорошего качества, но зачастую он слишком засорен глинистыми частицами.

Песок помещают на нижний уступ, бросая через сетку, установленную над ним. Чтобы песок не попадал сразу на верхние уступы, перед ними устраивают щиток, с которого песок скатывается на нижний уступ. В то же время с верхнего уступа вниз подается вода, промывающая песок. Его постепенно перемещают вверх по уступам с помощью тяпки или скребка, а затем укладывают на предварительно подготовленный поддон, пропускающий воду, для просушки.

МЕЛКИЙ ПРИРОДНЫЙ КАМЕНЬ

Природный камень размерами от 5 до 70 мм (щебень и гравий) применяют в качестве крупного заполнителя для бетонной смеси, а также в качестве материала для устройства противопучинистой подушки. В последнем случае чаще используют щебень, да и в бетонной смеси тоже, поскольку он обладает лучшим сцеплением между частицами материала и с грунтом.

В некоторых случаях необходимо применять крупный заполнитель достаточно небольших размеров: например, в бутобетонном фундаменте (максимальный размер зерен не должен превышать 3 см).

При возведении фундамента для индивидуальных жилых домов и других небольших построек обычно применяют известняковый щебень или щебень из кирпичного боя. Это наиболее экономичный вариант. Гораздо лучшими свойствами обладает гранитный щебень, но он намного дороже. Если для устройства фундамента необходим бетон самой высокой марки, известняковый щебень не подойдет, следует выбрать щебень из более прочных пород, хотя не обязательно из гранита.

Щебень и гравий, как и многие другие материалы, делят на марки по морозостойкости – от 15 до 300. Число в обозначении марки, как и в случае с бетоном, показывает, сколько циклов замораживания-оттаивания способен выдержать материал без потери несущей способности.

Щебень и гравий не должны содержать более 3 % посторонних примесей (куски глины, почвы и т. п.). Если имеющийся мелкий камень сильно засорен, его можно промыть водой тем же способом, что и песок.

Еще одно требование к мелким каменным материалам – низкая радиоактивность (не выше первого класса, т. е. менее 370 Бк/кг). Радиоактивность можно проверить по сертификату с санитарно-эпидемиологическим заключением, который должен иметься у любого подобного товара, или с помощью дозиметра или экотестера.

Гравий для строительных работ бывает речным, горным, морским. Гравий речной и морской чище горного, но его недостатком является шлифованная гладкая поверхность, а это ухудшает его сцепление с цементом и другими вяжущими веществами.

Гравий можно не покупать, а добыть самостоятельно, просеяв и промыв рыхлые осадочные породы. Со щебнем это сделать сложнее. Щебень из природного камня получают путем дробления кусков горных пород или искусственных камней. Он имеет остроугольную форму и шероховатую поверхность, благодаря чему сцепление с вяжущим веществом более прочное, чем у гравия. Щебень содержит меньше органических примесей и пылевидных частиц, в связи с чем является хорошим заполнителем для бетонов. Качество крупного заполнителя определяется такими параметрами, как крупность и форма зерен, содержанием вредных примесей и, кроме этого, прочностью и морозостойкостью. Для приготовления бетонов применяют крупный заполнитель: щебень из природных каменных материалов, гравий, щебень из гравия, щебень из доменного шлака. Прочность заполнителей влияет на класс прочности бетона. По морозостойкости щебень и гравий делят на марки – 15, 25, 100, 150, 200, 300. Имеющиеся органические примеси снижают качество крупного заполнителя, в связи с чем их содержание устанавливают, как и для песка, калориметрическим методом.

Пористые неорганические заполнители для легких бетонов – это природные или искусственные материалы с насыпной плотностью до 1000 кг/м3. Фракции пористых заполнителей равны: 5–10 мм, 10–20 мм, 20–40 мм. Марки пористых заполнителей различают по прочности – 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350.

Отдельную тему составляет керамзитовый гравий , получаемый искусственным путем: с помощью обжига гранул из пучинистых глин. Гранулы получаются диаметром до 5 см (иногда чуть больше). Преимущество этого материала в том, что при относительно высокой прочности он легче остальных заполнителей с такими же размерами частиц. Но керамзитовый гравий относится к пористым заполнителям, поэтому применять его можно только в железобетонных фундаментах под легкими постройками.

ВОДА

Как и в других областях жизнедеятельности человека, вода играет очень важную роль в изготовлении строительных материалов. Ее применяют в качестве затворителя для изготовления бетонной смеси и строительных растворов.

К воде предъявляют несколько существенных требований. Во-первых, она не должна содержать вредных примесей, которые могут привести к снижению прочности цемента. Во-вторых, подходит только вода из питьевого водопровода или естественных источников (кроме болота). Нельзя применять в качестве затворителя сточную воду без предварительной очистки. В-третьих, в воде для строительных растворов нормирован водородный показатель pH: он может быть равен 4 и более. Самостоятельно этот показатель можно определить с помощью специального прибора или химических индикаторов – лакмуса и т. п. Наконец вода не должна содержать слишком много солей (допустимое значение – 5000 мг/л) и сульфатов (до 2700 мг/л), поскольку они отрицательно сказываются на прочности строительной смеси. Все эти требования применимы не только к водезатворителю, но и к воде, которой поливают бетон в процессе твердения.

...

Вода для затворения растворов должна быть без примесей, пресной – водопроводной или речной. Морскую соленую воду применять нельзя, так как она содержит щелочи и соли, которые могут отрицательно сказаться на качестве строительных растворов.

Чтобы определить на глаз, много ли в воде примесей, нужно прокипятить ее до полного испарения и посмотреть на оставшийся осадок: чем он больше, тем больше в воде примесей и тем ниже ее качества.

ЦЕМЕНТОГРУНТ

Этот материал также называют грунтоцементом. Он состоит из цементной смеси, местного грунта и воды. Причем естественный грунт, применяемый при возведении такого фундамента, должен обладать определенными свойствами, только тогда можно сэкономить на материалах без резкого снижения несущей способности фундамента.

Цементогрунт применяют для возведения ленточных фундаментов, реже – столбчатых.

Грунт в составе смеси может представлять собой лесс, супесь, суглинок, в нем должно содержаться много кальция. Это влияет на прочность цементогрунта. Когда грунт только вынут из земли, его нужно высушить, измельчить и просеять (отверстия в сите должны быть размерами 3–5 мм).

Для получения более прочного материала грунт следует в процессе просеивания разделить на фракции, после чего смешать их в определенных пропорциях: от 25 до 35 % – частицы крупностью 0,25–2 мм, от 20 до 30 % – крупностью 0,05–0,25 мм, от 20 до 40 % – крупностью 0,005–0,05 мм и от 5 до 10 % – крупностью менее 0,005 мм.

Для приготовления смеси на 1 м3 сухого грунта берут 120–180 кг цемента средней или высокой марки. После смешивания материал затворяют водой до получения нужной подвижности смеси (содержание воды – до 17 % от массы грунта), укладывают в опалубку и уплотняют. Необходимая подвижность может быть определена тактильным методом: если сжать кусок смеси в руке, цементогрунт не должен рассыпаться или оставлять на ладони следов. Прочность цементогрунта может достигать 200 кг/см2. Этот материал обладает высокой водо– и морозостойкостью. С течением времени он набирает прочность.

Цементогрунт – один из самых экономичных материалов для фундамента.

ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Вяжущие вещества необходимы для изготовления бетонной смеси и некоторых других материалов, твердеющих без обжига. Вяжущие вещества твердеют в результате физико-химических процессов после смешивания их с затворителем (чаще это вода) или нагревания. Сразу после смешивания вяжущего вещества с затворителем оно переходит в тестообразное состояние, а через некоторое время – в камневидное. Вяжущие вещества делят на неорганические (минеральные) и органические.

Минеральные вяжущие вещества для затворения смешивают с водой или очень редко – с водным раствором солей. Минеральные (неорганические) вяжущие вещества – это тонкоизмельченные порошкообразные материалы, при смешивании с водой образующие пластичную массу, которая обладает способностью твердеть и превращаться в камневидное тело. К этому типу вяжущих относят цемент, известь, строительный гипс, жидкое стекло и некоторые другие вещества. Минеральные вяжущие включают в себя несколько подтипов: воздушные, гидравлические и автоклавного твердения.

Воздушные вяжущие после затворения водой твердеют на воздухе и способны сохранять прочность только в воздушной среде. Если на изделие с применением воздушного вяжущего будет постоянно воздействовать вода, оно постепенно разрушится. По этой причине воздушные вяжущие вещества применяют только в надземных конструкциях. К данному типу относят воздушную известь, кислотоупорный цемент, растворимое стекло, гипс и магнезиальные вяжущие.

Гидравлические вяжущие после затворения водой твердеют на воздухе, а затем могут наращивать прочность как на воздухе, так и в воде. Благодаря данному свойству гидравлические вяжущие широко применяют в подземных и подводных конструкциях. К этому типу относят портландцементы, шлаковый цемент, известково-шлаковые вяжущие, глиноземистый, расширяющийся и, пуццолановый цементы, романцемент, цемент с микронаполнителем и гидравлическую известь. Гидравлические свойства вяжущих веществ можно усилить, если смешать их с природными и искусственными материалами, которые называются добавками. Они снижают расход вяжущих веществ при изготовлении строительных конструкций и деталей, улучшают удобоукладываемость растворной и бетонной смесей, повышают морозостойкость.

Вяжущие автоклавного твердения после затворения водой интенсивно застывают при воздействии насыщенным водяным паром при определенном давлении в течение нескольких часов. При других условиях эти вяжущие не застывают или твердеют незначительно. К этому типу вяжущих относят известково-кремнеземистые, известково-нефелиновые, известково-шлаковые, известково-зольные вещества и песчанистый портландцемент.

Органические вяжущие вещества для твердения необходимо нагреть, расплавить или растворить в органической жидкости, а затем смешивать с другими компонентами изготавливаемого материала. К органическим вяжущим относят битумы, дегти, полимеры и клей животного происхождения.

Прочность – основной показатель качества вяжущих веществ. Так как прочность вяжущих веществ изменяется со временем, то качество оценивают по прочности, которая набирается за определенное время твердения в условиях, установленных стандартом (маркой вяжущего). Скорость твердения есть время, в течение которого вяжущее вещество набирает заданную прочность. Гипсовые вяжущие вещества обладают наибольшей скоростью твердения; воздушная известь – наименьшей.

Схватывание представляет собой процесс потери тестом такого свойства, как пластичность. Оно определяется началом схватывания, т. е. временем от затворения вяжущего материала водой до начала потери этим же материалом пластичности, и концом схватывания, т. е. временем от затворения до полной потери пластичности. Например, гипсовые вяжущие вещества обладают более короткими сроками схватывания – от 2 до 30 мин; портландцемент – более длительными, 10 ч. Процесс твердения сопровождается выделением теплоты, усадкой, набуханием.

В процессе возведения фундамента из всех вяжущих чаще применяют цемент. Использование других типов вяжущих ограничивается сооружением специальных конструкций или ведением надземных строительных работ. Название «цемент» объединяет в себе минеральные гидравлические вяжущие искусственного происхождения. Цемент может быть безусадочным, быстросхватывающимся, водонепроницаемым и т. д.

В зависимости от требуемой марки бетона следует использовать определенную марку цемента. Марка цемента обозначает его прочность при сжатии. По новым строительным стандартам вместо марок цемента введено понятие «класс цемента». В соответствии с ГОСТ 31108–2003 существуют 4 класса цемента по прочности: 22,5, 32,5, 42,5 и 52,5. Эти числа показывают, какую минимальную прочность набирает данный класс цемента на 28 сутки после затворения (единица измерения – МПа). Классы цемента 32,5, 42,5 и 52,5 подразделяют, кроме того, на подклассы: нормальнотвердеющий и быстротвердеющий (обозначают их соответственно буквами Н и Б). Подклассы показывают, насколько прочен цемент на 7 сутки.

На сухом и прочном грунтовом основании можно применять цементный раствор самого низкого класса. Если грунт влажный, марку следует повысить. На основании, насыщенном влагой, для приготовления бетонов и строительных растворов стоит использовать цемент наиболее высокого класса.

Существуют несколько разновидностей цемента:

• портландцемент;

• портландцемент с минеральными добавками;

• быстротвердеющий портландцемент;

• шлакопортландцемент;

• быстротвердеющий шлакопортландцемент;

• глиноземистый цемент;

• гипсоглиноземистый расширяющийся цемент;

• белый портландцемент;

• сульфатостойкий цемент;

• пуццолановый цемент;

• цветной портландцемент.

Как и другие материалы, цементы разделяются по составу, прочности при твердении, скорости твердения, срокам схватывания, специальным свойствам. Мы рассмотрим почти все существующие цементы для того, чтобы в дальнейшем сделать правильный выбор и приобрести тот цемент, который в данном случае необходим.

В настоящее время в строительстве из всех цементов наиболее широко используют портландцемент (обозначение – ЦЕМ I) или портландцемент с минеральными добавками (обозначение – ЦЕМ II). Портландцемент – это гидравлическое вяжущее из тонкомолотого клинкера и гипса, причем гипс составляет не более 3,5 % общей массы. При помоле в клинкер вводят минеральные добавки (для второго типа портландцемента). Портландцемент с минеральными добавками делится на 2 подтипа по количеству добавок в нем. В качестве добавок применяют гранулированный шлак (обозначается буквой Ш), пуццолану (обозначается буквой П), а также их смеси (трепел, опоку), которые обозначаются буквой К (композиция шлака и пуццоланы).

Клинкер представляет собой гранулированное вещество, получаемое в процессе производства цемента в промежуточной стадии. Это вещество образуется после частичного плавления извести с глиной или других подобных материалов при очень высокой температуре. Затем гранулированный клинкер смешивают с небольшим количеством гипса (или другой формы сульфата кальция) и тщательно измельчают.

...

При наличии цемента классом выше, необходимого для получения бетонной смеси нужной марки, следует разбавить цемент пластификатором или микрокремнеземом. Тогда цемент высокого класса не будет израсходован впустую, а бетон получится требуемой проектной марки.

Основные вяжущие вещества, которые применяют для строительных работ, – портландцемент и его разновидности. Главными техническими свойствами портландцемента являются средняя и насыпная плотность, сроки схватывания, тонкость помола, равномерность изменения объема при твердении, а также прочность затвердевшего цементного камня.

Средняя плотность портландцемента – 2,9–3,2 г/см3; насыпная плотность в рыхлом состоянии – 900–1100 кг/м3; в уплотненном состоянии – до 1700 кг/м3.

Тонкость помола портландцемента определяется степенью измельчения цемента, а также его удельной поверхностью. Сроки схватывания при температуре 20 °C от момента затворения портландцемента должны быть: начало – не ранее 45 мин, окончание – не позднее 10 ч. При затворении цемента горячей водой может произойти быстрое схватывание.

Твердение сопровождается выделением теплоты. При применении портландцемента для приготовления бетона смесь может разогреться до температуры 80 °C, что способствует образованию трещин в конструкции. Во избежание растрескивания забетонированную поверхность в солнечную и жаркую погоду накрывают влажными опилками или поливают водой через определенный интервал. При твердении цементное тесто может изменяться в объеме: усадка на воздухе – 0,5–1 мм/м; набухание в воде – до 0,5 мм/м. При твердении изменение объема должно быть равномерным. Этот вид цемента чаще используют в строительном производстве.

Путем измельчения портландцементного клинкера, гипса, а также минеральных добавок получают портландцемент с минеральными добавками . В качестве добавок в данном случае могут служить гранулированные доменные шлаки, в количестве около 20 % от массы цемента, а также 25 % активных минеральных добавок осадочного происхождения. При помоле пластифицирующие добавки тонким слоем покрывают зерна цемента. Схватывание цемента происходит замедленно. В ранние сроки твердения замедляется набор прочности. Быстротвердеющий цемент представляет собой портландцемент с минеральными добавками, которые отличаются повышенной прочностью через 3 суток твердения. Данный вид цемента можно использовать при устройстве фундаментов под жилые дома в 1–2 этажа и дачи, так как он достаточно быстро твердеет.

Путем же совместного помола портландцементного клинкера, гранулированного доменного шлака, гипса, которые вводят для регулирования сроков схватывания, изготавливают так называемый шлакопортландцемент . Этот вид цемента применяют реже. Быстротвердеющий шлакопортландцемент отличается повышенной прочностью через 3 суток твердения.

Глиноземистый цемент представляет собой помол сплава, который получают из сырья, состоящего из известняка и пород, богатых глиноземом. Твердение глиноземистого цемента сопровождается интенсивным выделением теплоты. Применяют в индивидуальном строительстве.

Гипсоглиноземистый расширяющий цемент получают путем смешивания тонкоизмельченных высокоглиноземистых доменных шлаков и природного двуводного гипса. Схватывание начинается не ранее, чем через 10 мин, конец схватывания – не позднее 4 ч от начала затворения. Предел прочности при сжатии образцов через 3 суток – не менее 28 МПа.

Путем измельчения белого маложелезистого клинкера, минеральных добавок, а также гипса получают белый портландцемент . Он выпускается двух видов: белый портландцемент и белый портландцемент с минеральными добавками. По степени белизны белый портландцемент делят на три сорта: первый сорт – 80 %, второй – 75 %, третий – 68 %. Схватывание белого портландцемента наступает через 45 мин, конец схватывания – не позднее 12 ч после затворения.

Сульфатостойкие цементы делят на четыре вида по вещественному составу: это сульфатостойкий портландцемент, сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками, сульфатостойкий шлакопортландцемент, пуццолановый портландцемент. При затворении и твердении они образуют цементный камень, устойчивый к агрессивному действию сульфатной среды. Продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера и нормированного минералогического состава гипса, который, в свою очередь, добавляют для регулирования сроков схватывания, и есть сульфатостойкий портландцемент .

Сульфатостойкий портландцемент с минеральными добавками – продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, активных минеральных добавок, а также гипса.

Сульфатостойкий шлакопортландцемент – продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, шлака нормированного химического состава, а также гипса. Эти виды цементов считаются специализированными, так как обладают повышенной стойкостью.

Пуццолановый портландцемент – продукт, получаемый путем измельчения портландцементного клинкера нормированного минералогического состава, активных минеральных добавок осадочного происхождения. Этот цемент быстро набирает прочность лишь при твердении во влажных условиях, в воде или при тепловлажностной обработке. Пуццолановый портландцемент наиболее водонепроницаемый, отличается пониженной морозостойкостью. Схватывание наступает не ранее 45 мин, конец схватывания – не позднее 10 ч от начала затворения.

Цветной портландцемент изготавливают путем совместного тонкого измельчения белого и цветного портландцементного клинкера, минеральных и органических красителей, гипса, а также минеральной добавки. Их применяют для изготовления цветных бетонов и растворов, отделочных смесей и цементных красок. Цветовая гамма разнообразна. Схватывание начинается не ранее 45 мин, конец схватывания – не позднее 12 ч от начала затворения.

...

При хранении цемента более полугода прочность этого вяжущего значительно снижается независимо от условий хранения. 6 месяцев «простоя» приведут к снижению прочности на 25 %, год – к снижению прочности на 40 %, 2 года – на 50 %. Поэтому приобретать цемент желательно непосредственно перед началом фундаментных работ.

Цементы транспортируют без упаковки в специализированном транспорте либо в пяти-шестислойных бумажных мешках на универсальных транспортных средствах. Белый и цветной цементы транспортируют только в бумажных пакетах. Цементы необходимо защищать от проникновения влаги и загрязнения посторонними примесями. Хранить их можно без упаковки в инвентарных металлических ящиках, разделяя по маркам, видам; в упаковке – в крытых сухих помещениях.

Добавки, применяемые в портландцементах, разделяют на несколько типов. Активные минеральные добавки обладают гидравлическим или пуццолановым эффектом и позволяют цементу набирать прочность во влажной среде. Наполнители улучшают структуру цемента. И еще один тип добавок регулирует некоторые специальные свойства вяжущего. Добавки могут представлять собой органические или неорганические (минеральные) вещества искусственного или естественного происхождения, а также их смеси. Эти вещества добавляют в клинкер при его измельчении или в бетонную смесь при ее приготовлении (в зависимости от свойств добавки для каждого типа веществ есть свои рекомендации по времени введения в цемент).

В процессе выполнения строительных работ применяют также известь. Ее получают обжигом магнезиальных карбонатных и кальциевых пород. Если допустить пережог или недожог извести, то она потеряет свое качество.

Строительную известь подразделяют на гидравлическую и воздушную. Гидравлическая известь обладает способностью обеспечивать твердение растворов на воздухе и в воде.

В свою очередь, воздушная известь характеризуется твердением только на воздухе.

Известь делят по фракционному составу на порошкообразную и комовую. Воздушная известь может быть гашеной и негашеной. Как правило, негашеную известь в чистом виде не применяют. Для того чтобы получить гашеную известь, ее затворяют водой. Происходят определенная химическая реакция, выделение большого количества теплоты и парообразование – это можно видеть по пузырькам и шипению. Гашение извести проходит не за одинаковое время, поэтому ее делят на быстрогасящуюся – около 8 мин; среднегасящуюся – около 25 мин; медленногасящуюся – 25 мин и более. Затворяют водой известь тоже поразному. В зависимости от количества добавленной воды получают известь-пушонку, известковое тесто, известковое молоко. При затворении водой извести она по объему увеличивается в 3 раза.

Хранят и транспортируют известь отдельно в зависимости от сорта.

Гипсовые вяжущие обладают способностью быстро схватываться и твердеть. Путем обжига и помола осадочных пород и получают эти вяжущие материалы. Учитывая температуру тепловой обработки сырья, гипсовые вяжущие можно подразделить на две группы: низкообжиговые (строительный формовочный и высокопрочный гипс) и высокообжиговые (ангидритовый цемент). Деление на группы, как уже говорилось, зависит от температуры тепловой обработки. Различают 12 марок гипсовых вяжущих по пределу прочности при сжатии. Марку вяжущего обозначают буквой «Г» со значком «п». Гипсовые вяжущие делят на быстротвердеющие, их обозначают «А» (от 2 до 15 мин), нормально твердеющие обозначают «Б» (от 6 до 30 мин), медленнотвердеющие обозначают «В» (от 20 мин и более).

Вяжущие различают по степени помола: грубый – 1 класс, средний – 2 класс, тонкий – 3 класс.

Чтобы увеличить прочность известково-песчаных растворов и ускорить срок схватывания, в них добавляют гипсовые вяжущие. Они придают поверхности белизну и гладкость. Гипсовые вяжущие используют также для добавок в мастики. Они затворяются не только водой, но и дисперсиями полимеров и называются полимергипсом. Этот материал обладает высокой механической прочностью, постоянством объема, малой водопроницаемостью, повышенным сопротивлением к истиранию.

Гипсовые вяжущие упаковывают в тару и транспортируют в закрытых вагонах или автомашинах. Хранят в помещениях, защищенных от влаги. Активность гипсовых вяжущих может снизиться от длительного хранения.

Глина – природный материал, представляющий собой осадочную горную породу. Она бывает жирной, средней жирности, тощей. Зависит это от содержания в ней песка. Глина во влажном состоянии обладает качествами пластичного материала, легко принимает заданную ей форму и сохраняет ее после испарения влаги. Как правило, глину применяют в качестве вяжущего для приготовления штукатурных и печных растворов.

Кроме неорганических, применяют органические вяжущие и материалы на их основе. К таким материалам относятся битумные вяжущие . Это сложные смеси углеводородов и их неметаллических производных (соединения с серой, азотом, кислородом). Они могут быть природного и искусственного происхождения, а зависит это от исходного сырья.

Природные битумы представляют собой твердые вещества или вязкие жидкости – от темно-коричневого до черного цвета. Их получают из асфальтовых горных пород путем затворения органическими растворителями или вываривания в горячей воде.

Искусственные битумы – это остатки, которые возникают при переработке нефти. По способу получения их разделяют на окисленные и остаточные.

В зависимости от вязкости нефтяные битумы делят на твердые, полутвердые, жидкие. В свою очередь, твердые и полутвердые нефтяные битумы подразделяют на строительные, дорожные, кровельные. Их применяют для изготовления гидроизоляционных и кровельных рулонных материалов, устройства дорожных покрытий, приготовления битумных мастик, лаков. Жидкие используют лишь для устройства дорожных покрытий.

Качество нефтяных битумов определяют по их основным свойствам, таким как вязкость, температура размягчения и вспышки, растяжимость, и делят на марки.

Вязкость измеряют пенетрометром по глубине проникания в битум иглы под нагрузкой. Чем глубина проникания больше, тем меньше вязкость битума.

Температуру размягчения битума можно определить на приборе по методу «кольцо и шар», она характеризует пригодность битума для применения при различных температурных условиях.

Следующее свойство – температура вспышки. Оно имеет значение для установления технологических параметров при работе с битумом и измеряется специальными приборами. За температуру вспышки принимают такую, которую показывает термометр при первом появлении синего пламени над частью или всей поверхностью образца битума.

Растяжимость битума можно определить путем растяжения образца на дактилометре. Показателем растяжимости битума является длина вытянутого образца в момент его разрыва (измеряется в сантиметрах).

Кровельные нефтяные битумы выпускают марок БНК-45/180 – это пропиточный битум; БНК-90/40, БНК-90/30 – это покровные битумы. Их температура вспышки – 240 °C, температура самовоспламенения – 300 °C.

Строительные нефтяные битумы выпускают марок БН-50/50, БН-70/30, БН-90/10. Их температура вспышки – 220–240 °C, температура самовоспламенения – 368 °C.

Битумы транспортируют в бочках, фанерной, деревянной таре, бумажных мешках, в виде отформованных плит, а также в железнодорожных цистернах, которые оборудованы подогревательными устройствами. Эти материалы горючи, в связи с чем их необходимо хранить в специальных закрытых складах, в крайнем случае под навесом, не допуская солнечных лучей, воздействия атмосферных осадков. Причем места хранения должны быть оборудованы огнетушителями, песком – одним словом, всеми средствами пожарной безопасности.

Гидроизоляционные – это материалы, применяемые для защиты конструктивных элементов зданий и сооружений от воздействия атмосферных осадков, грунтовых вод. Они обладают водонепроницаемостью, водо– и химиостойкостью. Их подразделяют на мастичные и рулонные гидроизоляционные материалы.

Мастики представляют собой пластичные вещества, которые получают путем смешивания органических вяжущих веществ с наполнителями и пластификаторами. Их применяют для создания слоя гидроизоляции на изолируемой поверхности, для приклеивания рулонных материалов к основанию.

Многокомпонентная однородная масса, которая состоит из резинобитумного вяжущего, наполнителя, пластификатора, а также антисептика, и есть мастика «Изол» . Ее выпускают без растворителя, «горячую», марок МРБ-Г-Т10, МРБГ-Т15. Эту мастику применяют в качестве обмазочной и окрасочной гидроизоляции строительных конструкций, а также для приклеивания рулонных материалов. Перед применением горячую мастику разогревают до 200 °C в специальных котлах в течение 4 ч, постоянно помешивая. Время использования приготовленной мастики составляет от 1 до 2 ч.

«Холодную» мастику марок МРБ-Х-Т10, МРБХ-Т15 с растворителем можно применять без предварительного разогрева для гидроизоляции строительных конструкций, устройства мастичных кровель, окрашивания рулонных кровель.

Мастики на основе эпоксидных смол – это материалы, обладающие высокой прочностью, поэтому их используют на ответственных сооружениях.

Многокомпонентная однородная масса, которая состоит из нефтяного битума, наполнителя, пластификатора, и есть битумно-резиновая изоляционная мастика . В качестве наполнителя используют резиновую крошку. Ее выпускают следующих марок: МБР-65, МБР-75, МБР-90, МБР-100.

Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы подразделяют на группы.

1. По структуре:

• основные;

• безосновные материалы.

2. По виду основы:

• на базе картона (рубероид, пергамин, толь);

• на основе стекловолокна (армогидробутил, стеклорубероид);

• на основе фольги (фольгорубероид, фольгоизол);

• безосновные (гидробутил, изол).

3. По виду вяжущего материала:

• битумные (вяжущим служит битум);

• дегтевые (вяжущим служит деготь);

• полимерные (связующим является полимер);

• дегтебитумные, резинобитумные, битумно-полимерные (вяжущими являются компоненты, от которых они получили названия).

4. По виду защитного слоя:

• с посыпкой, которая может быть чешуйчатой, крупнозернистой, мелкозернистой, пылевидной;

• с фольгой, с кислото-, щелоче-, озоностойким покрытием.

Герметизирующие – это материалы, которые применяют для уплотнения стыков в наружных стенах, для воздухо-, гидро-, теплоизоляции.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Строительный раствор – это материал, представляющий собой смесь из минерального вяжущего, мелкого заполнителя и добавок, твердеющую через некоторое время после приготовления. Добавки могут не применяться в строительных растворах – все зависит от необходимости улучшить свойства материала.

В зависимости от плотности, вида вяжущего и назначения строительные растворы различают по плотности, виду вяжущего вещества, по назначению.

Строительные растворы по назначению делят на кладочные (для каменной кладки или монтажа стен из блоков), штукатурные (отделочные) и специальные (жаростойкие, инъекционные, гидроизоляционные и др.). В фундаментных работах с разной целью могут быть применены все эти виды.

Кроме классификации по назначению, различают 2 вида строительных растворов по плотности сухой смеси: тяжелые (более 1500 кг/м3) и легкие (менее 1500 кг/м3).

В зависимости от вяжущего в составе смеси существуют цементные, известковые, гипсовые и смешанные строительные растворы, т. е. состоящие из двух вяжущих. Растворы, которые приготовлены на одном вяжущем, называют простыми, на двух и более – сложными, или смешанными. Выбирать тип вяжущего следует в зависимости от назначения раствора, условий его твердения и эксплуатации. В качестве вяжущих применяют гипсы, известь, специальные низкомарочные цементы, шлакопортландцементы, пуццолановые портландцементы, портландцементы. Для улучшения технологических свойств строительных растворов, экономии гидравлических вяжущих практикуют смешанные вяжущие. В строительных растворах применяют известь в виде известкового теста, гипсовое вяжущее в штукатурных растворах используют как добавку к извести.

Каждый тип раствора имеет несколько марок по прочности и морозостойкости , которые зависят от применяемого вяжущего вещества и заполнителя. В качестве заполнителя для строительных растворов используют песок, в котором количество пылевидных и глинистых частиц не должно превышать показатель, соответствующий марке раствора. Крупность песка зависит от назначения раствора. Например, для кирпичной кладки заполнитель может состоять из частиц не более 2,5 мм, а для бутовой кладки, монтажа крупных панелей и блоков величина частиц может достигать 5 мм.

Строительные растворы, как и бетонная смесь, способны обладать различной степенью подвижности. Подвижность – это способность растворной смеси растекаться под действием собственной массы. Необходимую подвижность выбирают в соответствии с назначением раствора. Ее определяют с помощью погружения в раствор стандартного конуса (рис. 9).

Рисунок 9. Определение подвижности строительного раствора с помощью стандартного конуса: 1 – стандартный конус (в разрезе) для определения подвижности строительного раствора; 2 – петля для подвешивания; 3 – шнур; 4 – строительный раствор

Для определения подвижности раствора в него без дополнительных усилий (только под силой тяжести) опускают стандартный металлический конус массой 300 г. Глубина погружения измеряется в сантиметрах. Чем больше эта величина, тем выше подвижность растворной смеси. На подвижность влияют процент содержания воды в растворе и степень крупности заполнителя. Раствор для монтажа стеновых панелей и блоков и расшивки швов между ними должен обладать подвижностью, соответствующей глубине погружения конуса от 5 до 7 см. Для кладочных растворов при возведении конструкций из обыкновенного кирпича, легких бутовых и бетонный камней эта величина составит 9–13 см. Для кладочных растворов при возведении стен из пустотелого и керамического кирпича глубина погружения конуса равна 7–8 см; для кладочных растворов при обычной бутовой кладке (в том числе фундаментной) – от 4 до 6 см. Раствор для заполнения пустот в кладке из природного камня нужно изготавливать с наибольшей подвижностью: глубина погружения конуса в нем составит 13–14 см. Наименьшей подвижностью должны обладать кладочные растворы, которые предполагается уплотнять вибратором: погружения конуса – 1–3 см.

Еще одно важное свойство строительных растворов – их удобоукладываемость . Удобоукладываемостью  называют способность материала укладываться на основание тонким слоем с заполнением всех неровностей без специального уплотнения. Это свойство обусловливается подвижностью и водоудерживающей способностью.

Водоудерживающая способность показывает, сколько воды может удерживать раствор в своем составе. Дело в том, что материал, с которым соприкасается раствор, при наличии пор способен забирать в себя влагу из раствора, в результате чего он может расслоиться (при выделении воды заполнитель осядет) и потерять несущую способность. Чтобы получить нужную водоудерживающую способность раствора, необходимо соблюдать пропорции веществ при его изготовлении. При увеличении расхода цемента, замене его на известь, введении всевозможных добавок, таких как глина, зола, активных веществ, водоудерживающая способность повышается. Состав раствора можно найти в нормативных или рекомендательных таблицах, указывающих зависимость свойств раствора от его марки и назначения.
Состав строительного раствора обозначают количеством материалов в 1 м3 раствора или относительным соотношением исходных материалов. В этом случае расход вяжущего принимают за единицу. Для простых растворов состав обозначают 1: 4. Это значит, что на 1 часть цемента приходятся 4 части песка. Для сложных растворов состав обозначают 1: 3: 4, т. е. на 1 часть цемента приходятся 3 части извести и 4 части песка.

...

Если строительный раствор необходимо применять в зимних условиях, к его составу предъявляют дополнительные требования. При температуре ниже –20 °C марку раствора следует повысить на две ступени по сравнению с расчетной. Кроме того, в раствор нужно ввести противоморозные добавки, которые применяют и для бетонной смеси. Раствор не должен замерзнуть: его температура при монтаже обязана быть выше 15 °C при температуре воздуха выше –20 °C и выше 26 °C при температуре воздуха ниже –20 °C.

Растворные смеси можно укладывать как на пористое, так и на плотное основание. В первом случае прочность растворов в затвердевшем состоянии выше. Прочность строительных растворов характеризуется их маркой. Ее устанавливают по пределу прочности при сжатии образцов стандартных размеров 40 × 40 × 160 мм лабораторным путем. Выдерживают образцы 28 суток при температуре 15–25 °C. Марки растворов – 4, 10, 25, 50, 75, 100, 150, 200, 300. Морозостойкость обозначают значком Мрз. Ее определяют числом попеременного замораживания и оттаивания и делят на марки – от 10 до 300.

Марку раствора выбирают в зависимости от вида и условий работы конструкций и степени долговечности зданий и сооружений. Для кирпичной и каменной кладки растворы применяют только цементные, соотношением 1: 3, причем ни известь, ни глину добавлять не разрешается. Расход цемента при приготовлении раствора зависит от его марки. Строительный раствор приготавливают вручную небольшими порциями, т. е. в таком количестве, чтобы его хватило на 2 ч непрерывной работы.

Кладочный раствор для фундамента делают на основе портландцемента или, в случае наличия на участке строительства агрессивных сульфатных вод, на основе сульфатостойких цементов.

Отделочные растворы в цикле нулевых работ применяют только для отделки и одновременно гидроизоляции цоколя. Отделочные растворы должны обладать достаточной степенью подвижности, хорошо сцепляться с основанием и практически не менять свойств при твердении (иначе на поверхности уложенного раствора образуются трещины). Крупность заполнителя – не более 2,5 мм. Для обработки каменных и бетонных стен применяют цементно-известковые растворы, для оштукатуривания деревянных поверхностей – известково-гипсовые. Если поверхность подвергается систематическому увлажнению, в качестве вяжущего в составе раствора следует взять портландцемент.

Для любых строительных растворов можно использовать цемент на основе портландцементного клинкера. Такой цемент изготавливают путем совместного помола клинкера с гипсом, минеральными добавками и наполнителями. Клинкер обязан составлять не менее 20 % от общей массы смеси. В цемент для строительных растворов можно вводить пластификаторы и водоотталкивающие добавки (их содержание не должно превышать 0,3 % общего объема цемента). Также полезны воздухововлекающие добавки в объеме до 1 % от массы смеси. Схватывание такого цемента должно начинаться не ранее, чем через 45 мин после затворения, и заканчиваться не позднее, чем через 12 ч после затворения.

При возведении железобетонного фундамента необходимы также специальные гидроизоляционные растворы. Их можно приготовить на основе водонепроницаемого расширяющего цемента высокой марки. Для гидроизоляционной штукатурки раствор должен состоять из 1 части цемента (по массе) и 2,5–3,5 частей песка. Если гидроизоляция будет подвержена воздействию агрессивных вод, раствор нужно приготовить на основе сульфатостойкого пуццоланового портландцемента.

Если в бетоне появились трещины, их можно заделать раствором на основе цемента с добавками в виде алюмината натрия, полимера или битумной эмульсии.

На прочность кладки влияют марка раствора, толщина и равномерная плотность швов. Марка обозначается буквой М и числом.

Несущая способность раствора – это и есть его марка. Если горизонтальные швы выполняют из растворов низких марок, то при сжатии получается поперечное расширение кладки. У растворов же высоких марок такая деформация меньше, а значит, прочность кладки выше.

В случае увеличения толщины швов уменьшается прочность кладки. Это получается потому, что прочность раствора меньше прочности материала, из которого выполнена кладка. В случае же уменьшения толщины шва прочность кладки не повысится. Это происходит потому, что кирпичи или камни, уложенные друг на друга, соприкасаются между собой, так как раствор представляет собой тонкий слой, который не позволяет кирпичу находиться в отдельном «панцире». Кирпичи в данном случае работают не на сжатие, а на изгиб – это и вызывает снижение несущей способности кладки. Оптимальная толщина горизонтального шва – 10 мм, тогда уложенные ряды кирпича работают на сжатие, что позволяет повысить прочность кладки.

Равномерная толщина швов зависит от пластичности раствора. Чем он пластичнее, тем легче выполнять шов одинаковой толщины. Осаживание укладываемых на раствор камней уплотняет шов и повышает прочность кладки. Недостаточное заполнение раствором вертикальных швов особого влияния на прочность кладки не оказывает, но снижает ее теплоизоляционные свойства.

Такие элементы, как оконные и дверные проемы, ослабляют кладку. Нагрузка от ее вышележащих рядов перераспределяется на другие участки – простенки. Для повышения несущей способности перегруженных участков кладки в них укладывают арматуру.

При работе в сухую и жаркую погоду кирпич, камни необходимо поливать водой – это увеличивает силу сцепления между камнем и раствором и повышает прочность кладки.

В состав строительных растворов, которые применяют в зимних условиях, вводят ускорители твердения, добавки, снижающие температуру замерзания воды. Ими могут служить хлористые натрий и кальций, поташ, нитрат натрия и т. д.

Основные свойства строительных материалов

Как уже было неоднократно замечено, строительные материалы обладают физическими свойствами, такими как плотность, пористость, морозостойкость, водопоглощение, влагоотдача, гигроскопичность, теплопроводность, теплоемкость, звукопоглощение, звукопроницаемость, огнеупорность. Теперь рассмотрим их.

Плотность подразделяют на среднюю, истинную, насыпную.

Средняя плотность – это физическая величина, которая определяется отношением массы тела или вещества ко всему занимаемому им объему, включая пустоты и поры, имеющиеся в них. Примером может служить любой строительный материал, который используют для строительных работ, такой как кирпич, камень, фундаментный блок и т. д.

Предел отношения массы к объему, когда объем стягивается к точке, в которой определяется плотность тела или вещества, но без учета имеющихся в них пустот и пор, есть истинная плотность . Для примера можно взять материалы, уже знакомые (кирпич, камень, фундаментный блок), но не учитывая имеющиеся в них пустоты и поры.

Отношение массы зернистых материалов, материалов в виде порошка ко всему занимаемому ими объему, включая и пространства между частицами, – это насыпная плотность . Например, песок существует горный, морской, речной, карьерный, а частицы, из которых он состоит, различны и по форме, и по структуре. Но нужно четко усвоить, что для работы необходим песок, в состав которого входит примесь глины.

...

Свойства материалов необходимо знать для того, чтобы правильно подобрать строительный материал и самостоятельно сориентироваться в его выборе. Кроме того, эти свойства напрямую могут влиять на качество как самих материалов, так и выполненных работ.

У пористых материалов (кирпича) средняя плотность меньше истинной почти в 2 раза, что также не надо забывать. Степень заполнения объема материала порами в процентном соотношении – это и есть пористость .

Исходя из величины пор материалы подразделяют на мелкопористые и крупнопористые. Строительные материалы по данному свойству варьируют в широком спектре, а также в процентном соотношении. Например, кирпич – 25–35 %, металл и стекло – 0 %. Такие свойства, как прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность, по большому счету, зависят от пористости.

Свойство материала выдерживать в насыщенном водой состоянии многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения (трещин, расслаивания, выкрашивания) и без снижения прочности и массы называют морозостойкостью. Те материалы, которые предназначены для фундаментов, стен, кровли и т. д. и которые подвергаются попеременному замораживанию и оттаиванию, должны быть, несомненно, повышенной морозостойкости.

Материалы плотные, не имеющие пор или с небольшой открытой пористостью, водопоглощение которых не превышает 0,5 %, характеризуются высокой морозостойкостью.

Данное свойство определяется коэффициентом морозостойкости – другими словами, отношением предела прочности при сжатии материала после испытания на морозостойкость к пределу прочности насыщенного водой материала. Из того, что здесь сказано о морозостойкости, надо помнить одно: морозостойкость обозначается буквами Мрз и цифрами – допустим, 50, т. е. Мрз 50. Эти обозначения указаны на упаковках материалов, которые покупают для строительства; и чем больше цифра, тем лучше.

Способность же материала впитывать и удерживать в своих порах влагу – это водопоглощение . Его определяют по массе или объему в процентном соотношении. По объему оно меньше 100 %, по массе – более 100 %. Примером могут служить теплоизоляционные материалы. При насыщении материала водой ухудшаются его основные свойства, увеличиваются теплопроводность и средняя плотность, уменьшается прочность, так как связи между частицами ослабевают.

Водостойкость – степень снижения прочности материала при максимальном его водонасыщении. Определяется оно коэффициентом размягчения, а он, в свою очередь, равен отношению предела прочности в сжатом состоянии материала, который, кроме того, насыщен водой, к пределу прочности при том же сжатии, но в сухом состоянии.

При коэффициенте размягчения не меньше 0,8 материалы относят к водостойким и применяют в тех конструкциях, которые способны работать не только в обычных условиях, но и в воде, а также в местах с повышенной влажностью. К ним можно отнести железобетонные изделия, стеновые блоки, красный глиняный кирпич. Свойство материала терять находящуюся в его порах влагу – это влагоотдача . Она определяется количеством воды в процентном соотношении (по массе или объему), которое теряет материал естественным образом в сутки при относительной влажности. Данным свойством обладают многие строительные изделия. Например, стеновые блоки и панели, которые в процессе возведения здания, как правило, имея повышенную влажность, в обычных условиях высыхают; другими словами, вода испаряется из них до тех пор, пока не установится равновесие между влажностями материала и окружающего воздуха.

Способность материала пропускать воду под давлением называют водопроницаемостью . Она определяется количеством воды, которая проходит в течение 1 ч через образец площадью 1 м2 и толщиной 1 м при условии, что давление ее постоянное.

Битум, стекло, сталь, бетон специально подобранного состава, во-первых, являются плотными материалами, а во-вторых, не относятся к водопроницаемым.

Свойство пористых материалов поглощать влагу из воздуха называют гигроскопичностью . Теплоизоляционные материалы, древесина, кирпичи полусухого прессования могут поглощать достаточно большое количество воды; при этом их масса увеличивается, а прочность снижается. Они являются гигроскопичными материалами. Для древесины применяют защитные покрытия. Кирпич сухого прессования разрешается использовать лишь в зданиях и помещениях с пониженной влажностью воздуха. Если необходимо обложить подвал или погреб, рекомендуется применять красный глиняный кирпич, потому что он фактически не впитывает влагу, так как прошел процесс обжига.

Свойство материала передавать через толщу теплоту при наличии разности температур на поверхности называют теплопроводностью. Она определяется количеством теплоты, которая проходит через образец толщиной 1 м и площадью 1 м2 за 1 ч; причем разность температур противоположных поверхностей образца составляет 1 °C.

Данное свойство материалов зависит от таких факторов, как их строение и природа, влажность, пористость, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Материалы крупнопористого и кристаллического строения являются наиболее теплопроводными. Кроме того, влажные материалы более теплопроводны, чем сухие. Это объясняется тем, что теплопроводность воды в 25 раз выше теплопроводности воздуха.

Теплопроводность увеличивается при повышении температуры, что имеет значение для теплоизоляционных материалов, которые применяют для изоляции трубопроводов, котельных установок и т. д. От нее зависит толщина стен и перекрытий отапливаемых зданий. Примерами могут служить кирпич, пенобетон, фибропенобетон.

Свойство материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты и выделять ее при охлаждении называется теплоемкостью . Удельная теплоемкость, которая равна количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг материала на 1 °C, считается показателем теплоемкости. Например, удельная теплоемкость древесины – от 2,4 до 2,7, искусственных каменных материалов – от 0,75 до 0,92, воды – 4,187, стали – 0,48 и т. д.

Данное свойство необходимо учитывать при расчетах теплостойкости стен и перекрытий отапливаемых зданий, при расчете печей, подогрева составляющих растворной и бетонной смесей для зимних работ, так как оно может сказаться на качестве материалов и выполненных работ.

Способность материала ослаблять интенсивность звука при прохождении его через материал называют звукопоглощением . Степень поглощения звука характеризуется коэффициентом звукопоглощения. Звукопоглощение материала зависит от его структуры. Поглощают звук лучше материалы с открытыми порами, а материалы с замкнутыми порами поглощают его намного хуже. Многослойные стены и перегородки с чередующимися слоями пористых и плотных материалов обладают хорошими звукоизолирующими свойствами.

Свойство материала пропускать звуковую волну называют звукопроницаемостью . Она оценивается коэффициентом звукопроницаемости, характеризующим относительное уменьшение силы звука при прохождении его через толщу материала.

Свойство материала не деформироваться при воздействии высоких температур называют огнеупорностью . По степени огнеупорности все материалы можно подразделить на огнеупорные (шамотный кирпич), тугоплавкие (тугоплавкий кирпич), легкоплавкие (керамический кирпич).

Свойство материалов противостоять действию высоких температур называют огнестойкостью . Материалы по степени огнестойкости делят на:

несгораемые.

Материалы, которые не тлеют, не обугливаются, не воспламеняются под действием высоких температур и огня. Примерами могут служить сталь, бетон, кирпич;

трудносгораемые. Материалы, которые тлеют, обугливаются, а после удаления источника огня эти процессы прекращаются. Примерами могут служить асфальтовый бетон, металл, фибролит;

сгораемые. Материалы, которые тлеют, воспламеняются, продолжают гореть после удаления огня. Примерами могут служить пластмассы, толь, рубероид, дерево.

Кроме основных физических свойств, строительные материалы обладают механическими (это разновидность физических свойств).

К этим свойствам относят прочность, пластичность, упругость, хрупкость, сопротивление удару, твердость, износ, истираемость.

Способность материала сопротивляться разрушению при действии внешних сил, вызывающих в нем внутренние напряжения, называют прочностью . В свою очередь, прочность материала определяется пределом прочности при сжатии, изгибе, растяжении. Например, керамический кирпич, тяжелый бетон, облицовочный кирпич, ячеистый бетон будут иметь разную прочность при сжатии, растяжении и изгибе. Кроме того, предел прочности стеновых материалов при сжатии и изгибе определяют по ГОСТу 8462–85, можно воспользоваться и этим стандартом.

Свойство материала изменять под нагрузкой форму и размеры без образования разрывов и трещин и сохранять изменившиеся форму и размеры после удаления нагрузки называют пластичностью . Ее можно считать противоположностью упругости. Примерами пластичных материалов могут служить глиняное тесто, битум и т. д. Это свойство поможет при приготовлении строительного раствора для кладки, потому что он должен быть пластичным, легко расстилаться и разравниваться.

Свойство материала деформироваться под нагрузкой и принимать после снятия нагрузки первоначальные форму и размеры называют упругостью . Сталь, древесина, резина относятся к упругим материалам.

Свойство материала мгновенно разрушаться под действием внешних сил без заметной пластичной деформации называют хрупкостью . Кирпич, стекло, чугун, природные камни, бетон относятся к хрупким материалам.

Свойство материала сопротивляться разрушению под действием ударных нагрузок есть сопротивление удару . Принято считать, и это верно, что ударным нагрузкам плохо сопротивляются хрупкие материалы. К ним относятся стекло, керамические плитки и т. д. По большому счету, нет таких материалов, которые бы не разрушались. Все равно имеется для каждого материала такая ударная сила, под действием которой он разрушится.

Способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела называют твердостью . Это свойство необходимо при устройстве полов и дорожных покрытий. Определить твердость можно нанесением царапин эталонами твердости.

Разрушение материала при совместном действии истирания и удара называют износом . Менее подвержены износу материалы природного происхождения, такие как плиты из мрамора, гранита, базальта и другие, применяемые в строительстве.

Свойство материала сопротивляться воздействию истирающих усилий называют истираемостью . Оно важно для материалов, которые подвергаются истиранию; к ним относятся лестничные ступеньки, плитки для полов и т. д.

Некоторые строительные материалы обладают определенными химическими свойствами. К таковым относят растворимость, химическую и коррозионную стойкость.

Способность материала растворяться в какомлибо растворителе называют растворимостью . Степенью растворимости материала при определенных условиях является концентрация его насыщенного раствора. Принято считать, что если какой-либо материал под действием растворителя ухудшает свои свойства или же разрушается, то это значит, что растворимость в данном случае является отрицательным фактором. И наоборот, она является положительным фактором, если используется как составная часть технологического процесса.

Способность материалов сопротивляться и противостоять разрушающему воздействию щелочей, кислот, растворенных в воде, солей и газов – это химическая стойкость . Данным свойством обладают керамические глазурованные плитки, стекло.

Свойство материала сопротивляться агрессивному воздействию окружающей среды называют коррозионной стойкостью . Примерами таких сред могут являться вода, газы, растворы кислот, щелочей, органические растворители.

Предварительные работы на участке

Перед началом устройства фундамента следует выполнить все необходимые формальности – получить разрешение на строительство и оформить технические условия.

Получение разрешения на строительство осуществляют в несколько этапов: сбор документов (заявление о выдаче разрешения, документ на право владения участком, градостроительный план земельного участка, кадастровый план и, топосъемка участка, технические условия на подключение объекта к инженерным сетям при необходимости, схема планировочной организации земельного участка); обращение в орган местного самоуправления, ответственный за градостроительную деятельность; 10-дневное ожидание ответа (выдача разрешения или отказ в выдаче с объяснением причин).

При строительстве индивидуального гаража, бани, дачного домика на участке и в некоторых других случаях разрешение на строительство не требуется.

После получения разрешения на строительство необходимо отдать в орган местного самоуправления копии некоторых документов и оформить технические условия на подключение к инженерно-техническим коммуникациям. Это нужно сделать до начала закладки фундамента, поскольку некоторые инженерные коммуникации придется устраивать ниже поверхности земли.

Срок действия разрешения при строительстве индивидуального жилого дома составляет 10 лет. За это время нужно, как минимум, возвести фундамент. Тогда по истечении 10 лет можно будет обратиться в орган местного самоуправления с заявлением о продлении срока действия разрешения. Если строительство не было начато, в этой просьбе, скорее всего, откажут.

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И ОБЪЕМА РАБОТ

Один из основных вопросов, которые возникают непосредственно перед началом фундаментным работ – необходимое количество материалов.

Если дом предполагается возвести по типовому проекту, все данные уже есть. В ином случае следует произвести расчеты. После получения расчетных значений их сверяют с минимальными конструктивными параметрами применяемого типа фундамента и останавливают выбор на том показателе, который получился больше.

Например, ленточный фундамент имеет минимально допустимую ширину стен. Для железобетона она составляет 100 мм, для неармированного бетона – 250 мм, для бутобетона – 350 мм, для бутового камня – 500 мм, для бута-плитняка – 300 мм.

...

В результате расчета, конечно, вы вряд ли получите толщину железобетонного фундамента менее 100 мм, но сверять расчетные показатели с нормативными все равно необходимо.

Ленточный фундамент, возводимый под несущие стены, должен быть равен по ширине стене первого этажа или превышать ее по этому показателю.

Столбчатый фундамент характеризует минимальная ширина сечения опоры: для железобетона, бутобетона и бута-плитняка эта величина равна 400 мм, для постелистого бута – 500 мм, для бута средней величины и рваного камня – 600 мм, для кирпича – 380 мм.

Минимально возможная толщина плитного фундамента составляет 100 мм, но применение такой тонкой плиты затрудняет процессы армирования и бетонирования. Оптимальная толщина плитного фундамента без учета ребер жесткости находится в пределах 20–25 см. Если грунт достаточно прочный, можно применять и более толстую плиту.

Высота фундамента зависит, кроме глубины заложения, от возвышения над уровнем земли его обреза. В самой высокой точке рельефа, примыкающего к фундаменту, обрез должен возвышаться над уровнем земли как минимум на 20–25 см.

С помощью расчета устанавливают требуемую длину свай. Эта величина для малоэтажного строительства, как правило, составляет 3–6 м. Количество свай зависит от несущей способности одной сваи, типа грунта и нагрузки на него.

Чтобы определить требуемый объем материалов, нужно узнать высоту и ширину фундамента, если он ленточный; количество свай и столбов – если фундамент на точечных опорах.

Высоту можно определить путем сложения глубины залегания фундамента и возвышения его обреза над поверхностью земли.

Расчетную ширину ленточного фундамента вычисляют путем деления общего веса конструкций здания вместе с предполагаемой полезной нагрузкой на несущую способность грунтового основания, а затем – на периметр фундамента.

Если фундамент имеет не прямоугольное поперечное сечение, расчет конструкций усложняется.

Например, для устройства ленточного фундамента на слабом пучинистом основании его можно сделать с уширенным основанием (рис. 10). Это ослабит воздействие сил пучения и защитит фундамент от просадки.

Рисунок 10. Виды фундамента с уширенным основанием: а) наклонный, б) ступенчатый; 1 – фундамент, 2 – несущая стена, 3 – грунт

Если решено применять плитный фундамент, расчетом определяют его высоту от надземной части здания в зависимости от конструктивных и полезных нагрузок, а также – от несущей способности грунта.

После определения необходимого объема железобетона надо вычислить, сколько заполнителя, цемента, арматуры и воды потребуется для его приготовления. Для чего надо взять подходящий рецепт бетона, нужную для данных геологических условий степень армирования и умножить каждый показатель (в процентах) на общий объем фундамента.

Для расчета фундамента можно воспользоваться специальной компьютерной программой, но при возведении небольшой постройки в индивидуальном строительстве и простом по сечению фундаменте несложно рассчитать конструкции самостоятельно.

При профессиональном расчете фундамента учитывают дополнительные коэффициенты, особые нагрузки (в том числе сейсмические) и другие специальные параметры, без которых, в принципе, можно обойтись в частном строительстве, если округлить расчетные значения в большую сторону после простого расчета.

Для определения объема фундаментных работ нужно знать, какие отдельные работы будут выполнены, какое количество материалов применено и в каком порядке будет происходить устройство фундамента.

В зависимости от объема работ находятся сроки их выполнения, которые важно учитывать для определения условий строительства (оно может выпасть на зимнее время) и общих его сроков.

Если объем работ небольшой, не потребуется возведения временных сооружений и создания специальных для работы на морозе или во влажных условиях.

Для контроля над строительными работами принято создавать график работ, в котором указывают их объемы, расход материалов и необходимое количество рабочих рук, а самое главное – сроки выполнения этих работ.

Остановимся на фундаментах. Составление графика и определение объема работ для них ничем не отличается от других строительных процессов.

График работ бывает трех типов: циклограмма, линейный и сетевой.

Циклограмма – это график, в котором на одной оси отмечают количество захваток (участков работы), а на другой – время выполнения каждой работы. Линии на этом графике обозначают отдельные виды работ. На этих линиях или в сноске нужно указать название работы и необходимое для ее выполнения количество рабочих.

Линейный календарный график также называют календарным планом и изображают в виде таблицы, в столбцах которой указывают наименование работ, объемы материалов, количество работников, требуемые механизмы и наконец сроки выполнения.

Линейный график более наглядно показывает последовательность всех строительных работ.

К тому же его проще выполнять. Но точно определить все сроки работ и резервы времени с помощью этого графика нельзя.
Сетевой график отличается большей точностью и сложностью. Хотя, если разобраться, ничего сложного в нем нет. Нужно просто обозначить каждое отдельное событие в сооружении фундамента своим числом в соответствии с последовательностью выполнения работ, а затем расположить их в кругах, соединив стрелками, которые опять же обозначают последовательность работ. Стрелки подписывают числами, отмечающими сроки выполнения каждой работы. Среди событий можно выделять окончания земляных работ, твердения бетона и т. д. Затем в зависимости от необходимых сроков окончания работ рассчитывают, сколько времени можно выделить на любой конкретный их вид.

СТОИМОСТЬ ФУНДАМЕНТА

Для определения расходов на материалы и фундаментные работы следует составить смету. Это документ, в котором последовательно указывают все виды работ, необходимые объемы материалов, нужные механизмы и приспособления с их стоимостью.

Смету можно составлять, если уже известны объемы строительных материалов, стоимость их, инструментов и выполнения работ (при возведении фундамента наемными работниками).

...

При составлении сметы следует внести в нее пункт «непредвиденные расходы» и заложить на него 20 % от общей стоимости строительства. Кроме того, 15 % составят накладные расходы (транспорт, работа прораба и т. п.).

Есть несколько методов составления сметы. Рассмотрим самые популярные.

1. Трудозатратный метод подходит для отдельных видов работ и сводится к определению договорной стоимости работ, выполняемых наемными рабочими без составления договора, к которой уже затем прибавляют цену материалов и другие статьи расходов.

2. Расчет по укрупненным показателям. Этот метод тоже не очень подходит для самостоятельного составления подробной сметы при возведении фундамента, поскольку основан на укрупненных показателях без расшифровки деталей сметы. Как правило, такую смету предоставляют застройщику строительные фирмы.

3. Развернутая смета представляет собой традиционный способ подсчета стоимости строительных работ. Ее можно применять и для определения стоимости фундамента. В индивидуальном строительстве смету не обязательно составлять с соблюдением всех норм оформления, поэтому ее можно сделать в упрощенном виде. Развернутая смета содержит три основные графы: прямые затраты, накладные расходы и прочие затраты.

Основными графами расходов в смете по возведению монолитного железобетонного фундамента будут планировочные и земляные работы, устройство противопучинистой подушки, песок, бетон, арматура (стержневая и проволочная), гидроизоляционные проникающие составы, вязальная проволока или сварочные работы для сооружения арматурного каркаса, материалы для опалубки, работы по установке опалубки, полиэтиленовая пленка для укладки в опалубку, гидроизоляционные материалы, работы по гидроизоляции, вязка и установка арматурного каркаса, бетонирование, демонтаж опалубки, обратная засыпка грунта, накладные и непредвиденные расходы.

Не стоит забывать при составлении сметы про «невидимые» работы: гидроизоляцию, укладку в опалубку полиэтилена, прокладку коммуникаций, работы по очистке строительной площадки и т. п.

Вообще фундаментные работы составляют около 15 % от стоимости возведения всех несущих конструкций здания.

Относительная стоимость фундамента зависит от его типа, площади здания в плане и глубины заложения фундамента, а также от характеристик других несущих конструкций. Экономичность того или иного типа фундамента зависит от существующих условий и может значительно колебаться при их изменении.

Сэкономить средства на возведении фундамента можно, если не выполнять его с излишне большой глубиной заложения и без применения специальной техники. Остальные способы экономии относительны и зависят от условий строительства (например, монолитный железобетон по сравнению со сборным экономичнее, но при влажных условиях твердения сэкономить на этом не получится).

ЗОНИРОВАНИЕ УЧАСТКА

Еще на этапе оформления разрешения на строительство следует произвести зонирование участка, определив его функциональные зоны на период строительных работ и дальнейшей эксплуатации. Это позволит сразу установить, где будут проходить коммуникации, а где нужно устроить подъезды к возводимому зданию.

Зонирование участка показывают на схеме его планировочной организации (этот документ нужен, чтобы получить разрешение на строительство), обозначая места существующих и возводимых капитальных объектов, подъезды и подходы к строениям, объекты, которые предполагается снести, участки с озеленением и благоустройством.

Но схема планировочной организации участка показывает проектное зонирование территории. А для составления зонирования на период строительства к перечисленным зонам следует добавить участки для складирования грунта и строительных материалов, объездной путь для строительной техники (если она применяется), места для возведения временных строений («времянки», складов, уборная), для устройства дренажного колодца и очистных сооружений, пути прокладки инженерных коммуникаций и расположение уже существующих.

Зонирование участка во многом зависит от его рельефа – существующего и проектного. Например, дренажную систему, водопровод, канализацию следует устраивать с учетом всех геологических условий, особенно перепада рельефа и направления склона. При расположении на участке проектируемого жилого дома следует учитывать показатели инсоляции: жилые комнаты не должны быть обращены окнами на север, естественный солнечный свет обязан проникать в каждое жилое помещение как минимум 4 ч в сутки.

...

На зонирование участка может повлиять наличие на нем или в непосредственной близости ценной растительности, архитектурных памятников, водоемов. При составлении схемы функционального зонирования строительного участка следует уточнить эти данные. Также нужно проверить, не входит ли участок в зону с регламентированной застройкой.

На строительном участке необходимо организовать водоотвод в виде «перехватной» канавки в самой верхней по рельефу части площадки.

Все эти работы по зонированию участка следует проводить на глаз, без точных размеров. Привязки и размеры потребуются при уточнении расположения каждого возводимого объекта перед началом земляных работ и при разбивке осей здания на местности.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

Изучение всех свойств грунтового основания необходимо произвести до проектирования фундамента. Можно при этом взять нормативные показатели для района строительства или провести геологические изыскания самостоятельно. Второй способ более точен и позволит значительно сэкономить на земляных работах и применяемых материалах. Далее мы расскажем, почему.

Чтобы определить уклон участка, лучше исследовать его в натуре с применением самодельного нивелира или устройства заводского изготовления.

Для изучения собственно свойств грунта, в том числе его типа, делают шурф – специальный колодец глубиной 2–2,5 м. Верхний плодородный слой перед этим снимают. Остальные слои исследуют по глубине залегания, их высоте и составу.

Кроме того, свойства грунта можно определить по состоянию построек, расположенных поблизости к месту возведения, и состоянию подъездных дорог к участку. Такое исследование проводят весной после таяния снега. Асфальтированное покрытие с трещинами говорит о склонности основания к неравномерным просадкам: оно, скорее всего, неоднородно по составу или обладает высоким уровнем залегания грунтовых вод. То же самое можно установить по состоянию фундаментов близлежащих построек: если они не имеют трещин и других деформаций, геологические условия благоприятны. В противном случае нужно быть готовыми к работам по укреплению грунта или к возведению наиболее прочного фундамента. В любой ситуации при наличии деформаций в дорожном покрытии и фундаментах зданий следует произвести очень тщательные геологические изыскания.

Глубину промерзания грунта можно определить с помощью устройства шурфа на участке будущего строительства. В данном случае шурф следует рыть в зимнее время, в период наиболее низких температур, но не раньше января, т. е. в середине зимы. Определение глубины промерзания полезно совместить с исследованием типа грунтового основания, однако при этом необходимо дать вынутым образцам грунта сперва оттаять.

Есть и более простой способ определения глубины промерзания грунта, хотя и менее точный: с помощью нормативной схемы промерзания грунта по климатическим районам. По принципам климатического районирования вся Россия разделена на отдельные территории, каждая из которых обладает общими параметрами. Так, для Краснодара и Калининграда минимальная и максимальная глубины промерзания составляют соответственно 60 и 80 см, для Ростова-наДону и Астрахани – 80 и 100 см, для Пскова, Новгорода, Великих Лук, Смоленска, Курска, Волгограда, Владивостока – 100 и 120 см, для Петрозаводска, Санкт-Петербурга, Москвы, Воронежа – 120 и 140 см, для Вологды, Костромы, Нижнего Новгорода, Пензы, Саратова – 140 и 160 см, для Архангельска, Котласа, Кирова, Ижевска, Казани, Уфы, Екатеринбурга, Уральска, Оренбурга – 160 и 180 см, для Сыктывкара, Перми, Челябинска, Красноярска, Иркутска, Хабаровска, Тюмени – 180 и 200 см, для Кургана, Омска, Барнаула, Новосибирска, Тобольска – 200 и 220 см, для Нарьян-Мара и Усть-Цильмы – 220 и 240 см, для Салехарда – 240 и 260 см. Разумеется, эти значения приблизительны и чаще преувеличены, поскольку максимальная глубина промерзания в реальности встречается крайне редко.

Есть еще один теоретический метод определения глубины промерзания на участке строительства – расчет по формуле. Глубина промерзания равна произведению двух коэффициентов. Один коэффициент зависит от типа грунта и составляет 0,23 для суглинистых и глинистых грунтов, 0,28 – для супесей, мелких и пылеватых песков, 0,3 – для крупных, гравелистых и средних песков и 0,34 – для крупнообломочных грунтов. Второй коэффициент можно вычислить, зная средние значения температуры воздуха за каждый месяц с отрицательными значениями температуры для района строительства. Этот коэффициент будет равен сумме отрицательных среднемесячных температур, возведенных в квадрат. Среднемесячные значения зимних температур можно определить самостоятельно, ежедневно измеряя температуру.

С помощью расчета возможно более точно определить глубину промерзания на конкретном участке. Но поскольку эта характеристика зависит не только от типа грунта и температуры воздуха, а, например, также от высоты снежного покрова и силы ветра, то оптимальный способ – вырыть шурф.

Для чего лучше сначала выполнить колодец с помощью бура, что облегчит последующую выемку грунта лопатой. Колодец должен быть глубиной от 2 до 2,5 м. Устраивать шурф нужно в соответствии с нормативными значениями глубины промерзания для вашего района в январе, при самых низких температурах в году, непосредственно перед изучением свойств грунта с помощью выемки лопатой и ломом. Верхний слой представляет собой снежный покров, высота которого не учитывается, – его нужно просто снять. Так же следует поступить с ледяной коркой, отбив ее ломом. А вот глубину всех последующих слоев надо измерить. Верхний слой грунта, как правило, очень твердый и с трудом отбивается ломом. Ниже его сменяет тоже довольно твердый мерзлый грунт, который не удастся вынуть лопатой, но довольно легко сбить ломом. Еще ниже идет слой условно мерзлого грунта, который, хотя и с трудом, можно вынуть лопатой. Границу между этим слоем и увлажненным грунтом, который легко вынимается лопатой, нужно отметить особо: расстояние между поверхностью грунта и этой границей как раз и будет глубиной промерзания (рис. 11).

Рисунок 11. Определение глубины промерзания по сечению шурфа

Для получения более точных значений глубины промерзания можно провести исследования грунта 2–3 раза с небольшим интервалом.

Полученное значение повлияет на глубину заложения фундамента: она должна быть больше глубины промерзания грунта.
Таким образом, проведя натурное исследование грунтового основания, можно хорошо сэкономить на материалах: реальная глубина промерзания чаще намного меньше нормативной, поэтому фундамент будет меньшим по объему.

РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА

Бытующее мнение о том, что прочность фундамента прямо пропорциональна глубине заложения независимо от условий его устройства, совершенно неверно. До определенной степени действительно можно судить о прочности фундамента по его высоте. Но только до определенной степени. В некоторых случаях фундамент, заложенный слишком глубоко, окажется весьма уязвимым.

Как правило, глубина заложения фундамента зависит от глубины промерзания грунта и глубины залегания грунтовых вод. Однако есть несколько исключений.

1. Если здание будет отапливаться весь зимний период, то фундамент под его внутренние стены следует закладывать на 50 см (или более) от уровня земли или пола подвала при его наличии в соответствии с расчетом.

2. Минимальную глубину заложения в 50 см применяют независимо от глубины промерзания на средне– и крупнообломочных грунтах.

3. Учитывать глубину промерзания не обязательно при возведении здания из легких конструкций на ленточном фундаменте.

В остальных случаях практически незыблемым постулатом является следующая рекомендация: глубина заложения фундамента должна быть больше глубины промерзания грунта. В этом случае подошва фундамента окажется расположенной ниже уровня промерзания и силы морозного пучения на нее не подействуют.

На сколько же необходимо увеличить глубину заложения фундамента по сравнению с глубиной промерзания? Разница должна быть не менее 20 см. При устройстве песчаной подготовки глубина заложения самого фундамента (без учета подготовки) может быть уменьшена. Но для этого необходим расчет.

Глубину заложения фундамента в зданиях с неотапливаемым подвалом отмеряют от пола подвала. Расчетную глубину заложения при этом уменьшают в 2 раза по сравнению с той, которую получили в соответствии с глубиной промерзания грунта.

Если фундамент будет возведен на пучинистом основании, правильной глубины заложения для приобретения конструкцией нормальной морозостойкости недостаточно, поскольку силы морозного пучения могут воздействовать и на боковые поверхности фундамента, расположенные в промерзающем слое грунта. Для нейтрализации бокового пучения грунта необходимо:

• заложить в ленточный железобетонный фундамент прочный арматурный каркас;

• объединить столбчатый фундамент рандбалками или обвязочными балками по всему периметру;

• устроить свайный фундамент с уширенным наконечником;

• сделать основание любого фундамента (кроме плитного) расширенным, выполняющим роль анкера в грунте;

• устроить каменный фундамент, поперечное сечение которого сужается снизу вверх;

• покрыть боковые плоскости фундамента полиэтиленовой пленкой, смазанной машинным маслом, для уменьшения сцепления фундамента с грунтом;

• утеплить верхний слой основания вокруг фундамента (пенопластом или керамзитом).
Все эти методы призваны ослабить воздействие сил морозного пучения и уменьшить глубину промерзания грунта вокруг фундамента.

РАЗБИВКА ФУНДАМЕНТА

Разбивка фундамента представляет собой перенос габаритных осей здания и конструктивных размеров фундамента на грунтовое основание. Разбивку осуществляют до рытья котлована или траншеи.

Габаритная ось здания – это условная линия, проходящая по границе или центру расположения каких-либо конструктивных элементов (чаще – перекрытий). К таким линиям привязывают размеры всех несущих элементов здания, в том числе фундамента.

Для выполнения работ по разбивке осей потребуются некоторое количество деревянных колышков или металлических штырей длиной не менее 1 м, дощечек, тонкая проволока или шнур (причалка), красная масляная краска, куски красной ткани, гвозди и молоток, инструменты для геометрического измерения (например, рулетка).

...

Чтобы не допустить ошибок при разбивке осей, нужно проверять все углы обноски на соответствие их проектным (обычно стены пересекаются под прямым углом). Кроме того, если перекрытия будут выполнены из стандартных элементов, надо очень точно перенести на основание габаритные размеры осей. Для более точного измерения все обмеры производят по 2 раза, с разных концов линии.

Разбивку фундамента осуществляют в несколько этапов.

1. Находят на площадке 2 точки, фиксирующие самую длинную ось на плане здания. Устанавливают в этих точках колышки и протягивают между ними причалку (рис. 12). Точки следует выбрать таким образом, чтобы между ними уместилась вся переносимая на участок ось. Причалку закрепляют за гвозди, вбитые в дощечки, которые укрепляют на колышки (прибивают или приклеивают). Чем больше линий необходимо перенести на основание, тем больше гвоздей нужно вбить в дощечку. Например, если внешняя грань фундамента не совпадает с координационной осью, ее следует выносить отдельно.

Рисунок 12. Устройство колышков с натянутой причалкой: 1 – столбик для закрепления причалки, 2 – дощечка для закрепления причалки, 3 – гвозди, 4 – колышек, обозначающий угол фундамента, 5 – причалка, 6 – линия внешней грани фундамента, 7 – грузик на отвесе

2. Проделывают то же самое с остальными осями, а затем с помощью грузика на отвесе сносят точки пересечения причалок на грунт для обозначения габаритных размеров фундамента. Получившуюся конструкцию называют обноской.

Колышки обноски с дощечками устанавливают на расстоянии не менее 150 см от края фундамента, поскольку будущий котлован будет иметь слегка наклонные стенки (для предотвращения осыпания грунта) и обноска может быть нарушена. При выполнении земляных работ причалки снимают, а затем вновь натягивают. Заглублять столбики обноски следует не менее чем на 40 см, иначе их легко будет при случайном задевании вынуть из грунта. Дощечка с гвоздями для крепления причалок обязана возвышаться над уровнем земли на 60–80 см. Дощечки должны быть расположены параллельно фундаментным стенам или координационным осям и на одном вертикальном уровне друг с другом.

Разметку осей и граней можно произвести на ровном основании до устройства обноски. Для чего сперва вбивают в землю столбики, обозначающие углы и пересечения граней фундамента и габаритных осей, а затем уже по этим столбикам ориентируются при устройстве обноски.

Для удобства использования обноски можно на дощечках обозначить краской основные параметры фундамента или номер элемента обноски. Если разработку котлована предполагается вести с помощью специальной техники, на каждую дощечку следует привязать кусок красной ткани, чтобы водитель техники не снес элементы обноски.

Переносить на основание габаритные оси с пересечениями под определенным углом удобно с помощью теодолита (специального геодезического прибора для измерения горизонтальных углов) или подручных средств: египетского треугольника из любых материалов, шнура и ватерпаса для определения вертикального угла.

Если здание или его часть образует в плане прямоугольник, правильность его переноса на основание проверяют измерением диагоналей: они должны быть равны.

3. С помощью сухого цемента, извести или краски обозначают границы будущего котлована или траншеи. После чего причалки на время снимают для удобства проведения земляных работ. Линия границы котлована может располагаться на разном отдалении от обозначенных обноской внешних граней фундамента. Максимальное отдаление границ котлована составляет 150 см и применяется для зданий с подвалом. В таком случае обноску нужно устраивать на еще большем отдалении от пересечения осей.
4. После проведения земляных работ обноску восстанавливают по дополнительным колышкам, вбитым в грунт за пределами обноски (на расстоянии 2–3 м) на продолжениях ее линий.

ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

В целом земляные работы включают в себя не только разработку котлована или траншеи, но также и нивелирование участка, которое уже было рассмотрено ранее, и обратную засыпку грунта. Для этого вида работ пригодятся лопата, лом, кирка, тачка для перемещения вынутого грунта.

Несколько советов по устройству котлованов и траншей под фундамент.

1. Глубина фундаментной ямы должна строго соответствовать глубине заложения фундамента. Если будет вынут лишний грунт, обратная его засыпка плохо скажется на качестве основания. Допустимая погрешность составляет 7 см (эту разницу все равно нужно убрать).

2. Если здание будет построено с подвалом или цокольным этажом, лучше воспользоваться специальной техникой для устройства котлована.

3. Если глубина заложения фундамента невелика, желательно выполнить земляные работы вручную. Это и экономия, и возможность использовать стенки траншеи в качестве опалубки (при щелевом типе фундамента), и меньший объем обратной боковой засыпки, снижающей качество основания.

4. Под столбчатый фундамент лучше вырыть круглые ямы с вертикальными или чуть наклонными откосами, а не целую траншею. Можно механизировать работу с помощью ручного бура, расширив затем яму вручную.

5. Если площадка была тщательно выровнена, глубину ямы несложно проверять в ходе земляных работ обычной рейкой с отметками высот и протянутым по поверхности котлована шнуром. В ином случае может потребоваться нивелир. Проверку глубины котлована следует проводить тем чаще, чем глубже вырыта яма.

...

Чтобы стенки фундаментной ямы не успели осыпаться, земляные работы осуществляют непосредственно перед началом закладки фундамента. Подпорной стенкой может служить несъемная опалубка.

6. Чтобы вычислить глубину котлована под здание с подвалом, нужно прибавить к его высоте толщину пола.

7. При рытье котлована или траншеи под фундамент желательно сохранить их стенки вертикальными. Для чего надо беречь их от осыпания: подпирать фанерными листами, закрепленными с помощью поперечных дощечек (в траншеях и небольших ямах) или подпорных планок под углом 45° (в котловане).

Траншеи и котлованы с вертикальными стенками можно устраивать только до определенной глубины – если она превышает максимально допустимую, лучше вырыть фундаментную яму с небольшим откосом (наклоном стенок). Для плотного грунтового основания (скального, крупнообломочного) эта величина составляет 2 м, для глины – 1,55 м, для супесей и суглинков – 1,25 м, для песка и других типов основания – 1 м. Чем глубже яма, тем больше требуется откос.

8. Перед тем как укладывать в траншею фундамент, нужно привести ее в конечную готовность: очистить от мусора, грязи, дать высохнуть.

9. Появление в яме воды, просачивающейся из грунта или попадающей туда в виде атмосферных осадков, следует предотвратить с помощью дренажных работ.

10. Вынутый грунт не надо торопиться вывозить со стройплощадки: его можно использовать для обратной засыпки или в качестве удобрения (почва, торф).

К земляным работам относят также подготовку противопучинистой подушки.

Для чего нужно сначала вынуть слабый грунт, если это необходимо. Затем уложить слоями песок, щебень или их смесь. Каждый слой после укладки трамбуют и поливают водой для уплотнения. Минимальная толщина противопучинистой подушки составляет 10 см. Слой гравия можно залить сверху слоем битумной мастики, чтобы обеспечить хорошую гидроизоляцию подошвы фундамента.

Трамбовку песчаных, гравийных и щебеночных подушек осуществляют с помощью пневматических трамбовочных машин, стальных трамбовочных плит, катка, поверхностных вибраторов или вручную с применением тяжелых трамбовок из дерева и металла.

Укрепить слабый грунт можно одним из двух инъекционных методов: цементации или силикатизации. Эти методы позволяют укрепить грунт на большой глубине без его трамбовки и замены.

Цементацию проводят, забивая или вкручивая в грунт полые сваи (трубы), по которым заливают в грунт жидкий цемент (цементное молоко), после чего вынимают трубы из грунта, а отверстия от них еще раз заливают раствором.

Силикатизацию применяют для уплотнения лесса, мелких и пылеватых песков. Вместо цемента по трубам нагнетают раствор жидкого стекла или хлористый кальций с раствором фосфорной кислоты (либо все эти растворы вместе). Для лесса подходит только жидкое стекло (силикат натрия).

Последняя из земляных работ – обратная засыпка грунта. Если грунт основания слабый, вместо него можно засыпать песок или мелкий щебень с последующим их уплотнением.

Возведение фундамента

АРМАТУРНЫЙ КАРКАС

Устройство арматурного каркаса проводят в два этапа: вязка и установка на место. Вязку осуществляют на поверхности земли путем крестообразного перевязывания стержней проволокой, сварки или соединения с помощью специальных элементов из прочной пластмассы. Предпочтительнее при этом сварка, поскольку перевязка стержней требует больших трудозатрат и менее прочна при эксплуатации.

Тип сборки арматурного каркаса выбирают в зависимости от диаметра стержней. Стержни диаметром менее 25 см соединяют контактной точечной сваркой, пластмассовыми крепежами или вязальной проволокой. Для стержней диаметром более 25 мм используют дуговую сварку, но в индивидуальном строительстве такая арматура встречается крайне редко.

При использовании пластмассовых элементов большую часть соединений рекомендуется сваривать или перевязывать проволокой. В углах и на стыках стен пластмассовые крепежи не применяют.

Как правило, при возведении монолитного фундамента между горизонтальными стержнями арматуры оставляют расстояние в 20–40 см. Наиболее ходовой диаметр основных стержней – от 10 до 12 мм, вспомогательных (хомутов) – 6 мм.

Каркас для плитного фундамента удобно составлять из двух горизонтально расположенных сеток, связанных вертикальными стержнями. Подушки для столбчатого фундамента изготавливают таким же способом. Вертикальные опоры армируют каркасом из пучка основных стержней, перевязанных поперечными хомутами с интервалом 20–25 см.

...

После подвоза арматурных стержней на стройплощадку их следует при необходимости выпрямить, очистить от ржавчины и нарезать кусками нужной длины.

После сборки каркаса его устанавливают в котлован, траншею или яму. Причем стержни должны быть отдалены от опалубки на 1–10 см. Для ленточного фундамента расстояние между арматурой и опалубкой может составлять от 3,5 до 7 см. Это необходимо для защиты арматуры от воздействия внешней среды.

Арматурный каркас обязан находиться в устойчивом состоянии. Для чего можно перед заливкой смеси заложить между арматурой и опалубкой бетонные камни в виде параллелепипедов нужной толщины.

БЕТОНИРОВАНИЕ И ДРУГИЕ МОНОЛИТНЫЕ РАБОТЫ

Для возведения монолитного фундамента необходимы инструменты для ручной работы (рис. 13) и специальные приспособления и механизмы (например, бетономешалка).

...

Если в работе сделан перерыв или она ведется в несколько захваток, ранее уложенный бетон не должен затвердеть до продолжения бетонирования: это отрицательно скажется на свойствах фундамента.

Рассмотрим инструменты, требуемые непосредственно при бетонировании (при условии, что бетон или другой материал уже готов). Для уплотнения смеси методом штыкования применяют щуп, методом трамбования – ручные трамбовки различных типов.

Для разравнивания поверхности пригодятся гладилка, скребок и полутерок. Для фундамента из цементогрунта необходимы те же инструменты.

Можно применять электрические и механизированные аналоги описанных инструментов, но их используют очень редко.

Рисунок 13. Инструменты для ручной работы с бетоном: 1 – щуп, 2 – узкая трамбовка с металлическим наконечником, 3 – круглая деревянная трамбовка, 4 – квадратная трамбовка с металлическим наконечником, 5 – гладилка (гладильная доска), 6 – скребок с резиновым наконечником, 7 – деревянный полутерок, 8 – гладильная доска для больших поверхностей

Готовую смесь выгружают из бетономешалки или ящика с помощью лопаты и других подобных инструментов. Если смесь малоподвижна, ее распределяют по основанию теми же приспособлениями.

Опалубка для изготовления монолитного фундамента должна быть гладкой, чтобы его поверхности тоже получились гладкими для меньшего сцепления с грунтом. Опалубку для этого можно оклеить полиэтиленом и смазать машинным маслом. Она обязана быть прочной, с плотным прилеганием всех элементов (стоек каркаса, щитов обшивки и креплений), без щелей. Она может быть изготовлена из дерева, фанеры или металла. Опалубку из дерева и фанеры покрывают олифой или масляной краской. Чаще ее делают съемной для возможности многократного использования. Снимать легче металлическую опалубку. При возведении щелевого фундамента опалубкой служат стенки траншеи.

Смесь укладывают в чистую увлажненную опалубку слоями по 15–30 см толщиной. После укладки каждого слоя смесь уплотняют штыкованием и трамбованием, иногда для этого используют вибраторы. Тонкие конструктивные слои (например, стяжку поверх гидроизоляции в плитном фундаменте) выполняют с помощью подвижного бетона.

При устройстве бутобетонного фундамента к бетонным работам добавляется втапливание в смесь камней, объем которых должен превышать объем бетона. Сперва в опалубку укладывают слой бетонной смеси, затем – бут, вдавливая каждый камень в бетон на половину высоты или глубже, с отступом от других камней и стен опалубки на 4–6 см. Потом укладывают следующий слой бетона и т. д. Уплотнение бутобетонного фундамента аналогично монолитному.

При работе в несколько захваток ранее уложенный бетон очищают от цементной пленки и поливают водой и только затем приступают к дальнейшей укладке смеси.

Уплотнив бетон, нужно выровнять его поверхность.

После укладки смеси необходим уход за ней, который продлится настолько, насколько долго смесь будет твердеть. При этом поверхность фундамента периодически поливают водой для предотвращения образования трещин и укрывают его мешковиной, ветошью или соломой. Полив осуществляют от 3 до 5 раз в сутки для первых трех дней твердения и по 2–3 раза в день все последующее время. При поливе укрывающие материалы не снимают (поливают через них). Оптимальная температура твердения любого материала – 20 °C. При устройстве плитного фундамента большой площади поливать его неудобно. Поэтому вместо полива фундамент укрывают пленкой и покрывают специальным лаком или битумной эмульсией.

Сроки твердения материала зависят от его свойств и размеров фундамента. Железобетонные столбы (в том числе в асбестоцементных трубах) набирают прочность через 1–2 недели, ленточный и плитный фундаменты в зависимости от толщины слоя бетона – через 2–4 недели. Цементогрунт твердеет в течение 15–20 суток.

После того как материал наберет достаточную прочность, снимают опалубку (если она съемная). В теплое время года при оптимальных условиях твердения боковую опалубку фундамента можно снимать уже на 3–4-й дни после бетонирования, в дальнейшем фундамент наберет прочность и без нее. Опалубку бутобетонного фундамента лучше снять через 14 дней после возведения фундамента. Для распалубки используют ломики, кусачки, гаечные ключи и другие подручные инструменты.
Затем следует обработать поверхность бетона, если она имеет дефекты (трещины, пустоты, наплывы и т. п.). Для чего применяют стальную щетку и зубило. Потом поверхность промывают водой, а большие трещины и пустоты заделывают цементным раствором из 1 части цемента и 2 частей песка, а после схватывания затирают полутерком.

КАМЕННЫЕ РАБОТЫ

Каменные работы включают в себя кирпичную и бутовую кладки, а также возведение фундамента из сборных железобетонных блоков. Кладку фундамента из природного камня ведут с обязательной перевязкой швов. Это относится и к устройству ленточных фундаментов из сборного железобетона. Для выполнения кирпичной или бутовой кладки необходимы ручные инструменты и приспособления. С помощью кельмы укладывают раствор. Молоток-кирочку применяют для раскалывания кирпича на части и его обтески.

Кувалду, молоток-кулачок и трамбовку используют только для бутовой кладки. Кувалда нужна для раскалывания (плинтовки) камней на более мелкие части, молоток-кулачок – для скола острых углов (приколки камней) и осадки камня во время кладки.

Необходимы для ведения каменных работ такие контрольно-вычислительные инструменты, как отвес, шнур-причалка, горизонтальный уровень, угольник и порядовка. Порядовка представляет собой рейку с делениями, обозначающими ряды кладки, и применяется при кирпичной кладке. Ее устанавливают по углам стен фундамента и по всему его периметру с шагом в 10 м. Одинаковые значения должны оказаться на одном горизонтальном уровне. По ним натягивают причалку и проверяют горизонтальность кладки.

Бутовая кладка

Ряды бутовой кладки необходимо устраивать одинаковыми по высоте и с соблюдением перевязки швов (рис. 14). Причем некоторые камни могут занимать 2 или 1,5 ряда по высоте, а некоторые – меньше.

Рисунок 14. Перевязка швов в бутовой кладке: а) рядовая кладка, б) пересечение стен; 1 – тычковые камни, 2 – ложковые камни

Перевязка швов в бутовой кладке не может быть идеальной, поэтому чередование ложков и тычков весьма условно; главное, чтобы шов не располагался над швом. Нижний ряд укладывают насухо из постелистого бута, плоской стороной вниз. Между большими камнями остаются пустоты, которые заполняют более мелкими камнями. Для второго и последующих рядов можно применить один из трех методов ведения бутовой кладки (рис. 15). Все они состоят из укладки слоев высотой 20–25 см и различаются по способу подачи цементной смеси.

Рисунок 15. Методы ведения бутовой кладки: а) под лопатку, б) под залив в опалубке и без; 1 – маячный (верстовой) камень, 2 – постелистый бут нижнего ряда, 3 – раствор, 4) щебеночная подушка

Рисунок 15 (продолжение). Методы ведения бутовой кладки: б) под залив в опалубке и без, в) под скобу

Для метода кладки «под лопатку» камни нужно тщательно подбирать и подгонять по размерам. Эту кладку можно выполнять как в опалубке, так и без нее. Кладку каждого ряда начинают после поливки нижнего ряда жидким цементным раствором (подвижностью 13–14 см) с установки маячных камней одной высоты на углах фундамента, пересечениях стен и по всему периметру ленточного фундамента с интервалом в 5 м (в опалубке это делать не нужно). По этим камням натягивают причалки и возводят забутку из других камней, расщебенку, осаживают и трамбуют слой, заливают в пустоты жидкую цементную смесь, а затем укладывают слой цементного раствора в 2–4 см (подвижностью 4–6 см). После чего цикл повторяют. Кладка под залив включает установку камней насухо с последующей заливкой их жидким цементным раствором. Этот метод возможен только при наличии опалубки или враспор со стенками траншеи (при глубине заложения не более 1,25 м). Подбирать камни по размерам можно менее тщательно. Каждый слой предполагает устройство по нему расщебенки, уплотнение камней и залив раствора. Кладку под залив можно уплотнять вибратором для устранения пустот, к образованию которых она склонна.

...

Между всеми камнями в бутовом фундаменте обязательно должна быть прослойка раствора, но швы не стоит делать шире 1–1,5 см.

Кладка под скобу больше похожа на метод «под лопатку» и применима для нешироких ленточных и столбчатых фундаментов. Камни подбирают по шаблону.

Кирпичная кладка

Нижний ряд кладут насухо с учетом последующей перевязки швов и с укладкой раствора в швы между кирпичами ряда, покрывают слоем раствора в 0,5–1,5 см (толщина его должна быть постоянной) и приступают к укладке следующего ряда. Ширина вертикальных швов при этом составляет 0,8–1,5 см.

Установка сборных железобетонных блоков

Для возведения сборного железобетонного фундамента потребуется монтажный кран (лучше стреловой, чем башенный). Поэтому такие работы называют не каменными, а монтажными. Но по сути их можно отнести к каменным.

Нижний ряд выкладывают из блоков-подушек, начиная с маячных плит в углах здания, местах пересечения стен и по периметру фундамента с интервалом в 15 м. По маячным блокам натягивают шнур-причалку для проверки правильности укладки остальных блоков. Затем устанавливают все блоки нижнего ряда. По нижнему ряду ленты укладывают арматурный пояс из сетки, а по нему – ряды из ФБС с перевязкой швов и соединением выпусков арматуры (для столбчатого фундамента укладывают рядовые блоки и монтируют обвязочные балки). После установки всех блоков пустоты между ними, а также сопряжения стен замоноличивают (заделывают раствором) – все, кроме вертикальных швов.

ОТМОСТКА И ЦОКОЛЬ

Цоколь – это часть фундамента, которая расположена выше уровня земли. Цоколь служит для защиты фундамента от климатических воздействий, особенно от атмосферных осадков. Кроме того, постройка со слишком низким цоколем или вообще без него выглядит странно и нелогично.

Отмосткой называют полосу обработанного грунта вокруг здания, покрытую гидроизоляционными материалами. Отмостка примыкает к цоколю и служит для отвода воды от внешней поверхности фундамента.

...

Минимальное возвышение обреза фундамента над поверхностью грунта составляет 20–25 см. Однако эта величина практикуется обычно на сложном рельефе в наиболее высокой точке. Рекомендуемая минимальная высота цоколя – 50 см.

Цоколь обычно состоит из тех же материалов, что и сам фундамент. Исключением является забирка – самонесущий цоколь в виде заполнения пустот между опорами столбчатого фундамента. Ее выполняют из дерева при кирпичном или каменном фундаменте либо из кирпича при бутовом или железобетонном фундаменте. Забирка может и повторять материал фундамента. Кроме того, надземная часть каменного или железобетонного фундамента иногда бывает выполнена из кирпича. Такой фундамент называют составным.

Поверхность цоколя может быть фактурной, обладать декоративными свойствами. В остальном принципы устройства цоколя не отличаются от возведения фундамента (исключением снова станет забирка).

Цоколь столбчатого фундамента (рис. 16) включает в себя забирку и ростверк (если таковой имеется). Хотя устройство цоколя в нежилых постройках на столбчатом фундаменте не обязательно, здание при этом будет выглядеть хуже, «собирать» под собой мусор и позволит атмосферным осадкам воздействовать на фундамент.

Рисунок 16. Устройство цоколя при столбчатом фундаменте: 1 – опора фундамента, 2 – забирка, 3 – продух, 4 – обвязочная балка

Забирка заполняет пустоты между опорами, не связывая их жестко и не доходя до обвязочной балки на расстояние до 5 см. Стенку забирки следует делать 10–40 см шириной (из бута – от 20 до 30 см минимум, из кирпича – минимум 12 см) и заглублять в грунт на 20–50 см. Забирку, как и другие виды цоколя, надо оштукатурить или облицевать. На пучинистом основании без подготовки искусственной подушки вместо забирки прогалы между опорами закрывают асбестоцементными экранами (щитами).

...

Выбирая материал для цоколя по эстетическим параметрам, следует обратить внимание на природный камень или кирпич, которые не нуждаются в дополнительном оформлении. В последнее время цоколь чаще облицовывают декоративным камнем, имитирующим кирпич или бут.

По расположению относительно внешней поверхности стен 1-го этажа цоколь может быть выступающим, западающим или выполненным заподлицо с плоскостью стены.

По степени защиты от влаги, в экономическом и эстетическом отношении лучше западающий цоколь, но его нельзя устроить при очень тонких стенах здания или в случае большой расчетной ширины цоколя (например, кирпичный цоколь в регионе с зимними температурами до –30 °C будет шириной в 1,5–2 кирпича). Реже устраивают цоколь заподлицо.

Хорошо смотрится смешанный цоколь, углы которого выполнены из бутового камня, а остальное заполнение – из кирпича (или наоборот).

После устройства конструктивной части цоколя его внешнюю поверхность армируют сеткой с ячейками в 15–25 см и диаметром стержней 5–6 мм. Можно применить сетку из стекловолокна. По армированию ведут облицовку или оштукатуривание. Облицовка может быть выполнена из природного камня или его имитации, а также из плитки или сайдинга. Облицовка искусственным камнем сложнее, при этом необходима сетка с ячейками по 4 см. Природным облицовочным камнем можно отделать бетонный цоколь. По кирпичной и бетонной поверхности возможно произвести железнение – нанесение на сырую штукатурку сухого цемента и втирание его кельмой. В ином случае штукатурку или открытый отделочный бетон надо просто покрыть фасадными красками. Декоративное покрытие цоколя выполняют также из мраморной крошки по незастывшему бетону, из толченого кирпича, керамзита или цветного цемента.

Цоколь жилого здания необходимо утеплить. Для чего используют пенополистирол и битумные мастики.

Отмостку выполняют шириной от 50 до 100 см и с различным уклоном в зависимости от ее назначения и применяемого материала. Она состоит из двух слоев: подстилающего и покрытия (рис. 17).

Рисунок 17. Устройство отмостки (разрез): 1 – подстилка, 2 – покрытие отмостки, 3 – подземная часть фундамента, 4 – цоколь

Подстилка – это опора для покрытия, играющего роль гидроизоляции. Нижний слой выполняют из песка, глины, мелкого щебня или гарцовки (известь и мелкий песок). Отмостка в виде глиняного замка может состоять из одного слоя, выполняющего обе функции. Для чего глину готовят, разминая и смешивая ее с песком.

При устройстве отмостки сначала нужно вырыть канавку глубиной 20 см. Туда после обработки (трамбовки грунта и поливки гербицидом для защиты от роста растений) укладывают материал подстилки, а по нему – покрытие с необходимым уклоном (в среднем 5 см перепада на 1 м ширины отмостки). Высота отмостки из глиняного замка составляет от 5 до 10 см, ширина на прочном грунте – на 20 см шире выступа карниза кровли. На пучинистом слабом основании ширина отмостки должна быть минимум 100 см.

Для верхнего слоя можно использовать бетон, асфальт, мелкий булыжник, тротуарную плитку, глину.

По внешнему периметру отмостки укладывают канавку для сбора и отвода воды с нее. Канавку можно сделать из бетонных лотков или распилить вдоль асбестоцементную трубу, а затем уложить ее на бетон по грунту.

Бетонную отмостку устраивают по утрамбованной песчаной подстилке (толщиной 10 см) и уплотненному слою щебня (толщиной 10 см). Уклон создают щебнем. Бетонирование ведут в соответствии с общими рекомендациями, с применением арматурной сетки. Поверхность покрытия обрабатывают железнением и начинают уход за бетоном.

Бетонная отмостка на непучинистом основании может быть устроена по глиняной подстилке толщиной 10–15 см. Уклон создают глиной. На нее насыпают тонкий слой песка, смешанного со щебнем или кирпичной крошкой, трамбуют, дают просохнуть и заливают бетоном или цементным раствором.

Песчаная отмостка с применением закрепленного песка требует применения жидкого стекла (силиката натрия) и специального раствора-закрепителя (отвердителя). Уложенный в канавку крупный или средний песок слоем 10 см уплотняют и пропитывают по отдельности этими составами (одним за другим) и тем самым превращают в искусственный песчаник. Покрытие выполняют из мелкого песка, также пропитывая его указанными растворами. Уход за материалом предполагает укрытие его на 2–3 дня полиэтиленом или рубероидом.

Отмостка из булыжника включает песчаную подстилку (толщиной 10–20 см) и булыжное покрытие толщиной 4–10 см в зависимости от высоты камней. Вместо песка можно взять гарцовку или мелкий щебень (до 5 см). Подстилку уплотняют, укладывают на нее раствор, по которому ведут кладку булыжником в соответствии с принципами каменной кладки одного ряда. Вертикальные швы заполняют песком.
Отмостка из тротуарной плитки отличается от булыжной только материалами и необходимостью подгона ширины отмостки под ширину плиток.

...

Если в районе строительства бывают суровые зимы, не следует класть камень или плитку отмостки на раствор: она в таком случае не выдержит неравномерной просадки основания.

Глиняная отмостка содержит песок в роли подстилки (толщиной 10 см), в который с помощью молотка-кулачка втапливают небольшие булыжные камни. Уклон создает слой глины высотой 10–15 см. Такую отмостку не стоит использовать в качестве тротуара: ее и без того придется часто ремонтировать.

Асфальтовую отмостку устраивают на подстилке из щебня (толщиной 15 см) с покрытием из асфальта (толщиной 3 см).

Водонепроницаемая отмостка. В канавку для нее укладывают геотекстиль, на который затем насыпают крупный заполнитель (щебень, гравий, гальку, керамзит с частицами не более 32 мм) слоем 10 см.

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ

Во время строительства и эксплуатации здание подвержено деформациям. Они бывают температурными (расширение элементов конструкции при нагревании); усадочными (изменение линейных размеров элемента конструкций при потере материалом влаги (при испарении) – дерево, бетон при монолитном возведении); осадочными (деформации грунтового основания под нагрузкой от здания).

В зависимости от типа деформации в конструкциях устраивают деформационные швы, которые также бывают трех видов. Температурные и усадочные швы одинаковы по принципу устройства – их выполняют только на высоту конструкции, в которой предполагается деформация. Поэтому температурные швы часто объединяют с усадочными, выполняя температурно-усадочные швы. Например, шов можно сделать только в фундаменте, не затронув стены первого этажа, или наоборот. Осадочные швы необходимо выполнять на всю высоту здания.

Деформационные швы представляют собой вертикальный разрыв в конструкциях, заполненный при необходимости тепло– и гидроизоляционными материалами. Они нужны на слабых грунтах (неравномерная осадка), в зданиях с перепадом этажности и сложной формой фундамента (разная нагрузка на различные части фундамента) и в постройках большой протяженности. Необходимость устройства швов проверяют расчетом и сравнивают с нормами. Если пристраивается часть здания к уже существующему, без шва не обойтись. Устройство швов в монолитном фундаменте упрощает его возведение: захватки получаются меньше по площади.

Температурно-усадочный шов можно совместить с осадочным, тогда его устраивают как осадочный шов и называют температурно-осадочным. Швы нужно выполнять на всю высоту фундамента, включая цоколь. Особо в осадочных швах нуждается монолитная отмостка: длина отсека не должна превышать 1–2 м. Швы устраивают с помощью укладки деревянных реек на подстилающий слой перед замоноличиванием поверхностного и обязательно покрывают гидроизоляционным материалом (битумом, например). Между отмосткой и стеной фундамента нужен компенсационный осадочный шов из 2 слоев рубероида, битума или герметика (роль шва может выполнять гидроизоляция фундамента).

Расстояние между температурными швами берут проектное, и зависит оно от материала, который используют при кладке, от марки раствора, а также средней температуры наружного воздуха. Температурно-усадочные швы в малоэтажных кирпичных зданиях обычно устраивают через каждые 15–20 м, в железобетонных в зависимости от типа перекрытия – с интервалом в 40–80 м, для каркасных зданий из железобетона длина деформационного отсека колеблется в пределах 10–60 м, при металлическом каркасе – от 20 до 100 м, в зданиях с деревянными стенами – от 60 до 70 м. Эти нормативные величины следует дополнить исследованиями грунта и климатических условий, а затем выбрать наименьшую длину отсека среди расчетной и нормативной.

Ширина любых швов в малоэтажных зданиях, как правило, равна 10–20 мм. Их можно выполнять толщиной в 0,5 кирпича с укладкой двух слоев толя, в фундаментах – без шпунта.

Деформационные швы в фундаментах и стенах законопачивают просмоленной паклей.

ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ФУНДАМЕНТА

Конструкции фундамента постоянно испытывают на себе воздействие поверхностных и грунтовых вод, поэтому нуждаются в тщательной гидроизоляции – защите от влаги, с применением специальных материалов. Свойства таких материалов уже были рассмотрены в отдельной главе.

Гидроизоляция может быть оклеечной и окрасочной. Способы устройства каждого типа соответствуют названию. При оклеечной гидроизоляции материал (чаще рулонный) клеят на поверхности фундамента с помощью специальной мастики или раствора, иногда – термическим способом. Окрасочную гидроизоляцию наносят на поверхность, обмазывая ее жидкими мастиками, смолами, битумами. Для чего используют щетки, кисти и мастерок.

Гидроизоляцию делят по месту устройства на вертикальную и горизонтальную. Горизонтальную устраивают между грунтом и подошвой фундамента, а также между обрезом фундамента и низом стены или колонны. Вертикальная гидроизоляция разделяет боковую поверхность фундамента и грунтовое основание и должна доходить как минимум до верха отмостки. Иногда применяют наклонную гидроизоляцию, но это зависит от особенностей здания.

По способу проникновения и расположению в конструкции гидроизоляция бывает поверхностной, внутренней и проникающей. Поверхностная отделяет конструкции от внешней среды (материалы – битумы, полимеры, геотекстильные маты), внутренняя располагается между конструкциями, а проникающая представляет собой особый гидрофобный раствор, которым пропитывают конструкции.

Горизонтальная гидроизоляция между обрезом фундамента и верхними конструкциями здания может быть выполнена в виде цементной стяжки толщиной 2–2,5 см. Чаще для любых видов гидроизоляции фундамента применяют толь (в 2 слоя), пергамин, рубероид, битум и мастики из него, гидроизоляцион, элон, бентонитовые маты, жидкую резину. Почти все материалы делят на марки по степени надежности и прочности.

...

Толь, рубероид, гидроизол крепят на горячую битумную мастику. Есть и наплавляемые материалы, для прикрепления которых к поверхности применяют горелку, подплавляя внутреннюю поверхность материала. Это стеклоизол, гидростеклоизол, техноэласт, унифлекс. Наплавляемые материалы можно также крепить к основе, приклеивая на мастику или прибивая гвоздями.

Перед укладкой гидроизоляции основание желательно обработать специальной грунтовкой (праймером).

Ненаплавляемые материалы клеят на мастику стык в стык (шов обрабатывают мастикой) или прибивают гвоздями внахлест (по 10 мм для горизонтальных швов и 15 мм для вертикальных), а также стык в стык (шов проклеивают липкой лентой). Куски при этом могут быть любой длины, но удобнее использовать отрезки по 1–2 м. Горячую битумную мастику наносят на подготовленную поверхность и на само полотно гидроизоляции, затем сразу приклеивают к основанию, прижимая снизу вверх.

Горизонтальную гидроизоляцию из толя можно укладываться насухо с последующим прижимом вышележащими конструкциями.

Проникающую гидроизоляцию устраивают с внутренней стороны подвалов или при усилении фундамента с помощью цементных смесей со специальными добавками (пенетроном, кальматроном и др.). Смеси различают по маркам. Для гидроизоляции подходят составы, помеченные буквой «В» (водонепроницаемый). Если проникающей гидроизоляцией обрабатывают внешние грани фундамента, их затем нужно покрыть фасадной краской.

Жидкую резину наносят на поверхность напылением с помощью специальных приспособлений, в несколько слоев, следя за общей толщиной. Окрасочную гидроизоляцию – слоями толщиной по 2 мм, в 2–3 слоя.

Перед устройством любой гидроизоляции нужно очистить поверхность основания, произвести расшивку швов в кладке (если ей больше года), промыть водой и просушить (если поверхность должна быть влажной, сушки не требуется), при необходимости выровнять цементной стяжкой.

После устройства вертикальной внешней гидроизоляции ее покрывают слоем битума.

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ ОТВЕРСТИЯ И ПРОКЛАДКА КОММУНИКАЦИЙ ЧЕРЕЗ ФУНДАМЕНТ

Вентиляцию подвала или подпола осуществляют с помощью отверстий в стене фундамента или в забирке над уровнем земли – продухов, или продушин. По размерам они должны быть не менее 7 × 25 см (или 14 × 14 см) и до 15 × 25 см. Низ отверстия нужно располагать на высоте не менее 15 см от верха отмостки. В длинных стенах продухи устраивают с интервалом в 3 м. Чем выше влажность на участке строительства, тем больше отверстий может потребоваться для вентиляции подпола.

Снаружи вентиляционные отверстия логично защитить сеткой, а на зиму вообще плотно закрыть материалом из пробки. Удобно вставить в продушины форточки, в которых можно менять сетку и плотный материал в зависимости от времени года.

В монолитном фундаменте лучше предусмотреть отверстия еще во время армирования, установив с необходимым шагом асбестоцементные трубы нужного диаметра (не менее 15 см). Перед бетонированием фундамента в трубы закладывают песок, чтобы в них не просочился бетон, входные отверстия закрывают пергамином, а после высыхания фундамента очищают от этих материалов. Важно, чтобы труба была установлена в горизонтальном положении. Закрепляют ее вязальной проволокой.

Таким же способом удобно создавать отверстия для входа и выхода коммуникаций (отопительных, водопроводных и канализационных труб, электричества и т. д.) с той лишь разницей, что диаметр асбестоцементных труб нужно подбирать в зависимости от типа коммуникации и сечения проводящих труб. Для небольших отверстий (до 12 см в диаметре) можно использовать полипропиленовые трубы, а для больших – трубы из гофрированного алюминия. Эти материалы выбрать или асбестоцемент, решать застройщику. Гофрированные трубы при бетонировании могут быть сдавлены фундаментом, но этого несложно избежать, заложив внутрь трубы не песок, а дощечки и ветки. В принципе, с таким же успехом можно применить обрезы пластиковых бутылок и любых других полых трубок, сэкономив немного средств и не испортив при этом качества конструкций.

...

Часто недостающие отверстия в готовом фундаменте пробивают с помощью компрессора или подручных инструментов типа зубила и кувалды. Это доступный, но неверный способ, поскольку он ведет к нарушению целостности конструкций и потере ими части несущих свойств.

При устройстве коммуникационных отверстий обязательно нужно учесть глубину промерзания. Трубы обычно прокладывают на глубине не менее 1,5 м. Места расположения выходов коммуникаций должны строго соответствовать утвержденным документам.

Если стены фундамента уже возведены, а отверстий для вентиляции и выхода коммуникаций не сделано, можно использовать другой способ – алмазное бурение с помощью цилиндрического полого механизма с алмазной коронкой на конце и электроприводом на крепежном основании. Такой способ можно применять в любом месте армированной конструкции, к тому же он не приводит к образованию трещин в фундаменте. Диаметр отверстий – в интервале от 2 до 35 см, их глубина – до 3 м.

Вообще коммуникационные отверстия лучше предусмотреть заранее, лишнее отверстие несложно качественно заделать без потери несущей способности фундамента, а вот пробить его после возведения стен – весьма трудозатратная и дорогая альтернатива.

Если отверстие в фундаменте получилось намного шире, чем диаметр коммуникационных труб, следует заделать пустоты цементным раствором или монтажной пеной.

Content

Крейс В. А. Фундамент. Прочно и надежно

Виктория Александровна Крейс Фундамент. Прочно и надежно

Предисловие

Устройство фундаментов

Специфика грунтов, сейсмоустойчивость, фундамент на склоне

ТИП ГРУНТА

УРОВЕНЬ И СОСТАВ ГРУНТОВЫХ ВОД

ГЛУБИНА ПРОМЕРЗАНИЯ ГРУНТОВОГО ОСНОВАНИЯ

СЕЙСМОУСТОЙЧИВОСТЬ

ФУНДАМЕНТ НА СКЛОНЕ

Виды фундаментов

СТОЛБЧАТЫЙ ФУНДАМЕНТ

ЛЕНТОЧНЫЙ ФУНДАМЕНТ

ПЛИТНЫЙ ФУНДАМЕНТ

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ ТИПА ФУНДАМЕНТА

Материалы для фундамента

БЕТОН

СТАЛЬ

БУТОВЫЙ КАМЕНЬ

КИРПИЧ

АСБЕСТОЦЕМЕНТ

ДЕРЕВО

ПЕСОК

МЕЛКИЙ ПРИРОДНЫЙ КАМЕНЬ

ВОДА

ЦЕМЕНТОГРУНТ

ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ

Предварительные работы на участке

РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ И ОБЪЕМА РАБОТ

СТОИМОСТЬ ФУНДАМЕНТА

ЗОНИРОВАНИЕ УЧАСТКА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

РАСЧЕТ ГЛУБИНЫ ЗАЛОЖЕНИЯ ФУНДАМЕНТА

РАЗБИВКА ФУНДАМЕНТА

ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ

Возведение фундамента

АРМАТУРНЫЙ КАРКАС

БЕТОНИРОВАНИЕ И ДРУГИЕ МОНОЛИТНЫЕ РАБОТЫ

КАМЕННЫЕ РАБОТЫ

ОТМОСТКА И ЦОКОЛЬ

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ШВЫ

ГИДРОИЗОЛЯЦИЯ ФУНДАМЕНТА

ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ ОТВЕРСТИЯ И ПРОКЛАДКА КОММУНИКАЦИЙ ЧЕРЕЗ ФУНДАМЕНТ