Что такое морозное пучение и глубина промерзания грунта?

Это понятия, смысл которых стоит понимать любому человеку, решившему самостоятельно строить дом, а так же будет полезным для решившего поручить это непростое дело специалистам.

Морозное пучение - это процесс превращения зимой грунтовой воды в лед. Как вы знаете, вода превращаясь в лед увеличивается в объеме. Поскольку осенью вода в грунте содержится в большом количестве, то, промерзая, верхний слой земли увеличивается в объеме (профессионально говорится "вспучивается"). Так как вспучивающемуся грунту необходимо куда то деваться, то он растёт вверх. В результате, получается, что зимой поверхность земли приподнимается в среднем на 5–10 см, максимум достигает 15 см. Неприятность от этого состоит в том, что если фундамент расположен на поверхности грунта (не заглублен), то все строение немного приподнимается вместе с поверхностью земли. Пучение всегда происходит неравномерно, и это может привести к серьезному искривлению фундамента. Вслед за фундаментом деформируется всё строение.

 Весной, когда промерзший грунт оттаивает и снова превращается в воду, поверхность грунта садится обратно, разумеется вместе со строением. Следующая неприятность заключается в том, что весной поверхность грунта не будет в точности копировать прошлогоднюю. Это означает, что фундамент и строение не займут уже никогда не примут исходную форму и будут всегда существовать с некоторым искривлением. Разумеется, данные процессы повторяются каждую зиму, постепенно изнашивая всю постройку. Отсюда появляются незакрывающиеся деревянные окна и двери, появляются трещины в кирпичной кладке, в стенах строений появляются щели, долговечность здания значительно падает. Результат промерзания проявляется уже через год, но его действие особенно заметно с течением длительного времени.

Стоит сказать, что степень вспучивания грунта бывает разной и может меняться из года в год. Всего, есть 5 категорий пучинистости. Примерную степень пучения на участке может определить любой человек. К слабопучинистым относятся места на возвышенностях, с низким уровень грунтовых вод, там где залегают песчаные грунты. У сильнопучинистых всё наоборот – это места в низинах, там где есть обводненные, болотистые, водовмещающие глинистые грунты, когда вода стоит на штыке–двух лопаты круглый год.

Глубина промерзания грунта.

Наверное, вы уже догадались... это та глубина, на которую должен промерзнуть грунт зимой. Эта глубина определяет границу, ниже которой стоит располагать "якорные" элементы фундаментов (уширение у свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и т.д.). Глубина промерзания зависит от множества факторов (средняя зимняя температура воздуха в данном регионе, количество осадков в год, уровень грунтовых вод, вид грунтов на участке и т.д.). Для упрощения и оптимизации расчетов для каждой области Российской федерации принята общая глубина промерзания грунта. Например, для Московской области она составляет 1,4 м. Пожалуй, обычному человеку этой информации о глубине промерзания грунта будет достаточно... Но, любой специалист должен знать, что глубина промерзания в каждом случае является индивидуальной. В первую очередь эта величина зависит от области и вида грунта. Снизу приведена таблица глубины промерзания грунтов для Московской области.

В заключение стоит отметить, что песчаные грунты имеют наибольшую глубину промерзания, но при этом в большинстве случаев не являются пучинистыми. Все дело в том, что в отличие от глинистых грунтов пески быстро фильтруют воду. Таким образом, пески быстро осушаются и свободные поры вместо воды заполняются воздухом, в результате грунт вспучивание грунта является незначительным. Исключением может быть ситуация, когда на глубине 2-3 м под песком залегает водоупорный слой, например глина. В этом случае, вода не уходит глубоко и начинает скапливаться выше водоупорного слоя. Если уровень скопившейся воды поднимается выше границы промерзания, то вода начинает превращаться в лед и приводит к появлению эффекта морозного пучения.

Виды "противопучинистых" фундаментов.

Проявление морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. "Противопучинистыми" вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной подушкой, монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта. Разумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции "якоря". К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же ленточные фундаменты, заглубленные ниже границы промерзания, но без широкой монолитной подушки. У последнего типа недостаток в том, что прямая лента фундамента не имеет эффекта "якоря". На практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом.

 

Способы защиты от морозного пучения.

Есть немало современных способов, позволяющих полностью, либо частично устранить воздействие морозного пучения.

1. Если дом отапливается круглогодично. Не стоит путать с ситуацией, когда хозяева приезжают в дом пару раз за зиму. Речь идет о доме, в котором температура круглый год не падает ниже +15 градусов. В этом случае уместно рассмотреть плавающую плиту или мелкозаглубленную ленту. Суть метода в том, чтобы сперва возвести закрытый по периметру непродуваемый цоколь (фундамент без "щели"), а затем правильно утеплить его. Утепляется фундамент по наружному периметру, вертикально. В качестве материала чаще всего используется ЭППС (экструдированный пенополистирол), он бывает уже встроен в некоторые отделочные фундаментные панели. Толщину ЭППС следует принимать не менее 50 мм, а лучше 80 или 100 мм. Помимо фундамента Вам будет необходимо утеплить отмостку. В этом нет ничего сложного, просто нужно под верхним слоем отмостки (например, под бетонной стяжкой или под плиткой) проложить ЭППС той же толщины, что и при утеплении фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра (в идеале 1,5 метра). Если данные рекомендации выполнены правильно, то пучение грунта под домом будет устранено как минимум на 80-90%, что является вполне достаточным.

Полученная система будет работать следующим образом… Зимой часть тепла будет выходить из дома через нижнее перекрытие. Если цокольное пространство является замкнутым и потеря тепла через стены фундамента минимальна, то будет прогреваться земля под домом. Этого прогрева будет вполне достаточно, чтобы остановить промерзание и вспучивание. Утепление отмостки необходимо для того, чтобы избежать потерь тепла через промерзший грунт с наружной стороны фундамента (т.е., чтобы не отапливать грунт снаружи дома). Это не очень дорогой, и действенный метод. Но, к сожалению, подходит не всем.

2. Дренаж. Дренажи - это отдельная тема для статьи, но дренажи направленные на осушение участка и отведение воды от дома, являются одним из способов по снижению сил морозного пучения.


3. Ливневая система (ливневка). В данном разделе мы поговорим об отведении ливневой воды от дома комплексом водных стоков. Этот комплекс включает в себя водосточную систему, отмостку и ливневые желоба, идущие вдоль отмостки, и, уводящие ливневую воду от строения. Вместо желобов может быть устроена гидроизоляция внутри отмостки (см. п.4 - гидроизоляция в отмостке).


4. Армопояс в каменном доме. Очень важный, но к сожалению многими не выполняемый элемент. Ранее уже было отмечено то, что при воздействии морозным пучением на строения со стенами из кладочных материалов (кирпич, блоки любых видов) в стенах образовываются трещины. Они могут иметь различную ширину раскрытия и приносить разную степень неудобства владельцам здания. Для предотвращения возникновения трещин и нужен армопояс. Армопояс - это монолитный пояс, стягивающий все строение как бандаж и препятствующий появлению трещин. Выполняется армопояс как минимум по всему периметру, при этом неразрывно (это важно!). Если внутри строения есть несущие стены, то желательно сделать пояс по всем несущим стенам. Чаще всего устраивается армопояс под каждым перекрытием (разумеется, за исключением нижнего), при этом он одновременно исполняет вторую важную функцию - служит поясом для опирания тяжелых перекрытий из бетона. Армопояс должен обязательно крепиться к кладке анкерами, чтобы при возникновении деформаций армопояс не мог съехать вдоль блоков. Анкерами могут являться простые арматурные стержни с шагом 500 мм, заходящие в кладку не менее высоты блока и подходящие к верху армопояса. Это важнейший элемент несущей конструкции, рекомендованный всем каменным строениям, независимо от типа фундамента и силы воздействия морозного пучения. Такой пояс придает дому прочность, надежность и долговечность.


5. Гидроизоляция в отмостке, укрывание грунта гидроизоляцией. Суть этого метода в том, чтобы отвести осеннюю воду подальше от строения для снижения увлажнения грунта и уменьшения действия сил морозного пучения. Это самый экономичный, способ, доступный всем, и дающий заметный результат. Могут быть два варианта исполнения этого метода.

Первый. Убрать гидроизоляцию (это может быть рубероид, лучше стеклоизол) в отмостку. Гидроизоляция должна расположиться под песчаной подушкой в отмостке и иметь уклон от строения. Ширину гидроизоляции принять не менее 1,2 метра, лучше 1,5 метра. В месте, где гидроизоляция выйдет из под отмостки, ее стоит присыпать грунтом для защиты от ветра и солнечных лучей.

Второй. Если отмостка уже у вас есть и разрушать ее не хочется, то подойдет данный способ. Можно использовать те же гидроизоляционные материалы или да же обычную клеенку (лучше потолще), чтобы укрыть грунт на расстояние 1,5 м от дома. В идеале, клеенка должна быть расположена с уклоном от строения, рекомендуется придавить материал, чтобы его не сдуло ветром. Данное укрывание грунта гидроизоляцией нужно производить каждую осень при консервации дома на зиму и убирать все весной, в этом заключается неудобство данного метода.

В любом случае, вы получите конструкцию при которой осадки, вода стекающая с крыши, выпадающий и таящий осенью снег будут отведены от дома на существенное расстояние, что снизит вероятность переувлажнения грунта под домом.