Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

На большей территории России зимний период длится до полугода. В зависимости от региона грунт промерзает на глубину от 0,8 до 2,5 метров. Как уберечь от промерзания строительные конструкции и инженерные коммуникации, которые расположены под землей, особенно в водонасыщенных и пучинистых грунтах.

Что такое пучение

При замерзании в морозные зимы вода превращается в лёд, объём которого превышает занимаемый ей в жидком состоянии. В результате возникают разнонаправленные нагрузки на грунт, имеющие максимальные значения в направлениях, минимально противодействующих им сил (вверх и в стороны).

Результатом воздействия морозного пучения грунтов на фундаменты сооружений является возникновение сил выталкивания, касательных и перпендикулярных нагрузок, действующих на подземные части строений, и приводящих к их деформации (разрушению).

Если не учесть эти процессы ещё на стадии проектирования, последствия могут быть плачевными.

Наивысших значений они достигают в грунтах, максимально удерживающих влагу и обладающих минимальной пористостью по всей глубине пласта.

moroznoye-pucheniye1.jpg

Ворота с ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®

Жители загородных домов часто сталкиваются с явлением морозного пучения. При отрицательных температурах атмосферного воздуха объем влажного грунта при замерзании увеличивается в объеме. Например, глина может подниматься на 10-15%. Силы морозного пучения действуют на конструкцию основания ворот неравномерно и как следствие, мы получаем незакрывающиеся ворота и калитки.

Вероятность морозного пучения зависит от типа грунта, его физических и механических характеристик, климатических особенностях, уровня грунтовых вод, типа фундамента. Как этого избежать? При сооружении заборов с ленточными основанием, опора фундамента заглубляется на 30-40 см, на эту же глубину пучинистый грунт заменяется непучинистым — грунтовой подушкой. Под фундамент опоры укладывается утеплитель, который предотвращает промерзание грунта и его давление на подземные конструкции.

Изоляция для защиты от сил морозного пучения опор забора и ворот должна отвечать двум главным свойствам: быть прочной и стойкой к влаге в грунте.

ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® из экструзионного пенополистирола обладает уникальными качествами: прочность на сжатие составляет 30 т/м2, водопоглощение практически равно нулю, материал биостойкий с высокими теплозащитными характеристиками — коэффициент теплопроводности материала составляет не более 0,034 Вт/ м∙°С.

Все технические свойства ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® неизменны на протяжении всего срока эксплуатации — более 50 лет.

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

Теплоизоляционная юбка забора с ленточными опорами

  • Стена забора (ленточная опора)
  • Ленточный фундамент
  • Отмостка
  • Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®
  • Грунтовая подушка

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

Теплоизоляционная юбка забора с отдельно стоящими опорами

  • Опора
  • Отмостка
  • Ленточный фундамент
  • Теплоизоляция ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®
  • Грунтовая подушка

В чем опасность пучинистого грунта для здания?

Посмотрим, что происходит с пучинистым грунтом, непосредственно находящимся рядом со зданием. Зимой при наступлении морозов вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Вместе с ней начинает расширяться и грунт, ее содержащий. Возникают силы морозного пучения.

Силы начинают действовать на находящееся рядом здание, точнее на его фундамент, приподнимая его. Весной же во время повышения температуры происходит обратный процесс: здание опускается за счет того, что лед тает, превращаясь в воду и, соответственно, сжимаясь, увеличивая свою плотность и уменьшая собственный занимаемый объем.

Если фундамент не защищен от действия пучинистых сил, то возможен сдвиг здания, что рано или поздно приведет к образованию трещин в стенах здания и фундаменте, а потом и к разрушению здания.

Особенности пучинистых грунтов

Под пучинистыми грунтами можно понимать любые грунты, способные сохранять в своем объеме достаточно большое количество воды. Чем больше воды находится в единице объема грунта, тем более склонен данный грунт к пучинистости.

Наиболее яркими представителями пучинистых грунтов являются глина и желтый (карьерный) мелкий песок, содержащий большое количество глинистых включений. Такие грунты обладают высокой способностью задерживать воду.

Наименее пучинистыми в этом случае будут являться следующие виды грунтов: все грунты, не содержащие или содержащие минимальное количество глинистых частиц, крупный или среднезернистый песок, обломочные горные породы.

Все эти грунты не задерживают, легко пропускают через себя воду в нижележащие слои грунта, поскольку состоят из крупных частиц не имеющих способности слипаться друг с другом по типу глины.

Факторы, влияющие за силу пучинистости

1. Глубина залегания первого водоносного слоя.

Чем ближе к поверхности находится вода, тем, очевидно, более пучинистым он будет являться. При этом даже замена, к примеру, глины на гравелистый песок малоэффективна, поскольку воде будет просто некуда уходить через такой грунт – ниже будет находиться водоносный слой.

2. Глубина промерзания грунта в зимний период, характерная для данного региона.

На широте Москвы грунт промерзает на 1,5 м. Очевидно, что пучинистые силы могут действовать лишь в тех регионах, где температура опускается зимой ниже 0 гр. С. Чем на большую глубину будет промерзать грунт, тем сильнее на здание будут действовать пучинистые силы при прочих равных условиях.

3. Типы почв.

Наиболее подвержены пучинистости грунты с мелкими частицами, способные сохранять воду в течение длительного периода за счет плохого ее прохождения сквозь частицы небольшого размера.

Глинистые грунты также сильно задерживают воду. Сквозь крупные частицы вода проходит легко, поскольку между крупными частицами есть достаточное пространство для прохода воды.

Защита фундаментов и стен подвалов от деформаций морозного пучения

При возведении зданий на пучинистых грунтах необходимо под основанием фундамента устроить подушку из промытого песка, гравия или гравелисто-щебеночную подсыпку. Основание из этих непучинистых материалов будет препятствовать воздействию на подошву фундамента нормальных (выталкивающих) сил морозного пучения. Следует отметить, что при повышении уровня грунтовых вод (в осенний период, а также во время таяния снегового покрова) подсыпка оказывается окруженной водой, насыщенной частицами пылевато-глинистого грунта. Мигрируя вместе с водой, эти частицы проникают в подсыпку и засоряют ее, постепенно превращая непучинистый грунт в пучинистый. В результате после нескольких лет эксплуатации фундамент вновь оказывается стоящим на грунте, деформирующемся при замерзании. Предотвратить заиливание подсыпки позволяет использование специальных фильтрующих материалов (стеклохолст, <Тайпар> и т.п.), хорошо пропускающих воду, но препятствующих проникновению мельчайших пылевато-глинистых частиц в песчаную подушку.

Для уменьшения воздействия на фундамент касательных сил пучинистый грунт, соприкасающийся с вертикальными поверхностями фундамента или со стенами подвала, рекомендуется заменить непучинистым. Обратную засыпку, которая выполняется по всему периметру здания, необходимо (как и в предыдущем случае) защитить слоем фильтрующего материала (рис. 1).

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • фундамент
  • обратная засыпка из непучинистого грунта
  • фильтрующий материал
  • существующий пучинистый грунт

Значительное увлажнение пучинистых грунтов приводит к тому, что при замерзании они увеличиваются в объеме намного больше, чем грунты с меньшей влажностью. Это влечет за собой возрастание уровня деформаций, и, как следствие, — необходимость более серьезной защиты фундаментов от воздействия сил морозного пучения. Одним из путей уменьшения активности пучинистых грунтов является устройство дренажа, позволяющее понизить влажность грунта за счет снижения уровня грунтовых вод.

Традиционная конструкция представляет собой систему дренажных труб, размещенных в слое промытого гравия, задерживающего частицы грунта. Трубы укладывают с небольшим уклоном, обеспечивающим сток воды в специальный колодец или канализацию. Несмотря на наличие гравийного фильтра, в процессе эксплуатации дренажной системы происходит постепенное засорение дренажных отверстий частицами грунта. Прочистка дренажа — процесс достаточно трудоемкий, требующий устройства специальных колодцев. Предотвратить засорение системы можно путем укладки вокруг дренажных труб фильтрующего материала (<Тайпар> или стеклохолст), не пропускающего самые мелкие частицы и обеспечивающего эффективную работу дренажной системы на протяжении длительного времени (рис. 2).

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • существующий фундамент
  • дренажные трубки
  • фильтрующий материал
  • промытый гравий

При наличии фильтрующего материала укладывать слой гравия вокруг дренажных трубок не обязательно.

Теплоизоляция трубопровода ковровым методом

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • Грунт обратной засыпки
  • ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®
  • Грунт
  • Труба

Технология устройства забора с теплоизоляционной юбкой из ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ®

  • подготовка площадки;
  • устройство котлована под опорами шириной не менее размеров горизонтальной проекции теплоизоляции;
  • засыпка котлована непучинистым грунтом (грунтовой подушкой) до уровня подошвы;
  • укладка теплоизоляционной юбки из плит ПЕНОПЛЭКС ФУНДАМЕНТ® на поверхность грунтовой подушки;
  • установка фундамента на поверхность плит утеплителя;
  • обратная засыпка пазух котлована непучинистым грунтом (грунтовой подушкой) и утрамбовка;
  • устройство отмостки.

Утепление основания крыльца

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • песчаная или гравийная подсыпка толщиной 400 мм
  • экструдированный пенополистирол
  • слой песка толщиной 50-100 мм
  • лестница

Много неприятностей владельцам загородных домов доставляют сезонные деформации крыльца и лестницы при входе в дом. Причиной этого является морозное пучение грунта, вызывающее выпирание относительно легкой конструкции лестницы. Кроме того, основание крыльца или лестницы находится на глубине меньшей, чем подошва фундамента, поэтому силы морозного пучения вызывают особенно сильные деформации этих конструкций. Наиболее радикальным способом защиты крыльца от выпирания является защита его основания от промерзания (рис. 5).

Для этого делают выемку на 700 мм глубже подошвы крыльца или лестницы. На дне выемки устраивают песчаную подсыпку толщиной не менее 400 мм из промытого песка или гравия. На уплотненное основание укладывают плиты экструдированного пенополистирола, толщина которых принимается в соответствии с вышеприведенной таблицей. Поверх утеплителя насыпают слой песка не менее 50 мм, на который устанавливается лестничный марш или крыльцо. Для защиты основания от промерзания утеплитель должен выступать за границы крыльца на 1,2 м.

Защита подъездов к гаражу от деформаций, вызванных морозным пучением грунтов

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • песчаная или гравийная подсыпка толщиной 100-200 мм
  • экструдированный пенополистирол
  • слой песка толщиной 50 мм
  • засыпка из песка и грунта
  • бортовой камень
  • покрытие дороги (асфальт, плиты)
  • песчаная подсыпка толщиной 200 мм

На подъезде к гаражу в результате морозного пучения грунтов могут появиться неровности, мешающие нормальному открыванию ворот. Площадка перед гаражом постоянно очищается от снега, поэтому земля промерзает на большую глубину, что влечет за собой увеличение уровня деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения. Предотвратить эти явления можно путем устройства теплоизоляции под дорогой, ведущей к гаражу. Для этого под площадкой или дорогой выкапывают небольшой котлован глубиной около 400 мм. Его ширина с каждой стороны должна быть на 1,2 м больше ширины дороги (рис. 6).

На дне котлована устраивают песчаную или гравийную подсыпку толщиной не менее 100-200 мм, на которую укладывают плиты из экструдированного пенополистирола требуемой толщины. Следует отметить, что, помимо способности сохранять высокие теплозащитные характеристики в грунтовой среде, экструдированный пенополистирол является материалом, способным воспринимать достаточно большие нагрузки, в частности от асфальтового покрытия дороги и машины, стоящей на нем.

Утеплитель, находящийся под полотном дороги, засыпают дополнительным слоем песка толщиной 200 мм, по которому укладывают покрытие из плит или асфальта. На песчаной подсыпке можно установить бортовой камень, заглубив его в песок приблизительно на 200 мм. Утеплитель, расположенный вне эксплуатируемого покрытия, засыпается слоем песка (20-30 мм), после чего выемка заполняется грунтом и выравнивается.

Защита трубопроводов от промерзания

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • песчаная или гравийная подсыпка толщиной 200 мм;
  • экструдированный пенополистирол
  • слой песка толщиной 30 мм
  • обратная засыпка песком и грунтом
  • покрытие площадки
  • песчаная подсыпка

Как правило, трубопроводы инженерных коммуникаций (водопровод и канализация) прокладывают ниже уровня промерзания грунта. Однако на входе в дом участки трубопроводов поднимаются ближе к поверхности и оказываются на глубине промерзания, поэтому эту зону необходимо утеплить.

Устройство траншей глубиной 1,5-2 м для прокладки трубопроводов с последующей обратной засыпкой занимает много времени и является достаточно трудоемким процессом. Уменьшить глубину заложения коммуникаций можно путем устройства теплоизоляции, защищающей трубы и прилегающий к ним участок грунта от замерзания (рис. 8). Помимо этого, утепление трубопроводов в пучинистых грунтах, имеющих небольшую глубину заложения, позволит защитить трубы от деформаций грунта, вызванных силами морозного пучения.

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • песчаная или гравийная подсыпка толщиной 100 мм
  • изолируемые трубы
  • гравийно-песчаная смесь толщиной 100 мм
  • экструдированный пенополистирол
  • засыпка песком, гравием или грунтом

Следует отметить, что эти работы можно производить не только в процессе прокладки новой линии, но и во время функционирования существующей.

Для устройства теплоизоляции необходимо выкопать траншею под будущий трубопровод или вдоль существующего. При этом следует учитывать, что каждый грунт имеет свой угол естественного откоса. Во избежание постоянной обсыпки земли в траншею необходимо выполнить уклон стенок (рис. 9) в соответствии с рекомендациями, приведенными в таблице 3.

Таблица 3

Грунты Соотношение h/a при глубине траншеи менее 1,5 м Угол между направлением откоса и горизонталью, a, град
Песчаные и гравелистые влажные 1:0,67 56
Супесь 1:0,25 63
Суглинок 1:0 90
Глины 1:0 90
Лессы и лессовидные сухие 1:0 90

На дне отрытой траншеи устраивают утрамбованную песчаную или гравийную подсыпку толщиной около 100 мм, укладывают на нее изолируемые трубы и закрывают их слоем песка или гравия (не менее 100 мм), на который (после утрамбовки) кладут плиты экструдированного пенополистирола. Сверху утеплитель засыпают песком или гравием (20-30 мм), а затем грунтом.

Существующие трубопроводы можно утеплить, расположив теплоизоляционные плиты не только сверху, но и по бокам (рис. 10), а при прокладке новых инженерных коммуникаций их рекомендуется поместить в теплозащитный канал из экструдированного пенополистирола (рис. 11). Также можно использовать изоляцию тех мат.

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пученияЗагородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • песчаная или гравийная подсыпка толщиной 100 мм
  • изолируемые трубы
  • гравийно-песчаная смесь толщиной 100 мм
  • экструдированный пенополистирол
  • засыпка песком, гравием или грунтом

Для обеспечения надежности теплоизоляции плиты утеплителя, образующие теплоизоляционный канал, желательно соединить друг с другом при помощи шурупов.

Экструдированный пенополистирол, применяемый для утепления фундаментов и трубопроводов, проложенных в грунте

Наименование, производитель Стандартные размеры (длина х ширина), мм Стандартная толщина, мм Расчетная плотность, кг/м

3

Горю-честь Предел прочности при 10% деформации, МПа Коэфициент теплопроводности при условиях эксплуатации А Коэффициент теплопроводности при условиях эксплуатации В Коэффициент теплопроводности во влажном состоянии
«Пеноплекс 35», ООО «Пено-плекс» (Россия) (1200 — 4500) х 600 20 — 120 29,5 — 38,5 0,25 0,029 0,029 0,04

Подробнее о материале ПЕНОПЛЭКС

Защита конструкций от деформаций морозного пучения путем утепления грунтов

Утепление оснований фундаментов

Рассмотренные мероприятия дают возможность уменьшить воздействие сил морозного пучения, но не ликвидировать их причину. Исключить морозное пучение грунтов позволяет устройство теплоизоляции вокруг здания. Сущность этого способа заключается в том, что находящийся около здания грунт защищается теплоизоляционными материалами от промерзания и тем самым ликвидируется причина, вызывающая морозное пучение.

Для устройства теплоизоляции материала используют утеплители, способные сохранять необходимые теплозащитные качества во влажной среде и воспринимать нагрузки от расположенных над ними конструкций. Этим требованиям в наибольшей степени отвечает экструдированный пенополистирол различных марок.

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • стена подвала
  • песчаная подсыпка толщиной 200 мм
  • экструдированный пенополистирол
  • песчано-гравийная засыпка толщиной 300 мм

Немаловажное значение имеет тот факт, что предлагаемая технология может быть реализована как при возведении новых домов, так и в процессе эксплуатации существующих построек, причем размещение теплоизоляционного материала по периметру здания позволяет не только защитить грунт от промерзания, но и утеплить подвальные помещения (рис. 3).

Грунт вокруг дома выкапывают на глубину 0,5-0,6 м. Размеры выемки должны обеспечить укладку утеплителя шириной не менее 1,2 м. После этого на дно траншеи насыпают слой промытого песка толщиной не менее 200 мм, устраивают небольшой уклон песчаной подушки в сторону от фундамента и тщательно утрамбовывают. На песок укладывают теплоизоляционные плиты из экструдированного пенополистирола. Толщина плит принимается в зависимости от коэффициента теплопроводности утеплителя (табл. 2).

Таблица 2

Коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/м °С 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05
Толщина утеплителя не менее, мм 60 70 80 90 100

Загородный дом: защищаем ворота и инженерные коммуникации от морозного пучения

  • наружные стены дома
  • утепление из экструдированного пенополистирола по периметру дома
  • дополнительное утепление экструдированным пенополистиролом в зоне наружных углов

Не следует забывать, что потери тепла через наружные углы здания значительно превышают потери через гладь стены, поэтому в зоне углов необходимо предусмотреть дополнительное утепление. Для этого на расстоянии 1,5-2 м от угла укладывают утеплитель толщиной в 1,4-1,5 раза большей, чем приведена в таблице (рис. 4).

Затем утеплитель засыпают слоем песка или гравия толщиной не менее 300 мм до поверхности грунта. Такое утепление будет препятствовать промерзанию грунта и появлению сил морозного пучения.


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий