Утепленный теплоизолированный фундамент лучший для дома
Какой фундамент лучше?
Фундамент, заглубленный на глубину промерзания
Для защиты фундамента от воздействия сил морозного пучения грунта подошву фундамента здания обычно закладывают ниже глубины промерзания.
На пучинистых грунтах на боковую поверхность заглубленного фундамента все равно действуют касательные силы морозного пучения, которые стремятся вытолкнуть фундамент из грунта.
Величина этих сил часто бывает достаточна для того, чтобы зимой немного приподнимать относительно легкий малоэтажный дом. А летом дом опускается, и не всегда на старое место.
Кроме того, для малоэтажного дома без подвала ленточный фундамент на глубину промерзания — это неоправданные затраты материалов и денег на его сооружение.
Мелкозаглубленный фундамент для частного дома
Для малоэтажных зданий часто применяют мелкозаглубленный фундамент. Такой фундамент при морозном пучении грунта снижает деформации стен дома до допустимого уровня за счет усиленного армирования и замены части пучинистого грунта на непучинистый.
На таком фундаменте дом два раза в год деформируется, пускай и в допустимых пределах.
Расширение воды при замерзании в грунте под подошвой фундамента ежегодно «разрыхляет» грунт, что снижает его несущую способность.
Усиленное армирование заметно увеличивает затраты на сооружение фундамента, особенно на сильно пучинистых грунтах.
Как морозное пучение грунта разрушает дом
Как видим, на пучинистых грунтах любой фундамент, а значит и дом в целом, регулярно испытывает деформации, вызванные воздействием сил морозного пучения. С течением времени периодически возникающие деформации имеют свойство накапливаться. Так, многократное перегибание проволоки, в конце концов, ломает её.
Со временем может возрасти степень пучинистости грунта в основании фундамента, например, из-за повышения влажности по каким либо причинам.
Не редкость ошибки при проектировании дома, например, в определении степени пучинистости грунта или в выборе конструкции фундамента.
Отсюда вывод — от воздействия сил морозного пучения дом начинает разрушаться в первую же зиму после постройки.
Вопрос только в том, сколько времени потребуется для появления видимых следов разрушения — после первой зимы или лет через сто?
Как пучинистый грунт заставить не пучиниться?
С появлением новых теплоизолирующих материалов все большую популярность приобретает другой путь защиты от воздействия сил морозного пучения грунта – утепление фундамента и грунта вблизи него для того, чтобы земля под домом не промерзала.
Такой способ защиты исключает промерзание грунта и воздействие сил морозного пучения на здание.
Конструкцию теплоизолированного фундамента и стен дома выбирают без учета воздействия на них сил морозного пучения, что существенно снижает стоимость строительства.
Размещение подошвы фундаментов на малой глубине (0,3-0.4 м) от дневной поверхности, вместо закапывания фундамента на глубину промерзания, значительно сокращает трудоемкость и стоимость работ по возведению малоэтажных зданий, экономит материалы и снижает продолжительность строительства.
Такие фундаменты широко применяются в Скандинавских странах, Канаде и США.
В России их все еще используются неоправданно мало, не смотря на то, что для проектирования и строительства теплоизолированных фундаментов в России разработаны и утверждены нормативные документы. Все новое, как обычно, с трудом доходит до сознания застройщиков и проектировщиков.
Значительную долю от общей стоимости малоэтажных зданий составляют затраты на устройство фундамента. Удешевление строительства многим участникам этого процесса просто не выгодно.
Пучинистые грунты в основании фундаментов широко распространены в России. Легче перечислить непучинистые грунты.
Практически непучинистыми грунтами могут быть: мелкие и пылеватые пески и глинистые грунты твердой консистенции при глубоком залегании уровня грунтовых вод, а именно мелкие пески при Z>0,5 м. пылеватые пески при Z>1,0 м, супеси при Z>1,5 м, суглинки при Z>2,5 м и глины при Z>3,0 м (Z — глубина залегания уровня грунтовых вод , считая от подошвы слоя сезонного промерзания грунта).
Непучинистые грунты — грунты, которые не изменяют свой объем и свойства при промерзании-оттаивании. К ним относятся галька, гравий, щебень, крупно- и среднезернистые пески, а также их смеси.
Устройство теплоизолированного фундамента мелкого заложения – ТФМЗ
Схема укладки и параметры теплоизоляционного слоя в фундаментах отапливаемых зданий с теплоизоляцией пола показаны на рис. 1.
В качестве теплоизолированного фундамента мелкого заложения (далее – теплый фундамент) используются фундаменты на грунтовой подушке (столбчатые, ленточные или фундаментные плиты), подошва которых закладывается на глубину 0.4 м в отапливаемых зданиях и на глубину 0,3 м в неотапливаемых зданиях.
Неотапливаемые здании — это здания с температурой воздуха в помещениях зимой, равной или ниже +5 °С.
Конструкция теплоизолированного фундамента включает в себя специальным образом уложенную теплоизоляцию из плит экструдированного пенополистирола, (XPS, пеноплекс и т.п.) позволяющую уменьшить глубину сезонного промерзания под подошвой фундамента и удержать границу промерзания в слое непучинистого грунта (грунтовой подушке).
Грунтовую подушку, устраивают в отапливаемых зданиях непосредственно под подошвой фундаментов. Толщина грунтовой подушки для отапливаемых зданий с температурой воздуха в помещениях зимой не ниже +17 °С принимается равной 0,2 м, с температурой воздуха ниже 17 °С, но выше 5 °С — равной 0,4 м.
Во избежание деформаций фундамента от действия касательных сил пучения пазухи котлованов также засыпаются непучинистым грунтом.
В качестве материала для устройства подушки может быть использован песок гравелистый, крупный и средней крупности, мелкий щебень, котельный шлак. В случае необходимости увеличения несущей способности основания целесообразно применять песчано-щебеночную подушку, состоящую из смеси песка крупного или средней крупности (40 %), щебня или гравия (60 %).
Устройство подушек и засыпку пазух и траншей следует выполнять с послойным трамбованием или уплотнением площадочными вибраторами. При применении щебеночных подушек для сохранения плит утеплителя от продавливания следует применять выравнивающий слой песка, превышающий по толщине фракцию щебня в два раза.
Товары для строительства и ремонта
Для защиты грунтов основания от обводнения поверхностными и грунтовыми водами на дневной поверхности по периметру здания по песчаной подготовке толщиной 5 см на ширину теплоизоляционной юбки устраивается асфальтовая или бетонная отмостка толщиной 2-3 см. Отмостке придается уклон от здания 3%.
Кроме того, в грунтовой подушке вблизи ее подошвы по всему периметру теплоизоляционной юбки устраивается трубчатый дренаж с выпуском в ливневую канализацию или в пониженные места за пределами здания.
В отапливаемых зданиях утеплитель толщиной b y укладывается вертикально, по внешней поверхности фундамента и цоколя здания на высоту не менее 1,0 м (рис.1) от подошвы фундамента, а также горизонтально за контуром здания на глубине заложения подошвы фундамента на ширину D h , с образованием теплоизоляционной юбки толщиной b h по всему наружному периметру фундамента, кроме углов.
На углах здания толщина b c утеплителя увеличивается на участках длиной L с .
Для стока воды теплоизоляция юбки укладывается с уклоном от фундамента 3% .
Не укладывайте теплоизоляцию под отмостку
В некоторых источниках даются рекомендации, укладывать горизонтальную и вертикальную теплоизоляцию на уровень под отмостку. Так мол проще. Действительно проще, но эффективность теплоизоляции сильно снижается.
Компьютерное моделирование и натурные испытания показывают, что если расположить нижнюю границу вертикального и горизонтального слоя на 30-40 см ниже поверхности земли, у подошвы фундамента (как показано на рисунках), то температура грунта под фундаментом существенно повышается.
Как оказалось, при высоком расположении утеплителя, холод к фундаменту пробирается по грунту сбоку. Размещение теплоизоляции на уровне под отмосткой потребует значительного увеличения объема теплоизоляции.
Следует заметить, что в современном домостроении вертикальную теплоизоляцию выполняют для любых фундаментов в целях энергосбережения — для уменьшения потерь тепла через цокольную часть дома. Следовательно, дополнительные затраты на утепление фундамента требуются только на устройство горизонтальной теплоизоляции. Но, как уже написано выше, эти расходы на утепление фундамента с лихвой перекрываются экономией от облегчения его конструкции.
В не отапливаемых зданиях утеплитель укладывается только горизонтально под подошвой фундамента в пределах всего здания и изоляционной юбки, которая выступает за контур здания на ширину D h .
Толщина слоя утеплителя принимается постоянной и равной b h (рис. 2). В неотапливаемых зданиях грунтовая подушка толщиной H устраивается под слоем теплоизоляции, на который опирается сам фундамент.
Если у отапливаемых зданий имеются холодные пристройки, например, террасы, крыльца, то теплоизоляционной юбке придается форма, показанная на рис.3, а ширина юбки здания увеличивается на ширину пристройки. При этом ее параметры принимаются как для неотапливаемого здания.
Для защиты вертикальной изоляции, расположенной на внешней поверхности фундамента и цоколя здания, от механических повреждений, атмосферных воздействий, ультрафиолетового излучения и обеспечения долговечности конструкции необходимо предусмотреть светонепроницаемое и стойкое к атмосферным воздействиям защитное покрытие, которое совместимо с материалом изоляции. Защитное покрытие заглубляется в грунт не менее 15 см.
Для защиты горизонтальной теплоизоляционной юбки от механических повреждений, возникающих в результате воздействия колесной или точечной нагрузки на асфальтовое покрытие или тротуарную плитку в процессе эксплуатации, должна быть предусмотрена защита теплоизоляционных плит листовым материалом. Защитный слой располагается на верхней поверхности теплоизоляционных плит.
В процессе проектирования и строительства теплого фундамента необходимо предусмотреть мероприятия но недопущению возникновения «мостиков холода», снижающих эффективнось утепления фундамента.
На строительном рынке появился еще один теплоизоляционный материал, пригодный для утепления фундаментов. Это плиты и блоки из пеностекла.
Источник
Мелкозаглубленный фундамент
Мелкозаглубленный фундамент по своим свойствам, материалоемкости и трудозатратам выглядит очень привлекательно, при этом по надежности не уступает иным видам фундаментов.
Малозаглубленный теплоизолированный фундамент – фундамент на естественном основании, подошва которого находится в слое сезонного промерзания, а сам фундамент защищен от выпучивания с помощью плит экструдированного пенополистирола и устройства в его основании подушки из непучинистого грунта, которым также засыпаются пазухи котлованов.
При расчете стоимости здания, значительная доля финансовых средств закладывается на устройство фундамента. Обычно для двух-трехэтажного коттеджа стоимость нулевого цикла составляет 15-20% от стоимости каркаса всей постройки, а в сочетании с подвалом или с цокольным этажом — до 30%. При этом нередки случаи, когда мощные, дорогие фундаменты монтируются под легкими конструкциями. На них можно кирпичную пятиэтажку разместить, а стоит двухэтажный «каркасник».
При легких стенах из бруса, каркасного дома, одноэтажного дома из газосиликатных блоков нагрузка на фундамент минимальна, несущая способность глубокого фундамента будет использоваться лишь на 10-20%, то есть 80-90% материалов и средств, вкладываемых в работы нулевого цикла, будут расходоваться впустую.
Поэтому для немассивных домов напрашивается другое решение проблемы: заложить незаглубленный или мелкозаглубленный фундамент прямо в промерзающий слой грунта, но выше чем УГВ (уровень грунтовых вод). В отдельных случаях применяемая конструкция представляет собой жесткую раму, которая каждый год в зимне-весенний период «плавает» вместе с относительно легким домом. Мелкозаглубленный фундамент – это недорого и надежно, однако, прежде чем приступить к его монтажу, надо все хорошенько рассчитать, и прежде всего, учесть условия, в которых такому фундаменту придется существовать.
Грунт для мелкозаглубленного фундамента
При устройстве фундамента важно учитывать пучинистые свойства грунта , передаваемое на него давление, жесткость фундамента и надфундаментных конструкций на изгиб.
Если грунты сильно пучинистые, то часть такого грунта заменяется на непучинистый. Под фундаментами устраивается так называемая противопучинная подушка. Ее наличие позволяет резко сократить величину сил морозного пучения по подошве фундамента и полностью исключить касательные силы морозного пучения. За счет устройства подушки можно погасить часть деформаций от действия сил морозного пучения упругостью слоя подсыпки – если произойдет пучение (подъем) здания, то оно будет незначительным и, как правило, более равномерным. Кроме того, само устройство противопучинистой подушки создает благоприятные условия для миграции воды из-под здания к периферии, где промерзание обычно идет быстрее, то есть уменьшить влажность грунта под зданием.
Таким образом, фундамент, взаимодействуя с пучинистым основанием, зимой поднимается на регулируемую высоту, а весной всегда приходит в исходное положение. Нет условий для образования остаточных деформаций. И с этой стороны обеспечивается надежность мелкозаглубленных фундаментов.
При устройстве подушки непучинистый материал — песок крупный, средней крупности или смесь песка (40%) и щебня (60%) отсыпается слоями толщиной не более 20 см и уплотняется ручными трамбовками или площадочными вибраторами.
Песчаную подушку следует устраивать в теплое время года. Возможное смешивание материала подушки со снегом и мерзлыми включениями грунта в зимнее время может вызвать дополнительные осадки фундаментов после оттаивания грунта в весенний период.
Нагрузки на основание в разных частях здания могут существенно различаться. Поэтому в легких домах повышаются требования к пространственной жесткости фундаментов. Чем выше степень пучинистости грунтов, тем большие требования предъявляются к пространственной жесткости и прочности фундаментов, усиливается армирование.
Стены дома, крыша и прочие надфундаментные нагрузки рассматриваются не только как источник нагрузок на фундаменты, но и как активный элемент, участвующий в совместной работе фундамента с основанием.
Наибольшее пучение грунта у отапливаемых зданий происходит под его углами, так как именно здесь меньше всего сказывается влияние тепла, выделяемого зданием, а у неотапливаемого, как правило, оно происходит в середине здания. Поэтому здание в целом должно обладать достаточной жестокостью, чтобы не деформироваться под влиянием возможного неравномерного подъема пучащегося грунта и последующей осадки (просадки) при оттаивании.
Очевидно, что придание жесткости коробке здания потребует некоторого усложнения ее конструкции и связанного с этим увеличения стоимости. Однако это удорожание компенсируется отказом от традиционных заглубленных фундаментов и земляных работ.
Таким образом, малозаглубленный фундамент полностью приспособлен для восприятия сил пучения и отвечает требованиям надежности.
Устройство мелкозаглубленного фундамента
Богатый опыт в области устройства мелкозаглубленных фундаментов имеют Скандинавские страны, США, Канада. В США в 2001 г. был принят стандарт ASTM 32-01 «Проектирование и строительство морозозащищенных фундаментов мелкого заложения» для проектирования и строительства отапливаемых и неотапливаемых зданий. Этот стандарт основан на применении экструдированного пенополистирола в качестве теплоизолирующего слоя, препятствующего проникновению холода в морозочувствительную почву. Особенно примечателен опыт Скандинавских стран, где морозозащищенные фундаменты мелкого заложения делают уже более 45 лет.
Схема устройства морозозащищенных фундаментов:
Мелкозаглубленные фундаменты схожи с обычными фундаментами, за исключением расположения теплоизоляции и глубины заложения. Подошва фундамента расположена на глубине около 30-40 см ниже уровня земли. Они имеют вертикальную изоляцию, расположенную с внешней стороны от подошвы фундамента до уровня выше отметки земли. При устройстве фундаментов в более холодных климатических условиях «крылья» теплоизоляции располагаются горизонтально на уровне подошвы фундамента.
Морозозащищенные фундаменты мелкого заложения:
В зависимости от климатических условий и вида фундамента выбираются параметры теплоизоляционного слоя: толщина, ширина вдоль стен, ширина на углах здания и протяженность. Чем холоднее климат, тем шире простирается теплоизоляция, и тем она толще. Таким образом, используя тепловые потоки от эксплуатируемого здания, путем изменения толщины и ширины теплоизоляции можно вывести границу промерзания грунта за пределы подошвы фундамента.
Поскольку теплоизоляционный материал используется ниже отметки земли, для этих целей в качестве теплоизоляции применяется экструзионный пенополистирол. Если принято решение использовать обычный пенополистирол, то его рекомендуется помещать в полиэтиленовые мешки для защиты от увлажнения.
Утеплять грунт по периметру здания можно как в процессе возведения нового дома, так и в процессе эксплуатации существующих построек.
Грунт вокруг дома выкапывают на глубину 0,5-0,6 м. Размеры выемки должны обеспечить укладку теплоизоляционного материала 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.
Не следует забывать, что потери тепла через наружные углы здания значительно превышают потери через гладь стены, поэтому в зоне углов необходимо предусмотреть два слоя утеплителя. Для этого на расстоянии 1,5-2 м от угла укладывают дополнительный слой теплоизоляции.
Затем утеплитель засыпают песком или гравием толщиной не менее 300 мм до поверхности грунта. Такое утепление будет препятствовать промерзанию грунта и появлению сил морозного пучения.
Случается, что участки находятся в низинах и весной (а иногда и осенью) при повышении уровня грунтовых вод 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 (геотекстиль), хорошо пропускающих воду, но препятствующих проникновению мельчайших пылевато-глинистых частиц в песчаную подушку.
При изготовлении наиболее популярных марок бетона для фундамента М150 и М200 применяются следующие пропорции бетона для фундамента. Для получения М150, который подходит для оснований сараев и помещений для домашней птицы и живности – на 1 часть цемента берут 3,5 части песка и 5-6 частей щебня или гравия. Бетон М200 получается при смешивании 1 части цемента, 2,8 песка и 4,8 частей щебенки. Все эти цифры усредненные, но их следует придерживаться. Количество воды не должно превышать 0,65-0,7 частей от количества цемента.
