Из всех ошибок, происходящих на стройке, наиболее пагубны те, которые касаются фундаментов, так как они влекут за собой гибель всего здания и исправляются только с величайшим трудом.
А.Палладио, итальянский архитектор, XVI век
Фундамент и дренаж -
Фундамент — основа дома, его самая ответственная часть, исправление допущенных в нем ошибок обходится дороже всего. Эта мысль повторяется рефреном во всех руководствах по строительству, с древнейших времен до наших дней. Иногда говорят, что на фундаменте экономить нельзя. Можно и нужно, поправляют строительные эксперты, но делать это должен только профессионал-проектировщик.
Спасшемуся после кораблекрушения земная твердь представляется чем-то абсолютно надежным и незыблемым. Для специалистов же по инженерной геологии и проектированию фундаментов, она представляется весьма зыбкой, ненадежной и изменчивой средой, имеющей, к тому же, мозаичную структуру: ее свойства могут существенно изменяться на расстоянии уже в несколько метров. Особенно это характерно для нашей страны, где сезонные замерзание и оттаивание почвы приводят, вследствие аномального поведения воды вблизи точки замерзания, к значительным и неравномерным ее колебаниям.
Грунты неодинаково пропускают поверхностные и подземные воды. Это отражается на поведении прилегающей к постройке почвы. Верхний ее слой в средней полосе России промерзает зимой на 1,4—1,8 м. Замерзание влечет за собой пучение грунтов, насыщенных влагой. Как известно вода при замерзании, в отличие от других веществ, не уменьшается в объеме, а расширяется. Поэтому многие водосодержащие грунты, в частности глинистые, при замерзании вспучиваются, а при оттаивании оседают. Эти силы морозного пучения достигают величин в 10—15 тонн/м2 и могут поднять-опустить любое здание. Равномерные подъемы и опускания были бы незаметны и не создавали бы проблем, но в реальности эти силы на протяжении даже небольшого фундамента всегда неравномерны не только по вертикали, но и по горизонтали. В результате — сдвиги стен, разрыв кладки, что ослабляет фундамент, наполняет подвал сыростью и плесенью. Влажные грунты имеют свойство смерзаться с закопанными частями дома и, вспучиваясь, приподнимать их. А неблагоприятные погодные условия могут спровоцировать повышение уровня подземных вод. Нередко это приводит к серьезным повреждениям постройки. Чтобы избежать этой напасти, строители издавна советуют заглублять фундамент ниже глубины сезонного промерзания грунтов в данной местности.
Глубина сезонного промерзания грунта приводится в справочной строительной литературе, в Подмосковье она, в частности, равна приблизительно 1,5—1,7 м, но в зависимости от конкретных условий она может изменяться в обе стороны.
Но и это еще не все. Просачиваясь сквозь почву и перемещаясь в ней, осадки и грунтовые воды растворяют различные твердые вещества и газы, в том числе вредные для цементного раствора, каменной кладки и бетона. Процесс разрушения фундамента незаметен, но его последствия весьма ощутимо сказываются на здании: нарушается целостность несущих конструкций; плесень и грибок перекидываются через подвал на верхние этажи и затрагивают в конце концов весь дом. Дверные коробки и оконные рамы могут сильно деформироваться, что станет причиной появления щелей и зазоров, через которые дом начнет ускоренно терять тепло. Паркет или любое другое напольное покрытие под воздействием сырости коробится. Ремонт становится неотвратимым. А это новые затраты, причем без гарантии, что весь восстановительный процесс не придется повторять снова и снова.
Еще один «фундаментальный» вопрос связан с наличием или отсутствием подвала или цокольного этажа. Дискуссия о том, что лучше дом с подвалом или без него, имеет давнюю историю. Есть приверженцы обоих вариантов. Конечно, в ряде случаев конкретные грунтовые условия в месте строительства подсказывают тот или иной выбор. Однако в общем можно сказать, что для энергоэффективного дома подвал желателен, но не обязательно под всем домом. Достаточно иметь подвал под частью дома для размещения в нем, теплового аккумулятора, контейнера компостирующего биотуалета и некоторых других инженерных устройств. Часто продлевают подвал в сторону входа, где удобно устроить погреб для хранения продуктов. Кроме того, подвал можно заранее оборудовать и как убежище на случай каких-либо чрезвычайных происшествий.
Рациональная конструкция фундаментов — тема большая и интересная, но мы не можем здесь на ней останавливаться, ограничимся только рассмотрением основных особенностей фундаментов энергоэффективных домов.
Из почв и грунтов, где больше, где меньше, выделяется в результате распада естественных радионуклидов радиоактивный газ радон. Попадая в атмосферу, он быстро рассеивается, не представляет угрозы для здоровья людей, попадая же в ограниченный объем подвала или жилого помещения, он может накапливаться до опасных концентраций. Фундамент, вне зависимости от того, есть подвал или нет, должен предотвращать попадание в здание радона из грунта в опасных количествах. Влага и радон проникают в жилища через трещины, поры и неплотности соединений строительных материалов и конструкций, в первую очередь фундамента. Отсюда все меры по гидроизоляции, сводящиеся к ликвидации или закупорке трещин, будут способствовать также повышению степени его газоизонепроницаемости. Для гидроизоляции фундамента применяют три вида мероприятий, которые можно применять совместно:
поверхностную защиту — обмазку различными мастиками, оклейку водонепроницаемыми пленками;
введение в бетон, на этапе его приготовления, специальных гидроизоляционных добавок или пропитку гидрофобными составами уже готового бетона;
отливку монолитного фундамента за один прием с тщательной обработкой его вибраторами.
Легче всего сделать газо- и водонепроницаемыми монолитные фундаменты, которые являются, в том числе и поэтому, предпочтительными для эффективных домов. Выполнение фундамента сборным из отдельных блоков или кирпича нежелательно по причине проблематичности в этом случае обеспечения хорошей гидро- и газоизоляции. Кроме того, такой фундамент оказывается избыточным по массе и прочности для малоэтажных зданий.
Одна из проблем устройства фундаментов связана с промерзанием грунта зимой. Это приводит к двоякого рода негативным последствиям. С одной стороны, здание через фундамент теряет тепловую энергию, уходящую в холодный грунт. С другой стороны, многие водосодержащие грунты при замерзании-оттаивании меняют свой объем, то поднимаясь, то опускаясь. Эти подвижки могут быть неравномерными на протяжении нескольких дециметров, а сила их измеряется тоннами или десятками тонн на м2, чего вполне достаточно чтобы перекосить или повредить строительное сооружение. В связи с этим специалисты рекомендуют заглублять фундамент ниже глубины промерзания грунта, что приводит к большим затратам средств и материалов.
Последнее время появились, так называемые МФМЗ — морозоустойчивые фундаменты мелкого заложения. Они доказали свою высокую эффективность, в частности при строительстве на Севере. Идея их проста и элегантна. Встретить врага (холод) на дальних подступах, а не у границ фундамента. Иными словами, теплоизолировать не сам фундамент, а массив грунта, окружающий его. Поскольку площадь поверхности грунта по периметру здания, через которую основная масса холода зимой проникает к фундаменту, сравнительно невелика, то и утеплителя требуется немного. Дополнительно устраняется морозное пучение вокруг фундамента, грунт не замерзает. Поэтому и фундамент можно делать более дешевым — мелкого заложения, поскольку устранено промерзание.
Наклонное утепление (термоотмостка) укладывается по всему периметру фундамента в виде юбки. Утеплять таким образом фундамент целесообразно в любом случае, даже когда он заложен глубоко из желания иметь подвальное помещение. Эта конструкция стала возможной после появления экструзивного (неэкструзивный не годится!) пенополистирола и пеностекла с почти нулевым влагопоглощением, долговечных и устойчивых к почвенным растворам.
Здания с МФМЗ хорошо зарекомендовали себя на Аляске. Устройство так утепленного фундамента делает более эффективной и летнюю закачку избыточного тепла от солнечных установок в грунт вокруг фундамента, что является одной из форм сезонного аккумулирования энергии. Однако здание с таким фундаментом должно обязательно эксплуатироваться зимой, иначе фундамент может промерзнуть через пол первого этажа.
Таким образом, фундамент энергоэффективного дома должен обладать повышенными гидро- и газоизоляционными свойствами и быть утепленным для снижения теплопотерь дома в грунт.
Для увеличения долговечности фундамента и защиты его от подземных вод, дождевой и талой воды, просачивающейся с поверхности земли, вокруг фундамента устраивают дренажную систему. Вокруг нижней части фундамента делается небольшая канава, дно которой бетонируется. По периметру фундамента укладывается перфорированная труба. Затем канава засыпается гравием. Вся система имеет общий уклон, по которому вода стекает в одном направлении и отводится от фундамента.
Когда строители возводят фундамент, они тем самым нарушают сложившиеся естественным образом на этом месте водотоки, которые составляют гидрологический режим местности. К этому режиму, в свою очередь, приспособлены все местные растительные экосистемы. Фундамент представляет собой плотину для движущихся подземных вод, вследствие чего после его постройки уровень грунтовых вод будет повышаться. От повышенной влажности, с одной стороны, будет страдать сам фундамент и подвал, а с другой — местность вокруг из-за нарушения ее устоявшегося гидрологического режима. Повышение уровня грунтовых вод может приводить и к просадкам грунта под фундаментом и к увеличению сил морозного пучения, разрушающих здание. Для ликвидации этих нежелательных последствий рекомендуется устройство по наружному контуру фундамента дренажа для отвода влаги.
Фундамент и дренаж -
В целом дренаж представляет собой разветвленную систему взаимосвязанных труб, располагающихся вокруг или вдоль защищаемой от влаги постройки. В систему поступает стекающая по грунту вода. Собственно труба (специалисты называют ее дреной) имеет в стенках сеть отверстий диаметром приблизительно 1,5—5 мм. Они расположены по всей или почти по всей окружности трубы на определенном расстоянии друг от друга.
Трубы, траншеи и фильтрующие материалы, применявшиеся раньше для дренажных систем не отличались долговечностью, быстро забивались мелкими частицами грунта. В последнее время появилось новое поколение полимерных труб и специально разработанных грунтовых фильтрующих материалов, которые способны эффективно служить как минимум несколько десятилетий. Дренаж можно укладывать как до, так и после гидроизоляции фундамента и подвала, но строго перед общей засыпкой внешней стороны фундамента. Если к вашему коттеджу еще не подключили водопровод, канализацию, электричество и т. д., заранее укажите места предполагаемых вводов коммуникаций. Эта информация позволит впоследствии сохранить целостность и работоспособность дренажной системы.
Рекомендации по строительству
Для влажных грунтов дренаж необходим при любом типе фундамента. Для остальных грунтов дренаж рекомендуется для ленточных фундаментов (для домов с подвалом). Сухой фундамент обеспечит дому большую долговечность.
Уменьшение веса здания за счет использования эффективных конструкций позволяет экономить средства на устройстве фундамента, делая его низкозаглубленным. К этому необходимо отнестись очень внимательно. Фундамент должен учитывать особенности грунтов (пучинистость, несущая способность), на которых строится дом, а также уровень грунтовых вод. Фундамент — самая важная часть дома. Ошибки в его устройстве могут привести к проблемам, которые сведут к "нулю" все остальные усилия и затраты на строительство дома.
На устройство фундамента влияет также и ваше решение по устройству цокольной части здания. Дом можно делать с подвалом или цокольным этажом, без подвала с устройством пола по грунту. Строительство фундамента - это сложный и достаточно дорогостоящий процесс, и правильное инженерное решение позволит вам сэкономить средства и обеспечить долговечность здания.
Традиционно используются следующие типы фундаментов: столбчатые, ленточные, фундаменты из мелких блоков.
Применяются фундаменты глубокого и мелкого заглубления, незаглубленные. (Рис)
При строительстве домов с низкозаглубленными фундаментами важно выполнить несколько требований:
Фундаменты нельзя устраивать на пучинистых грунтах (глина, суглинки и др.), впитывающих и задерживающих в себе воду. Лучший грунт - это крупнозернистый песок.
Устройство дренажа - необходимое условие для удаления воды от места, где строится фундамент.
Обязательно необходимо устройство гидроизоляции для предотвращения капиллярного подъема воды из грунта к конструкции пола.
Для строительства этих типов фундаментов по периметру дома и в местах, где требуются внутренние опоры для перекрытия (платформы), в том числе под инженерное оборудование, устраиваются скважины ниже глубины промерзания. Затем на дно скважин делается отсыпка из гравия, вставляется арматура и заливается бетон. Любым способом выполняется надземная часть (в том числе, это может быть кладка кирпичом или камнем). Столбчатые фундаменты выступают над землей минимум 30 см (для вентиляции подпольного пространства). Промежутки между столбиками в надземной части (ограждение цоколя) могут быть заполнены любым материалом (они не несут нагрузки и выполняют роль защиты от снега, дождя). На столбиках делается ростверк из бетона с арматурой.
При таком фундаменте дом не имеет подвала. Для размещения инженерного оборудования строится специальное техническое подполье, значительно меньшее, чем подвал. Оборудование можно разместить также в цокольном этаже или в техническом помещении первого этажа.
Достоинства. Буронабивной фундамент минимально разрушает ландшафт, он дешевле, т.к. исключается рытье котлована, такой фундамент не требует утепления, гидроизоляции и пароизоляции. На его строительство расходуется меньше бетона и его исполнение возможно без тяжелой строительной техники. Не требуется защиты от радона.
Ленточный фундамент обычно строят двумя способами.
В первом случае (фундамент мелкого заглубления) ковшевой землечерпалкой или вручную в грунте вырываются траншеи. Затем на боковые стенки траншеи укладывается рубероид (или другой гидроизоляционный материал). После этого на дно траншеи засыпается песок и гравий, а затем в траншею заливается бетон. В этом варианте небольшой объем грунта из части подполья, предусмотренного для инженерного оборудования, вынимается вручную.
Второй способ изготовления ленточного фундамента более привычный. Когда в доме предусмотрен подвал, сначала роют котлован, потом изготавливается опалубка необходимой конфигурации, в которую заливается бетон. Под фундамент делается отсыпка из песка и гравия. Фундамент выступает минимум на 30 см над землей. Необходимо выполнить качественную внешнюю гидроизоляцию и внутреннюю пароизоляцию (в случае отапливаемого подвала). Надземная часть и верхний слой подземной части могут быть выполнены кладкой кирпичом, камнем или бетонными блоками. Снаружи фундамент должен быть тщательно утеплен.
Применение ленточного фундамента целесообразно при наличии в доме подвала (фундамент глубокого залегания). Для повышения теплозащиты ленточного фундамента дома по периметру дома выполняется горизонтальная теплоизоляция. Иногда фундамент делают пустотный, и пустоты заполняют утеплителем.
Достоинства. Может быть выполнен без тяжёлой строительной техники (фундамент неглубокого залегания).
Недостатки. Ленточный фундамент глубокого залегания более дорогой. Он требует гидроизоляции, утепления, повышенного внимания к ликвидации мостиков холода. Требует защиты от радона.
Строительство фундамента из мелкоштучных бетонных блоков выполняется так же, как кладется обычная стена. Вырывается котлован. По конфигурации подвала выполняется отсыпка песком и гравием, поверх которой отливается бетонная стяжка, на которой строится фундамент из мелких блоков. Снаружи фундамент оштукатуривается, гидроизолируется и теплоизолируется.
Применение фундамента из мелких блоков целесообразно, когда есть возможность приобрести блоки дешево и когда они производятся недалеко от строительства. Для домов, в которых нет подвала, таким способом строятся стенки технического подполья для инженерного оборудования.
Достоинства. При строительстве не требуется тяжелая грузоподъемная техника. Возведение фундамента возможно в короткие сроки. Если использовать пустотные блоки, то легко сделать дополнительную теплоизоляцию.
Недостатки. Сложность гидроизоляции при влажных грунтах. Для обеспечения необходимой прочности требует обязательного армирования.
