Текст книги "Все о строительстве дома. Современные материалы и технологии"

Чтобы фундамент выполнял возложенную на него функцию, необходимо подготовить соответствующие материалы как для него самого, так и для связующего раствора. Они бывают универсальными (природные и искусственные камни) и специальными (тепло-, гидроизоляционные, антикоррозионные и др.), защищающими конструкцию от вредного воздействия внешних факторов.

При закладке мелкозаглубленного ленточного фундамента решение в пользу того или иного материала определяется степенью морозного пучения (табл. 3).

Таблица 3. Выбор материала для фундамента в зависимости от степени морозного пучения

При всех степенях морозного пучения, кроме слабой, ленточный фундамент выглядит как единая рама, которую образуют жестко связанные между собой пересекающиеся ленты. При недостаточной жесткости стен на уровне перекрытий следует заложить железобетонные пояса. Железобетонный пояс жесткости – это монолитная бетонная балка, которую кладут по верху несущих стен, чтобы обеспечить горизонтальную жесткость здания.

Материалы, используемые для фундаментов, можно разделить на 2 группы:

– требующие обязательной надежной защиты от переувлажнения при выпадении осадков;

– не нуждающиеся в защите от переувлажнения при выпадении осадков.

К 1-й группе относятся:

– кирпичный бой, бетонные блоки, бутобетон и красный кирпич;

– силикатный кирпич, кирпич-сырец, саман, цементогрунт и грунтоблоки (для сухих песчаных и гравелистых грунтов).

2-я группа представлена следующими материалами:

– естественный камень из тяжелых природных пород (марки 200 и более);

– обожженный красный кирпич (марки 100 и выше);

– металл и асбестоцементные трубы (при возведении свайных фундаментов);

– тяжелый бетон (марки 500 и более);

– железобетон;

– обработанная антисептиками древесина (для деревянных построек).

В табл. 4 приведена краткая характеристика материалов и связующих растворов, применяемых при закладке фундаментов, цоколей и стен подвалов.

Таблица 4. Минимальные марки камней и характеристика растворов

Таблица 4. Продолжение

Фундамент представляет собой стенки, которые предназначены для принятия нагрузки, и подошву. С каждой его боковой стороны делают уступы по 50–60 см, поэтому ширина больше толщины. Между верхней поверхностью фундамента и возводимой стеной прокладывают слой гидроизоляции. Для отведения дождевых вод по периметру стен сооружают отмостку, имеющую уклон от 1 до 10°.

В соответствии с характером используемого материала фундаменты делятся на:

– песчаные;

– бутовые;

– бутобетонные;

– бетонные;

– кирпичные (табл. 5).

Особенности укладки различных типов фундаментов представлены на рис. 12.

В зависимости от характера взаимодействия с грунтом, то есть с основанием, фундаменты делятся на:

– неподвижные, или стационарные;

– подвижные, или плавающие;

– свайные.

Малоэтажные жилые дома практически всегда строят на стационарных фундаментах, которые укладываются на неподвижное основание.

Таблица 5. Типы фундамента в соответствии с характером используемого строительного материала

Таблица 5. Продолжение

Таблица 5. Продолжение

Если дом возводится на пучинистых грунтах (это грунты, которые могут изменять свой объем при увлажнении в процессе замораживания зимой и оттаивания весной), то фундамент имеет вид сплошной либо решетчатой монолитной плиты из железобетона, что характерно для плавающих конструкций. Такое решение учитывает периодические вертикальные перемещения и является оправданным при постройке небольших по объему жилых домов, возводимых на тяжелых, подвижных или просадочных грунтах, отличающихся значительной глубиной промерзания.

Рис. 12. Типы фундаментов: а – песчаный; б – кирпичный; в – бутовый; г – бетонный; д – блочный; е – железобетонный; 1 – крупнозернистый песок; 2 – щебень или гравий; 3 – отмостка; 4 – песчаная подушка; 5 – кирпич; 6 – бутовый камень; 7 – бетон; 8 – бетонный блок; 9 – грунт; 10 – железобетон

Стационарные фундаменты, в свою очередь, бывают ленточными и столбчатыми. Выбор одного из них зависит от материала, из которого предполагается класть стены. Если для стен применяют кирпич, шлако– или керамзитобетон, предусматриваются перекрытия и подвальное помещение, то предпочтение следует отдать ленточному фундаменту. На сухих непучинистых грунтах его можно закладывать не слишком глубоко, в этом случае он играет роль заглубленного цоколя. При этом расход материалов и трудоемкость практически не отличаются от тех, которые требуются при закладке столбчатого фундамента.

Столбчатые фундаменты подходят для домов с каркасными, щитовыми, брусчатыми или рублеными стенами, а также для летних хозблоков. Строительным материалом в этом случае служат камень, бетон, деревянные или железобетонные столбы, металлические и асбестоцементные трубы. По сравнению с обычным ленточным фундаментом он обходится примерно в 2 раза дешевле.

Его использование особенно эффективно и выгодно в пучинистых грунтах, отличающихся глубоким промерзанием.

На плывунах, в зоне вечной мерзлоты и в случаях усиленных нагрузок на основание применяются свайные фундаменты. В конструкцию данного фундамента входят сваи и ростверк (плита, объединяющая оголовки свай).

Поскольку ремонт или замена некачественно выполненного фундамента связаны как с финансовыми, так и трудовыми затратами, ошибки при выборе конструкции фундамента недопустимы.

Итак, по типу конструкции они делятся на:

– ленточные (закладываются под стены или ряд отдельных опор);

– столбчатые (подводятся под легкие стены в случае, если глубина залегания подходящего по своим качествам грунта располагается ниже 2 м);

– свайные (устанавливаются при существенных нагрузках и слабом грунте);

– сплошные, или монолитные (сооружаются под всей площадью дома для гидроизоляции подвальных помещений при близком залегании подпочвенных вод и слабых неоднородных грунтах).

Для легких щитовых и каркасных домов подходят следующие фундаменты:

1) столбчатый (не требующий больших затрат);

2) столбчатый с горизонтальной балкой (немного более дорогой, но достаточно надежный);

3) мелкозаглубленный (блочный или монолитный).

Для деревянных срубов и при использовании для стен ячеисто-бетонных блоков предпочтительны такие фундаменты, как:

1) мелкозаглубленный блочный;

2) ленточный монолитный (в случае строительства на пучинистых грунтах).

Для стен из кирпича, керамзито– и пенобетона применяется только ленточный монолитный фундамент.

Расход бетона снижается наполовину, а трудоемкость – на 40 % при выполнении следующих условий:

– фундамент является мелкозаглубленным;

– подушка шире бетонного ленточного фундамента, выполненного из бетонных блоков, на 40–50 см;

– фундамент служит цоколем.

При отсутствии подвального помещения закладка фундамента отличается некоторыми особенностями, хотя типы конструкций остаются прежними.

Если стены дома достаточно легкие, применяется столбчатый фундамент. То же самое относится и к постройке дома на плотных грунтах. Это объясняется тем, что они менее трудоемкие и экономически более выгодные.

Столбы могут быть бутобетонными, кирпичными, бетонными или железобетонными, причем последние, будучи изготовленными на железобетонных комбинатах (ЖБК), позволяют значительно увеличить темпы строительства.

Расстояние между столбами колеблется от 1,5 до 3,5 м. При этом в углах здания, точках пересечения стен и других местах, на которых сосредоточена максимальная нагрузка, они устанавливаются обязательно. Минимальное сечение столбов представлено в табл. 6.

Таблица 6. Минимальное сечение столбов для столбчатого фундамента

Чтобы увеличить прочность столбчатого фундамента, под него требуется уложить песчаную, бетонную или железобетонную подушку, толщина которой должна составлять от 100 до 300 мм. Столбы необходимо соединить рандбалками или, например, железокирпичными перемычками, которые послужат основанием для цоколя и стен.

Рандбалка – это длинная многопролетная балка, которая лежит на столбах фундамента и поддерживает кирпичную либо каменную кладку стен. Ее применяют в том случае, если пролет между столбами составляет не более 2,5 м. Высота рандбалки должна составлять не менее 25 % ее пролета.

Столбы для фундамента могут быть выполнены из кирпича или бута. В этом случае через 250–400 мм необходимо прокладывать проволоку сечением 6 мм или специальную арматурную сетку для повышения прочностных качеств. Помимо горизонтального, следует осуществлять и вертикальное армирование.

Чтобы не допустить пучения грунта под перемычками, под ними устраивают подушки из песка и шлака (толщина слоя – 500 мм, зазор – 50 мм).

При использовании железобетонных столбов прибегают к железобетонным подушкам стаканного типа, которые устанавливают на слой песка.

Возможно также применение ленточного фундамента, поперечные размеры которого для домов, не превышающих 3 этажей в высоту, одинаковы. Объяснение простое: нагрузка, которую оказывает возведенный дом на грунт, относительно небольшая, а площадь подошвы фундамента при этом превышает расчетные размеры примерно в 3 раза. Ширина подошвы ленточного фундамента, выполненного из различных материалов, представлена в табл. 7.

Таблица 7. Ширина подошвы ленточного фундамента

В разрезе ленточный фундамент представляет собой вертикальный прямоугольник (рис. 13).

Его обрез, то есть верхняя часть, которая возвышается над уровнем земли приблизительно на 100 мм, может не совпадать с толщиной стены и быть шире нее. Кроме того, его ширина может зависеть от общего конструктивного решения дома.

Если дом строится на слабых неоднородных грунтах, давление возведенной конструкции может быть выше нормативного значения (1–1,5 кг/м²). В этом случае подошва фундамента должна быть расширена, что достигается 2 способами:

Рис. 13. Ленточный фундамент: 1 – стена; 2 – цоколь; 3 – отмостка; 4 – раствор цемента; 5 – гидроизоляция; 6 – лага; 7 – пол

1) за счет уступов, которые создаются через промежутки 300–600 мм по высоте фундамента;

2) за счет подушки, выполненной из бетона или железобетона. Если в качестве нее используется крупно– или среднезернистый песок, его укладывают слоем от 150 до 300 мм и уплотняют путем трамбования либо вибрации с одновременным увлажнением.

В качестве фундамента можно использовать также свайную конструкцию, которая имеет следующие преимущества:

1) существенно сокращается объем земляных работ (примерно на 80 %, если сравнивать с ленточным фундаментом);

2) заметно уменьшается расход строительных материалов (например, бетона приблизительно на 40 %);

3) отпадает необходимость проведения дренажных работ;

4) подготовка основания теряет актуальность.

Если в прошлые века использовались деревянные сваи, в настоящее время обычными являются железобетонные, стальные и комбинированные сваи, например Венеция стоит на сваях из лиственницы, привезенной из России.

В зависимости от характера грунта сваи либо опираются на него (если он прочный), либо устраиваются висячие сваи (если прочный грунт расположен слишком глубоко). Сваи могут забиваться в него в готовом виде (в этом случае они называются забивными) или изготавливаться непосредственно в пробуренных скважинах (такие сваи называются набивными). При совмещении ленточного и сваезабивного фундамента получают конструкцию, которая называется буронабивным фундаментом.

При строительстве жилого дома сваи подводятся под стены, под которыми на расстоянии примерно 3–8 диаметров (для железобетонных либо асбестоцементных трубчатого сечения, которые заполняются железобетоном) или через 1–1,2 м (для железобетонных свай сечением от 250 × 250 мм до 400 × 400 мм) они устанавливаются в 1–2 ряда. Длина свай составляет около 5 м.

Оголовки свай выравниваются и скрепляются монолитным или сборным железобетонным ростверком (он выполняется в виде плит или балок), который предназначен для передачи нагрузки на грунт от возведенного дома. Его ширина должна быть равна толщине стен (по крайней мере, на меньше 300 мм), а высота – примерно 150 мм.

Закладывая фундамент, необходимо иметь в виду, что он может выдерживать нагрузку, не деформируясь при этом, только при соблюдении определенных технических условий эксплуатации. Непредвиденная деформация фундамента возможна в том случае, если:

1) остановить работы в преддверии зимы на стадии закладки фундамента, не возводя стены и не укладывая перекрытия;

2) не отапливать построенный дом в зимний период, хотя тепловой режим его эксплуатации закладывался в расчеты при определении глубины закладки фундамента.

Таким образом, во избежание непредвиденных осложнений строить дом и вселяться в него желательно в течение одного строительного сезона.

В грунтах, которые допускают глубокое заложение, можно устраивать фундаменты различного типа:

– монолитный;

– ленточный;

– столбчатый.

При строительстве многоэтажного дома, то есть в случае возведения тяжелых несущих стен, наиболее надежным является закладка монолитного железобетонного фундамента, подошва которого будет располагаться ниже уровня промерзания грунта. Преимущества именно такой конструкции очевидны: зданию обеспечиваются максимальная устойчивость и равномерность распределения нагрузки как на сам фундамент, так и на грунт. Следовательно, деформация последнего в этом случае будет симметричной, в результате чего исключаются перекосы и всевозможные искривления фундамента. При взгляде сверху он представляет собой сплошную железобетонную плиту (толщиной примерно 350 мм) под всей площадью сооружения. Такая конструкция совмещает функции как фундамента, так и пола подвального помещения. Разумеется, такой тип фундамента потребует объемных земляных работ с использованием строительной техники, значительных финансовых и материальных затрат, а также наличия квалифицированного прораба. При совпадении всех условий и возможностей закладка такого фундамента займет около 1,5 месяца. Кроме монолитного фундамента, можно заложить ленточный (его ширина должна быть не меньше толщины возводимых стен). В зависимости от используемого материала ширина такого фундамента будет различной (табл. 8).

Таблица 8. Ширина ленточного фундамента в зависимости от исходного материала

В маловлажных грунтах, чтобы сэкономить бутовый камень и кирпич, примерно половину высоты фундамента можно заменить песчаной подушкой, для чего песок насыпают слоями (до 15 см), поливая каждый из них водой и тщательно утрамбовывая.

Если предполагается закладка фундамента на глубину до 1 м, в качестве материала можно использовать кирпичный бой, кирпич-половняк, щебень, гравий и др.

Бутовый фундамент можно закладывать в траншеи с вертикальными и наклонными стенами. В зависимости от этого выбирается и способ закладывания фундамента. При вертикальных стенах траншеи и глубине закладки фундамента менее 1 м применяют способ «под заливку». Для этого дно траншеи заполняют враспор со стенками слоем сухого бутового камня высотой примерно 20 см. Образующиеся пустоты засыпают щебнем или гравием и утрамбовывают. Слой наполнителя заливают раствором. Следующие слои повторяют в той же последовательности, но без трамбования.

При наклонных стенках траншеи фундамент из бутового камня закладывают «под лопатку», для чего каждый ряд составляют из камней одинаковой высоты. Для наружных рядов подбирают крупные постелистые камни, перекладывая их раствором и образуя версты, или забутки. Между последними насыпают мелкие камни и заливают раствором. Ряды выкладывают с перевязкой швов. При глубине траншеи более 1 м или в случае широкого котлована целесообразно закладывать буто-бетонный фундамент, применяя опалубку из деревянных щитов (рис. 14).

В отличие от бутового фундамента в буто-бетонном камень, не сортируя и не осуществляя перевязки рядов, послойно погружают в раствор.

Рис. 14. Установка опалубки: 1 – распорки; 2 – дощатые щиты; 3 – накладки

Если грунт непучинистый, в качестве опалубки могут выступить вертикальные стенки траншеи, которые выстилают толем или рубероидом, чтобы не допустить осыпания грунта и выровнять возможные дефекты. В пучинистых грунтах стенки траншеи делают наклонными, чтобы уменьшить силы бокового сцепления, неизбежно возникающие во время сезонных деформаций грунта. Щиты для опалубки необходимо подготовить заранее и установить их в траншею.

Для изготовления опалубки используют доски из древесины хвойных пород. На крепления и распорки подойдут осина, ольха и др. Кроме того, к опалубке предъявляется ряд требований:

1) толщина досок должна быть одинаковой;

2) ширина досок – не более 150 мм;

3) сторона, обращенная к бетону, должна быть остругана;

4) доски должны быть сбиты настолько плотно, чтобы между ними не было зазоров во избежание утечки цементного молочка.

Применение опалубки позволяет уменьшить потери бетона и получить строго заданную толщину фундамента. Если предполагается использование бетона, изготовленного на заводе и непрерывно поставляемого, опалубкой должен быть охвачен весь периметр будущего фундамента. При ручном способе приготовления раствора и не слишком высокой температуре воздуха, можно использовать ее поэтапно, переставляя ее по мере затвердевания раствора. Если период бетонирования ленточного фундамента рассчитан на 30 дней, при перемещении 1 раз в неделю потребуется опалубка, охватывающая в длину 25 % всего фундамента.

Опалубку можно переставлять по горизонтали (в этом случае бетонируют участок на всю высоту) и вертикали (если бетонируют послойно весь периметр фундамента). После того как фундамент затвердел, опалубку необходимо удалить. Этот процесс называется распалубкой. Чтобы облегчить его, рабочие поверхности опалубки (которые примыкают к фундаменту) перед бетонированием обрабатывают известковым или глиняным молоком. Неструганые щиты можно прикрыть рубероидом, толем или полиэтиленовой пленкой. Распалубку фундамента осуществляют примерно через 7 дней. После этого наружную поверхность затирают цементным раствором или покрывают растопленным битумом.

На бутобетонный фундамент расходуется больше цемента, чем на бутовый, но первый отличается меньшей трудоемкостью и большей надежностью.

Фундамент может быть залит и грунтоцементной смесью. Глинистый или лессовый грунт, вынутый из траншеи, первоначально просеивают через сито (размер ячей – 3–5 мм), перемешивают в бетономешалке с цементом (120–180 кг цемента на 1 м³ грунта) в течение примерно 5 мин, вливают воду (примерно 275–325 л), перемешивают еще 5 мин, заливают в траншею слоями толщиной 20 см и утрамбовывают. Примерно через 30 ч масса затвердевает, а через 28 дней она набирает прочность, достаточную для малоэтажного дома.

В зависимости от влажности грунта выбираются и растворы для кладки. В сухих можно использовать глиняные и известковые растворы, а во влажных – цементно-глиняные и цементно-известковые.

Ленточный фундамент может быть выполнен из сборного железобетона, который бывает сплошным и прерывистым (для последнего недопустимы торфяные и илистые грунты). Его сооружают из сборных железобетонных блоков, которые производятся на ЖБК и имеют размеры 300, 400, 500 или 600 мм, что соответствует толщине стен. Если возникает необходимость расширить площадь основания, под блоки укладывают железобетонные блоки-подушки (рис. 15).

Рис. 15. Расширение площади основания фундамента: 1 – железобетонная подушка; 2 – фундаментные блоки; 3 – цоколь; 4 – гидроизоляция; 5 – железобетонные плиты; 6 – бетонная подготовка

Поднимая фундаментную стену, блоки следует укладывать вплотную друг к другу (в отличие от подушек, которые можно расположить как вплотную, так и с разрывами). Если в проекте подвал не предусмотрен, блоки можно ставить и с разрывами (рис. 16), что заметно сэкономит строительный материал (примерно на 25 % блоков) и снизит стоимость фундамента.

При этом следует помнить, что в таком случае количество этажей не должно превышать 2, а стены должны быть возведены из облегченных материалов.

Расстояние между фундаментными блоками должно быть не более 70 см, при этом промежутки заполняются грунтом и утрамбовываются. При устройстве такого фундамента надо следить за тем, чтобы вертикальные швы между блоками находились на блоках-подушках, которые, в свою очередь, должны опираться на утрамбованное песчаное основание. Блоки устанавливаются на растворе, а швы заполняются самым тщательным образом.

Рис. 16. Ленточный фундамент с разрывами: 1 – фундаментные блоки; 2 – блоки подушки

Преимущества данного типа фундамента:

– простота монтажа;

– сокращение времени на выполнение нулевого цикла;

– возможность немедленного устройства подвального перекрытия и возведения стен.

Единственным недостатком является обязательное использование грузоподъемной техники, что потребует вполне определенных расходов.

Самой надежной конструкцией является армированный монолитный ленточный фундамент, благодаря чему он относится к самым распространенным. Для его устройства необходима опалубка, о которой было рассказано выше, поэтому остановимся на арматурных работах.

Армирование монолитного фундамента и устройство армированного пояса под или над фундаментами из кладочных материалов – это гарантия надежности и особой прочности. Армирование – это установка арматурного каркаса из проволоки, стержней и т. п. Каркас собирают из прутков и хомутов, которые очищаются от ржавчины, при необходимости выпрямляются, режутся и свариваются. Для сварки прутков диаметром до 25 мм используется точечная сварка, а если применяются прутки диаметром более 25 мм – дуговая. Кроме того, таким же образом должна быть скреплена, как минимум, половина пересечений. При установке арматуры необходимо проследить, чтобы она не примыкала вплотную к опалубке, чтобы обеспечить необходимую толщину бетонного слоя (не менее 50 мм). Бетонирование фундамента предполагает проведение следующих работ:

1) приготовление бетонной смеси непосредственно на стройплощадке или доставка его с ЖБК;

2) заливка бетона;

3) уход за фундаментом во время его затвердевания.

Качество бетона зависит от качества, количества и марки используемого цемента, качества и количества заполнителей, оптимального соотношения между ними и правильного определения количества воды. Механико-физические характеристики бетона:

– плотность – 300–4500 кг/м³;

– прочность при сжатии – 1,5–80 МПа.

Опираясь на данные свойства бетона, можно сказать, что он пригоден для выполнения как несущих, так и ограждающих конструкций.

Заполнители (песок, щебень, гравий) не должны содержать посторонних примесей, поскольку их наличие ухудшит качество бетона и снизит его прочностные качества. Цемент подбирают той марки, которая обеспечит получение бетона необходимой прочности.

Для ускорения и облегчения процесса при самостоятельном приготовлении бетонной смеси следует воспользоваться бетоносмесителем.

Бетонная масса может иметь различную густоту (это зависит от количества влитой воды: ее избыток или нехватка одинаково плохо влияют на качество бетона), при этом жесткий бетон требует значительного уплотнения в отличие от пластичного. Непрерывное бетонирование позволит создать монолитную конструкцию. Если придется прервать его, необходимо создавать рабочие швы, то есть плоскости стыка (соприкосновения) между уже затвердевшим бетоном и только что уложенным.

Швы могут быть горизонтальными или вертикальными – наклонные швы делать не принято. Продолжить бетонирование нужно после приобретения бетоном прочности не менее 1 МПа. На практике признаком этого является разжижение смеси при вибрации. Это значит, что процесс кристаллизации еще только в самом начале. Непосредственно перед бетонированием необходимо обмыть верхнюю плоскость фундамента, стерев цементную пленку щеткой.

По завершении укладки бетона фундамент надо прикрыть достаточно плотной тканью, которую следует время от времени смачивать водой.

Распалубка возможна по истечении не менее 10 дней. Возводить стены можно не раньше чем через 28–30 дней.

Благодаря такой технологии произойдет равномерная осадка, исключающая образование трещин и перекосов.

Помимо перечисленных видов основания, возможно возведение и столбчатого фундамента. Как ясно из названия, это конструкция из отдельно стоящих столбов, на которые уложены железобетонные или железокирпичные перемычки, на которые приходится основной вес стен.

Фундаментные столбы возводятся на расстоянии от 1,5 до 2,5 м:

1) в местах пересечения стен;

2) по углам дома;

3) под стойками каркаса;

4) под прогонами;

5) под тяжелыми простенками.

Сечение столбов фундамента зависит от материала, из которого их сооружают:

1) из бутового камня – 600 × 600 мм;

2) из кирпича – 510 × 510 мм.

При возведении легких каркасных зданий угловые и промежуточные столбы отличаются друг от друга. Если сечение первых должно быть не менее 380 × 380 м, то для последних достаточным является сечение 380 × 250 мм. Железобетонные блоки являются прекрасным материалом для столбчатого фундамента. Их размер зависит от 2 условий – наличия специальных механизмов и их грузоподъемности. При столбчатом фундаменте, заложенном ниже уровня промерзания грунта, фундамент под внутренние стены может закладываться на 50 см ниже уровня спланированной земли.