Текст книги "Фундамент. Прочно и надежно"

Бутовый камень

Бутовый камень представляет собой природный камень неправильной формы и принадлежит к штучным, или кладочным, материалам. Мелкий бутовый камень, скол из карьеров, щебень и т. п. грубообломочные породы применяют при возведении бутобетонных фундаментов.

Каменные природные материалы – это строительные материалы и изделия, которые получают из горных пород путем механической обработки – раскалывания, распиливания, дробления. При этом каменные природные материалы фактически полностью сохраняют физико-механические свойства горной породы. Она представляет собой скопление минералов более или менее постоянных состава и свойств. Природное химическое соединение, которое является однородным по составу, строению, физическим свойствам, образуется в результате разнообразных физико-химических процессов, происходящих в земной коре, называется минералом. По происхождению они бывают метаморфическими, магматическими, осадочными горными породами. Те из них, которые образовались в толще земной коры в результате видоизменения осадочных или магматических пород под действием давления, температур и т. д., называют метаморфическими породами. К ним относятся мрамор, кварцит, глинистые сланцы, гнейсы. Породы, которые сформировались в результате остывания и кристаллизации магмы (расплавленной массы силикатного состава, находящейся в глубинах земной коры), называют магматическими породами. Изверженные горные породы делят на излившиеся (диабаз, базальт, порфиры) и глубинные (диорит, габбро, лабрадорит, гранит). Из перечисленных материалов нам знаком гранит, он тоже часто используется в строительстве, как и мрамор, и выполняет те же функции. Хороший долговечный материал, возможно, дороговат, но он оправдывает свою стоимость. Породы, которые образовались в результате разрушения (выветривания) горных пород под действием внешних условий или в ходе осаждения веществ из какой-либо среды, называют осадочными. Они могут быть обломочными, т. е. механическими отложениями (к ним относятся песчаник, гравий, песок); глинистыми, т. е. органогенными (гипс, доломит, известняк, магнезит, мел, диатомит, трепел). Эти материалы чаще других применяют в строительстве и используют при приготовлении растворов, бетонной смеси, кирпича и многого другого.

Каменные природные материалы классифицируют по основным признакам – плотности, пределу прочности при сжатии, морозостойкости, водостойкости. Эти свойства нам уже знакомы. Их необходимо знать для того, чтобы правильно и безошибочно выбрать строительный материал, в данном случае каменный.

По плотности в сухом состоянии каменные природные материалы делят на тяжелые и легкие.

По пределу прочности при сжатии классифицируют по маркам: от 1 до 20 – легкие, от 10 до 100 – тяжелые; по морозостойкости – на марки 10–300 Мрз; по водостойкости – на группы 0,6; 0,75; 0,9; 1.

Изделия из природного камня делят на грубоколотые под скобу, грубой тески, получистой тески, пиленые, бутовый рваный камень. Колотые и тесаные плиты трудоемки при изготовлении, в связи с чем их применяют ограниченно. Такими плитами облицовывают уникальные здания, памятники, гидротехнические сооружения, набережные.

Бутовый камень добывают из осадочных и изверженных пород. Предел прочности бутового камня – не меньше 10 МПа; коэффициент размягчения – не ниже 0,75; масса камня – до 40 кг. Бутовый камень применяют для устройства фундаментов под малоэтажные здания (от 1 до 3 этажей), а также для облицовки цоколей. Для выполнения облицовки подбирают плоские камни. Для устройства фундамента следует применять бутовый камень с минимальной несущей способностью 100 кг/см².

Фундамент из природного камня при соблюдении правильной технологии кладки прослужит около 50 лет. При этом многие его конструктивные свойства намного превышают по качеству те же показатели кирпича. Так, природный камень слабо впитывает воду, поэтому менее подвержен разрушению во влажной среде, а также почти не приводит к расслоению строительного раствора, поскольку практически не забирает из него влагу.

Еще один плюс в том, что можно использовать местный материал.

Однако бутовый фундамент вызывает больше трудозатрат, чем кирпич, так как, помимо выполнения работы вручную, этот тип кладки требует тщательной подгонки камней, имеющих различные формы.

На грунтовом основании, сильно насыщенном водой, нельзя устраивать бутовый фундамент из песчаника или известняка. В этом случае подойдут диорит, базальт или гранит: эти породы можно использовать и на более прочном основании, если экономия средств не имеет принципиального значения.

В зависимости от форм и размеров бутовый камень делят на собственно бут, бут-плитняк и булыжный камень. Булыжный камень отличается от бута меньшими размерами (от 12 до 25 см по сравнению с бутовым камнем размерами до 50 см) и большей окатанностью граней. Бут-плитняк имеет высоту (или толщину), намного меньшую его длины и ширины, т. е. это довольно плоские бутовые камни, имеющие достаточно ровные и примерно параллельные друг другу большие плоскости. Бут-плитняк упрощает процесс кладки фундамента.

Чтобы выбрать для устройства фундамента природный камень, нужно проверить его на наличие трещин, расслоений и других механических дефектов (их не должно быть). После осмотра следует испытать камень на прочность. Для чего надо ударить по нему со средней силой обычным молотком. Звук удара чистый, и камень не потрескался? Значит, он вполне подходит для возведения фундамента. Помимо этого, непосредственно перед кладкой бутовый камень требуется очистить от загрязнений и смочить водой.

Одним только бутом при устройстве фундаментных стен и столбов обойтись почти невозможно. В любом случае понадобится заполнять небольшие пустоты булыжником, рваным камнем и щебнем. Рваным называют бутовый камень неправильной формы с очень неровными сколотыми гранями.

Бут в зависимости от правильности формы делят на неправильный и постелистый. Постелистый бут по своим параметрам ближе к буту-плитняку и обладает более сглаженной формой. Его применяют для укладки первого ряда стены или столба.

Кирпич

Кирпич, как и бутовый камень, является штучным материалом и предполагает ведение каменных работ с устройством кладки по особым правилам. Но в отличие от бутового кирпич представляет собой камень искусственного происхождения.

Кирпич – весьма распространенный материал в современном строительстве. Малоэтажные жилые дома возводят из глиняного и силикатного кирпича. Минусом кирпичных фундаментов является низкий нормативный срок службы – всего 30 лет. Как правило, реальный срок службы при соблюдении всех технологий значительно превышает нормативный, но в любом случае по этому показателю кирпич проигрывает железобетону, стали и природному камню.

Кирпичный фундамент нельзя применять на грунтовом основании, насыщенном водой. Без специальной подготовки он подходит только для сухого и прочного грунта.

Все каменные материалы классифицируют по типу и способу изготовления изделий, назначению, виду применяемого сырья, плотности, теплопроводности, прочности при сжатии. Их классификацию материалов нужно знать для того, чтобы при подборе строительных материалов можно было ориентироваться, какой лучше, дешевле и выгоднее использовать.

По виду изделий, применимых для возведения фундамента и цоколя, различают кирпич и камни керамические и силикатные, кирпич пустотелый и полнотелый массой не более 4,4 кг. Каждый из них имеет свой вес, а мастер должен исходя из этого подобрать материал, приемлемый для работы в данный момент.

Для устройства фундаментов используют глиняный кирпич, для возведения цоколя иногда применяют силикатный. Но силикатный кирпич годится для цокольных работ только в том случае, если грунт сухой или маловлажный.

По назначению каменные материалы разделяют на рядовые, применяемые для кладки наружных и внутренних стен; лицевые, предназначенные для облицовки стен зданий и сооружений. Кроме того, облицовочный кирпич может быть различным по цветовой гамме, а по качеству он превосходит обычный силикатный.

По виду практикуемого сырья и способу изготовления различают:

✓ кирпичи, которые получают методом пластического или полусухого прессования из глины, трепела, диатомита, образующего при обжиге спекшийся черепок;

✓ кирпичи силикатные, которые производят методом прессования смеси песка и извести или другого кремнеземистого и известково-содержащего компонента, твердеющие в автоклаве.

Кирпич силикатный при возведении несущих стен применяют марок 75 и 100.

Кирпич керамический – каменный штучный пустотелый или полнотелый строительный материал правильной формы, изготавливаемый из глинистого сырья путем обжига.

По плотности все каменные материалы делят на особо легкие, легкие, облегченные, тяжелые.

Каменные материалы бывают низкой, средней и высокой теплопроводности. Этот фактор также необходимо учесть, чтобы потом не сетовать на то, что вы не можете хорошо протопить свое жилище и что тепло не держится.

Каменные стеновые материалы существуют высокой, средней и низкой прочности. Например, для кирпича полнотелого высокая прочность – 200, 250, 300; средняя – 125, 150; низкая – 75, 100. Для кирпича и камня керамических и силикатных пустотелых высокая прочность – 150, 200, 250; средняя – 100, 125; низкая – 75 и т. д. Чтобы было понятнее, прочность – это и есть марка. Чем больше марка материала, тем выше его прочность.

Различают также несколько марок кирпича по морозостойкости. Их обозначают числами 15, 25. 35 и 50.

Для фундаментных работ следует использовать красный полнотелый обожженный кирпич пластического формования трех видов: обыкновенный, утолщенный и модульный. Силикатный кирпич подходит только для надземных работ.

Выбрать качественный кирпич для возведения фундамента несложно. Нужно обратить внимание на цвет материала и его форму. Если кирпич имеет алый оттенок, его применять не следует: это недостаточно обожженный кирпич. Если же он имеет слегка искаженную форму (например, выпуклые или вогнутые грани), можно судить об излишнем обжиге: этот кирпич тоже не годится для ответственных строительных работ.

Обыкновенный кирпич имеет размеры 250 × 120 × 65 мм при весе 3,3–3,8 кг. Он, в свою очередь, может быть нескольких подвидов: например, с небольшим углублением. Утолщенный кирпич отличается от обыкновенного только высотой, которая составляет 88 мм вместо 65. Модульный кирпич, напротив, имеет такую же высоту, как и обыкновенный, но ширину и длину чуть большие: 138 × 288 мм. Кроме этих видов, иногда применяют модульный утолщенный глиняный кирпич, самый крупный по размерам: 288 × 138 × 88 мм.

Плотность кирпича для фундаментных работ должна составлять не менее 1600 кг/м³.

Асбестоцемент

Для устройства столбчатых фундаментов иногда используют столбы и трубы из асбестоцемента. Такую конструкцию устраивают в пробуренной вручную скважине, причем после внедрения в грунт трубы в нее заливают бетон (т. е. сама труба служит как бы несъемной опалубкой).

Асбестоцемент представляет собой материал из смеси асбеста, цемента и воды в соотношении асбеста к цементу по массе 12–20: 100. Марка цемента должна быть высокой, асбест, напротив, допустим низкого качества. Асбестоцемент можно назвать армированным каменным материалом, в котором роль арматуры выполняют волокна асбеста. Асбестоцементные трубы изготавливают из листов толщиной от 5 до 10 мм.

Асбестом называют любой минерал, имеющий волокнистое строение. Он может быть белого, желтого, светло-зеленого или серого цветов.

Как материал для возведения фундамента асбестоцемент малоизвестен, однако применяется при возведении подземных конструкций уже более века.

Асбестоцемент обладает высокими огнеупорностью, водостойкостью и прочностью, а также химической стойкостью и радиационной защищенностью.

Срок службы фундамента из асбестоцемента в несколько раз превышает аналогичную характеристику металлического фундамента.

Однако есть у этого материала и существенные недостатки, например хрупкость и подверженность деформации при постоянном сильном изменении влажностного режима.

Эти показатели позволяют применять асбестоцемент преимущественно только в индивидуальном строительстве, а его недостатки можно ослабить с помощью армирования стальными стержнями, особых водоотталкивающих добавок.

Труба для устройства столбчатого фундамента должна иметь внешний диаметр от 20 до 40 см, а иногда и более.

В качестве внутреннего армирующего стержня может выступать асбестоцементная труба меньшего диаметра.

Дерево

Дерево – материал природного растительного происхождения, который используют при возведении столбчатых и свайных фундаментов. Применение дерева в качестве строительного материала ограничивает срок службы постройки, но значительно сокращает материальные расходы.

В России испокон веков строили дома из бревен (в том числе и оцилиндрованных), бруса обыкновенного и клееного. Сегодня деревянное строительство привлекает многих своими высокими экологическими качествами. Деревянные дома обычно стоят до 25 лет, однако при хорошем выполнении строительных работ (гидроизоляции и проветривания стен), а также облицовке кирпичом срок жизни дома можно значительно продлить.

Слабая сторона деревянных домов заключается в их повышенной огнеопасности, плохой влагостойкости и недолговечности. Однако если пропитать дерево антипиренами, то огнестойкость повышается. Но обработка дерева эффективна лишь при проведении ее в заводских условиях.

При раскрое (продольной распиловке) бревен получают пиломатериалы различных видов и размеров. Их используют целиком или вырабатывают самые различные заготовки строительных деталей. Пиломатериалы по характеру обработки делят на горбыль (односторонние обрезные), обрезные (опиленные со всех четырех сторон), необрезные (опиленные с двух сторон).

Деревянный фундамент из бревен без специальной обработки рассчитан на срок службы не более 20 лет (минимальный срок службы составляет 10 лет). Но при правильной обработке деревянных конструкций они могут прослужить намного дольше.

Для устройства столбов и свай, а также деревянных обвязочных балок используют прямые очищенные от коры и ошкуренные бревна без пороков и дефектов древесины.

К дефектам в отличие от пороков относят механические повреждения лесоматериала. Это инородные включения, обдир коры, зарубы и запилы, отщепы, сколы, обугленность, обзол, скос пропила, следы зубьев пилы, волнистость пропила, покоробленность пиломатериалов и другие нарушения их целостности и геометрических параметров.

Диаметр бревен может составлять от 22 до 34 см для свайного фундамента и от 18 до 25 см для столбчатого. Длина деревянных свай достигает 8,5 м.

Для возведения фундаментов применяют только дерево твердых хвойных пород (исключение составляет дуб, древесина которого тоже обладает необходимой прочностью). Это сосна, лиственница, пихта, реже – ель. Для устройства свай используют бревна с естественной коничностью (сужение от основания ствола к его верхушке), не обрабатывая их до получения постоянного сечения на всей длине сваи.

Многие значительные постройки Санкт-Петербурга, в том числе величественные соборы и дворцы, возведены на фундаменте с применением деревянных свай, поскольку местность, на которой строили город, была заболочена, т. е. грунт отличался низкой несущей способностью, а стальные сваи в то время еще не применяли. Деревянные сваи XIX в. во многих постройках до сих пор в определенной степени сохранили свои несущие свойства.

Для того чтобы деревянный фундамент прослужил достаточно долго, дерево необходимо проверить на наличие гниения и каких-либо заболеваний древесины, а также предварительно обработать. Для этого применяют обжиг и специальные химические препараты. Один из способов защиты дерева от гниения – смоление. Причем некоторые хвойные породы сами по себе являются просмоленными и не нуждаются в дополнительной обработке.

Несмотря на современные способы защиты от гниения и методы повышения огнестойкости, деревянные фундаменты пока не получили широкого распространения, хотя сегодня их используют все чаще, как и в былые времена, когда дерево было самым популярным строительным материалом в России.

Песок

Песок при возведении фундамента часто практикуют для устройства противопучинистой подушки, иногда в сочетании со щебнем. Кроме этого, для легких строений на сильном грунтовом основании можно применить песчаный или частично песчаный ленточный фундамент.

И для ленточного песчаного фундамента, и для противопучинистой подушки следует использовать только крупный песок и песок средней крупности без большого содержания посторонних примесей.

Песок – популярный тип заполнителя для бетонной смеси и строительных растворов. Для этих целей применяют как крупный, так и мелкий песок. Его предварительно промывают, очищая от глины, ила и пыли, если необходимо. Песок с повышенным (более 5 %) содержанием мелких (пылеватых и глинистых) частиц значительно увеличивает водопотребность строительной смеси, что повышает расход вяжущего. Песок с небольшим содержанием примесей зернистый на ощупь и рассыпчатый при намокании.

Промывать песок лучше в специальном металлическом лотке, имеющем несколько уступов.

Самый лучший вариант из всех типов песка – речной. Он почти не содержит примесей благодаря проточной воде (если сравнить с озерным песком, то в последнем содержится много ила). Песок из оврагов, карьеров, со склонов гор тоже может быть хорошего качества, но зачастую он слишком засорен глинистыми частицами.

Песок помещают на нижний уступ, бросая через сетку, установленную над ним. Чтобы песок не попадал сразу на верхние уступы, перед ними устраивают щиток, с которого песок скатывается на нижний уступ. В то же время с верхнего уступа вниз подается вода, промывающая песок. Его постепенно перемещают вверх по уступам с помощью тяпки или скребка, а затем укладывают на предварительно подготовленный поддон, пропускающий воду, для просушки.

Мелкий природный камень

Природный камень размерами от 5 до 70 мм (щебень и гравий) применяют в качестве крупного заполнителя для бетонной смеси, а также в качестве материала для устройства противопучинистой подушки. В последнем случае чаще используют щебень, да и в бетонной смеси тоже, поскольку он обладает лучшим сцеплением между частицами материала и с грунтом.

В некоторых случаях необходимо применять крупный заполнитель достаточно небольших размеров: например, в бутобетонном фундаменте (максимальный размер зерен не должен превышать 3 см).

При возведении фундамента для индивидуальных жилых домов и других небольших построек обычно применяют известняковый щебень или щебень из кирпичного боя. Это наиболее экономичный вариант. Гораздо лучшими свойствами обладает гранитный щебень, но он намного дороже. Если для устройства фундамента необходим бетон самой высокой марки, известняковый щебень не подойдет, следует выбрать щебень из более прочных пород, хотя не обязательно из гранита.

Щебень и гравий, как и многие другие материалы, делят на марки по морозостойкости – от 15 до 300. Число в обозначении марки, как и в случае с бетоном, показывает, сколько циклов замораживания-оттаивания способен выдержать материал без потери несущей способности.

Щебень и гравий не должны содержать более 3 % посторонних примесей (куски глины, почвы и т. п.). Если имеющийся мелкий камень сильно засорен, его можно промыть водой тем же способом, что и песок.

Еще одно требование к мелким каменным материалам – низкая радиоактивность (не выше первого класса, т. е. менее 370 Бк/кг). Радиоактивность можно проверить по сертификату с санитарно-эпидемиологическим заключением, который должен иметься у любого подобного товара, или с помощью дозиметра или экотестера.

Гравий для строительных работ бывает речным, горным, морским. Гравий речной и морской чище горного, но его недостатком является шлифованная гладкая поверхность, а это ухудшает его сцепление с цементом и другими вяжущими веществами.

Гравий можно не покупать, а добыть самостоятельно, просеяв и промыв рыхлые осадочные породы. Со щебнем это сделать сложнее. Щебень из природного камня получают путем дробления кусков горных пород или искусственных камней. Он имеет остроугольную форму и шероховатую поверхность, благодаря чему сцепление с вяжущим веществом более прочное, чем у гравия. Щебень содержит меньше органических примесей и пылевидных частиц, в связи с чем является хорошим заполнителем для бетонов. Качество крупного заполнителя определяется такими параметрами, как крупность и форма зерен, содержанием вредных примесей и, кроме этого, прочностью и морозостойкостью. Для приготовления бетонов применяют крупный заполнитель: щебень из природных каменных материалов, гравий, щебень из гравия, щебень из доменного шлака. Прочность заполнителей влияет на класс прочности бетона. По морозостойкости щебень и гравий делят на марки – 15, 25, 100, 150, 200, 300. Имеющиеся органические примеси снижают качество крупного заполнителя, в связи с чем их содержание устанавливают, как и для песка, калориметрическим методом.

Пористые неорганические заполнители для легких бетонов – это природные или искусственные материалы с насыпной плотностью до 1000 кг/м³. Фракции пористых заполнителей равны: 5–10 мм, 10–20 мм, 20–40 мм. Марки пористых заполнителей различают по прочности – 25, 35, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350.

Отдельную тему составляет керамзитовый гравий, получаемый искусственным путем: с помощью обжига гранул из пучинистых глин. Гранулы получаются диаметром до 5 см (иногда чуть больше). Преимущество этого материала в том, что при относительно высокой прочности он легче остальных заполнителей с такими же размерами частиц. Но керамзитовый гравий относится к пористым заполнителям, поэтому применять его можно только в железобетонных фундаментах под легкими постройками.