Пучение грунта

Даже, если гидроизоляция фундамента была сделана на "Пять баллов" жидкой резиной, но при определенных обстоятельствах этого может оказаться недостаточно.

Идеальный фундамент, – это не только гидроизоляция фундамента, но еще и защита гидроизоляционного покрытия, утепление фундамента, устройство пристенного дренажа или дренажа на участке, устройство утепленной отмостки. Всё вышеперечисленное, во многом следует выполнить потому, что имеет место такое негативное природное явление (хотя, как известно, "У природы нет плохой погоды"), как пучение грунта при промерзании.

Пучение грунта на глубину промерзания

Зимой почва промерзает на определенную глубину, соответственно грунт может пучить. Вода, содержащаяся в почве переходит в твердое состояние, при этом объем грунта увеличивается и оказывается механическое воздействие на стены фундамента. Эта сила может достигать нескольких десятков тонн на 1 квадратный метр поверхности фундамента. Это явление называется – морозное пучение грунтов.

Причем силы действую неравномерно, в какой-то части фундамента больше, в какой-то меньше. Это приводит к перекосу фундаментной плиты или движению фундамента. Как результат, – возрастают нагрузки на стены, перекрытия, кровлю. Появятся трещины, усадка и пр.

Повреждение гидроизоляции фундамента и трещины на стене из-за пучения грунта

Чтобы уменьшить воздействие со стороны вспучивающегося грунта на фундамент, его основание делают более широким, а в верхней части стенки фундамента сужаются.

Также рекомендуется сделать фундаментные стены скользящими. Раньше для этого использовался полиэтилен или отработанное машинное масло. В этом случае грунт при вспучивании скользит вдоль стены, и сила воздействующая на фундамент уменьшается. Современное решение данной проблемы – использование фундаментной пленки (дренажной мембраны) со скользящим слоем.

Причина морозного пучения в аномалии воды

Силы морозного пучения возникают потому, что замерзающая в грунте вода увеличивается по объему, примерно на 10%. И так как в промокшем пространстве нет свободного места для увеличения объема, то грунт начинает подниматься кверху, двигаться в бок. Причем сила при этом может достигать до 40тонн на 1м2. И если с противоположной стороны (нагрузка на фундамент от дома) эта сила не компенсируется, то может произойти то, что показано на фото выше на этой странице сайта b2bb2c.ru.

Но почему же вода, охлаждаясь, увеличивается в объеме? Как известно, во всяком случае, это сложившийся стереотип, что тела расширяются при нагреве, а сжимаются при охлаждении. Причем, жидкие тела подвержены этому правилу даже в большей степени, чем твердые.

Но, дело в том, что вода в этом правиле – исключение. Это называется "аномалия воды". Суть этой аномалии в том, что максимальная плотность у воды при температуре +4град.С.

Это значит, что при охлаждении воды до +4градС она уменьшается в объеме и при +4град.С ее объем – минимальный. А при ее плавлении (когда лёд тает) происходит уменьшение объема, вместо расширения. Чтобы было лучше понятно, ниже приведены данные по плотности воды при различных температурах.

  • При +20градС составляет 998,23кг/м3.
  • При +10град.С составляет 999,73кг/м3.
  • При +4град.С составляет 1000кг/м3.
  • При +2градС составляет 999,97кг/м3.
  • При +1град.С составляет 999,93кг/м3.
  • При 0град.С составляет 999,87кг/м3.
  • При -1град.С составляет 999,79кг/м3.
  • При -2град.С составляет 999,70кг/м3.
  • При -3град.С составляет 999,58кг/м3.
  • При -4град.С составляет 999,45кг/м3.
  • При -5град.С составляет 999,30кг/м3.
  • При -10град.С составляет 998,15кг/м3.

Поэтому, если температура воды опускается ниже +4градС, то она меняет свое состояние на твёрдое (становится льдом) при этом уменьшается плотность, но увеличивается объем.

Это несложно понять, если вспомнить, что масса тела m [кг] исчисляется, как плотность ρ [кг/м3] умноженная на объем V [м3]. Масса тела – неизменна при любой температуре, т.е. m = ρ x V = const.

Если при уменьшении температуры ниже +4град.С уменьшается плотность тела, то каким образом может быть обеспечена постоянная масса тела? Очевидно, что только при увеличении объема, т.е. значения V.

Теперь представим, что имеется стеклянная бутылка, объемом 1 литр, в которую залили при +4град.С. Вспоминаем, что написано выше, поэтому знаем, что именно при +4град.С масса 1 литра воды составляет 1кг. Т.е. бутылка заполнена "по самое не балуйся", сиречь – полностью.

Ставим такую бутылку в 12-00 в морозильную камеру домашнего холодильника. Если холодильник хороший, то  градусов 12…18 ниже нуля он обеспечит. В 22-00 открываем "fridge" и обнаруживаем разорванную бутылку. Аналогичным образом рвутся зимой металлические трубы, если в них осталась и замерзла вода.

Этим и объясняется, что при промерзании грунта, если в нем находится вода, особенно, если это связанные грунты, которые состоят из суглинка и глины, где нет свободного пространства для увеличения воды в объеме, имеет место пучение грунта.

У воды имеются и другие аномалии, касающиеся летучести, теплоты плавления и удельной теплоемкости. Но к задаче, в рассматриваемом контексте, гидроизоляция фундамента, это отношения не имеет.

Глубина промерзания при морозном пучении грунтов

Но самое лучшее, что можно сделать, чтобы силы морозного пучения грунтов не могли сдвинуть фундамент, это расположить основание фундамента ниже глубины промерзания. При этом глубина промерзания должна быть выше, чем уровень грунтовых вод. Т.е., если уровень грунтовых вод  – 1,8м, а глубина промерзания – 1,2м, то основание фундамента следует расположить на глубине от 1,3м до 1,7м.

Глубина промерзания грунта зависит от географического расположения, очевидно, что в Ставрополе и Новосибирске она отличается. Также глубина промерзания зависит от типа почвы. Глинистые грунты промерзают на меньшую глубину, чем песчаные. Учитывая просторы России, средний уровень промерзания грунта в различных городах сильно отличается, например:

  • для Курска и Смоленска – 1,2м;
  • для Москвы и Нижнего Новгорода – 1,4м;
  • для Пензы и Саратова – 1,5м;
  • для Новосибирска и Томска – 2,3м;
  • для Ставрополя и Нальчика – 0,6м

Чтобы уменьшить силу морозного пучения грунтов, следует предусмотреть меры по отводу воды от фундамента. Для этого в комплексе с гидроизоляцией фундамента организуется система дренажа вокруг здания. Под домом грунт может вообще не промерзать, если дом отапливается круглый год. Глубину промерзания грунта можно существенно уменьшить, если по всему периметру здания выложить утеплитель, шириной 1,5-2 метра.

Результаты пучения неутепленного грунта можно наблюдать на фото ниже. Поэтому, чтобы не было разрушений дорог и дорожек вокруг здания, гидроизоляция фундамента которого выполнена, необходимо утеплять грунт, прежде, чем укладывать асфальт или тротуарную плитку или иное дорожное покрытие.

Пучение грунта разрушает дорожное покрытие

Кстати, снег также является хорошим теплоизолятором. Поэтому, если вокруг Вашего коттеджа проложены дорожки, вымощенные плиткой, а грунт под ними не утеплен, лучше не особо усердствовать, убирая зимой снег.

Как защитить гидроизоляцию фундамента от морозного пучения

Если выполнить и дренаж фундамента и утепление грунта вокруг здания, то можно будет заложить мелкозаглубленный фундамент, что важно, если строится небольшой дом на 2-3 этажа. Тем не менее, на гидроизоляцию фундамента воздействуют внешние силы и гидроизоляция должна быть готова выдержать нагрузки в случае деформации или движения фундамента.

Морозное пучение грунта следует учитывать при устройстве гидроизоляции фундамента, даже, если используется такой современный и надежный материал, как жидкая резина

В последние годы появилась тенденция (которую подпитывают продавцы оборудования и сырья), что применение битумно-полимерной эмульсии для гидроизоляции фундамента, снимает все вопросы. Но это не так. Задача бесшовной мембраны из жидкой резины – это "отбивать атаки" воды. Но, если возможны механические повреждения или повышенные физические нагрузки на покрытие, то его следует дополнительно защитить.

Поэтому гидроизоляцию фундамента следует решать в комплексе с другими мероприятиями, такими, как дренаж фундамента или дренаж всего участка, где построен дом, защита гидроизоляции фундаментыми пленками, создание скользящего слоя между гидроизоляцией и защитной пленкой, устройство отмостки, утепление отмостки, утепление грунта по периметру дома, утепление фундамента, заглубление фундамента ниже уровня глубины промерзания грунта.

Но, конечно же, все эти дополнительные мероприятия по гидроизоляции фундамента работают и имеют смысл, если сама гидроизоляция фундамента выполнена правильно, с использованием качественных, современных водонепроницаемых материалов, таких, как жидкая резина.

Но жидкую резину нужно уметь правильно применить, нужно знать и понимать технологию бесшовной холодной гидроизоляции битумно-полимерной эмульсией. Что касается фундамента, работа начинается иногда задолго до того, как на объект завозится оборудование и сырьё жидкая резина. Сначала требуется подготовка фундамента. Об этом подробно в статье про устройство битумной гидроизоляции фундамента.