Що таке непучинистий ґрунт, його особливості
Фундамент – основна частина будь-якої будови, що забезпечує міцність та стійкість споруд. Якщо роботи здійснюють самостійно, перед початком треба провести гідрогеологічні дослідження грунту. Щоб з приходом морозів поверхня під конструкцією не збільшувалася у розмірах, зведення проводять на непучинистому ґрунті. Існують показники, що допомагають визначити безпечну та стійку ділянку.
Основні поняття
Пучення – сезонне збільшення обсягу ґрунту, яке відбувається після замерзання підземних джерел. Під впливом сил лід чинить великий тиск на фундамент, що призводить до зміни становища. Процеси виштовхування провокують розтріскування стін, що загрожують перекошуванням дверей та вікон. Якщо волога потрапила в основу будівлі, поступово зруйнує цокольне перекриття.
Замерзла вода збільшується обсягом, що посилює розширення грунту на 9%. Через високу щільність підземні шари не можуть стиснутися, тому рухаються вгору. Якщо сили здирання не врівноважуються, то фундамент під тиском «вичавлюють» із ґрунту. Регулярні сезонні коливання негативно відбиваються на цілісності основи та будівлі.
Швидкість та глибина промерзання залежать від температури, тривалості холодних днів та щільності снігового покриву. Залежно від регіону, ґрунт може перебувати у крижаному стані від 3 до 9 місяців. Через пухку землю проходить вода, не затримуючись і не твердіючи. Пуччасті види поступово поглинають вологу, яка проникає на глибину 1,5 м. При стійких морозах краплі замерзають і розширюються.
У південних регіонах земля майже не мерзне, тож проблеми немає. У північних областях ґрунт твердне на 2,4 м, що призводить до деформації фундаменту. Близьке залягання підземних вод здатне кардинально змінити характеристики непучинистого ґрунту. Якщо будову зводять на схилі, рельєф спровокує появу нестабільних ділянок в окремих місцях.
Класифікація та види
Будь-який ґрунт при зволоженні ущільнюється і просідає. Велика кількість вологи на глибині промерзає, що призводить до деформації. При самостійному зведенні конструкції слід провести гідрогеологічні дослідження, які допоможуть визначити тип ґрунту.
Вид ґрунту уточнюють за ГОСТУ. За ступенем пучення ділять на 5 груп:
- Непучинисті. Включає тверді та піщані (пилуваті) ґрунти, великий гравій.
- Слабопучинисті. Напівтверда глиниста земля з дрібними піщаними включеннями. Ділянки розташовані на пагорбах та пагорбах, зволоження відбувається за рахунок атмосферних опадів.
- Середньопучинисті. Тугопластична глина та насичені вологою пилуваті ґрунти зустрічається в рівнинах із затяжними схилами. Зрошення здійснюється дощами, таненням снігу та припливом підземних джерел.
- Сильнопучинисті. Ділянки на болоті, у тундрі та вся земля, насичена вологою
- Надмірнопучинисті. М'який пластичний ґрунт, який знаходиться в оточенні води.
Непучинистий ґрунт не змінює об'єм та характеристики при замерзанні та відтаванні. До категорії відносять ґрунт, в якому немає вологи або є незначне включення води. Монолітні скелясті породи не трансформуються на холоді, тому при зведенні конструкцій не виникне проблем. Масиви не вбирають воду, не просідають і витримують вагу габаритних будов. Часто складаються з великих гірських шматків, змішаних із піском.
Крізь хрящуваті (насипні) види рідина проходить швидко, не затримуючись і не змінюючись. Завдяки вмісту гравію та великих частинок погано розмивається. При правильній підготовці ділянки маса забезпечить стійкість до пучення.
Глинисті види складаються з крихітних елементів, які сильно вбирають воду. Будівлі на таких поверхнях швидко просаджуються, а при замерзанні волога перетворюється на лід. У чистому вигляді сировина дуже пластична та м'яка. Суглинок на 20-30% складається з основної речовини, супісь - 10%, решта - добавки.
Піщані види класифікують за розміром частинок. Через високу капілярну активність дрібного піску вода добре піднімається і зберігається, як у промокашці. На рівень впливають не тільки підземні води, а й сніг і дощ, що тане. Матеріал може утримувати вологу на глибині від 1,5 до 5 м, що при сильному холоді призводить до промерзання та пучення.
Небезпечними вважають плівки, які не підходять для зведення будівель будь-якої складності. Через високу насиченість водою ділянка швидко замерзне і спучується. Після настання теплої погоди ґрунт розмокає. Види зустрічаються у заболочених областях.
Процес затвердіння ґрунту здійснюється зверху донизу. Швидкість опускання кордону між мокрою та замерзлою землею залежить від погоди. Рідина, що проникла в глину, замерзає, видавлюючи себе у верхні яруси грунту. Крупнозернисті види гальки і піску не пручаються, тому вода легко йде і не провокує витіснення.
Пучинисті явища часто зменшують від ваги конструкції. Основа фундаменту сильно тисне на ґрунтовий шар, що призводить до ущільнення та зниження утримуючих властивостей. Чим більша будова, тим більша щільність і менше ступінь заледеніння.
Як визначити характеристики
Ступінь пучинистості ґрунтів одержують після гідрогеологічного дослідження. Якщо немає можливості провести виміри, можна визначити за фізичними параметрами землі на ділянці. Самостійно вдасться дізнатися вид ґрунту, рівень підземних вод та показник плинності.
Поруч із передбачуваним будівництвом викопують дві вертикальні вузькі ями, глибиною 1,5-2 м. Непучинистий великий гравій і скельний моноліт визначають візуально. Зі зрізу шурфу беруть пробу грунту для встановлення типу. Невелику кількість змочують у рідині. Після зволоження масу в долонях скочують у ковбаску і загинають у кільце. Матеріал з піску не вдасться зібрати, супісок розсипається на дрібні частини. Тримає форму глина, а суглинка розпадається на 3 шматки.
Рівень залягання підземних вод можна визначити самостійно. Якщо через добу в шурфі не з'явилася рідина, то свердловину буром збільшують ще на 1,5 м. Волога, що просочилася, на поверхні грунту стане показником глибини залягання. Мінімальні параметри для слабопучинистих глини та піску – 2 м.
Типи фундаменту
Непучинистий ґрунт – відмінний варіант при будівництві будівлі. При будь-якому промерзанні та вологості не потрібна глибока заливка. Нерухома основа дозволить звести несучі конструкції з мінімальними витратами сил та фінансових вкладень.
Непучинистий ґрунт із габаритних скельних уламків або великої гальки допомагає створити міцний та надійний фундамент. Знімають верхній рослинний шар, виривають неглибоку канавку (до 20 см), яку заливають будівельним бетоном. Після затвердіння маси можна приступати до будівництва будівлі.
Заглиблений фундамент для непучинистого ґрунту підійде для дачного будинку. На ділянці створюють траншею, глибиною 70 см. Йому наповнюють великим піском, ретельно утрамбовують. Розсипчасту сировину укладають шарами, кожен з яких рясно зрошують водою. Основу заливають бетоном, після висихання приступають до зведення цоколя та стін.
Якщо грунт пучинистий сухий або підземні джерела розташовані нижче 2 м, то можна зменшити витрату будматеріалів, використовуючи в котловані пісок або гальку. На поверхні ґрунту ставлять опалубку, у траншею висипають розсипчасті компоненти, потім виливають бетон.
При близькому приляганні підземних джерел пучинистого ґрунту доведеться створювати надійну конструкцію. Часто використовують палі (залізні, гвинтові), які вбивають до рівня промерзання грунту. Для господарських будівель застосовують стовпчастий спосіб, для будинків - бетонний стрічковий.
Варіанти виправлення
Через високу силу пучення промерзла земля може підняти велику споруду. Щоб запобігти деформації фундаменту, треба мінімізувати можливість розширення основи. Існують методи, які дозволяють перетворити проблемний ґрунт на непучинистий.
Ізоляція
Процедура захищає фундамент від руйнівної дії води, створює між ґрунтом та бетоном проміжний ярус. Через додаткову конструкцію погіршується зчеплення, ґрунт зісковзує з поверхні основи, що знижує тиск і зменшує пучення.
Неутеплений цоколь – гарний провідник холоду від фундаменту до ґрунту. Утеплювальний матеріал укладають навколо та під основою. Ширина сировини має збігатися з рівнем промерзання ґрунту. Варіант підходить для невисоких дачних будиночків та легких господарських будівель. У котеджах цокольний поверх ретельно утеплюють, інакше конструкцію після замерзання поведе.
Дренаж
Система водовідведення зменшує негативний вплив підземних джерел, що близько пролягають. Дренаж допоможе не лише знизити вміст вологи у ґрунті, а й частково перенаправити рідину. Труби монтують лише на рівні глибини заливки фундаменту. Конструкція має бути в межах утеплення, інакше після промерзання розірве споруду.
З відривом 50 див від підстави викопують канаву, у якому під кутом кладуть трубу з перфорацією. Нижню частину виводять за межі будови, в окрему криницю. Йому засипають великим піском. Дренажні отвори в свердловині можна виконати з відривом 2 м друг від друга. Процедура покращить відтік рідини, зменшуючи промерзання до холоду.
Збільшення ваги
Масивна будова чинить тиск на ґрунт, що призводить до ущільнення. Чим важча конструкція, тим менше виявляються ознаки пучинистого ґрунту. За рахунок заміни будівельних матеріалів будівля надійно стоїть, не рухається від промерзання та відтавання землі. До мінусів методу відносять клопітність способу та подорожчання зведення.
Плитний та конічний фундамент
Для великих та багатоповерхових споруд доречно створення монолітної основи. Конструкцію закопують у землю, а зверху починають зводити цоколь зі стінами. Морозне пучення тисне на плиту, товщина якої 20 см. Ґрунт піднімається взимку та повертається у вихідне положення навесні. За рахунок масивності руху не впливають на фундамент. До мінусів методу відносять величезні фінансові витрати.
Основа конічної форми допомагає мінімізувати навантаження на холод. Конструкцію у вигляді зрізаної геометричної фігури з верхнім звуженням встановлюють нижче лінії промерзання. У морози затверділа земля піднімається, але через погане зчеплення з фундаментом обсипається. Технологія захищає споруду від викривлення стін та розтріскування бетонних заливок.
Заміна ґрунту
Трудомісткий і клопіткий метод дозволяє повністю мінімізувати проблему, зробивши ґрунт непучинистим. Під основу виривають котлован, глибина якого повинна бути нижчою за рівень промерзання. Залишки землі вивозять, а яму заповнюють сировиною з низьким зчепленням. Як засипання можна використовувати
- великий пісок;
- гальку;
- щебінь;
- уламки скельних порід.
Матеріал укладають шарами, щільно утрамбовують та проливають водою. Метод забезпечує відмінні характеристики, не затримує вологу і не промерзає. Навколо будови облаштовують дренажну систему, що створює подвійний захист від надходження рідини. Технологія підійде під час зведення невисоких будинків та господарських будівель.
Товщина проблемної частини не повинна перевищувати 2 м. Якщо пучинистий ґрунт розташований на глибині понад 2,5 м, то доведеться перерозподілити навантаження. Перед процедурою проводять точні розрахунки ділянки у вертикальній та горизонтальній площині. Нерівномірне просідання будинку загрожує руйнуванням конструкції.
Термічне посилення
Якщо ґрунт не відносять до непучинистих типів, то покращити характеристики допоможе посилення. Технологію використовують для зміцнення фундаменту на глибину 15 м. У землю монтують труби або викопують свердловини. В отвори нагнітають гаряче повітря, температура якого не більше 600°С.
Після впливу жару ділянка твердне, втрачає вологопоглинаючі та виштовхувальні властивості. Проблемна поверхня готова до спорудження. Посилення за витратами обходиться вдвічі дешевше, ніж повна заміна ґрунту на гравій або пісок.
Силікатизація
Близьке розташування підземних вод робить ділянку непридатною для будівництва. Стабілізація допомагає збільшити міцність та зменшує стисливість, не порушуючи структури покриву. Щоб зміцнити ґрунт, у землю нагнітають хімічну речовину.
Для пилуватих видів використовують однорозчинну силікатизацію. У ґрунт подають рідке скло, яке змішали з фосфорною або сірчаною кислотою. В результаті реакції виникає гель, що заповнює, що обволікає пори. Після застигання ділянка стає більш твердою та стабільною. На поверхні дозволяють будувати будівлі та великі конструкції. Дворозчинна силікатизація - швидкісна технологія підготовки місця забудови, що проходить у 2 етапи. Спочатку грунт нагнітають скло рідке, потім – хлористий кальцій. Через хімічну реакцію з'являється гель кремнієвої кислоти. Активне затвердження відбувається протягом 24 годин, але повністю завершується через 2 місяці.
Силікатизація дозволяє зміцнити пучинистий ґрунт у великому радіусі від початкової точки. При процедурі не слід використовувати складне обладнання. Метод допомагає покращити несучу здатність ґрунту під основами будівель та посилить котловані укоси. Мінус технології – висока вартість хімічних реактивів.
Висновок
Непучинистий ґрунт – ідеальний варіант при створенні фундаменту. Під час будівництва не доведеться ускладнювати проект і підшукувати відповідне рішення під вимоги ділянки. Визначити характеристики ґрунту можна як за допомогою гідрогеологічних досліджень, так і самостійно. Негативні якості проблемних місць мінімізують укріплення.
