Потолковали вчера о фундаменте, значит сегодня пришло время поговорить об основании, на которое фундамент передает нагрузку, да и в самом деле задача любого фундамента передать ее не более (а желательно намного меньше) чем грунт сможет нести на себе без недопустимой осадки и выпора из-под сооружения с разрушением последнего.
Итак что такое грунт:
Грунт (нем. Grund — основа, почва) — горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Различают по:
ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация (
http://docs.nevacert.ru/files/gost/gost_25100-1995.pdf )
•
скальные и полускальные грунты — монолитные грунты с жёсткими структурными связями;
•
дисперсные грунты — раздельнозернистые грунты без жёстких структурных связей: связные — глинистые, и несвязные — песчаные и крупнообломочные.
А теперь по простому: Гранитную скалу все видели? Очень прочно и монолитно это и состоит из оксида кремния и алюминия. А мраморную или известняковую скалу встречали? Тоже довольно-таки прочно и состоит из карбоната кальция.
А вот то, что со временем от них отпало , раскрошилось и перемешалось то и есть дисперсный грунт.
Итак, оставим скальник в покое - это крепко, хорошо и ни у кого нет, а займемся дисперсными грунтами на которых все у нас и держится. Чем они отличаются друг от друга, если состоят из одного и того же?
Двумя вещами: Крупностью и окатанностью частиц:
Наименование фракций :
Валуны (окатанные)и глыбы (неокатанные) - диаметр частиц более 150 мм
Гравий (окатанный) или щебень (угловатый) - диаметр частиц 150-2,5 мм
Пески - диаметр частиц 0,05-2,5 мм
Пылеватые частицы - диаметр частиц 0,005-0,05 мм
Глинистые частицы - диаметр частиц менее 0,005 мм
Пределы разнятся по отраслям строительства, но я выдам так, потому, как сути это не меняет.
Ну и что дальше? А дальше лишь то, что частицы более мелких фракций в грунте должны плотно упаковываться в пустоты от более крупных и не давать им сдвигаться. Естественно это свойство лучше у неокатанных частиц.
Слышали наверное такое: Гравий не уплотняется. Это не так. Он уплотнен и если его начать уплотнять дальше он просто начнет колоться. В подобном гравии или щебне одномерные частицы как одинаковые шары и они не могут расклинить друг друга. Этим грешит обычно фракция 20-40 мм, поэтому старайтесь не применять ее в чистом виде на покрытия дорожек, а то намучаетесь. И не берите по дешевке щебень, если увидите, что все зерна одинаковые - будет тоже самое.
Теперь об уплотнении: Что это за зверь? Это то, насколько плотно можно упаковать скелет из данного набора фракций не разрушая зерен при смазке водой при оптимальной влажности. Это 1. Обычно грунты уплотняют до 0,95-0,98.
Для песчаных (дренирующих) грунтов уплотнение проверяется просто: берете арматурину на 12-14 мм длиной 1,5 м и со всей дури(как Абдула Петруху штыком) втыкаете ее в уплотняемый слой, если пробили верхнюю корочку, а дальше пролетело как в масло, значит уплотняльщики туфту сделали и дальше все просядет, если не пробили -радуйтесь.
Очень хорошо упаковывает ПГС и песок вода, результат обычно близок к единице, только смотрите, чтобы было куда воде стекать, а то песчаную ванну построите и знайте, вся крупная фракция у ПГС, что не подходит под оптимальный состав останется наверху, а мелочь уйдет с водой вниз.
А я собрался вещать о глинистых грунтах, потому как это актуально и это общая головная боль.
И вот наконец прозвучало зловещее слово-вода. Почему зловещее, да потому что состояние воды и размер частиц грунта и определяют все его свойства, вот поэтому гранитный щебень и суглинок совершенно разные грунты.
Что мы знаем про состояние воды:
Пар-жидкость-лед.
И с этим мы живем и вроде как хватает. Давайте отбросим пар за ненадобностью, а лед просто учтем, что он есть. А что знаем про жидкость? Имеется капиллярное поднятие, почему-а хрен его знает, но чем тоньше капилляр тем оно выше.
А теперь с ужасом заглянем в кроличью нору и я расскажу
про жидкую воду.
Так вот: и куски кварца и капли воды состоят из дипольных молекул, т.е один конец"+", другой "-".
И этим молекулы притягиваются между собой. в результате чего и образуется и кусок и капля. Совершенно естественно, что у кварца это притяжение во много сотен раз сильнее, чем у воды, потому он и твердый.
Но если поместить вместе молекулы воды и кварца или известняка, то молекулы твердого вещества начнут притягивать к себе молекулы воды:
И произойдет чудо:
Первый слой молекул воды вступит в хим. взаимодействие и образует кристаллогидраты,
второй и последующие слои молекул прилипнут к предыдущим диполям воды , но их будет притягивать и молекула оксида кремния и чем дальше, тем меньше, пока совсем не перестанет влиять.
Так вот этот слой влияния и называется
частично связанной водой и у нее очень забавные свойства:
во первых силы натяжения гораздо меньше воздействия со стороны кварца и поэтому жидкость становится сверхсмазкой это и есть смачиваемость;
во вторых она мигрирует из зоны с более высокой температурой в зону с более низкой, совершенно аналогично тяге в печи;
в третьих она тянет за собой какое-то колличество слоев свободной воды, пока силы поверхностного натяжения воды не уравновесят притяжение моллекулы кварца (стеклянный капилляр), чем тоньше, тем меньше свободной воды он тянет и выше поднятие:
и в четвертых, чем ближе к границе кварц-вода, тем ниже температура замерзания. В слое 4-5 молекул она около -100град.С, а не 0град.С.
Теперь перепрыгнем к размеру частиц грунта. Вот модель, объем один у обоих шаров,но:
Во-первых суммарная площадь поверхности набора из мелких шариков будет в несколько сот а то и тысяч раз больше, чем у одного большого, и чем мельче шары, тем больше площадь. Т.е смочится и тот и другой, но в составном воды окажется намного больше;
Во вторых с уменьшением размера шариков
до 0,05 мм (пылеватые частицы)расстояние между ними будет такое, что заработает эффект сверхсмазки и капиллярного поднятия при положительных температурах. И грунт начнет тянуть воду летом снизу вверх и станет переувлажненным .
И получится
плывун , то есть
https://ru.wikipedia.org/wiki/Плывун, а если своими словами, то мелкодисперсный водонасыщенный грунт при мех воздействии теряющий несущую способность
В третьих, когда размер шариков станет еще меньше и
подойдет к интервалу 0,0071- 0,005 (суглинки) тянуть свободную воду станет не нужно, высота поднятия частично связанной воды возрастет и с понижением температуры ниже 0 град.С пойдет просто тяга с заполнением пустот водой, которая будет замерзать и образовывать новые поры.
К весне в грунте образуются прослойки льда и начнется морозное пучение а при приближении температуры грунта к нулю лед скачкообразно увеличится в размерах, после чего растает и устроит разуплотненную жижель.
Проверяется элементарно - осенью грунт выше УГВ почти сухой, а весной пучение, а потом промерзший грунт разъехался в кашу, откуда подъем воды при минусовой температуре? Верховодка улетает еще в марте-апреле по промороженному грунту, тогда что же его так напитывает водой к маю, почему рвет асфальт на дорогах и развозит насыпь, так что их приходится закрывать на 2-3 недели в мае?
Когда же размер шариков станет совсем мал и приблизится
к 0,002(тонкая глина), то силы взаимодействия молекул двух шариков кварца станут столь сильны, что миграция любой влаги остановится и вот вам водоупор из глины.
Теперь по практике применения:
Если обратиться к нормативам, то
пылеватый суглинок самый пучинистый и слабый из всех оснований. Это грунт с преобладанием пылеватых и глинистых частиц - это дрянь тянущая в себя воду и образующая взвесь, за счет воды это пучится, за счет смазки частиц взвеси не имеет сил внутреннего трения и плывет под любой нагрузкой.
Глина-это частицы Дменее 0,005 мм имеющие очень высокие силы межмолекулярного взаимодействия, в связи с чем миграция воды на уровне кристаллогидратов очень затруднена (пример:глиняный замок колодца) при намокании дает взвесь, сохнет плохо.
Песок же фр. 5-0,315 мм создает капиляропрерывающую прослойку и поры для движения свободной воды (Тз-0гр.С) под действием гравитации, хорошо дренирует и не подвержен пучению.
Как различить песок, супесь( грунт малопучинистый) , суглинок и глину?
1. Пылеватые частицы в песке в опасном количестве обнаруживаются так:
Возьмите горсть влажного песчаного грунта из кузова, потрите его между ладоней. Если ладошки станут, чуточку почище или как на картинке-
то содержание пылеватых и глинистых будет 25% перед нами супесь пылеватая недренирующая, покупать такое за песок или ПГС не стоит.
2. По накладной из карьера если насыпной вес указан 1,6 тн/куб.м- это песок, если 1,8 тн/куб.м , то песок с примесью глинистых и дренировать он будет неважно, а все разговоры, что там камня много-это в пользу бедных. У гравия насыпной тоже 1,6 тн/куб.м, впрочем, как и у щебня.
3. Чтобы визуально определить, что же за дрянь у вас на огороде под слоем почвы , т.е растительного грунта, возьмите горсть вашей "глины", киньте в трехлитровую банку с водой , размешайте и оставьте отстояться 2 часа. Взвесь, что останется в воде, это глинистые частицы, то что осело все остальное, как на картинке:
Считать и вешать не предлагаю, хотя это дальше и делается, но оценить на глаз в первом приближении можно.
Чтобы классифицировать тот же грунт , возьмите кусочек намочите его до состояния густого теста и скатайте малюсенькую колбаску толщиной 5 мм, как на картинке:
-скаталась это суглинок со всем комплектом проблем. Чем тоньше колбаска до растрескивания, тем больше пылевато-глинистых.
-не скаталась:это супесь -радуйтесь
возможно пучить не будет, но переувлажнять не стоит-она не больно то дренирует.
4. Чтобы отличить суглинок от глины-возьмите комочек и разжуйте:
если песок захрустит на зубах-суглинок со всеми прилагаемыми.Если расплывется как масло без хруста: тихо радуйтесь -вы потенциально богатый человек, т.к имеете глину, которая довольно-таки редка.
Это не шутки - этому меня учили очень грамотные геологи и лаборанты- так что уж поверьте моему опыту.
И последнее-растительный грунт (почву) только на газон, ни в покрышки, ни на основании лучше ее не оставлять, а то будет держать воду как губка, а потом еще сгниет и осядет, о торфе пока не говорю-это другая и не моя тема, если понадобится могу чуть-чуть рассказать.
И самый главный вопрос: Что же делать с пучением?
Как учил нас профессор кафедры
АД АЛТИ Кулижников А. М.,
морозное пучение возникает при совокупности (одновременном воздействии) трех факторов:
1. Наличия мелкодисперсного грунта, обеспечивающего капилярное поднятие частично связанной воды в зону отрицательного градиента температур;
2. Наличия перепада (градиента) температур в грунте;
3. Наличия влаги в грунте.
Далее: устраняем любой из факторов-устраняем пучение:
а) Снаружи в метре от поверхности снаружи фундамента по границе отмостки устраиваем отсекающий дренаж из трубы Д-110 мм по схеме совершенного дренажа по цене 100 руб/м и устраняем причину №3.
б) На зиму засыпаем завалинку снегом и снижаем воздействие фактора № 2 (чем меньше промерзший столб тем меньше величина пучения) и если столб в метр дает 10 см, то столб в 40 см даст в пиковом случае 4 см.
в) Покрышку с любым заполнителем ни в коем разе не заглубляем, чтобы исключить касательные воздействия морозного пучения и перекос, в качестве капиляропрерывающей прослойки под покрышкой используем что попало от геотекстиля до старой пленки от парника, способы крепления к покрышке любые, либо никаких;
г) С фактором №1 не боремся вовсе, ибо это контрпродуктивно, дорого и еботно.
И не мучайтесь ни минуты-стоят по всему русскому Северу дома этажа в два на камнях по углам на суглинках и прочей пылеватой гадости и никуда не деваются лет по сто: повторите опыт предков применительно к современным условиям и будет Вам экономия и счастье, а указанных мер с тройным запасом.
Вес же сооружения на незаглубленном фундаменте никак не влияет на величину морозного пучения, в ином случае фундамент начнет проседать зимой в грунт (грунт вверх-фундамент на месте-не дай Бог), а для этого надо очень массивное сооружение с малой площадью опоры.
С заглубленной покрышкой конечно же ничего такого не случится-просто силы морозного пучения будут ее вымораживать из грунта (к весне вылезет больше, чем к осени усунется).
Но воздействие касательного пучения может быть до 5-7 т на квадратный метр, а суммарная может достигать нескольких десятков тонн на 1 квадратный метр поверхности фундамента. (из статьи)
Масса сруба высотой4,5 м 6х6 м и средней толщиной 0,25 м составит 16,2 тн х1,5=24 тн.
Масса фундамента Д-0,85 м Н-0,5 м плотность2,2 тн/куб.м х18 шт составит 11.2 тн
Площадь опоры 0,567кв.м х18 шт составит 10,2 кв. м. Давление на грунт 35 тн или 3,5 тн/кв.м, т. е. менее трети, а остальное давит вверх.
А по поводу пучения-опасно, если два соседних опорных элемента по разному работают, а по диагонали конструкции в10-15 м это ниочем, А вообще допустимо 50 мм для сруба.
Если коммуникации не в земле, но в загородном доме водопровод можно завязать на дом гибким демфером (шлангом) с петлей хоть в 1 м . Пусть вихляется вместе с поверхностью (надеюсь разрывов поверхности от неравномерного пучения по весне не наблюдается?) Шутка.
И напоследок разъясню, как же нам относиться к этому самому пучению и как его пересилить, если советы моего учителя неисполнимы, т.е "Что такое не везет и как с ним бороться":
Я одного не могу понять: мы все что пиндосы флоридские и впервые услышали о морозном пучении-сразу за Кольт? Опасно не само пучение а неравномерность. Борьба подразумевает вкопаться в материк на 20 м не взирая на затраты и перемолотый участок.
Вроде мы люди сплошь северные, а нам сирым и убогим судьба велит лишь подстраиваться под могучую русскую зиму. Ну нет у наших домов ростверка - да и хрен с ним. Его роль выполняет нижняя обвязка дома.
В один ряд мало?-Конечно! А в два? А в три? А в пять да со шкантами?
-В самый раз, да еще и с запасом, ведь для себя любимого строю. И снивелировалась неравномерность.
А сверху каркас, да с укосинами через двадцать сантиметров, да с диагональной зашивкой в обратном направлении, чтобы ветром не шатало - вообще круто и главное считать ничего не надо, потому как самому лениво, а проект стоит гораздо дороже пары-тройки кубов кривых пиломатериалов, напиленных узбеками на ленточных пилах из ворованного леса и купленных нами по дешевке, потому как Западу такое брать в западло.
А в двадцать-двадцать пять рядов: вот и дом из бруса, но уж больно дорог- лучше из бревна!
И вернулась Русь на круги своя и переосмыслили фундаменты на покрышках как сруб на камнях и беломорскую (шведскую-канадскую) рубку вспомнили, чтобы ходуном ходило от мороза целиком не косясь. А мы раз умучавшись лежим себе на печи и в ус не дуем. А вокруг пучит и завывает.
А не вышло ничего-так что ж, впервой что ли видеть рамы ромбические, да домики в виде знака качества, печально ползущие вниз по косогору к реке- ведь очень живописненько и предки так жили.
Что мы не додумаем, что крыльцо, о котором вспомнилось в последнюю очередь надо сделать с допуском на морозное пучение плюс еще чуть-чуть, А лишний шаг высотой в 30-50 см раз двадцать за день чем не аэробика? И для сердца польза.
И наступит гражданский мир, и поймем мы, что главная движущая сила прогресса - это лень, и горе тому извергу, кто нас с любимой лежанки поднимет, ведь для этого собственно и дом строили. Что мы южане какие-то безресурсные, чтобы метаться и менять шило на мыло- у нас и так все под ногами, только подняться и поднять лениво. Главное помнить, что мы дети Богов и потому сами боги и чаще смотреть в Тартар на звезды.
Хау-Я все сказал (из арии Чингачкука), и если бы не проклятый алкоголизм с прогрессирующей амнезией, я бы еще и не такое загнул. А то 10 лет не пью, а она, падла, все прогрессирует.
Далее постараюсь рассказать, как считать несущую способность фундамента, определять, можно ли устанавливать в определенном месте незаглубленный столбчатый фундамент и мониторить ситуацию. И под конец зачем и как я бетонирую
