Как утеплить грунт от промерзания?

Как утеплять грунт и предотвратить морозное пучение почвы возле дома

Морозное пучение грунтов представляет серьезную опасность всем строениям, опирающимся на грунт. Особенно страдают от вспучиваниия малоэтажные дома, легкие конструкции, дороги. Пучение возникает вследствие замерзания воды. Расширяясь, грунт выдавливает из себя конструкции, деформирует их, уровень почвы при этом поднимается.

Какие силы действуют на строения

На строения заглубленные в почву воздействуют несколько разнонаправленных усилий:

• нормальные — направленые снизу вверх на подошву конструкции,
• перпендикулярные – действуют в горизонтальной плоскости,
• касательные – силы трения при поднятии или опускании грунтов.

Величина усилий воздействия зависит от степени увлажненности грунтов, их состава, может весьма различаться, по длине даже одного фундамента. Это только увеличивает опасность, так как происходит неравномерное выдавливание или изгибание конструкции, что приводит к ее разлому.

Какие грунты пучат

На территории России до 80% площадей составляют пучащие грунты. Поэтому проблема борьбы с морозным пучением актуальна для ранее построенных зданий без надлежащего утепления земли прилегающей к фундаменту.

К пучению склонны все грунты содержащие в себе глину – глины, сугленки, супеси, пески с пылевато-глинистыми частицами. Именно глина содержит в себе связную воду. К непучащим относятся только крупные и средние пески.

Характерные повреждения – трещины в фундаментах и стенах, перекос дверных и оконных проемов, вспучивание дорожек с невозможностью открыть дверь, перекос легких конструкций возле дома. В худшем случае – разрушение стен.

Утепление грунта – основной метод борьбы с пучением

Основной метод борьбы с морозным пучением почвы заключается в утеплении грунта. Листы теплоизолятора создают повышенное сопротивление тепловому потоку, в результате холод, идущий с поверхности не сможет заморозить слои под утеплителем, так как туда будет постоянно поступать тепло с земли, из здания через фундамент.

Ранее применяемые мероприятия по засыпке конструкций песчаной подушкой толщиной до 0,5 метра, с ограждением ее холстом против заиливания, с отводом воды дренажами, можно считать полезными и в дополнение к современному утеплению грунта.

Оптимальным утеплительным материалом, способным находиться в грунте в незащищенном состоянии является экструдированный пенополистирол. Он достаточно крепкий и не впитывает воду. Применяются марки с плотностью 35 кг/м куб. Для утепления под дорогами, по которым движется автомобиль, – 50 кг/м куб.

Размеры утеплителя

Какая толщина утеплителя необходима для эффективного утепления грунта? Согласно рекомендациям специалистов, проводивших тепловые расчеты и основываясь на опыте эксплуатации утепленных отмосток возле домов, минимальная толщина утеплителя экструдированный пенополистирол равна 50 мм. Но вокруг углов здания (на протяжении 2 м от угла), где суммируется холод, нужно двойная толщина.

Рекомендуется, чтобы ширина утепления положенному по уровню поверхности почвы была не меньше чем глубина промерзания . Это обеспечит достаточную ширину полосы с положительной температурой. Но типовыми конструкциями мелкозаглубленных утепленных фундаментов предусматривается закладка горизонтальной теплоизоляции на уровне подошвы фундамента — 0,4 — 0,5 метра заглубления, при этом ширина полосы утепления значительно уже и определяется расчетом. Широкий же котлован поверху засыпается обратно не пучащим мелким материалом.

Конструкция теплоизоляции

Листы утеплителя экструдированый пенополистирол должны соединяться между собой в паз, их необходимо укладывать вплотную к утеплению фундамента.

Полоса укладывается с наклоном в 2 – 3% от фундамента, что бы обеспечивался сток воды от дома. Часто по краю утепления в грунте укладывается и дренаж, который отводит воду от фундамента.

Делается траншея глубиной 0,5 – 0,6 метра. Дно траншеи засыпается песком 10 – 20 см толщиной, которым формируется и уклон в сторону от дома.

На песок укладываются листы экструдированного пенополистирола, накрываются гидроизолятором. Утеплитель засыпается песчаной подушкой толщиной минимум 20см. Поверху на подушку укладываются штучный материал для дорожек, которым оформляется отмостка вокруг дома. Бетонировать отмостку не рекомендуется, ввиду ненадежности такой отделки.

Утепление грунта под легкими пристройками и дорогами

Очень часто необходимо утеплять грунт под всякого рода пристройками к дому – верандой, террасой, лестницей с крыльцом, подъездной дорожкой к гаражу и т.п. Эти все строения нуждаются в защите от морозного пучения. Утепление грунта производится по аналогии, как и возле фундамента. Но в данном случае строения не отапливаются, замораживаются зимой, поэтому грунт нужно утеплять под всей их площадью.

Делается котлован на глубину до 0,6 метров от подошвы конструкции и шириной большей на глубину промерзания в каждую сторону (расчетное уширение).

На дно котлована укладывается песчаная подсыпка, которой и формируется сток воды в нужную сторону (обычно от центра конструкции). Листы утеплителя укладываются на подсыпку, накрываются гидроизоляционным материалом, сверху делается песчано-гравийная подсыпка толщиной от 300 мм, которой формируется подушка для перераспределения точечных давлений. Иногда с этой целью закладываются готовые ж/б блоки, или делается заливка легкого фундамента.

Термоизоляция трубопроводов

Обычно трубопроводы утепляют скорлупой из пенополистирола экструдированного. Но этот метод плох тем, что если в трубопровод перестанет поступать теплая вода (энергия), то он все равно замерзнет в замороженном грунте, какой бы толщины скорлупа не была.

Трубопровод заложенный не глубоко (ниже половины глубины промерзания) можно обогреть энергией земли, если утеплить целый участок грунта по аналогии с приведенными выше примерами.
Полоса утеплителя закладывается на половине глубины от расположения трубопровода, а ширина листов должна быть расчетной. Но целесообразность таких действий по сравнению с глубоким расположением трубопровода должна определяться расчетом, впрочем, надежней всегда располагать трубопровод ниже глубины промерзания грунтов. Ширину траншеи можно немного уменьшить, если сделать из утеплителя полукороб – с боковыми гранями небольшой высоты.

Утепление грунтов в последнее время получило самое широкое распространение, и являются основным способом предотвращения воздействия морозного пучения на строения.

Два слоя или один?

Некоторые эксперты придерживаются мнения, что слой утепления должен быть один и состоять из плит расчетной толщины, тогда ему не грозит расслоение из-за подвижек грунта, проникновение в промежуток между слоями влаги и, соответственно, ухудшение теплоизолирующих свойств. Другие специалисты считают, что опасаться всего этого не стоит: плиты в слоях располагают со смещением швов, а прочность клеевого соединения такова, что два слоя утепления практически образуют монолит.

Лучше всего, если при строительстве фундамента в нем будет сделан специальный выступ, который послужит основанием для первого ряда плит теплоизоляции. Если таковой не предусмотрен, их опирают прямо на песчано-гравийную засыпку, устроенную под фундамент. Это допустимо благодаря высокой адгезии клеящего состава, сводящей возможность сползания утеплителя к нулю.

‘ >

Теплоизоляция фундамента плитами ЭППС

Теплоизоляция стен подвала, покрыв цоколь, должна соединиться со слоем утепления стен дома, образовав вместе с ним непрерывный тепловой контур. В зоне цоколя, где ограждающие конструкции не испытывают воздействия водонасыщенного грунта и вероятность протечек мала, плиты дополнительно фиксируют к основанию тарельчатыми дюбелями (4 шт. на плиту 1250 × 600 мм). Чтобы они не превратились в точки промерзания, это должны быть изделия в пластиковой оболочке с термоголовкой.

Цоколь отделывают финишной штукатуркой — тонкослойной (5–8 мм) или толстослойной (от 30 мм), армируя ее соответственно стекловолоконной или металлической сеткой, либо выкладывают искусственным камнем и т. п. Для фиксации облицовки в стене предусматривают закладные детали или используют механический крепеж.

ЭППС имеет практику применения в качестве теплоизоляции малозаглубленных плитных и ленточных фундаментов, что снижает риск их деформации в случае пучинистого грунта (глина, суглинок) и позволяет максимально сократить теплопотери дома. Толщина плит утеплителя при строительстве таких фундаментов в средней полосе России обычно составляет 150 мм

Обычный пенополистирол

Вспененный полистирол

Этот материал, при определенной плотности, обладает достаточными показателями по теплосбережению, чтобы служить эффективным утеплителем для наружных стен подвала. (Так, у плит плотностью 35 кг/м³, производства одной из российских марок, коэффициент теплопроводности равен 0,037 Вт/м·°С.) А вот по части других характеристик вспененный полистирол уступает ЭППС.

Во-первых, он хоть и минимально, но влагопроницаем (на уровне 3% от объема), а следовательно, нельзя допускать его прямого контакта с водой; а во-вторых, прочность материала составляет порядка 0,15 МПа при 10%-ной деформации, то есть она ниже, чем у экструдированного пенополистирола, более чем в два раза. Таким образом, придется принимать меры по снижению давления грунта на утеплитель. В этих целях плиты пенополистирола защищают слоем, например, битумно-полимерной изоляции, а также отсекают от грунта кладкой в полкирпича или профилированной ПЭВП-мембраной.

Пенополиуретан

Нанесение пенополиуретанового утеплителя

Пенополиуретановый утеплитель, в отличие от плитных материалов, наносят на поверхности методом напыления, приготавливая состав прямо на месте из жидких компонентов. Для теплоизоляции фундаментов используют пенополиуретан плотностью от 60 кг/м³, образующий покрытие с прочностью не менее 0,25 МПа при 10%-ной деформации.

Качество получаемой теплоизоляции во многом зависит от применяемого оборудования, квалификации оператора и точного соблюдения им технологических правил. Так, монтажные работы рекомендуется выполнять при температуре воздуха не ниже +15°С. Если бетонная поверхность, на которую напыляют пенополиуретан, недостаточно прогрета, то реакция по его отверждению замедляется (в норме это 17–20 сек), что приводит к увеличению расхода материала. Если поверхность влажная, возникает риск чрезмерного вспенивания состава, появления пузырей, которые могут спровоцировать расслоение и растрескивание утеплителя, что чревато ухудшением его изоляционных свойств и уменьшением срока службы.

Утепление фундаментов сложной конфигурации требует высокой квалификации исполнителей, так как необходимо не допустить разрывов в изоляционном слое и обеспечить его равномерную толщину по всей плоскости

Материал наносят слоями около 15 мм, доводя общую толщину теплоизоляции стен подвала до 50 мм (как того требуют нормы теплотехники при строительстве в среднерусском регионе).

Основные преимущества напыляемой изоляции из пенополиуретана — низкая теплопроводность (коэффициент 0,028 Вт/м·°С), а также неразрывность теплового контура — в нем отсутствуют стыки, являющиеся потенциальными мостиками холода. Кроме того, процесс напыления занимает значительно меньше времени, чем укладка плитных утеплителей. Правда, надо сказать, что обойдется такая теплоизоляция — с учетом стоимости монтажа — дороже.

Что касается водопоглощения, то из-за менее однородной структуры, по сравнению с ЭППС, этот показатель у пенополиуретана постепенно возрастает, что сокращает его рабочий ресурс.

Чтобы выполнить отделку, затвердевшую пену выравнивают, подрезая ножом, грунтуют и оштукатуривают. Если в стенах фундамента были предусмотрены закладные детали, поверхности можно облицевать камнем или плиткой.

Учет нелинейных свойств грунта

Точность расчетов значительно увеличивается за счет возможности учета в программе ELCUT нелинейных теплофизических свойств грунта (см. рис.). Вследствие превращения воды в лед при замерзании теплопроводность мерзлого грунта становится выше, а теплоемкость ниже.

Значения коэффициентов теплопроводности и теплоемкости мерзлого и талого грунта в зависимости от содержания влаги и плотности грунта содержатся, например, в руководстве Госстроя СССР, опубликованном в 1973 году.

Значения теплофизических параметров вводится в удобной табличной форме в зависимости от температуры.

Основные методы защиты

Используемые в процессе строительства методы защиты объекта от сил морозного пучения учитывают физику процесса и направлены на возможную минимизацию либо полное устранение причин, его вызывающих.

Существующие варианты защиты можно условно разделить на три группы:

• Предварительные;
• Технически реализуемые;
• Используемые в процессе эксплуатации объекта.

Методы защиты от морозного пучения, относящиеся к первой группе, включают обязательное предварительное проведение инженерно-геологических изысканий на требуемую глубину, благодаря которому проектировщики получают необходимую информацию:

• Тип грунта в месте предстоящего строительства и его склонность к пучению;
• Глубина промерзания;
• Уровень залегания подпочвенных вод;
• Среднемесячные температуры;
• Толщина снежного покрова;
• Оптимальная ориентация объекта по сторонам света.

Всё это позволяет ответить на вопрос о принципиальной возможности строительства проектируемого объекта на данном участке, выбрать нужный тип фундамента и оптимальные технологии защиты строения от негативного влияния сил, создаваемых морозным пучением.

Технические варианты защиты сваи от морозного пучения

При выполнении работ на грунтах с высокой вероятностью морозного пучения строящийся объект может защищаться с использованием одного или несколько вариантов, рассмотренных ниже.

1. Полная или частичная замена имеющегося грунта на непучинистый в месте выполнения строительных работ.

Полная замена на грунт, не поддающийся пучению, является весьма дорогостоящей процедурой и используется крайне редко (только если глубина заменяемого слоя не превышает 2 м). Гораздо чаще выполняется подушка под фундамент из непучинистых грунтов и обратная засыпка траншеи, отрытой под фундамент, после завершения монтажа последнего и удаления опалубки. Это также позволяет минимизировать негативное влияние сил пучения.

На начальном этапе фундаментных работ после отрывки траншеи на всю расчётную глубину, на её дне выполняется подушка, состоящая из смеси щебня и гравия с чистым промытым песком. Оптимальной (для частного дома) считается толщина

30 см. Ширина отсыпанного слоя должна быть на 20-30 см больше упомянутого размера фундамента.

• равномерно распределить на грунт общую массу строения;
• минимизировать отрицательное воздействие на его подошву вертикальных выталкивающих сил, возникающих в результате морозного пучения.

При этом следует понимать, что подушка снижает их величину не потому, что выполнена из непучинистых грунтов. Она просто уменьшает слой последнего.

Пример. Глубина промерзания на строительном участке 1,5 м. Фундамент заглублен на 1,0 м. Оставшийся слой пучинистого грунта составляет 50 см, что может привести к его увеличению до 5 см (

10%). Выполнив подушку толщиной в 30 см, мы сокращаем слой до 20 см и, автоматически, его возможное увеличение, до 2 см.

Весной и осенью уровень грунтовых вод (глубина) повышается. Это может привести к тому, что подушка, частично или полностью, окажется под их воздействием и может быть загрязнена (заилена) мелкими частицами, содержащимися в воде. Они мигрируют вместе с подпочвенными водами, засоряют выполненную подсыпку, доводят её до состояния пучинистого грунта. Поэтому через несколько лет она не сможет достаточно эффектно противостоять разрушающим силам, возникающим вследствие пучения.

Чтобы этого не произошло, как можно дольше применяется специальный материал, геотекстиль, прекрасно фильтрующий воду и задерживающий все твёрдые взвеси.

В целях минимизации воздействия перпендикулярных и касательных сил на возводимый фундамент (как вариант, на стены подвала), возникающих в результате морозного пучения, выполняют обратную засыпку с использованием непучинистых грунтов, которые также предварительно защищаются геотекстилём.

Подобное заполнение не будет примерзать к стенкам фундамента, что также снижает силу касательных нагрузок.

В качестве дополнительного технического решения, направленного на снижение негативного влияния перпендикулярных и касательных нагрузок (ПКН) на боковые стенки фундамента, может быть увеличение их гладкости.

Бетон, из которого чаще всего возводится фундамент, весьма пористый материал, что существенно повышает вероятность его смерзания в морозное время года с прилежащими слоями грунта. Для исключения или минимизации подобного явления внешнюю стену фундамента накрывают слоем гидроизоляционного материала (рубероид, толстая ПЭ плёнка и т.п.). Простейший вариант — грунтование поверхности с использованием отработанного масла.

2. Изготовление монолитного фундамента, имеющего уширение в нижней части конструкции.

Другим технологическим решением, защищающим фундамент от вероятного деформирования силами, возникающими из-за морозного пучения, является использование полноценного арматурного каркаса по всей его глубине (высоте) и длине. Это обеспечивает жёсткость и монолитность конструкции на всех участках.

Для предотвращения выдавливания силами пучения, действующими на основание фундамента, последнее выполняется в форме трапеции (с нижним уширением). То есть здесь формируется площадка – анкер, исключающая возникновение подобной ситуации.

Этот вариант гарантирует требуемую стабильность функционирования фундаментов. Однако использовать его можно только при обустройстве фундаментов из бетона.

Если конструкция изготавливается с использованием блоков, кирпича или натурального камня (что исключает её внутреннее армирование), то класть боковые стены фундамента изначально требуется под углом (конструкция сужается вверх).

3. Заглубление подошвы фундамента ниже уровня промерзания.

Подобное решение, чаще всего, принимается при возведении свайных и свайно-винтовых фундаментов и позволяет полностью исключить влияние выталкивающих сил морозного пучения, но существенно увеличивает поверхность, на которую влияют ПКН.

Способы устранения негативного влияния последних рассмотрены выше.

В случае промерзания грунта на всю глубину заложения фундамента, рассматриваемом в данном разделе, весьма высока вероятность того, что опоры, изменив за зиму своё положение, не примут исходного в тёплое время года. Чтобы избежать данной проблемы выполняется ростверковое соединение всех опор (свай).

В тех случаях, когда речь идёт об установке столбов для заборов, выполняется двойная жёсткая обвязка последних по верхнему и нижнему уровню. Это необходимо в силу существенных нагрузок вероятного пучения (морозного), величина которых может составлять ≤ 10 тонн.

Оптимальным считается решение смонтировать все столбы на едином ленточном монолитном фундаменте, с тщательным армированием последнего.

4. Выполнение дренажных работ.

Чем сильнее увлажнены пучинистые грунты, тем большее увеличение объёма наблюдается при их промерзании (плотность воды примерно на 10% выше плотности льда).

Это автоматически увеличивает вероятность возникновения деформаций и, соответственно, требует существенного повышения требований к выполнению работ, обеспечивающих безопасность возводимого объекта.

Удаление влаги будет способствовать снижению показателя пучинистости и, соответственно, величины сил, негативно влияющих на фундамент. Данную процедуру следует разделить на составляющие.

В первом случае, речь будет идти о защите грунта от попадания в него «верховодки» (атмосферные осадки, снеготаяние).

Решению данной задачи служит выполнение отмостков по всему периметру возводимого здания (бетон, асфальт). Их ширина должна минимум на 200-300 мм перекрывать зону обратной засыпки, чтобы исключить просачивание влаги к фундаменту.

Во втором для борьбы с обводнённостью грунтов, проводится дренаж фундамента. Это обеспечивает снижение уровня подпочвенных вод.

Классическое решение предусматривает укладку системы дренажных (перфорированных) труб в предварительно промытый и уложенный гравийный слой. Этот материал частично задерживает частицы грунта. Монтаж труб ведётся с незначительными уклонами на расчётной глубине, что позволяет собирать воду со значительной площади участка и самотёком направлять её в специальные колодцы, либо в канализационный коллектор.

Выбирая подобное решение, следует понимать, что чисто гравийный фильтр прослужит недолго и не гарантирует защиту дренажных отверстий, имеющихся в трубах, от засорения мелкими частичками грунта.

Их прочистка — весьма трудоёмкий и довольно сложный процесс, под который заблаговременно обустраиваются на участке специальные колодцы на нужную глубину.

Чтобы увеличить сроки между плановыми чистками, используют геотекстиль, которым обёртываются трубы. Наличие подобного фильтра позволяет отказаться от обустройства фильтра гравийного.

5. Обустройство плитного фундамента

Плитные фундаменты часто именуют «плавающими». При подвижках грунтов перемещается вся плита. Поэтому на строение, возведённое на подобном основании, разрушающие и деформационные нагрузки от морозного пучения влияния не оказывают.

Обычно это ж/б монолитная армированная плита, мелкозаглубленная либо уложенная поверх грунта (глубина погружения равна нулю).

6. Утяжеление возводимой постройки.

Одним из решений, позволяющих минимизировать или полностью обнулить негативное влияние пучения грунтов, является увеличение массы постройки до значений, которые нагружают фундамент с силой, превышающей выдавливающую, которую создают пучинистые грунты при замерзании.

Поэтому тяжёлые здания на подобных грунтах строить гораздо выгоднее.

7. Утепление свайного фундамента снаружи на пучинистых грунтах

В регионах с положительными среднегодовыми температурами допустимо использование такого варианта, как утепление грунта. Использование утеплителя, уложенного в грунт, существенно снижает уровень промерзания. А в отдельных случаях полностью его исключает.

Суть метода. По всему периметру строящегося здания проводится выемка грунта на расстоянии, равном глубине промерзания в месте ведения строительства. Глубина выбирается с таким расчётом, чтобы уложенный утеплитель можно было засыпать сверху слоем непучинистого грунта толщиной ≥ 200 мм. И выполнить под него песчаную подушку не менее 100 мм.

Толщина материала выбирается с учётом климатических особенностей и его теплоизоляционных характеристик. Чаще всего для решения задачи используются пенопласт, керамзит или шлак.

Оптимальным утеплителем является экструдированный пенополистирол. При плотности выбранной марки в 35 кг/м³, его коэффициент теплопроводности равен 0,32 Вт/м°С. При 50 кг/м³, соответственно 0,36 Вт/м°С.

Этот материал отличается повышенной прочностью к сжимающим нагрузкам (рекомендован для использования в дорожном строительстве).

Использование утеплителя позволяет строить здания на мелкозаглубленных (до 500 мм) фундаментах.

Как правило, поверх утеплителя обустраивается отмостка ≥ 100 мм.

Как утеплить фундамент?

При утеплении вертикальной части фундамента пенополистирол устанавливают на глубину промерзания грунта, определяемую для каждого региона индивидуально. Эффективность утепления при более глубокой установке резко снижается.

Толщина утепления в угловых зонах должна быть увеличена в 1,5 раза, на расстоянии не менее 1,5 м от угла в обе стороны.

Утепление фундамента снаружи является наиболее рациональным, обеспечивает низкий уровень потерь тепла.

Утепление фундамента снаружи

Утепление грунта по периметру дома под конструкцией отмостки позволяет уменьшить глубину промерзания вдоль стен и под основой фундамента и удерживать границу промерзания в слое непучинистого грунта — песчаной, гравийной подушке или грунте обратной засыпке. При этом экструзионный пенополистирол должен укладываться с заданным уклоном отмостки ≥ 2% от дома.

Ширина теплоизоляции из экструдированного пенополистирола по периметру должна быть не менее глубины сезонного промерзания грунта.

Толщина горизонтальной теплоизоляции должна быть не менее толщины вертикальной теплоизоляции фундамента.

Утепление фундамента изнутри

При невозможности утепления фундамента снаружи допускается устройство теплоизоляции изнутри помещения. Устройство теплоизоляции со стороны помещения производится либо приклеиванием экструзионного пенополистирола к поверхности стены посредством составов, не содержащих растворителей (например, на цементной основе), либо закреплением плит утеплителя механическим способом с последующим устройством отделочного слоя.

При этом обязательна проверка стен изолируемой конструкции на возможность накопления в ней конденсационной влаги.

Расчет на накопление влаги в конструкции стены с экструдированным пенополистиролом показывает, что такая конструкция допустима.

Как крепить пенополистирол
к гидроизоляции фундаменту

Утеплитель располагают по выровненной наружной поверхности стен изолируемой конструкции после выполнения по ней гидроизоляции.

При утеплении фундамента снаружи не допускается механическая фиксация плит ЭППС, так как в этом случае будет нарушено сплошное гидроизоляционное покрытие!

К гидроизолируемой поверхности стен экструдированный пенополистирол крепят клеем или методом подплавления битумного слоя гидроизоляции в 5-6 точках, с последующим плотным прижатием плит.

Приклеивание ЭППС следует начинать снизу, укладывая плиты горизонтально в один ряд. Следующий ряд плит устанавливается встык к уже приклеенному нижнему ряду. Не допускается повторный монтаж приклеенных плит, а также изменение положения утеплителя по прошествии нескольких минут после приклеивания.

Теплоизоляционные плиты должны иметь одинаковую толщину и плотно прилегать друг к другу и к основанию. При этом их следует располагать со смещением стыков (в шахматном порядке). Если швы между плитами составляют более 5 мм, их необходимо заполнить монтажной пеной. Лучше использовать плиты со ступенчатой кромкой. Их укладывают вплотную к соседним плитам так, чтобы части L — образных кромок перекрывали друг друга. Такой монтаж исключает появление мостиков холода. При устройстве теплоизоляции из двух и более слоев утеплителя швы между плитами располагают в разбежку.

Выбор клея зависит от использованной гидроизоляции. При применении гидроизоляции рулонного или мастичного типа на битумной основе, используется специальная мастика приклеивающая или клей-пена для пенополистирола. При выборе клея необходимо следить за тем, чтобы он не содержал растворителей и при нанесении не растворял плиту из пенополистирола. Для приклеивания плит к вертикальной поверхности и для герметизации швов не рекомендуется использовать обычную монтажную пену, так как из-за большого объемного расширения может происходить «пучение» слоя теплоизоляции, либо отрыв плит от поверхности за счет возникновения между ними больших напряжений.

Ниже уровня земли клеевой слой возможно наносить несколькими точками по периметру и в центре, для того, чтобы влага, собирающаяся между поверхностью плиты и строительным основанием, беспрепятственно стекала вниз.

Запрещается установка утеплителя на еще не высохшую битумную гидроизоляцию по следующим причинам:

• в процессе установки элементы гидроизоляции могут «разъехаться», после чего герметичность уже нельзя будет гарантировать;
• гидроизолирующие средства на основе холодного битума могут содержать частицы растворителя, которые могут повредить теплоизоляционный материал. Поэтому при применении гидроизоляции из холодного битума перед установкой плит экструдированного пенополистирола рекомендуется дать поверхности высохнуть в течение 7-ми суток.

Утепление цоколя

Цоколь следует утеплить по периметру, чтобы уменьшить тепловые мосты и защитить фундамент от повреждения морозом и образования трещин вследствие теплового расширения.

Цокольная часть дома делится на две части: выше и ниже уровня земли и находится во влажных условиях, так как пребывает в постоянном контакте с грунтом, увлажняется дождем, талыми водами и брызгами капель.

Система утепления фасада на основе неводостойкого теплоизоляционного материала, например пенополистирола или минеральной ваты, должна находиться на расстоянии не менее 30-40 см от верхнего края грунта, чтобы не подвергаться воздействию дождевых и талых вод.

Для утепления цоколя необходимо использовать материалы, имеющие нулевое водопоглощение и не меняющие свои теплоизоляционные свойства во влажной среде. Таким материалом является экструдированный пенополистирол.

Подземная часть

В заглубленной части дома использование дюбелей не требуется, засыпанный грунт прижимает приклеенный утеплитель.

Надземная часть

В зоне цоколя (выше уровня грунта) экструдированный пенополистирол крепят на полимерцементный клей, либо любой другой, обеспечивающий хорошую адгезию к основанию.

Если в подземной части дома крепление ЭППС возможно только при помощи клеевых составов, то в надземной части цоколя обязательна установка фасадных дюбелей из расчета 4 дюбеля на плиту.

В качестве теплоизоляционного слоя выше уровня земли возможно использовать специальную марку экструзионного пенополистирола с фрезерованной поверхностью XPS CARBON ECO FAS, что обеспечивает лучшую адгезию клеевых составов. Также возможно использовать стандартные марки экструдированного пенополистирола с гладкой поверхностью, в этом случае для улучшения адгезии следует выполнить фрезеровку поверхности при помощи щетки с металлическим ворсом, либо ножовки по дереву с мелкими зубьями.

Крепление утеплителя (производится аналогично креплению утеплителя всей фасадной системы на полимерцементный клей)

Монтаж первого слоя армирующей стеклосетки

Подготовленный клеевой раствор наносится длинной теркой из нержавеющей стали на плиту вертикально в виде полосы. Толщина клея должна составлять около 3 мм. Раствор начинают наносить от угла дома. После нанесения клеевого раствора на отрезке, равном длине приготовленной сетки, его выравнивают зубчатой стороной терки до получения одинаковой толщины раствора на всей поверхности. На свежий клеевой раствор нужно приложить приготовленный отрезок сетки, прижимая ее в нескольких местах к клею краем терки или пальцами. Нужно помнить о нахлесте края сетки на 10 см. Гладкой стороной терки необходимо утопить сетку в клеевом растворе – сначала по вертикали сверху вниз, затем по диагонали сверху вниз.

Дюбелирование (выполняется сквозь первый слой армирующей стеклосетки)

Монтаж второго слоя армирующей стеклосетки (аналогично с первым)

Утепление фундаментной плиты

При необходимости утепления фундаментной плиты теплоизоляционные плиты укладываются на гидроизоляцию. Если для армирования железобетонной монолитной фундаментной плиты или силового пола планируется применять вязаную арматуру, то плиты утеплителя достаточно защитить от жидких компонентов бетона полиэтиленовой пленкой толщиной 0,15-0,2 мм укладываемой в один слой. Если для арматурных работ планируется применение сварки, то поверх пленки необходимо выполнить защитную стяжку из низкомарочного бетона или цементно-песчаного раствора. Листы пленки укладывают с перехлестом 10-15 см на двухстороннем скотче.

Глубина утепления фундамента

Рассмотрим, какие могут быть варианты по глубине утепления ленточного фундамента:

За стеной фундамента есть отапливаемые помещения

Утепление ленточного фундамента с отапливаемым помещением

В этом случае рекомендуется утеплять до низа помещения (до уровня пола помещения), даже если этот уровень будет ниже, чем глубина промерзания.

Объясню, почему так. Существует мнение, что на глубине ниже глубины промерзания грунт за стенкой фундамента около плюс 5-7 по температуре. Это означает, что через неутепленную фундаментную стенку идут примерно такие теплопотери, как ранней весной. Если помещения отапливаемые, то лучше избежать этих теплопотерь и утеплить фундамент на глубину пола подвального помещения, а также выполнить утепление пола по грунту.

За стеной фундамента есть помещения, но они неотапливаемые

Утепление ленточного фундамента с неотапливаемым помещением

В этом случае можно утеплить стенку фундамента только на глубину промерзания грунта, а ниже не утеплять.

Примечание. Нужно помнить, что в неотапливаемом подвальном помещении (даже при утеплении фундамента на глубину промерзания) не будет тепло, будет около 5-7 градусов, максимум до 10 (тепла). Поэтому в таком случае рекомендуется утепление полов первого этажа.

За стеной фундамента нет помещений (просто грунт)

Утепление ленточного фундамента без помещения под домом

В этом случае стена фундамента утепляется на глубину 0.5 метра от поверхности земли.

Рекомендации по утеплению стен фундамента

Фундаменты мелкого заложения (малозаглубленные фундаменты)

При возведении малозаглубленных фундаментов (МЗФ) на пучинистых грунтах, широко распространенных на территории России, возникают определенные трудности. Процесс пучения грунта может привести к деформации здания, если оно построено на МЗФ. Вследствие чрезмерного расширения грунтовых вод в ходе их замерзания или образования ледяной линзы во влажном, восприимчивом к воздействию мороза грунте, возникают силы морозного пучения, которые выталкивают строительные конструкции. Однако, используя тепловые потоки, можно вывести границу промерзания грунта за пределы подошвы фундамента путем изменения толщины и ширины теплоизоляции. Соответствующие строительные технологии разработаны силами ООО «ПЕНОПЛЭКС СПб». Компания представляет готовые оптимальные решения, позволяющие обустраивать малозаглубленные фундаменты на пучинистых грунтах с сезонным промерзанием.

Теплоизоляция фундаментов мелкого заложения

Применение высококачественной теплоизоляции ПЕНОПЛЭКС ® ГЕО из экструзионного пенополистирола позволяет изолировать подошву фундамента от сил морозного пучения и назначать минимальную глубину заложения, независимо от расчетной глубины промерзания.

Проектирование малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах осуществляется в соответствии с СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

Для эффективного использования плит ПЕНОПЛЭКС ® ГЕО в рассматриваемой конструкции был создан СТО 36554501-012-2008 «Применение теплоизоляции из плит полистирольных вспененных экструзионных ПЕНОПЛЭКС при проектировании и устройстве малозаглубленных фундаментов на пучинистых грунтах». Стандарт разработан специалистами НИИОСП им. Н.М. Герсеванова – филиал ФГУП «НИЦ «Строительство» с учетом опыта использования теплоизолированных фундаментов мелкого заложения в Америке и Европе, а также особенностей инженерно-геологических, гидрогеологических, климатических условий и опыта строительства малоэтажных зданий в России.

Преимущества ПЕНОПЛЭКС ® применительно к теплоизоляции фундаментов зданий

• Коэффициент теплопроводности — 0,034 Вт/м•К Один из самых низких среди утеплителей, применяемых в строительстве
• Высокая прочность Плиты ПЕНОПЛЭКС ® ГЕО обладают прочностью на сжатие не менее 0,30 МПа (30 т/м 2 )
• Нулевое водопоглощение Стабильно высокие теплозащитные свойства. Возможность хранения плит без защиты от атмосферных осадков
• Удобство и безопасность монтажа Удобная геометрия плит, простота обработки и монтажа
• Монтаж при любых погодных условиях
• Г-образная кромка по всем сторонам плиты Позволяет плотно стыковать плиты без образования мостиков холода
• Абсолютная биостойкость Безопасна при контакте с водой и почвой. Не является матрицей для развития нежелательных микроорганизмов
• Безопасность Не содержит в составе мелкие волокна, пыль, фенолформальдегидные смолы, сажу, шлаки. Монтаж производится без средств для защиты органов дыхания
• Экологичность Безопасное сырье, изготовление по передовым бесфреоновым технологиям.
• Долговечность более 50 лет Протокол испытаний НИИСФ РААСН № 132-1 от 29.10.2001

Конструктивные решения теплоизолированных фундаментов мелкого заложения с использованием плит ПЕНОПЛЭКС®ГЕО

Фундамент отапливаемого здания:

Установка фундамента выше глубины промерзания

Одним из главных условий определения глубины заложения фундаментов на пучинистом грунте является глубина его промерзания. В нашей стране сезонное промерзание грунта может достигать глубины 2,5 метра и более. В зданиях без подвалов стоимость фундаментов такой высоты неоправданно велика, поэтому у многих людей возникают вопросы: можно ли устанавливать фундамент выше глубины промерзания и можно ли уменьшить глубину промерзания грунта?

На эти вопросы есть ответы. Да, можно устанавливать фундаменты на промерзающем грунте. Это фундаменты в виде монолитных армированных плит или армированные ленточные фундаменты на глубоком подстилающем слое из непучинистого грунта. В данном разделе мы не будем их рассматривать, это отдельная большая тема. На глубину промерзания грунта тоже можно оказывать воздействие. Вот об этом и будет эта статья.

Воздействие на грунт температуры воздуха

Весь процесс будем рассматривать в шкале Цельсия приняв за точку отсчета 0°С.

Представим, что на грунте лежит стальной шарик с температурой равной температуре окружающего воздуха. Температуру, которую шарик будет распространять на грунт изобразим в виде векторов (рис. 16).

Рис.16. Температурное воздействие на грунт

Таким образом в течении зимы шарик будет распространять на грунт отрицательную температуру и замораживать грунт вокруг себя по полусфере в масштабе повторяющей контур шарика. Чем больше будет зимой холодных дней, тем дальше в грунт будет распространяться замороженная полусфера. Поскольку зима не вечна, то однажды полусфера достигнет своего максимума и больше увеличиваться не будет. Максимальная глубина, при которой грунт из пластичного превращается в твердый называется глубиной промерзания грунта.

Весной шарик нагревается и начинает расплавлять под собой замороженный грунт. То есть происходит тот же самый процесс, что и при замораживании, только вектор температуры меняет свой знак с минуса на плюс. Если теплых дней будет мало, то грунт не успеет растаять на всю глубину, на которую он промерз. Такой грунт называется вечномерзлым. Сейчас мы его рассматривать не будем. Далее нас интересует только тот грунт, который в летние дни полностью прогревается.

Мы рассмотрели процесс замерзания грунта от действия одного шарика, на самом деле на грунте лежат миллиарды таких условных шариков и воздействуют на него образуя под собой промороженное или оттаявшее поле. Если на это поле разместить, какое-либо строительное сооружение, то оно вызовет в нем аномалию (рис. 17). Возмущение промороженного поля грунта будет различным и зависеть от теплового режима, размещаемого на нем объекта. При размещении неотапливаемого здания грунт под зданием будет промерзать на меньшую глубину, так как температура в здании будет все-таки выше, чем в чистом поле. Если здание будет отапливаемым, то грунт под ним совсем не промерзнет или промерзнет незначительно поскольку будет подогреваться зданием. Поэтому тепловой режим здания учитывается нормативными документами (табл.10) и влияет на глубину заложения фундаментов.

рис. 17-1. Промерзание грунта от воздействия отрицательных температур рис. 17-2. Промерзание грунта при расположении на нем неотапливаемого сооружения рис. 17-3. Промерзание грунта при расположении на нем отапливаемого сооружения

Уменьшение отрицательного воздействия промёрзшего грунта

Строительные правила (СП 22.13330.2011) дают определение глубины промерзания «равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.»

В этом определении важна каждая фраза:

• «средняя из ежегодных», то есть глубина промерзания может быть больше указанной величины или меньше ее;
• «открытая, оголенная от снега площадка» говорит о том, что под снегом глубина промерзания грунта будет меньше (чем толще снег, тем меньше промерзание);
• «при подземных водах ниже глубины промерзания», то есть исследуется сухой грунт, если он будет влажным глубина промерзания увеличится.

В строительных правилах нет, но всем известно, что укатанный грунт вследствие уплотнения становится более теплопроводным и промерзает глубже.

Таким образом исходя только из определения Строительных Правил видим несколько путей уменьшения глубины промерзания. Площадка вокруг строительного сооружения должна быть под снегом, не уплотнена и не увлажнена. В идеале это должно быть перепаханное поле и тогда грунт на нем точно не промерзнет до нормативной глубины даже в самую суровую зиму. Но в реальности все выглядит несколько иначе. К дому походят подъездные дороги, снег с которых по возможности убирают, а осенняя дождевая вода с крыши отводится недалеко от дома.

Наибольшую опасность для фундамента представляют температурные векторы, расположенные в полосе вокруг здания шириной равной глубине промерзания грунта. Если их убрать или каким-то образом уменьшить, то фундамент можно установить выше глубины промерзания грунта (рис.18).

рис. 18. Принципиальная схема уменьшения глубины промерзания

Уменьшить негативные воздействия от замораживания грунта можно как минимум двумя способами:

1. изменением физико-механических свойств грунта;
2. теплоизолированием грунта.

Это наиболее простые способы, доступные самодеятельному застройщику.

Изменение физико-механических свойств грунта

Из предыдущих страниц данной темы сайта нам известно, что разные грунты имеют различные свойства. Одни из них при замораживании не изменяют своей структуры, другие увеличиваются в объеме и выталкивают фундамент ломая его в различных плоскостях. Назовем такие грунты восприимчивыми к морозу и невосприимчивыми.

Рис.20. Воспримчивые и невоспримчивые к морозу грунты

Грунты, невосприимчивые к морозу состоят из обломков скальных пород (крупнозернистые пески, гравийные и галечниковые грунты). Ими и нужно заменить пучинистые грунты по периметру здания, целиком или перемешиванием со старым грунтом, вынутым при разработке котлована под фундамент. Для уменьшения влияния атмосферной воды на свойства грунтов её отводят от фундамента. Делают это двумя способами. Поверхностную дождевую и талую воду отводят устройством отмосток вокруг здания с уклоны от 5 до 10%. Воду можно отвести по рельефу местности или в специальную дренажную канаву, засыпанную крупнозернистым грунтом с верхним слоем, оформленным в виде красивых дорожек. В районах строительства с высоким снегом и частыми дождями воду, просачивающуюся к фундаменту, отводят от фундамента посредством подземного дренажа. Перфорированные трубы укладывают вокруг здания в слой крупнозернистого дренирующего грунта, накрывают геотекстилем во избежание заиливания труб и засыпают дренирующим мелкообломочным грунтом. Далее трубами отводят воду от фундамента по уклону местности либо сбрасывают воду в закопанные на отдалении дренирующие колодцы из бочек, засыпанных камнями. Грунт вокруг фундамента не будет удерживать в себе воду, а значит и не будет пучится при морозе (рис. 19).

Рис.20. Схемы отвода воды от фундамента

Подсос грунтовой воды в тело фундаментов и стяжек подвала прерывают устройством обмазочных и оклеечных гидроизоляций, а также устройством подсыпок из мелкообломочных дренирующих грунтов. Такая подсыпка из-за относительно больших расстояний (по молекулярным меркам) между частицами не может удержать в себе воду и уж тем более не может подсосать ее верх и смочить подошву фундамента. Капиллярный подсос так же можно прекратить и расстиланием под фундаментом полиэтиленовой пленки (рис. 21).

Рис.21. Отсекание капилярного подсоса

Теплоизоляция грунта

Если замещение и осушение грунтов вокруг дома предусматривает большой объем земляных работ при котором мы влияем на теплопроводность грунта простой заменой одного типа грунта на другой, то теплоизоляция грунта предполагает оставить прежний грунт с уменьшением его теплопроводности. Делается это установкой теплоизоляции. Я уже не однократно говорил на других страницах сайта и повторю вновь, что распространённый термин «утеплитель» применяется неправильно. Правильное название материала — теплоизоляция. Это перегородка между двумя материалами прерывающая поток тепла. Теплоизоляция сохраняет тепло если укрываемый ей материал был теплый или сохраняет холод, если изначально материал был холодный.

рис. 22. Утепленная отмостка

Укладка полосы теплоизоляции по периметру здания шириной равной глубине промерзания ослабит поток отрицательных температур, проникающих в толщу грунта и он промерзнет на меньшую глубину. На такой грунт можно будет установить фундамент меньшей высоты (рис.22). Конструктивно теплоизоляция грунта совмещают с устройством отмостки и называют утепленной отмосткой. Для того, чтобы мороз не прошел к подошве фундамента через его тело, мостик холода прерывают теплоизоляцией цоколя фундамента (рис. 23).

рис. 23. Теплоизоляция цоколя

Если вы встретите чертежи, показывающие теплоизоляцию по внешней вертикальной стене фундамента, то это утепляется подвальное помещение, а не грунт. Такая теплоизоляция удерживает тепло в подвале, при этом грунт теплом дома не прогревается, и глубина его промерзания не изменяется. То есть теплоизоляция стен фундамента не имеет ничего общего с теплоизоляцией грунта. Это разные конструктивные решения решающие разные задачи.

Укладка полосы теплоизоляции вокруг дома может быть сделана по уровню подошвы фундамента и совмещена с теплоизоляцией подвала (рис. 24). В этом случае решаются одновременно две задачи: утепление подвала и тепловое изолирование грунта. Полоса теплоизоляции здесь будет уже чем на поверхности грунта и зависеть от глубины погружения фундамента.

Рис.24. Утепление подвала и грунта

Утепленную отмостку лучше применять для зданий без подвала, а заглубленную теплоизоляцию для зданий с подвалом.

Утепление свайного фундамента

Многие интересуются, как утеплить свайный фундамент деревянного дома. Особенность зданий с таким типом фундамента — наличие воздушной прослойки между основанием и почвой, которая при отсутствии теплоизоляции приводит к значительным потерям тепла. Поэтому утепление свайного фундамента снаружи — это необходимое мероприятие, от которого зависит комфорт жильцов дома.

Как утеплить фундамент на винтовых сваях

1. Перед тем, как утеплить свайно-винтовой фундамент, гидроизолируйте ростверк.
2. Установите утепление винтового фундамента.
3. Сделайте финишную отделку наружного слоя теплоизоляции.

Утепление цоколя свайно-винтового фундамента выполняется, в основном, пенопластом. Также при утеплении свайно-винтового фундамента деревянного дома большое внимание уделяется качественной гидроизоляции.