Что такое морозное пучение грунтов?

Морозное пучение грунтов – непредсказуемый и небезопасный фактор воздействия на фундамент. Ухудшает условия и сокращает сроки эксплуатации зданий и строений, вызывая повреждения и деформации.

О сути явления

Причина явления – фазовое превращение воды и кристаллизация льда. Морозное пучение подразумевает способность грунта к изменению в объеме в результате одновременного воздействия:

• воды;
• минусовой температуры.

Чем выше содержание влаги в грунте, тем больше вероятность пучения в холодное время года.

Морозное пучение грунтов — фактор, оказывающий непосредственное влияние на качественные характеристики и сроки службы фундамента. Сезонные подвижки грунтов при неверных расчетах могут стать критичными для целостности конструкций.

Давление морозного пучения способно поднять фундамент вместе с постройкой, без каких-либо гарантий возвращения здания в исходное состояние весной. Неравномерность процесса вследствие неоднородного состава, плотности, условий промерзания грунтов и ряда иных факторов ведет к перекосам, снижению эксплуатационных характеристик и разрушению конструкции.

Наиболее подвержены морозному пучению глинистые грунты, хорошо удерживающие влагу. Благодаря капиллярному эффекту способны увеличиваться в объеме до 15%, т.е. при метровой глубине промерзания, поверхность поднимается на 15 см. В меньшей степени испытывают воздействие песчаные грунты. Пористые, каменистые и скальные, хорошо пропускающие воду, явлению практически не подвержены.

Факторы, влияющие на пучение грунта

Степень пучинистости зависит от ряда факторов, способствующих расширению грунта, в частности:

• длительности заморозков;
• грунтового типа;
• географических условий местности (количество осадков, влажность и температурный режим);
• глубины промерзания;
• рельефности участка.

При большом перечне определяющих факторов нелегко спрогнозировать глубину промерзания и ущерб от морозного пучения. Интенсивное перемещение грунтовых вод происходит в температурном диапазоне от 0 до -5ºС.

Учет перечисленных факторов позволяет избежать ошибок при возведении различных видов фундамента.

Как защитить строения от морозного пучения

Минимизации сезонных подвижек грунта способствует:

• знание его типа и глубины промерзания;
• замена грунта непучинистым;
• заглубление фундамента ниже отметки промерзания для борьбы с давлением выталкивающей силы вспучивания;
• утепление прилегающих к фундаменту участков во избежание промерзания;
• осушение грунтов (отвод воды с участка, ливневки, дренажные трубы с отведением естественных вод в сторону от фундамента);

Устройство отмостки либо дренажной системы – действенная защита от морозного пучения. Вокруг фундамента прокапывают 40-сантиметровую траншею, укладывают плиты из экструдированного пенополистирола, затем засыпают шпак либо керамзит слоем не менее 25 см, после чего армируют и заливают бетоном.

Наиболее эффективным и доступным способом нивелирования негативного влияния является использование дернового покрова. Вокруг фундамента на расстоянии полутора метров снимают почвенный слой глубиной 200-250 мм, размещают плодородный слой и засевают семенами дернообразующих трав. За весенне-летний период дерновой слой станет достаточным для естественного регулирования влаги и сохранения тепла.

Важно! Дерновой покров применяют сразу после весенней стабилизации почв.

Использование любого из перечисленных методов позволяет снизить промерзание грунта до 50%, в случае с дерновым покровом — до 70%. Комплексный подход усиливает защитный эффект.

Преимущества свайно-винтового фундамента

Начиная строительство, необходимо заранее позаботиться о минимизации возможных деформаций. Решение о формировании фундамента на винтовых сваях позволит избежать негативных последствий природных явлений.

Фундамент на винтовых сваях уменьшает площадь бокового контакта, снижая воздействие морозного пучения. При его возведении сваи вкручиваются ниже уровня промерзания грунта.

Округлая форма и гладкая поверхность винтовых свай позволяет свободно перемещаться мерзлому слою грунта, не оказывая давления на строение. Свайно-винтовой фундамент менее всего подвержен морозному пучению. Винтовые опоры позволяют возведение строений:

• на любых грунтах, в том числе рыхлых;
• в районах с сейсмической активностью.

В числе безусловных преимуществ винтовых свай возможность монтирования зданий на склонах, неровных и подвижных участках, с большой вероятностью оползней.

Вывод

Подытоживая, фундамент на винтовых сваях не подвержен влиянию сил пучения и циклов промерзания/оттаивания, наиболее устойчив в грунтовых условиях, подверженных морозному воздействию.

Комплексный подход к использованию мер дополнительной защиты фундамента позволяет минимизировать агрессивное воздействие окружающей среды и избежать проблем с эксплуатацией зданий в зимне-весенние периоды.