Глава 4. Фундамент.

4.1. Подготовительные работы.

Прежде чем начинать работы по подготовке участка под фундамент, необходимо точно просчитать глубину его заложения. На это влияет несколько факторов: вид грунта, глубина его промерзания и силы, действующие на фундамент.

Грунт (почва) в зависимости от местности имеет свой специфический состав, характеристики, которые необходимо учитывать при закладке фундамента. Различают несколько видов грунта.

• Скалистые – прочные, надежные, способны выдержать практически любую нагрузку, не размываются и не промерзают. Фундамент на скалистый грунт можно закладывать на поверхности почвы.

• Хрящевые – состоят из обломков камня, гравия и хряща. Не сжимаются и не растягиваются. Вынимать грунт трудно из-за его твердости. Независимо от климатических условий и глубины промерзания фундамент необходимо закладывать не менее чем на 50 см от поверхности.

• Песчаные – отлично пропускают воду и значительно уплотняются под нагрузкой. Вынимаются свободно, что облегчает работу. Фундамент можно закладывать на глубину 40–70 см, так как степень промерзания у этой почвы незначительна.

• Суглинки и супеси – состоят из песка и глинистых частиц. В супесях содержится 3-10 % глины, в суглинках чуть больше – 10–30 %. По характеристикам они похожи на глинистые и песчаные грунты, поэтому закладывать фундамент следует ниже расчетной глубины промерзания.

• Глинистые грунты – имеют свойство сжиматься, размываться, а в случае замерзания и вспучиваться. Фундамент закладывают ниже глубины замерзания.

Вспучиваясь, почва выталкивает фундамент. Происходит это постепенно и неравномерно – он начинает приподниматься, что приводит к возникновению трещин, деформации и перекосу стен здания.

Пучение грунта – процесс, который появляется на почвах с большим содержанием песка и глины. Происходит это зимой, когда влажный грунт начинает увеличиваться в размерах. Вода, которая в большом количестве находится в песке и глине, замерзает, расширяется в объеме до 10 % и начинает своим давлением воздействовать на грунт, а он в свою очередь давит на фундамент здания. Чем больше в почве содержится воды, тем больше степень пучинистости грунта (рис. 68).

Рис. 68. Пучение грунта: а – просадка фундамента (А; Б), б – выпучивание фундамента при заложении его подошвы выше У.П.Г. (АБ+В1), в – отрыв и выпучивание верхней части фундамента при заложении ниже У.П.Г. (АВ1), г – боковой сдвиг фундамента; 1 – величина просадки, 2 – величина пучения, 3 – величина бокового сдвига, У.П.Г. – уровень промерзания грунта; А – нагрузки на фундамент, Б – сопротивление грунта, В – вертикальные силы морозного пучения грунта, В1 – касательные силы морозного пучения грунта, Г – силы бокового давления

В связи с этим перед закладкой фундамента необходимо узнать вид грунта и глубину его промерзания в специализированном строительном государственном учреждении (обычно это все учитывается в архитектурном проекте дома). Затем, ориентируясь на расчетную глубину промерзания (показатель для наиболее холодного периода в этом регионе при максимальной влажности грунта и отсутствии снегового покрова), определить точную глубину закладки фундамента.

Подготовка участка под фундамент включает в себя разбивку дома на местности и рытье котлованов. На месте, где планируется возводить дом, поверхность земли очищается от растительного слоя. После этого вбивают колья, с помощью шнура или шпагата размечают границы дома и устанавливают обноску. Затем приступают к рытью котлована, ориентируясь на натянутый шпагат. Делать это надо аккуратно, стараясь не вырыть лишний грунт и не обвалить края ямы.

Слой грунта, на который будет приходиться вес всего здания, называется основанием. Основание здания может быть естественным и искусственным. Залитый, ничем не укрепленный фундамент – естественное основание. Фундамент, который укрепляют для предотвращения деформации и равномерного распределения нагрузки, – искусственное основание.

Наиболее распространено сооружение искусственного основания с использованием песка или щебня. Эти материалы, утрамбовываясь под весом фундамента и здания, позволяют увеличить площадь давления на грунт от подошвы фундамента. Песчаное основание делается в виде так называемых подушек. Крупнозернистый песок высыпают на дно вырытой траншеи слоями по 15 см. Далее их проливают водой и тщательно утрамбовывают.

При устройстве искусственного основания щебень засыпают слоем толщиной 15–20 см и тщательно утрамбовывают до тех пор, пока не будет видна поверхность грунта. Затем насыпают еще слой и продолжают утрамбовывать до прекращения осадки щебня. Создав таким образом искусственное основание, начинают заливать фундамент.

4.2. Виды фундамента.

Срок эксплуатации здания во многом зависит от надежности и прочности фундамента, а также материалов, из которых он изготовлен. Существует три вида установки фундамента – ленточный, столбчатый и плитный. Выбор того или иного вида зависит от свойств почвы, веса здания, а также наличия или отсутствия подвальных помещений.

Ленточный фундамент предназначен для домов с тяжелыми стенами (кирпичными, бетонными), но его можно заливать и под деревянное здание, особенно если планируется подвальное помещение. Его закладывают под все здание – как под капитальные наружные, так и внутренние стены (рис. 69).

Рис. 69. Ленточный фундамент закладывается по периметру всего здания и несущих внутренних стен

Закладку фундамента начинают после разметки и рытья котлованов. Если глубина фундамента не более 70 см, то его сразу же заливают в котлован (скалистые или хрящеватые грунты). Если больше 70 см, то есть ниже уровня замерзания (песчаные, глинистые грунты, суглинки и супеси), то на дно котлована предварительно засыпают песок или щебень – возводят искусственное основание, ориентируясь на то, что высота песчаной подушки должна быть не больше половины всей высоты фундамента.

Толщина фундамента зависит от материала стен. Необходимо также учитывать и внешнюю облицовку. Если здание из бруса планируется обкладывать кирпичом, то при расчете толщины фундамента нужно знать и толщину кирпичной кладки.

При строительстве ленточного фундамента используют бетон, бутобетон и фундаментные блоки из железобетона.

Заливают бетон сразу после разведения раствора, который можно как приготовить самостоятельно, так и заказать. Доставка осуществляется машиной-миксером, в которую заливают раствор. Во время движения емкость (миксер) находится в режиме вращения, не позволяя бетону застыть (рис. 70). Денежные расходы на готовый привезенный раствор выше, но трудовые и временные затраты меньше, чем при самостоятельном его разведении.

Рис. 70. Доставка готового бетона ускоряет заливку фундамента

Бутобетон состоит из бетона и различных заполнителей (скол камня из карьеров, обломки кирпичей, щебень или гравий), которые экономят бетон и упрочняют конструкцию. Если глубина фундамента менее 1 м, на дно хорошо уплотненной траншеи заливают 5-сантиметровый раствор цемента, затем слоями по 15–25 см укладывают заполнитель, проливая каждой слой цементом и тщательно утрамбовывая. Когда глубина превышает 1 м, то устраивают опалубку из досок или щитов и убирают через две недели после заливки фундамента (рис. 71).

Рис. 71. Опалубка создает четкие границы заливки фундамента

Железобетон для фундамента используют, если стены здания изготовлены из тяжелых материалов или если дом из бруса планируют обкладывать кирпичом. Железобетон состоит из стальной арматуры, которая добавляет фундаменту жесткости и прочности, и бетона, который защищает ее от коррозии (рис. 72). Фундамент из железобетона можно сделать вручную или использовать готовые блоки.

Рис. 72. Арматура надежно фиксируется бетонным раствором, делая фундамент более прочным

Для устройства фундамента берут стальную арматуру в виде сетки, устанавливают ее на дно котлована, предварительно утрамбованного песком или щебнем (на песчаных и глинистых грунтах), и заливают раствором бетона, установив перед этим опалубку.

Фундаментные блоки ускоряют строительство. Но укладывать их зачастую можно лишь с помощью специальной техники, так как многие их типы имеют большой вес (до 2 т). Размещают их на утрамбованный грунт, соединяя с помощью цементного раствора (рис. 73).

Рис. 73. Фундаментные блоки бывают разных размеров – большие и маленькие

Столбчатый фундамент предназначен для домов с легкими стенами – деревянными или каркасными. Различают каменные, кирпичные, бутобетонные и железобетонные столбы. При устройстве фундамента их необходимо располагать на расстоянии 1,5–2,5 м друг от друга. Обязательные места их установки – углы дома, пересечение стен, под стойками каркаса, балками, тяжелыми или несущими простенками и в других местах с повышенной нагрузкой (рис. 74).

Рис. 74. Столбчатый фундамент: а – из блоков, б – монолитный, в – кирпичный, г – на пучинистых грунтах; I – из бетонных блоков, II – монолитный, III – из кирпича; 1 – отмостка, 2 – обратная засыпка, 3 – цоколь-ростверк, 4 – засыпка из непучинистых материалов

При установке столбчатого фундамента под здание с подвалом необходимо между столбами возвести забирку, то есть заполнить свободное пространство стеной и землей.

Основной материал для каменных или кирпичных столбов – красный, хорошо обожженный кирпич, бутовый камень или камень-плитняк. Минимальные размеры столбов из кирпича – 51 х 51 см, из бутового камня – 60 х 60 см. Их установка осуществляется следующим образом.

Укладывается подушка из песка, которая хорошо утрамбовывается. Если грунт песочный, то подушка делается из щебня или гравия. Для гидроизоляции она поливается слоем битума или накрывается рубероидом. Заливается бетон. Через день после того, как он затвердеет, укладывают кирпичи, которые армируют через каждые 25–30 см арматурной сеткой из 6-миллиметровой проволоки. Столб выводится на 25–50 см над уровнем земли.

Фундаменты из железобетонных столбов могут быть монолитными и сборными. Их чаще всего сооружают на глубине более 1 м.

Для возведения монолитных столбов устанавливают бетонную подушку, куда сразу же (до ее полного затвердевания) вставляется 3–4 арматурных металлических штыря или куска толстой проволоки. Затем сооружают опалубку, то есть сбивают деревянные щиты, формируя стены столба (средние размеры – 30 х 30 см). После этого заливают бетон, используя цемент марок М 300 и М 400. Через каждые 25 см рекомендуется прокладывать арматурную сетку.

При устройстве монолитного столба можно также использовать и асбестоцементную трубу. В этом случае на бетонную подушку устанавливается опалубка. Внутрь вводят асбестоцементную трубу, которую заполняют бетоном и арматурой. Затем расстояние между трубой и стенками засыпают хорошо утрамбованным грунтом, который для прочности можно смешать с гравием или щебнем.

Сборные железобетонные столбы используют преимущественно на сырых и заболоченных участках и строят следующим образом (рис. 75).

Рис. 75. В бетонном столбе обязательна арматура: 1 – доски опалубки, 2 – упорный брус, 3 – металлическая стяжка, 4 – пленка (рубероид), 5 – бетон, 6 – выпуски арматуры

На земле расстилают слой рубероида и строят опалубку. Затем прибивают две доски (кладут на ребро), расстояние между которыми равно толщине столбов. Рубероид используется в качестве днища и не позволяет раствору растечься (лучше расположить его в форме корытца). Стенки с внешней стороны укрепляют распорками для фиксации досок, например деревянными штырями.

В опалубку помещают армированный каркас, концы которого должны выходить наружу из ее торцов. Они предназначены для скрепления опорных плит по верху фундамента. Оставшуюся открытой верхнюю сторону опалубки скрепляют рейками на расстоянии 50–80 см.

Закончив все подготовительные работы, аккуратно заливают раствор бетона, уплотняя его через каждые 8-10 см. Выполнять эту работу необходимо с особой тщательностью, внимательно следя за тем, чтобы не оставалось пустот и раствор плотно обволакивал арматурные конструкции.

После того как бетон заполнил все пространство до самого верха, необходимо на несколько дней (7 суток) оставить его затвердевать и набирать необходимую прочность. Чтобы его поверхность не засохла преждевременно, нужно накрыть ее слоем рубероида или мокрой тряпкой. После окончательного затвердевания бетона снимают опалубку и начинают строить опорную плиту. Ее размеры равны тройной ширине столба. Для этого на постеленный на землю рубероид кладут металлическую арматуру. На нее вертикально, используя уровень или отвес, ставят бетонный столб таким образом, чтобы его арматурные стержни совместились с арматурным каркасом. После этого их сваривают друг с другом. Затем устанавливают опалубку из четырех сбитых между собой досок и начинают заливку бетона.

Через 2–3 недели бетон полностью затвердевает и готовую конструкцию устанавливают в котлован, который засыпают грунтом (рис. 76). Сборные железобетонные столбы можно построить из уже готовых блоков, которые продают компании-производители. Устанавливаются такие столбы на песочную или цементную подушку (в зависимости от грунта) и скрепляются с помощью цементного раствора.

Рис. 76. После затвердевания столбы полностью готовы для соединения с плитой

Плитный фундамент предназначен преимущественно для подвижных (пучинистых) грунтов, так как состоит из сплошной плиты монолитного железобетона и может перемещаться вместе с сезонным движением грунта без ущерба всей конструкции здания. Эти сдвиги происходят на мельчайшие расстояния, которые не чувствуются и визуально не заметны. Такой фундамент еще называют плавающим. Его устанавливают в домах, в которых нет цокольного этажа (рис. 77).

Рис. 77. Плитные (плавающие) фундаменты, устраиваемые на пучинистых, горизонтально-подвижных и просадочных грунтах: а – сплошная плита из монолитного железобетона с ребрами жесткости, б – решетчатая плита из монолитного или сборно-монолитного железобетона; 1 – ребра жесткости, 2 – арматурный каркас, 3 – отмостка, 4 – глиняный замок, 5 – уплотненный однородный насыпной грунт или песок, 6 – материковый грунт

Плитный фундамент устраивается в несколько этапов (рис. 78).

Рис. 78. Плитный фундамент устраивают не только по периметру (как ленточные фундаменты), но и под всем зданием

В котловане устанавливают опалубку, насыпают слой гранитного щебня (20 см) и тщательно его утрамбовывают. Сверху кладут тонкий слой пескобетонного раствора (40 мм) и обрабатывают битумной грунтовкой. Затем на всю поверхность стелют гидроизоляционный материал и вновь покрывают 40-миллиметровым слоем пескобетонного раствора. После окончания подготовительных работ приступают к возведению опалубки для плиты и начинают установку армированного каркаса.

Армирование происходит путем создания двух расположенных друг над другом сеток из стальной арматуры класса А-III диаметрами 12 и 16 мм с ячейкой 200 х 200 мм. Шаг сетки – 25–40 см. Вязка осуществляется отожженной стальной проволокой с помощью специальных крючьев. В нижней сетке на расстоянии 200 мм друг от друга укладывают еще несколько дополнительных стальных прутьев.

Конструкцию заливают бетонным раствором на основе цемента марки М 300. На период его застывания рекомендуется накрыть поверхность пленкой или слоем рубероида.

Плитный фундамент – надежный, прочный и долговечный, но требует большого количества бетона и, как следствие, денежных затрат. Поэтому его предпочтительнее использовать в случаях, когда дом возводится на сложном грунте, подверженном большой степени сжатия, пучинистости и подвижности, так как плитный фундамент принимает на себя деформацию почвы и равномерно распределяет нагрузку здания.

4.3. Возведение цоколя.

Цоколь – это верхняя часть фундамента, выступающая над уровнем земли на 50–70 см. В домах с подвальным помещением цоколь необходим для ограждения и защиты стен. В таком случае его высота должна быть до 1,5–2 м (рис. 79). В домах, где полы находятся непосредственно на грунте, цоколь принимает на себя давление засыпки и нагрузку стен. В этом случае его минимальная высота – 50 см. Цоколь постоянно подвергается внешнему воздействию, поэтому он должен быть построен из надежного, прочного и долговечного материала.

Рис. 79. Средняя высота цокольного этажа с жилыми или рабочими помещениями – 2 м

Для вентиляции подвала и подпола в цоколе устанавливают специальные отверстия со средним размером 15 х 25 см и высотой не ниже 15 см от уровня грунта (на три погонных метра фундамента делается одно отверстие). В летнее время их необходимо держать открытыми, зимой лучше закрывать. Устройство цоколя напрямую зависит от типа фундамента и наличия подвальных помещений (рис. 80).

Рис. 80. Цоколь: 1 – отмостка, 2 – лист кровельного железа, 3 – теплый бетон, 4 – войлок, 5 – штукатурка, 6 – плинтус, 7 – рубероид на 2/3 венца, 8 – теплый бетон на половину высоты венца, 9 – цементная стяжка, 10 – бетонная подготовка, 11 – шлак, 12 – утрамбованный грунт, 13 – гудрон

На ленточные фундаменты устанавливают цоколи из бетонных блоков, монолита или кирпича. При устройстве цоколя из бетонных блоков на фундамент кладется слой цементного раствора, после чего укладываются блоки, которые между собой также скрепляются при помощи раствора. Если возникают пустоты (это происходит из-за того, что разнообразие типоразмеров блоков невелико и могут появляться некратные блоки), то их заливают монолитным бетоном.

Монолитный бетонный цоколь является частью фундамента, которую сразу же заливают на необходимую высоту над уровнем земли. После удаления опалубки его поверхность очищают и выравнивают с помощью цементного раствора, при желании обкладывают облицовочным материалом.

Кирпичный цоколь возводится из красного кирпича или кирпича-железняка, обладающего повышенной прочностью. Минимальная высота – четыре ряда кирпичей толщиной в 1,5–2 кирпича. Кладка осуществляется с использованием цементного раствора при помощи отвеса или уровня.

При столбчатом фундаменте роль цоколя выполняют забирки – стены между столбами фундамента. Материал для них выбирают такой же, как и для стен, но это необязательное условие. Цоколь может быть выполнен из бревен, бетона или кирпича (бревна предварительно обрабатывают антисептическим составом).

Перед установкой забирки на глинистых почвах на грунте предварительно устраивают песчаную подушку толщиной 15–20 см. Минимальная толщина кирпичной кладки – 1/2-1 кирпич, бетона – 10–12 см.

Цоколь по отношению к стенам может быть выступающим, западающим или находиться вровень с ними.

Западающий цоколь расположен глубже стены, поэтому он меньше подвергается атмосферным воздействиям, так как осадки со стены сразу стекают на землю. Чаще всего его используют при отсутствии подвальных помещений.

Выступающий цоколь толще стен и хорошо сохраняет тепло в подвальных помещениях (поэтому на первом этаже дома полы более теплые). Он больше, чем западающий, подвергается механическим воздействиям, и для его защиты необходимы надежная гидроизоляция и слив по периметру здания.

Цоколь, находящийся на одном уровне со стенами, является не очень надежным, так как его гидроизоляция остается открытой и незащищенной от воздействия окружающей среды. Кроме того, подвальные помещения теряют теплозащиту.

Часть цоколя, находящуюся над поверхностью земли, рекомендуется утеплять – это защитит от холода подполья или неотапливаемые подвалы. Для этого применяют материалы, устойчивые к водопоглощению и обладающие теплозащитными свойствами. Наиболее распространен экструдированный пенополистирол, имеющий замкнутые поры, которые не пропускают воду. Для монтажа необходимо использовать холодные мастики или клей, в состав которых не входят ацетон и сольвент, то есть компоненты, которые способны его растворить. Утеплитель размещают с наружной стороны дома, после чего его оштукатуривают для защиты от механических воздействий.

4.4. Устройство гидроизоляции.

Гидроизоляция предотвращает проникновение в дом влаги, которая может привести к появлению трещин и грибка на стенах, а также нанести ущерб подвальному помещению (рис. 81).

Рис. 81. Стены подвала отделывают пенопластовыми панелями, выполняющими гидро– и теплоизолирующие функции

Гидроизоляцию бетонного или кирпичного фундамента необходимо укладывать на высоте 15–25 см от земли. Если в здании есть подвальное помещение, то ее кладут дважды: в цоколе на 15–25 см выше уровня отмостки и фундаменте на уровне пола подвала.

При устройстве гидроизоляции стен и пола подвала ориентируются на уровень грунтовых вод (рис. 82).

Рис. 82. Схема устройства гидроизоляции подвала: 1 – изоляционные рубероидные прокладки в цоколе и полу, 2 – слои цементной штукатурки и битума, 3 – цементный пол, 4 – нижний слой бетона, 5 – глина

Если уровень грунтовых вод ниже пола, то необходимо покрыть наружную поверхность стен, соприкасающихся с грунтом, двумя слоями горячего битума (это делают до возведения стен) (рис. 83).

Рис. 83. Горячий битум, нанесенный на стены, является надежным гидроизолятором

Гидроизоляция пола подвала происходит в несколько действий. На него укладывается слой жирной глины толщиной 25 см и тщательно утрамбовывается. Сверху заливается слой бетона (5 см) и выравнивается. Через две недели после окончательного затвердевания бетон покрывается мастикой, на которую наклеивается двухслойный рулонный ковер из толя или рубероида. После этого заливается еще один слой бетона, который выравнивают, покрывают цементным раствором и железнят – на свежий раствор бетона насыпают слой цемента и заглаживают его лопаткой. При застывании цемент вбирает в себя воду из бетонного раствора и образует твердый слой, который не пропускает влагу.

Если уровень грунтовых вод выше пола подвала, устройство гидроизоляции усложняется, так как в подвальное помещение может проникнуть не только влага, но и вода, которая приведет к затоплению.

Чтобы сделать гидроизоляцию пола, на грунт насыпают слой щебня (25 см толщиной), сверху кладут и утрамбовывают слой глины, затем заливают бетонным раствором. После затвердевания его покрывают мастикой и приклеивают рулонный ковер из толя или рубероида. Вновь заливают слоем бетона и обмазывают цементным раствором.

Гидроизоляция стен осуществляется следующим образом. Внешнюю поверхность стены покрывают раствором цемента. После его затвердевания наносят мастику и приклеивают слой рубероида или толя. При помощи кирпичной кладки сооружают так называемую прижимистую стенку, которая защищает рубероид от разрушения. Ее покрывают слоем цементного раствора. Между стеной и почвой устраивают глиняный замок, который состоит из плотно утрамбованной глины и является надежной защитой от проникновения грунтовых вод.

Кроме гидроизоляционных работ, в подвальных помещениях необходимо устройство изоляции между цоколем и нижней частью стены. Это обязательно и для домов без подвалов. В этом случае наиболее надежная гидроизоляция – с использованием рубероида или толя. Сначала верх фундамента или цоколя покрывают мастикой: дегтевой, если планируется класть толь, и битумной, если рубероид. Наклеивают первый слой рулонного материала и снова покрывают мастикой. Затем наносят второй слой материала. Если на его поверхность наклеена песчаная или каменная посыпка, то ее необходимо снять для более надежного крепления.

4.5. Отмостка.

Отмостка предназначена для отвода атмосферных и сточных вод от фундамента и выглядит как тротуар, расположенный по всему периметру здания. Ее ширина – от 50 до 100 мм в зависимости от ширины свеса крыши (минимум на 200 мм шире карниза) и конструктивных особенностей здания. Отмостку обязательно нужно делать с уклоном от дома. Угол уклона обычно составляет 1:5.

Начинается устройство отмостки со снятия растительного слоя с грунта по периметру дома. После этого вырывают канаву глубиной 15 см. В нее кладут слой глины и тщательно утрамбовывают, одновременно придавая нужный угол уклона. Затем засыпают гравий или песок, вновь уплотняют и заливают цементогрунтом или грунтоасфальтом, создавая верхнее покрытие глубиной 5 см.

Вместо этих материалов можно использовать бетон. Для этого необходимо предварительно уложить арматуру, которая придаст прочности покрытию. Затем заливают бетонный раствор. Для увеличения эксплуатационного срока такой отмостки рекомендуют устроить температурные швы. Для этого подойдет доска, уложенная на ребро, которую предварительно нужно просмолить и обработать антисептическим составом. Такие швы кладутся через каждые 2–2,5 м.

Для лучшего отвода воды рекомендуется по краям отмостки сделать канавку с уклоном к естественному водостоку (рис. 84).

Рис. 84. Схема устройства отмостки: 1 – цементный раствор, 2 – битый кирпич, щебень, 3 – глина, 4 – грунт, 5 – водосточная канавка, 6 – фундамент