Утепление фундаментов мелкого заложения
Значительную долю от общей стоимости зданий составляют затраты на устройство фундаментов. Сложные грунтовые условия широко распространены в Российской Федерации и особенно у нас на Урале. При возведении малоэтажных зданий строители сталкиваются с решением вопросов, обусловленных наличием пучинистых грунтов в основании фундамента. При устройстве фундаментов на пучинистых грунтах с целью уменьшения глубины промерзания грунта в строительных нормах рекомендуется «применение утеплителей, укладываемых под отмостку...».
Более богатый опыт имеют в этой области Скандинавские страны, США, Канада. В США в 2001 г. был принят стандарт ASTM 32—01 «Проектирование и строительство морозозащищенных фундаментов мелкого заложения» для проектирования и строительства отапливаемых и неотапливаемых зданий. Этот стандарт основан на применении экструдированного пенополистирола в качестве теплоизолирующего слоя, препятствующего проникновению холода в морозочувствительную почву. Применение такой технологии было одобрено для плитных мелкозаглубленных фундаментов (плита на грунте) отапливаемых зданий в строительном стандарте «Одно- и двухсемейные жилые строения» CABO/ICC (1995, 1998 г.) и распространяется на пристраиваемые и легкие конструкции. К 2002 г. около 5000 фундаментов такого типа было построено в США. Такая технология позволяет сэкономить 40% стоимости фундамента.
Особенно примечателен опыт Скандинавских стран, где за последние 45 лет было построено более 1 млн морозозащищенных фундаментов мелкого заложения. Более 30 лет в этих странах существуют строительные нормы для жилых и городских зданий, хранилищ, школ и малоразмерных офисных зданий.
Поскольку теплоизоляционный материал используется ниже отметки земли, для этих целей в качестве теплоизоляции применяется экструдированный пенополистирол.
Рис.1. Схема устройства морозозащищенных фундаментов:
а - обычный, б - мелкого заложения
Фундаменты мелкого заложения схожи с обычными фундаментами, за исключением расположения теплоизоляции и глубины заложения. Подошва фундамента расположена на глубине около 300-400 мм ниже уровня земли. Фундаменты мелкого заложения имеют вертикальную изоляцию, расположенную с внешней стороны от подошвы фундамента до уровня выше отметки земли. При устройстве фундаментов в более холодных климатических условиях «крылья» теплоизоляции располагаются горизонтально на уровне подошвы фундамента (рис. 2).
Рис.2. Морозозащищенные фундаменты мелкого заложения: а - отапливаемых зданий, б - неотапливаемых зданий, в - параметры теплоизоляционного слоя
Схема расположения теплоизоляционного слоя в плане представлена на рис. 2в. В зависимости от климатических условий и вида фундамента выбираются параметры теплоизоляционного слоя: толщина теплоизоляционного слоя, ширина теплоизоляционного слоя (А) вдоль стен, ширина слоя (В) на углах здания и ее протяженность (С). Чем холоднее климат, тем шире простирается теплоизоляция, и тем она толще. Таким образом, в зависимости от климатических условий района строительства, используя тепловые потоки от эксплуатируемого здания, путем изменения толщины и ширины теплоизоляции можно вывести границу промерзания грунта за пределы подошвы фундамента (рис. 3).
Рис.3. Схема тепловых потоков фундаментов зданий
Фундаменты мелкого заложения могут применяться для строительства как отапливаемых, так и неотапливаемых зданий (рис. 2а, б). В соответствии с руководством ASTM 32—01 по проектированию фундаментов выбор и требования к теплоизоляции фундаментов основываются на наихудшем варианте грунтовых условий без снежного покрова и органического слоя на поверхности почвы. Таким образом, рекомендуемая теплоизоляция будет эффективно предотвращать промерзание всех видов пучинистых грунтов.
В России опыт применения фундаментов мелкого заложения сдерживался до 1999 года из-за отсутствия отечественного экструдированного пенополистирола и нормативной базы.
При использовании плит из экструдированного пенополистирола, эффективные малозаглубленные фундаменты позволяют снизить по сравнению с традиционными заглубленными: расход бетона на 50—80%, трудозатраты на 40—70%, стоимость на 50% и более.
В настоящее время в России строится достаточно большое количество малоэтажных жилых и производственных зданий в городских и сельских условиях, но спрос на жилье и здания такого типа остается высоким. Реализация технологии морозозащищенных фундаментов мелкого заложения сейчас имеет и материальные предпосылки, обеспеченные наличием на рынке российских марок экструзионного пенополистирола.
Малоэтажное строительство должно основываться на строительстве комфортных, технологичных, экономичных зданий с низким энергопотреблением. Проектирование и строительство таких зданий невозможно без применения новых материалов и технологий.
