Санкт-Петербург, г. Пушкин, Кузьминское шоссе 66А

Фундамент энергоэффективного дома

Итак, поехали!

Из всех ошибок, происходящих на стройке, наиболее пагубны те, которые касаются фундаментов, так как они ведут за собой гибель всего здания и исправляются только с величайшим трудом.

А. Палладио, итальянский архитектор, XVI век

Определение фундамента, назначение.

Фундамент – основа дома, несущий элемент, который изолирует его от всех поверхностных вод на участке, образует ровное основание для стен с переносом этой тяжести на грунт.

Также фундамент рассматривается и как техническое помещение – в нем можно сделать подвал, в котором практично разместить теплоаккумулятор, вывести туда и собрать в одном месте приборы учёта и контроля расхода воды, энергии и вообще сделать зону обслуживания систем – фильтры, коммутация, аппаратура; обустроить погреб, убежище на разные случаи. Будем считать, что для энергоэффективного дома подвал полезен – а у нас мы и будем обсуждать только такие здания ввиду их автономности и экологичности.

Начинается строительство фундамента с чистки участка под застройку от травы, кустарника и пней. Если участок ровный, то измерения легко производить, иначе придется пользоваться рейками и уровнем. После составления генплана основные размеры любым образом необходимо перенести на участок – для наглядности: можно воткнуть колышки, положить заметные камни – так, чтобы масштаб строительства и расположение комнат ясно были видны. Бывает так, что заказчик, после получения такого представления изменяет размер строения.

«Нулевой цикл» — важное понятие строительной сферы, оно включает в себя работы по фундаменту ниже нулевой отметки (места состыковки стен и основания): вертикальная планировка участка, разметка стен, земляные работы по рытью котлованов, ям и траншей, устройство фундамента и цоколя.

В подвале можно сделать гараж, но делать его лучше всё же с северной части здания, по принципам пассивного домостроения.

Влияние промерзания грунта

Фундамент должен быть установлен ниже глубины промерзания почвы хотя бы на 10 см и вот почему: вода обладает необычным для других веществ свойством – с замерзанием она расширяется (пучится), а поскольку влажный грунт связывается с кладкой фундамента, то мы получаем эффект выталкивания тела на поверхность – в сторону наименьшего сопротивления. Сила морозного пучения достигает 10-15 тонн/м2, чего хватает для подъёма практически любого здания: фундамент будет стоять устойчиво лишь на незамерзающем основании. Действует эта сила вертикально и горизонтально – разрывая и создавая трещины в фундаменте, но об этом далее.

Глубины промерзания вы можете найти в интернете для конкретного района/области.

Морозоустойчивый фундамент мелкого заложения
Посмотрите, как почва промерзает всё ближе к фундаменту за каждый месяц, начиная с ноября.

В Северных районах хорошо зарекомендовал себя МФМЗ (Морозоустойчивый Фундамент Мелкого Заложения). Борьбу с заморозкой почвы перенесли подальше от стен путём утепления грунта вокруг фундамента. Используется только экструдированный утеплитель (с закрытыми порами) – пенополистирол или пеностекло. Эти материалы обладают исключительно низким коэффициентом влагопоглощения. Такой способ из-за хорошей изоляции удобен для аккумуляции и хранения тепла внутри фундамента (подходит и для средних широт). Единственное условие – чтобы дом эксплуатировался зимой, т.к. холод проникает через перекрытия первого этажа в грунт.

Гидро- и газоизоляция

Ещё один фактор влияния воды – она растворяет в себе вещества и газы из земли, в том числе и те, которые вредны для цемента, таким образом происходит его порча.

Кроме того, в почве в небольших количествах содержится радиоактивный газ – радон. Он является продуктом распада естественных радионуклидов , выделяется в почву малыми дозами и, попадая в атмосферу, быстро рассеивается, становясь безвредным для человека. В условиях же замкнутых помещений этот газ накапливается до опасных концентраций.

Фундамент должен предотвращать попадание радона из грунта. Влага и газ проникают в здание через микропоры и трещины, а значит, мероприятия по гидроизоляции (закупоривание неплотностей и трещин) улучшат газоизонепроницаемость фундамента.

Их всего три:

— поверхностная защита – обмазка мастиками, оклейка водонепроницаемыми плёнками;

— введение в бетон на этапе приготовления специальных гидроизоляционных добавок, или пропитку гидрофобными составами уже готового бетона;

— отливку монолитного фундамента за один приём с тщательной обработкой вибраторами.

Кроме того, для уменьшения сцепления с грунтом постарайтесь тщательно разровнять внешнюю стенку фундамента, сделайте её как можно более гладкой: грунт будет иметь меньшую силу подъёма во время пучения.

Экологическая составляющая

Помните, что фундамент, появившись на участке, нарушит местную экосистему – деревья, если они были – будут выкорчеваны, земля, пригодная для обитания животных – будет перекопана. Поэтому, прежде чем строить, присмотритесь к участку: какая в нем протекает жизнь – всегда лучше встроиться в экосистему, чем уничтожить её.

Это, что называется, органолептический анализ, а вот инструментальный – геологию участка, делать обязательно придётся: после этого у вас появится информация о водоносных слоях на участке, о несущей способности грунта – эта информация позволит выбрать тип фундамента, его технические характеристики, посчитать стоимость земляных работ, выбрать место бурения скважины для воды.

Дренаж фундамента

«Важность хорошего дренажа

Трудно переоценить важность хорошего дренажа. Когда я построил свой первый саманный коттедж, я не понимал этого достаточно хорошо. Место, которое мы выбрали, было около подножья холма, в дождливом западном Орегоне, и выше дома находилась большая область, собирающая дождевую воду. Цокольный этаж был разработан с разделением уровней, чтобы следовать контуру земли, так что пол гостиной был почти на 60 см. ниже, чем кухня. Каменный фундамент строился поспешно в мелких рвах и лишь с несколькими сантиметрами гравия внизу. Рвы фундамента под верхними стенами не были такими же глубокими, как уровень самой низкой части пола. Не было вертикальной дрены, поскольку место было слишком каменистым, чтобы копать вручную. Чтобы усугубить ситуацию, я установил пол из литого кирпича-сырца в более низкой секции без какого-либо гравия под ним для дренажа.

Во время сильных дождей первой зимы случилось предсказуемое. Однажды утром я проснулся после ночного ливня и обнаружил, что гостиная, с полом из кирпича-сырца, затоплена почти 5-ю сантиметрами воды. В панике я стал черпать воду совком, выливать её за дверь, и затопил печь. Прошло много дней, прежде чем пол высох. В течение этого времени я не мог пользоваться гостиной, чтобы не повредить пол. Чудо состояло в том, что земляной пол, покрытый несколькими слоями льняного масла и пчелиного воска, сохранился без непоправимого ущерба. К счастью, саман был поднят на каменном фундаменте выше уровня пола, поэтому он не промок. Я попытался справиться с проблемой водоотвода, прокопав отводной ров от дома вверх по склону, но было слишком поздно делать всё как надо. Каждую из трёх зим, что я прожил там, у меня было наводнение, обычно после самого сильного дождя сезона.» Янто Эванс, «Дом из самана. Философия и практика»

И коль скоро вы встраиваетесь в экосистему, сделайте это как можно с меньшим влиянием на локальную обстановку. Подумайте о передвижении водных масс по земле – осадков (дождевые и талые воды) и грунтовых вод. Фундамент является плотиной в данном контексте. Важнейшей его частью является дренаж.

Необходимо найти у метеорологов инфу о пиковых уровнях выпадения осадков за последние сто лет и брать в расчет именно эти данные. Если место новое для вас – поспрашивайте у местных жителей, какой тут климат, сколько воды и так далее, но надо понимать, что инфа может быть не достоверной. Выше говорилось про геологию участка.

Вообще, вопрос дренажа серьёзный, поскольку, если фундамент, дом, стены будут постоянно подмокать – попросту сократится их срок службы: в холодном климате по причине разрушительности цикла заморозки-разморозки (выветривания), когда вода, содержащаяся в глубине кладки, штукатурке, в кирпичах – замерзает, при этом она расширяется, что вызывает микротрещины и такой процесс из года в год очень быстро уничтожает постройку. В дом проникает влага, распространятся плесень и грибки.

Эти процессы можно предупредить грамотным и продуманным устройством дренажа.

Смысл заключается в отведении от фундамента потоков воды – вода с крыши, дождевая вода, грунтовая вода, подтопления почвы ввиду близи болот и т.п. Существуют разные виды дренажных систем, но глубинные наиболее эффективны, т.к. могут защитить от любых видов подтоплений участка.

Обустройство дренажа

Дренаж дома
Дренаж дома

Обустройство дренажа выполняется следующим образом: по периметру крыши выкапывается ров ниже глубины промерзания почвы. Ширина – 45 см. на дно укладывается перфорированная дрена (можно использовать полиэтиленовую трубу диаметром 15 см) под наклоном – 1 см на 1 м – для стока воды, пространство до верха заполняется щебнем (размер камней 2-7 см) и на поверхности укладывается мембрана от попадания органики в систему (тканый полипропиленовый мешок – как для картошки, тканый пластиковый брезент).

Устройство служебных каналов
Служебные каналы — это изогнутые куски труб, расположенные под фундаментом и закупоренные с обеих сторон. Они предназначены для использования позже под электропроводку, водопровод и сточные воды. Сначала выполните служебные каналы, а затем укладывайте дренаж.

В средней Азии комбинировали дренаж с фундаментом из каменной кладки. Смысл таков: выкапывается ров под фундамент, всё так же ниже глубины промерзания почвы, дно тщательно вычищается от мелких остатков, далее кладётся дренажная труба (или выкладывается туннель из камней) и пространство сверху заполняется дренажным камнем, размером 2-7 см, гладким и чистым. Далее всё это утрамбовывается каждые 15 см слоя трамбовкой (такой инструмент покупается, либо изготавливается: к длинному шесту приваривается толстая металлическая пластина).

В качестве дренажного камня можно использовать обломки кирпича или бетона с участка – но покупать специальный материал крайне не рекомендуется, поскольку добывается он губительными для природы способами.

Ширина фундамента несколько больше стен, поэтому и ров выкапывается такой же ширины. Далее, укладываются с обвязкой более крупные камни фундамента, высота этой каменной кладки как минимум на 45 см выше законченного уровня земли (для защиты от подмокания брызгами разбивающихся с крыши капель), и на 15 см выше законченной высоты внутреннего перекрытия.

Такой дренаж достаточен в обыкновенном сухом климате, но если ваш дом находится во влажных районах, либо в болотистой местности, или на склоне – необходимо предпринять дополнительные меры:

Дренаж для дома на склоне

На склоне, выше дома, устраивается низина: копаются канавы, которые будут отводить обильные потоки воды в стороны от дома, с нижней части канавы делается бугорок и засаживается влаголюбивыми растениями.

Ещё один способ защититься от приходящей или поднимающейся воды – установка «вертикальной» или французской дрены – глубокий ров, доверху засыпанный пропускающим материалом типа щебня, на дно укладывается гибкая перфорированная труба и всё это обводится вокруг дома с отверстиями в нижней части участка. Ров везде должен быть ниже уровня пола и соблюдаться наклон.

Дренаж можно установить и после гидроизоляции фундамента, но строго до общей засыпки внешней стороны последнего. Для того, чтобы не повредить дренаж, заранее под ним установите технические отводы, шланги достаточной толщины – в них позже вы проложите электрокабели, водяные трубы и т.п.

Лучше не гадать, что у вас получилось, а проверить: наберите несколько 200 литровых бочек или надувной бассейн и опрокиньте это всё выше дома – достаточно ли вашей защиты от воды?

Подводя итог, можно выделить основные параметры фундамента и дренажной системы:

— Защита от любых поверхностных вод, обеспечение сухости, понижение уровня грунтовых вод,

— Прочное основание для защиты от перекосов,

— Равномерное распределение нагрузки на грунт.

Типы фундаментов

Рассмотрим основные

А. Ленточный

Б. Буро-набивные сваи, столбчатый

В. Каменная кладка

Г. Утеплённая шведская плита (УШП)

А. Ленточный фундамент.

Всем привычный, способный нести большую нагрузку. Основная стоимость складывается из земляных работ по рытью котлована, стоимости доставки бетона на участок и в последнюю очередь самими материалами.

Устанавливается так – роется котлован, устанавливается опалубка, укладывается обвязанная арматура, заливается бетон, сушится.

Возможно изготовление на участке – понадобится бетономешалка, энергия для её привода, больше сказать нечего – много денег, сил. Не экологичный тип из-за вреда природе за счёт спонсирования цементных заводов.

Б. Каменная кладка

Наиболее доступный тип для самостоятельного строительства. Принцип был описан выше: прокапывается ров, устраивается дренаж, укладываются камни.

Камни можно найти в округе или на карьере. Попробуйте договориться с компаниями, вывозящими строительные отходы после сноса зданий (вам понадобятся куски без арматуры); куски бордюра и бетонных плит – всё это одним словом называется «урбанит» — имеет две параллельные грани, за счёт чего легко и быстро укладывается.

Вам понадобится привезти весь необходимый материал на участок и выложить его непосредственно вдоль будущего фундамента, большими кусками ближе. Оставьте место около метра для ходьбы и работы. Рассмотрите каждый камень, нужно чётко знать, куда он ляжет и как будет поддерживать два других. В идеале, каждый камень должен лежать неподвижно, если пройтись по кладке сверху, медленно распределяя вес с ноги на ногу. Там, где это необходимо, используйте мелкие расклинивающие камни для придания устойчивости большим. Связующим может быть раствор извести с песком (1:3), либо цемент с песком и известью (2:9:1). Для новичков рекомендуется цемент ввиду неприхотливости. Известь сделает раствор более гибким — он не так быстро застынет.

В. Буро-набивные сваи

Относятся к лёгким типам фундаментов, способны нести среднюю нагрузку, впрочем, последнее зависит именно от грунта. Устанавливаются так: размечается территория будущего фундамента, высчитывается удерживающая способность грунта, маркируются точки и сверлятся лунки. В эти лунки вставляется металлическая труба необходимого сечения, оцинкованная, и в неё заливается цементный раствор. Если изготавливается по методу ТИСЕ, то внизу лунки нарезается полость, которая при заполнении раствором будет работать как шляпка гвоздя, не давая свае вылезти из грунта вследствие выталкивающей силы воды (во время замерзания), вдобавок увеличится площадь опоры на грунт — это полезно. После застывания делается обвязка – можно тем же бетоном, можно из деревянных балок – ровная площадка для возведения дома готова.

К преимуществам такого фундамента отнесём дешевизну, быструю скорость возведения, хорошую несущую способность, подходящую для каркасных и деревянных домов (в том числе и из соломенных панелей).

К недостаткам – необходимость специальной техники, в таком фундаменте подвал уже не сделать, затраты на дополнительную изоляцию пола в доме, резонансный эффект пола, когда громкие внешние звуки отзываются гулом в дом (стоит опасаться лишь вблизи сильных источников звука – трасс, аэродромов, железной дороги и т.п.)

Г. Утеплённая шведская плита

Заслуживающий пристального внимания тип фундамента. Для обустройства расчищается площадка, делается обсыпка песком, утепляется пенополистироловыми плитами и поверх всего этого заливается раствор, в который можно сразу встраивать инженерные сети дома, в том числе и подогрев. Отличается хорошими показателями энергоэффективности, о которых поговорим с вами дальше, простотой установки – необходимо лишь расчистить площадку, быстровозводимостью, нет необходимости выравнивать верхнюю часть такого фундамента, так как жидкость сама стабилизируется строго параллельно земле. Вот ссылка на видео, в котором ребята за пару дней изготавливают такой фундамент. Да и более подробно про него тоже напишу.

Энергоэффективность фундамента

Вот мы и подошли к этой важной теме – теплопотери через фундамент, способы его утепления, использования его как теплоаккумулятор.

утепление методом напыления
Утепление фундамента

В современных российских реалиях строительства о теплоизоляции фундамента практически не думают. Через фундамент дом теряет огромное количество тепла, которое просто уходит в землю. С такой проблемой можно наглядно познакомиться в многоквартирных домах на первых этажах – когда у людей вечно холодный пол.

Утечки тепла в доме
Значительные теплопотери через цоколь

При грамотном обустройстве основания здания его способность отбирать тепло можно использовать. Когда мы делаем изоляцию фундамента от грунта (имеется ввиду на расстояние глубины промерзания), он уже превращается в теплоаккумулятор для нашего дома: ведь то тепло, которое накапливается за лето, даря нам прохладу – таким же образом отдаётся зимой, приятно согревая наши ступни, которые очень чувствительны к температуре покрытия.

Любой фундамент можно изолировать, главное закладывать это в проект сразу.

Чтобы понимать – изолируется фундамент только от слоя почвы, который промерзает зимой. По стандарту укладывается подушка из гравия и делается обратная обсыпка песком.

Ранее уже был рассмотрен МФМЗ фундамент с укладыванием наклонного утепления (термоотмостка) по всему периметру здания. (рисунок с изотермами) Такой слой будет полезен и в случае глубокого фундамента с подвальным помещением.

Как уже было сказано, в энергоэффективном доме наличие подвала желательно, поскольку в нём можно разместить техническую оснастку. К примеру, накопитель для системы обогрева с использованием солнечного коллектора (бак с водой, большой), накопитель биотуалета, который выделяет тепло; погреб для домашних заготовок;

Ключевыми мероприятиями в смысле энергоэффективности для фундамента будут являться:

  1. Теплоизоляция от промерзающих слоёв почвы и снижения теплопотерь.
  2. Защита от попадания влаги и газов (гидро- и газоизоляция)
  3. Использование самого фундамента в качестве термомассы, теплоаккумулятора.

Стоимость фундамента

Стоимость установки фундамента складывается из многих факторов.

В большей степени зависит от объёма земляных работ. Выкопать котлован под здание – нелёгкая задача, которая становится сложнее на тяжёлых почвах: суглинистых или глинистых. Неважно, будете ли вы сами это делать, или будете привлекать строительную бригаду с техникой – в первом случае вы заплатите временем, во втором деньгами. В случае саманного строительства (землебит) – вы сразу будете отсортировывать выкопанную землю на плодородную, землю для стен, камни для фундамента, поэтому лучше работать самому, семьёй, как в старые добрые времена.

Техника, которая может быть привлечена в процесс – губительно сказывается для местной экосистемы. Во всяком случае, если от этого не отказаться – предусмотрите это. Любые машины – будь то экскаватор, грузовик с гравием, песком, камнем для фундамента – очень тяжелы и им нужна дорога. Если её не будет, то вам придётся затратить большие силы на восстановление поверхностного слоя почвы после того, как он будет испорчен колёсами. Лучшим вариантом будет укладка бетонных плит на время строительства или обсыпка гравием.

Ошибки при возведении фундамента

Ошибки возникают из-за неправильного математического расчёта несущей способности материала, из которого сделан фундамент, из-за неправильного расчёта несущей способности грунта и характере передвижения и расположения водных масс, состава почвенной смеси в месте, где установлен фундамент. В большинстве случаев с неблагоприятными последствиями приходится сталкиваться из-за желания съэкономить на геологических изысканиях участка.

Следствиями ошибок могут являться изменения геометрии постройки из-за неравномерного осаживания сторон, трещины различного характера  в стенах, наклоны самих стен. А так же более серьёзные последствия: разрушения всего здания либо его части, самого фундамента в период его закладки, обрушение кровли и тому подобное, что нередко может привести и к человеческим травмам и жертвам.

Причины ошибок в строительстве фундаментов:

  • Недостоверные данные о грунтах и их свойствах
  • Недостаточное количество разведочных скважин, вследствие чего имеется неполная информация о грунте (дом может неожиданным для вас образом перекоситься)
  • Недостаточный дренаж, засорение его (ожидается подъём грунтовых вод – подтопление – участка, отсыревание, ускоренное старение, усиленный эффект морозного пучения и т.п.)
  • Недостоверные данные об особенностях инженерно-геологических условий (напр., эти данные не отображают особенности и характер грунтовых напластований, когда в толще грунта могут скрываться слои разной плотности, а мы не сможем взять это в расчёт)
  • Низкий профессионализм исполнителей работ (защититься от этого можно способами повышения собственной грамотности в строительных вопросах – чем вы и занимаетесь, либо обращением к проверенной фирме – над этим мы как раз работаем 🙂
  • Отсутствие обработки бетонных фундаментов глубинными вибраторами (это такое приспособление, которое имеет трубчатый удлинитель с вибро-насадкой на конце, которая «встряхивает» жидкий раствор, поэтому он в месте применения обладает большей текучестью – как если топтаться на одном месте по песочному дну, то неизбежно ступни погружаются всё глубже и глубже)
  • Сокращение объёма инженерных изысканий с целью экономии, которое впоследствии ведёт к превосходящим во много раз сумму этой экономии затратам, разрушению конструкций, человеческим жертвам
  • Низкокачественный состав бетонной смеси
  • Несоблюдение температурных режимов сушки бетона
  • Незнание основных правил постройки и устройства фундаментов хозяевами будущего дома
  • Недостаточная гидроизоляция фундамента (проникание воды и замораживание с разрывом смеси)

Кроме этого фундамент надо еще и правильно использовать, иначе может произойти его порча вследствие:

  • Неравномерной нагрузки на фундамент со стороны строения (такое бывает, когда одна часть дома тяжелее другой, например, веранда и основная часть дома).
  • Увеличение нагрузок сверх нормы на фундамент в случае надстройки верхних этажей, либо неправильного расчёта несущей способности фундамента или грунта.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

One thought on “Фундамент энергоэффективного дома”

  1. Не забывать про черновую отмостку на этапе строительства фундамента и то, что УШП разрабатывалась для скальных грунтов!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: