Грунтові води,Зелений будинок
Будівництво часто ведуть в умовах, коли ґрунтові води зустрічаються на глибині 1-2 м від поверхні. У цих випадках ґрунт, придатний для відсипання основи, та підошва споруди виявляються під рівнем ґрунтових вод. Якщо немає можливості зменшити цей рівень, то надалі можуть виникнути серйозні помилки.
Майданчик для фундаменту, що знаходиться під рівнем ґрунтових вод, вже в процесі виїмки ґрунту буває затоптаний і розмитий; ґрунт стає пухким, втрачає свої первісні властивості, у тому числі несучу здатність. Вихідна розрахункова площа порушеного ґрунту вже не буде достатньою, виникнуть непередбачені просідання, які фундамент не витримає, а також тріщини, руйнування.
Неправильним вважається спосіб будівництва, коли укладання бетонного стрічкового фундаменту починають на покритій водою майданчику та закінчують його, розгрібаючи бруд та зганяючи воду. У подібних випадках через технічну непоінформованість використовують майже зневоднену бетонну суміш, пояснюючи це тим, що води в траншеях достатньо.
Виготовлений за такою технологією фундамент не здатний нести повністю все навантаження з наступних причин: - Підошва фундаменту - не площина, а довільно утворена сумішшю з ґрунту та бетону поверхню. Таке перемішування призводить до того, що ґрунт стає нерівним, бетон — пухким, з великими порами, засміченим грудками ґрунту; - в результаті згону води зі свіжоукладеного бетону вимивається цемент і грудки цементного розчину не можуть нести навантаження так само, як суміш піску та щебеню; - суху бетонну суміш безглуздо укладати в ґрунтову воду, оскільки неможливо рівномірне перемішування, в результаті суміш поводитиметься як бетон, який розшарувався в результаті механічного.дії.
Отже, здатність бетону, що несе, не може бути прийнята до уваги в розрахунках.
Таким чином, слід уникати укладання бетонного фундаменту під водою, у будь-якому випадку спочатку необхідно осушити ділянку. Найпростіший спосіб осушення котлованів під фундаменти - відкрите водозниження (мал. 1) шляхом відкачування води з готових траншей або котлованів. Спосіб цей можна застосувати скрізь, де присутні явища висхідної суффозії або небезпека вимивання мінеральних частинок ґрунту. Висхідна суфозія — руйнування ґрунту водою, що проникає в котлован, коли ґрунт втрачає стійкість, необхідну для влаштування основи споруди.
Незнання техніки відкритого водозниження може призвести до серйозних помилок. У готовому котловані або під час виїмки ґрунту дрени необхідно розміщувати так, щоб рівень ґрунтових вод був на 20-40 см нижче за рівень робочого майданчика, в іншому випадку виїмка ґрунту утруднена. Затоптаний і перем'ятий глинистий ґрунт поводиться як пісок-пливун, і в такому місці восени важко підготувати робочий майданчик, придатний для будівництва фундаменту. Поглиблення котловану або траншеї продовжують лише після зміни рівня приймального та збірного колодязів та заглиблення дрен. Грунт виймають у напрямку, протилежному потоку грунтових вод, оскільки потік, що затримується, буде розмивати грунт.
Відкрите водозниження можна застосовувати доти, доки не з'являться ознаки суффозії. Буде допущена помилка, якщо це явище не вважатимуть небезпечним і продовжать відкачування води, перетворюючи ґрунт на непридатний для влаштування фундаменту. Вірна ознака висхідної суффозії - поява струйок води, які виносять частинки ґрунту і відкладають їх біля виходів як лаву навколо кратерів вулканів, маса часток винесених постійнозростає. Вимивання дрібних мінеральних частинок або їх недолік у міцному грунті, що вважається, робить його несучу здатність невизначеною, в деяких місцях відбувається зповзання грунту, яке неможливо заздалегідь передбачити. У такому разі слід негайно припинити відкачування води, а рівень її підвищувати доти, доки зникнуть явища суффозії. Потім слід відшукати такий спосіб водозниження, який виключить надалі такі явища. У подібній ситуації потрібна допомога фахівця.
Зазвичай рівень ґрунтових вод підтримується за допомогою постійного або переривчастого відкачування і якщо його припинити, вода заллє котлован. Несподіване обводнення викликає руйнування в конструкціях, що будуються, наприклад, під тиском води, що піднімається, руйнується багатошарова коритоподібна гідроізоляція котловану.
Будівництво слід організувати так, щоб не виникали описані вище несподіванки. Проводячи відкрите водозниження, особливо в дощову погоду часто включають насоси. Замість постійного візуального контролю, доцільніше використовувати насоси з автоматичним керуванням (рис. 2). При такому рішенні поплавок, що знаходиться у водозбірному колодязі, що змінює своє положення разом з рівнем води, включає або вимикає насос. В результаті відпадає необхідність у постійному спостереженні за роботою насоса, проте, нижній клапан, що всмоктує (рис. 3) у водозбірному колодязі іноді засмічується відкладеннями, не закривається повністю і через нього йде необхідний для роботи насоса стовп води. У такому разі виходить з ладу працюючий без навантаження двигун, а рівень ґрунтових вод підвищується.
Перед проектуванням фундаменту необхідно отримати інформацію про склад ґрунту: не менш важливо мати точнідані про рівень ґрунтових вод, їх обсяг. Припускається помилки той, хто нехтує такою інформацією, відсутність якої призводить до різних пошкоджень.
Шари ґрунту мають неоднакову водопроникність. У таких шарах вода перебуває у стані спокою часом високому рівні. Грунтові води, що накопичилися, не мають стоку і надають різний за величиною тиск на конструкції, фундаменти, занурені в грунт (рис. 4). Наприклад, на 1 м2 підлоги підвалу, «зануреної» на 1 м у ґрунтову воду, діє знизу вгору сила в 1 т. Щоб протидіяти їй, необхідно укласти бетонну плиту завтовшки близько 0,46 м. Ця небезпечна особливість ґрунтових вод далеко не всім відома тому іноді не звертають на неї належної уваги.
Внаслідок неправильного визначення висоти стояння ґрунтових вод часто помиляються у виборі типу гідроізоляції та влаштовують у підвалах лише ізоляцію від вологості. Під тиском ґрунтових вод підлога підвалу піднімається і гідроізоляція руйнується (рис. 5), вода заливає підвал, проникає по стінах у житлові приміщення, викликає утворення цвілі та висолів на стінах. Ремонт є непростим завданням. Необхідно усунути воду, потім виконати чотиришарову напірну гідроізоляцію, яку захищають так званим залізобетонним коритом (рис. 6). Корито влаштовують таким чином, щоб тиск ґрунтових вод можна було передати стінам будівлі. Спосіб цей дорогий і трудомісткий.
Перед початком будівництва слід визначити заздалегідь не тільки рівень ґрунтових вод, а й інші небезпечні властивості. Зустрічаються ґрунтові води, в яких розчинені сульфати, солі та інші хімічні речовини, наприклад, органічні кислоти, вугільна кислота; нерідко у них містяться різні луги.
Розпочатий процеслегко можна визначити по появі на поверхні бетону білого гіпсового нальоту, а потім відшаруванням, як після промерзання. У будівельній практиці застосовують наступний спосіб захисту: у небезпечних місцях використовують цемент, у якому відсутні речовини, що вступають у хімічні реакції з агресивними компонентами води. Це так званий сульфатостійкий портландцемент марки 350; крім нього, дещо меншою стійкістю до агресивного середовища мають і шлакопортландцементи.
Нерідко на окремих конструктивних елементах споруди виступають білі, кристалічного виду сольові плями - висоли. Фахівці називають їх селітровими нальотами, хоча здебільшого це калієві чи натрієві солі. Такі нальоти не тільки псують вигляд споруди, але й свідчать про те, що в конструкціях циркулює волога, що проникає, наприклад, із ґрунту.
Захист фундаменту від ґрунтових вод
Будь-яка будівля має бути надійно захищеною від рівня ґрунтових вод, і найкраще це робити ще в процесі будівництва. Комплекс захисних заходів може включати різні способи гідроізоляції, дренажу і т. д. Захисні заходи слід планувати з розрахунком на 50-60 см вище, ніж можуть піднятися грунтові води навесні. Навіть якщо рівень ґрунтових вод у районі будівлі буває не надто високим, необхідно перегородити поверхневим водам доступ до його фундаменту та цоколю. Для цього навколо будівлі, що будується, влаштовують вимощення або тротуар.
Варіанти захисту фундаменту від ґрунтових вод можуть бути різними. Так, якщо в будівлі немає підвалу, або грунтові води розташовуються нижче за нього, достатньо влаштувати гідроізоляцію від капілярної вологи. В цьому випадку треба ізолювати стіни підвалу і зробити так, щоб волога з ґрунту не могла підніматися поним нагору.
Дренаж влаштовується в тому випадку, коли рівень ґрунтових вод розташовується вище за рівень підлоги підвалу. Мета – домогтися того, щоб рівень ґрунтових вод став нижчим за рівень підлоги. Дренаж досить просто влаштувати, якщо поблизу є водоймища або колектори, в які можна відвести воду від будівлі. Однак буває так, що пристрій дренажу неможливий (наприклад, через особливості рельєфу), тоді слід захистити підвал, влаштувавши спеціальну гідроізоляцію. Варіанти гідроізоляції, як говорилося, можна вибрати різні: це залежить від того, чи є в будівлі підвал чи ні.
У будівлях, що не мають підвалу, гідроізоляція прокладається в цоколі на 1-1,5 см нижче за конструкції підлоги і на 2 см вище за рівень тротуарів. Від ґрунтової вологи будівля ізолюється бетонною підготовкою підлоги. Бетонна підготовка та шар ізоляції повинні бути пов'язані між собою. Якщо підготовка розташована нижче, ніж ізоляція, то як сполучна ланка використовують подвійний шар бітуму, нанесений на поверхню цоколя зсередини.
Влаштування ізоляційного шару: асфальт товщиною 1,2 см або шар цементного розчину з церезитом або гідрозитом. Розчин готується у співвідношенні 1:1,5 і наноситься шаром завтовшки 1,5см. Можна також використовувати руберойд, уклавши його в 2 шари і промазавши між ними бітумною масою.
При висоті цоколя більше 60см прокладаються 2 шари ізоляції: перший - на 10-15см нижче конструкцій підлоги, другий - на 15-20см вище за рівень тротуару. На додаток до цього, внутрішню поверхню стіни, яка стикається з ґрунтом між бетонною підготовкою та ізоляцією, промазують у 2 шари гарячим бітумом. Якщо в будівлі є підвал, гідроізоляція від капілярної вологи влаштовується на рівні підлоги підвалу, а також вище за поверхню тротуару на 15-20см. Для захисту стін підвалувід вогкості використовують подвійну обмазку підсушеною штукатуркою гарячим бітумом або смолою. Також використовують цементний розчин із добавкою гідрозиту.
Якщо будинок відчуває натиск грунтових вод, то краще все-таки влаштувати дренаж, проте підійде і безперервна водонепроникна оболонка підвалу з зовнішнього боку його стін і підлоги.
Якщо напір грунтових вод не надто великий (0,1-0,2м), у вільний котлован вище бетонної підготовки укладають м'яту глину. Товщина шару – 25см. Зверху все змащують цементним розчином з гідрозитом (1:3) і роблять асфальтову або цементну підлогу.
Після промазування зовнішньої поверхні розчином з додаванням рідкого скла роблять її оштукатурювання. Штукатурять у 2 шари по 1,5см цементним розчином з гідрозитом, на 50 см вище за рівень ґрунтових вод. Потім за цю стіну шарами по 25см набивають жирну м'яту глину, щоб її верхній шар був нижче ізоляційного шару на 25см. Вага бетонної підготовки гасить напір грунтових вод. Для того, щоб забезпечити безперервність ізоляції стін та підлоги, підлогу у підвалі слід влаштовувати після зведення стін, особливо у піщаному ґрунті. Якщо грунт глинистий, то осаду відбувається довше, і безперервність ізоляції можна забезпечити за допомогою замка з бітуму та клоччя.
При сильнішому натиску грунтових вод (0,2-0,8м) може знадобитися додаткове завантаження конструкції підлоги. Зазвичай для цього використовують важкий бетон, об'ємна вага якого – 2200 кг/м3. При цьому товщина завантаження буде в 2 рази менша, ніж перевищення над підлогою підвалу рівня ґрунтових вод.
Якщо напір грунтових вод ще потужніший, від 0,8 до 2 м, то до основної гідроізоляції додають більше рулонних шарів (3-4 шари), і посилюють залізобетонну плиту сталевими (залізобетонними) балками.