При какой температуре промерзает почва

Еще до начала строительства во время проектирования любых зданий и построек такой показатель, как глубина промерзания грунта, является очень важным. Он влияет на правильность расчетов в отношении закладки фундаментов любых сооружений. На промерзание грунта влияют климатические условия, которые в зимний период времени по-разному себя проявляют.

Большой интерес вызывают показатели замерзания земли в Московской области, где строительные работы ведутся наиболее активно за последние годы. Величина глубины всегда связана с фундаментной конструкцией, поэтому ее важно знать точно, прежде чем начинать строительные работы.

Что может влиять на глубину замерзания почвы?

Вода в почве обязательно кристаллизуется в лед, с наступлением морозов. Объем грунта увеличивается , а когда это происходит, то грунт начинает сдавливать заложенный фундамент с очень большой силой. Он давит на него с силой, равной нескольким десяткам тонн. Если строить с нарушениями, не учитывать глубину промерзания, то в скором времени основание здания начнет подвергаться деформации, затем оно даст трещины и в скором времени может разрушиться. На такой важный показатель всегда влияют следующие факторы:

  1. Тип грунта – у глинистой почвы пористость выше, чем у песчаного, отчего он промерзает сильней.
  2. Климатические условия – на уровень промерзания будет влиять среднегодовая температура, чем она ниже, тем больше промерзает почва.
  3. Уровень грунтовых вод – высокий показатель грунтовых вод будет сильней влиять при замерзании на основание строения.

Строительные нормы и правила (СНиП)

Существует нормативно-правовая база для строительных инженеров, проектантов, архитекторов, частных застройщиков. Документация с картой промерзания грунта была разработана геологами, инженерами еще во времена Советского Союза.

Прошло много лет, но документ, правильно и грамотно составленный, успешно используется и в настоящее время. Указанные в нем требования и основные положения позволяют сделать правильный расчет, и возвести надежное строение. Глубина промерзания грунтов СНиП, согласно документам, зависит от таких условий:

  1. Назначение здания
  2. Особенности конструкции и общая нагрузка на фундамент
  3. Глубина, на которой планируется заложить инженерные коммуникации, а также глубина фундамента близкорасположенных зданий
  4. Рельеф зоны постройки существующей и планируемой
  5. Инженерно-геологические условия проектных работ
  6. Гидрогеологические условия местности под строительство
  7. Грунтовое промерзание в сезон холодов.

Глубина промерзания грунта в Московской области

Величина промерзания в Московской области колеблется в пределах от 60 см до 1 метра 80 см. Специалисты считают, что такая разница объясняется разной плотностью почвы. Когда грунт плотней, то в сильные морозы он больше промерзает. В почве, в которой больше влаги, уровень промерзания будет больше, чем в сухой. По СНиП средняя величина промерзания по Московской области – 1 метр 40 см. В эти данные были заложены жесткие погодные условия с большим уровнем грунтовых вод, без снега в зимний период и сильные морозы.

На самом деле глубина промерзания составляет максимум 1 метр, в крайне суровые зимы глубина может быть около 1,5 метра. Например, в Западной части Подмосковья глубина замерзания грунта будет примерно 65 см, а в остальных направлениях области до 75 см.

На глубину промерзания большое влияние оказывает тип почвы. Песчаная почва промерзает сильней, чем глинистая, поскольку она более плотная. В Подмосковье в основном почва песчаная, суглинки, торфяники и супесь, крупнообломочные почвы, последние начинают промерзать уже при 0 о С. Для песчаной почвы и супесей глубина будет составлять 132 см, а для глинистой и суглинистой почвы – 1 метр 20 см.

В настоящее время есть возможности для уменьшения глубины промерзания земли, если сделать утепление. С этой целью вокруг строения устанавливается теплоизоляционная отмостка. Хороший, качественный утеплитель, проложенный с шириной 1,5-2 метра вокруг строения поможет уменьшить эти показания промерзаний глубины земли, окружающей здание.

Глубина промерзания грунта по Ленинградской области

Почвенный покров этой области характеризуется большим разнообразием и сложностью. К основным почвообразующим породам нужно отнести глину, пески, торф и суглинки. Песчаный грунт слабо подвержен промерзанию. Песок имеет свойство уплотняться и хорошо пропускать через себя влагу. Глинистый грунт считается не самым лучшим для строительных работ. Его глубина промерзания доходит до 1, 5 метра, а когда морозы сильные, держатся длительное время, то может промерзнуть глубже.

Суглинки и супеси – это в основном глина и песок, поэтому важно знать чего в такой почве больше. Глубина замерзания здесь также высокая. Торфяники представляют собой осушенные болота, поэтому они очень сильно промерзают. Средняя глубина промерзания в Ленинградской области составляет 120-130 см. На этот показатель влияет качество почвы, ландшафт местности и погодные условия.

Влияние состава почвы и глубины вод

В СНиП существует таблица, по ней можно увидеть информацию по замерзанию почвы каждого региона страны. Специалисты считают, что закладка фундамента должна быть ниже уровня промерзания грунта. Воспользовавшись специальной формулой, можно самостоятельно выполнить расчет. Для этого необходимо вывести сумму среднемесячных отрицательных температур, затем извлечь из полученной цифры квадратный корень и затем умножить на коэффициент определенного вида почвы.

  • Глинистая почва и суглинок – 0,23
  • Песок и супеси – 0,28
  • Песок крупнозернистый – 0,3
  • Крупнообломочный грунт – 0,34.
Читайте также:  Стучит батарея отопления что делать

На промерзание оказывает большое влияние уровень осадков в виде снежного покрова и льда. Они являются хорошими теплоизоляторами и могут снизить глубину замерзания на 20-40% от максимального показателя.

Большое значение имеют грунтовые воды, поэтому строители часто делают дренаж или осушают почву. Когда уровень грунтовых вод становится меньше, то и глубина промерзания также уменьшается. Если не учитывать влияние грунтовых вод, то зимой и летом строения будут смещаться и подниматься, а это приведет к тому, что здание быстро деформируется, а затем разрушится.

Заключение

По типу грунта можно определить его проседание и пучинистость, последний термин означает способность грунта вспучиваться в период замерзания, когда так происходит, то фундамент здания выталкивается из земли.

Согласно СНиП фундамент необходимо закладывать на песчаном грунте на 10 см ниже глубины замерзания, для глинистых и суглинков на 25 см.

Действие низких температур на почву и растения

С наступлением устойчивых отрицательных температур начинается промерзание почвы. Вначале замерзает верхний ее слой, а затем и нижние на 30—150 см. Глубина промерзания в основном зависит от погодных и почвенных условий, а также и от рельефа. Глубокое промерзание почв обычно бывает в малоснежную с сильными морозами зиму.

Вода замерзает в почве при температуре ниже нуля градусов. Это обусловливается содержанием в ней растворимых веществ. Чем выше концентрация раствора, тем ниже температура замерзания воды.

Например, в песчаных и суглинистых почвах вода замерзает при минус 4—4,5°, а в торфяной, где выше концентрация раствора, только при минус 5°.

Почвы на возвышенных местах промерзают глубже, чем в низинах, где больше снега. Равнины занимают среднее положение. Чем выше степень дисперсности почвы и чем сильнее действие поверхностных явлений, тем дольше она не промерзает. Медленнее промерзают избыточно увлажненные почвы вследствие высокой теплоемкости воды, а также сухие, так как они имеют связанную воду, которая превращается в лед при более низких температурах. Плотные почвы по сравнению с рыхлыми промерзают быстрее и на большую глубину.

На дерново-подзолистых почвах вследствие подтягивания влаги (во время промерзания) влажность верхнего слоя увеличивается до полной влагоемкости. Кристаллы льда растут в почве также в результате конденсации парообразной влаги, притекающей из нижних горизонтов почвы. Передвижение ее в парообразной форме связано с разностью в упругости водяных паров верхнего и нижнего слоев почвы.

Промерзание верхнего слоя при влажности ниже полной влагоемкости способствует улучшению физических свойств почвы вследствие разрыва крупных почвенных комков на мелкие при расширении пор, в которых находилась вода, кристаллами льда. Поэтому почва, вспаханная с осени, при весенней обработке хорошо крошится.

Снеговой и растительный покров, а также лесная подстилка замедляют промерзание почвы.

Замерзание и оттаивание почвы оказывают значительное влияние на перезимовку озимых зерновых культур и клевера. С этими явлениями связано образование ледяной корки, вымочек, выпревание и выпирание корней растений. Они также могут пострадать от быстрого и глубокого промерзания почвы.

Для жизни растений большое значение имеет количество образовавшихся кристаллов льда в почве и их структура, которая зависит от температуры, влажности, плотности и других условий почвы.

В Беларуси, Прибалтийских республиках и прилегающих областях РФ больше всего гибнут озимые от вымокания, выпревания, снежной плесени и очень редко от вымерзания и высыхания.

Это понятия, смысл которых стоит понимать любому человеку, решившему самостоятельно возводить фундамент. Так же будет полезным для того, кто решил привлекать специалистов.

Морозное пучение

Морозное пучение — процесс превращения в лед воды, которая содержится в грунте. Всем известно, что вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме. Поскольку поздней осенью вода в грунте содержится в большом объёме из-за дождей и периодически выпадающего и оттаивающего снега, то, промерзая, верхний слой земли увеличивается в объеме (профессионально говорится "вспучивается"). Так как вспучивающемуся грунту необходимо куда то деваться, то он расширяется вверх.

В результате зимой поверхность земли приподнимается в среднем на 5–10 см, максимум может достигать в Московской области 15 см.

Первая неприятность состоит в том, что если фундамент расположен на поверхности грунта (т.е. не заглублен), грунт приподнимает фундамент, а вместе с ним все строение целиком. Главная проблема этой ситуации – неравномерность пучения под домом, то есть один угол фундамента может поднять на 5 см, а другой на 10 см. Почему? Здесь много факторов:
– сам по себе состав грунта под строением может существенно разниться

Читайте также:  Утечка теплоносителя в системе отопления

– один угол получает много солнечного света и тепла, а противоположный наоборот пребывает дольше в тени

– грунт под одним углом дома сильнее увлажняется, чем под другими углами в результате стока воды от дождей или из-за рельефа участка

Вслед за фундаментом деформируется всё строение.

В стенах из кладки образуются трещины (особенно заметно, если нет армопояса, а в доме из бруса не открываются или не закрываются двери и окна, начинаются течи или сквозняки). Весной, когда промерзший грунт оттаивает и лёд снова превращается в воду, поверхность грунта садится обратно, разумеется вместе с фундаментом и строением.

Вторая неприятность заключается в том, что весной, когда грунт оттает и сядет, поверхность земли не будет в точности копировать геометрию прошлого лета. А это означает, что фундамент и строение не займут уже никогда исходную форму и будут всегда существовать с некоторым искривлением, от года к году претерпевая новые деформации. Разумеется, этот процесс изнашивает постройку, существенно сокращая долговечность дома, доставляет неудобства при эксплуатации и проживании. Негативный результат от промерзания может появиться сразу первой зимой, но воздействие промерзания особенно заметно с течением длительного времени.

Но, есть немало примеров, когда лёгкие дома на незаглубленных фундаментах в Московской области не испытывают подобных проблем или испытывают их в приемлемой степени, и это не редкость. Дело в том, что степень пучения может быть разной и зависит от многих факторов, и да же может меняться от год от года. Поэтому, пучинистость грунта делится на 5 степеней:

  • непучинистый,
  • слабопучинистый,
  • среднепучинистый,
  • сильнопучинистый,
  • чрезмернопучинистый.

Примерную степень пучения на участке может определить любой человек. К слабопучинистым относятся места на возвышенностях, с низким уровень грунтовых вод, и там где залегают песчаные (быстрофильтрующие воду) грунты. У чрезмернопучинистых всё наоборот – это места в низинах, там где есть обводненные, болотистые, водовмещающие глинистые грунты, когда вода стоит на штыке–двух лопаты круглый год. В завершение стоит сказать, что каждый участок может перемещаться в соседнуюю категорию по пучинистости в зависимости от погодных условий конкретного года. Чем меньше осадков было осенью, чем меньшее количество раз таял снег за осень и зиму – тем менее вспученным будет грунт. В таблице ниже вы сможете найти общие рекомендации по заглублению фундаментов в зависимости от типа грунта:

Ниже в таблице вы найдёте процент расширения грунта в зависимости от его типа (песчаные грунты в таблице не представлены, поскольку в большинстве случаев не являются пучинистыми)

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта — это та глубина, на которую может промерзнуть грунт зимой. Эта глубина определяет границу, ниже которой рекомендуется располагать подошву фундамента (Подошва фундамента – это низ монолитной части без подбетонки) или "анкерные" элементы фундаментов (уширение свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и т.д.). Есть нормативная глубина промерзания, представленная на карте.

Но, фактическая глубина промерзания может быть значительно меньше или больше указанной на карте. Рассмотрим причины:
1. В первую очередь важна разновидность грунта, залегающего на участке. Ниже приведена таблица с глубиной промерзания различных типов грунтов, в частности для городов Московской области.

Появляется логичный вопрос – почему, принимается 140 см для Московской области, когда в таблице присутствуют куда большие значения? Дело в том, что глубоко промерзают именно песчаные грунты, которые пучинистыми не являются и не представляют для конструкции фундамента опасности. Песчаным грунтам свойственно быстро фильтровать воду, при том чем крупнее размер частиц (фракция), тем, как правило, быстрее происходит фильтрация. Поскольку из песчаных грунтов влага удаляется быстро, то и степень проявления пучения в них несущественна, а само промерзание проходит глубоко в результате открытых пор. Неприятной ситуацией может быть наличие водоупора под песком на глубине одного-двух метров, поскольку это может приводить к застаиванию влаги в верхней толще и к её вспучиванию; это ситуации-исключения.

В глинистых грунтах наоборот. Фильтрация воды очень медленная и в результате заполненных пор глубокого промерзания не происходит. В результате, к заморозкам поры глинистого грунта не успевают освободиться от воды, что приводит к значительному вспучиванию, которое может повредить фундамент постройку. Именно исходя из этих соображений принимается величина 140 см. Из глинистых грунтов стоит отдельно выделить грунты с консистенцией “Твёрдый”. Это водоупоры, грунты с очень плотной структурой, и они не насыщаются водой. Этим грунтам присуща низкая степень пучения и малое промерзание. К сожалению, в Московской области твёрдые глинистые грунты или крупные пески в верхней толще земли встречаются редко.
2. Помимо типа грунта на глубину промерзания так же влияют погодные условия конкретного года (температура зимой, толщина снежного покрова, количество выпавших осенью и зимой осадков).
3. Локация конкретного участка. Очевидно, что участкам в низинах, вблизи болот свойственно быть более влажными, чем участкам на холмах и вдали от водоёмов.

Читайте также:  Толщина стен между квартирами в монолитном доме

4. Профилактические мероприятия по снижению увлажнения и промерзания (о них будем говорить ниже).

Виды "противопучинистых" фундаментов и мероприятий.

Степень проявления морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. "Противопучинистыми" вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной широкой подушкой (именно с подушкой, т.к. без неё лёгкие дома на ленте так же подвержены вспучиванию), монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта.

Разумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции "якоря". К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же прямые заглубленные ленточные фундаменты без широкой монолитной подушки (на практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом).

Способы защиты от морозного пучения.

Есть немало современных способов, позволяющих почти полностью, либо частично устранить воздействие морозного пучения.
1. Круглогодичное отопление строения. Не стоит путать с ситуацией, когда хозяева приезжают в дом пару раз за зиму. Речь идет о доме, в котором температура круглый год не падает ниже +15 градусов. В этом случае уместно рассмотреть плавающую плиту или мелкозаглубленную ленту. Суть метода в том, чтобы сперва возвести закрытый по периметру непродуваемый цоколь (фундамент без "щели"), а затем важно правильно утеплить его. Стоит утеплить два места:
– фундамент утепляется по наружному периметру, вертикально. В качестве материала чаще всего используется ЭППС (экструдированный пенополистирол), он бывает уже встроен в некоторые отделочные фундаментные панели. Толщину ЭППС следует принимать не менее 50 мм, а лучше 80 или 100 мм для Московского региона.

– необходимо утеплить отмостку. Для этого нужно в толще отмостки проложить ЭППС той же толщины, что и при утеплении фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра (в идеале не менее глубины промерзания). Если данные рекомендации выполнены правильно, то пучение грунта под домом будет устранено как минимум на 80-90%, что является вполне достаточным.
Полученная система будет работать следующим образом: зимой часть тепла будет выходить из дома через нижнее перекрытие. Если цокольное пространство является замкнутым и потеря тепла через стены фундамента минимальна, то будет прогреваться земля под домом. Этого прогрева будет вполне достаточно, чтобы остановить промерзание и вспучивание. Утепление отмостки необходимо для того, чтобы избежать потерь тепла через промерзший грунт с наружной стороны фундамента (т.е., чтобы не отапливать грунт снаружи дома). Это не очень дорогой, но действенный метод. Главный его минус – зависимость от беспрерывного зимнего отопления.

2. Дренаж — это отдельная тема для статьи, но дренажи направленные на осушение участка и отведение воды от дома, являются одним из способов по снижению сил морозного пучения.

3. Ливневая система (ливневка). В данном разделе мы поговорим об отведении ливневой воды от дома комплексом водных стоков. Этот комплекс включает в себя водосточную систему, отмостку и ливневые желоба, идущие вдоль отмостки, и, уводящие ливневую воду от строения.

Если, отмостку делать нет средств, но у Вас есть правильное желание отводить от строения воду с кровли и стен, то Вы можете воспользоваться временным вариантом “скрытой” отмостки.

4. Армопояс (в каменном доме). Очень важный, но к сожалению многими не выполняемый элемент. Ранее уже было отмечено то, что при воздействии морозным пучением на строения со стенами из кладочных материалов (кирпич, блоки любых видов) в стенах образовываются трещины. Они могут иметь различную ширину раскрытия и приносить разную степень неудобства владельцам здания. Для предотвращения возникновения трещин требуется армопояс. Армопояс – это монолитная балка в теле стен, стягивающая все стены строения между собой как бандаж и тем самым препятствует появлению трещин. Выполняется армопояс как минимум по всему периметру, при этом неразрывно (это важно!). Если внутри строения есть несущие стены, то желательно сделать пояс по всем несущим стенам. Чаще всего устраивается армопояс под каждым межэтажным перекрытием, при этом он одновременно исполняет вторую важную функцию – служит поясом для опирания тяжелых перекрытий из бетона, либо деревянных лаг. Армопояс должен обязательно крепиться к кладке анкерами, чтобы при возникновении деформаций армопояс не мог съехать вдоль блоков по касательной. Анкерами могут являться простые арматурные стержни с шагом 500 мм, заходящие в кладку не менее 200 мм и подходящие к верху армопояса.

Это важнейший элемент несущей конструкции, рекомендованный всем каменным строениям, независимо от типа фундамента и силы воздействия морозного пучения. Такой пояс повысит важнейшие свойства дома – прочность, надежность и долговечность.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *