Какой бетон выбрать для ленточного фундамента

Участок земли в собственности — мощный творческий стимул. Даже у человека, далекого от строительства, возникают мысли что-нибудь построить или пристроить, облагородить вид своей усадьбы. Конечно, хочется сделать все на совесть, добротно, чтобы и внукам пригодилось. Но и о вопросах экономии забывать не получается.

Нередко встречается ситуация, когда владелец земельного участка решает своими силами построить дом или хозяйственную постройку. Один из первых возникающих в этой связи вопросов — тип и материал фундамента, и это неспроста: фундамент — это 25–40 % бюджета строительства.

Очень важно оценить условия на участке и выбрать решение, которое, с одной стороны, обеспечит надежность конструкции, с другой – позволит расходовать ресурсы рационально.

Нужно ли заказывать проект строительства в проектном бюро

Оплата услуг проектного бюро — это дополнительная статья расходов, поэтому понятно желание собственника обойтись своими силами. Но это не всегда целесообразно.

Перед возведением капитальной постройки обратиться к специалистам за разработкой проекта необходимо. Если этого не сделать, велик риск оказаться в одной из двух ситуаций:

1. Прочность конструкции окажется недостаточной, и здание быстро придет в состояние, непригодное для использования.
2. Прочность конструкции будет избыточной, что повлечет за собой расходы, которых можно было избежать при грамотном проектировании.

В любом случае, возникает неиллюзорный риск дополнительных расходов, а то и опасности для здоровья и жизни людей.

Так в каких случаях все же не избежать обращения к специалистам? Ответ на этот вопрос мы найдем в ГОСТ 27751. Этот документ приводит классификацию зданий и сооружений на классы по ответственности.

Таким образом, летние легкие дома, бани, пристройки, гаражи и прочие хозяйственные постройки, как правило, причисляются к классу ответственности КС-1 и могут быть построены собственными силами, без проекта. Жилой частный дом относится к классу КС-2 и должен проектироваться силами специализированной организации.

Разновидности фундаментов

Фундамент — это необходимая часть любого здания. По определению СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83», это часть сооружения, служащая для передачи и распределения нагрузки от сооружения на основание.

Основанием называют толщу грунтов, на которой размещают конструкцию сооружения. Поскольку грунт имеет невысокую несущую способность, а также может, в зависимости от типа, изменять свой объем и плотность под воздействием различных факторов (нагрузок от конструкции, климатических воздействий и пр.), необходимо опирать подошву фундамента на более прочные слои основания, залегающие на глубине.

Поэтому фундаменты заглубляют на определенную глубину, величина которой зависит от типа грунта и климатических условий на строительной площадке, уровня залегания грунтовых вод, материала и веса конструкции.

Проектирование оснований должно включать обоснованный расчетами выбор следующих параметров:

1. типа основания (естественного либо искусственного);
2. типа фундамента (мелкого либо глубокого заложения);
3. конструкции фундамента (ленточный, столбчатый, плитный и др.);
4. материала (бетонный, железобетонный, из каменной или кирпичной кладки и др.);
5. размера фундамента;
6. мероприятий для снижения влияния деформаций оснований на эксплуатационную надежность сооружений (при необходимости);
7. мероприятий, применяемых для снижения деформаций окружающей застройки.

Конструкция фундамента

Применяются четыре основных вида фундаментов:

1. Плитные. В виде сплошной плиты толщиной от 0,4 м. Они очень надежны, равномерно распределяют нагрузку на основание, но требуют больших затрат материалов и труда, объемных земляных работ. Не подходят, если на участке выражены перепады рельефа.
2. Ленточные. В виде ленты, шириной чуть больше толщины стен, проходящей под всеми несущими стенами здания. Надежные, но более экономически выгодные, чем плитные. Есть возможность устроить в доме подвал или цокольный этаж.
3. Столбчатые. В виде комплекса отдельных опор, связанных по верху балкой — ростверком. Размещаются под всеми колоннами, а также на определенном расстоянии друг от друга под стенами здания. Размеры сечений опор и шаг расстояния между ними влияют на надежность фундамента.
4. Свайные. Как и столбчатые, являются комплексом опор, объединенных ростверком, но эти опоры сильно заглубляются в грунт. Фундамент очень надежный, подходит для сложных условий и значительных перепадов рельефа. Требует применения специальной техники.

Почему выбирают ленточный фундамент

Выбор типа фундамента производится после проведения инженерно-геологических изысканий, когда уже известны свойства грунтов, глубина их сезонного промерзания, уровень расположения грунтовых вод и его сезонные колебания, а также другие важные особенности строительной площадки и нагрузки, которые будут воздействовать на конструкцию.

При проектировании фундамента должны быть обеспечены долговечность, надежность, экономическая целесообразность на всех стадиях возведения и эксплуатации сооружения. Поэтому при разработке проекта различные варианты проектных решений сравнивают и выбирают то, которое обеспечивает максимально полное использование прочностных и деформационных характеристик грунтов, а также физико-механических свойств материалов фундамента.

Тип грунта и уровень расположения грунтовых вод имеют очень большое значение, прежде всего, потому что слишком высокое расположение грунтовых вод в сочетании с грунтами, удерживающими влагу (к таковым причисляют глинистые и пылевато-глинистые грунты, суглинки, пылеватые пески и супеси, а также грунты, содержащие более 35 % объема вышеперечисленных грунтов), приводит к сырости на участке и пучению грунта.

Постоянная сырость на участке — это проблема. Она повреждает строительные конструкции, создает нездоровую атмосферу в доме.

Помимо этого, если грунты способны насыщаться водой, а уровень расположения грунтовых вод менее чем на 2 м ниже глубины промерзания грунта, капиллярного подъема воды хватает, чтобы она достигла фронта промерзания. Поздней осенью, при температурах в районе 0 °С с повышениями и понижениями, вода накапливается в грунте, замерзает, увеличивается в объеме. Соответственно, объем такого насыщенного замерзающей водой грунта тоже увеличивается, иногда вдвое. Такой грунт называют пучиноопасным. Пучение грунта может стать причиной деформаций конструкций зданий и сооружений, появления трещин в стенах и крена.

Поэтому при наличии пучиноопасного грунта прибегают к одной из следующих мер:

1. устройство дренажа участка;
2. замена верхнего слоя грунта песком;
3. выбор глубины заложения фундамента, обеспечивающей его надежность;
4. применение мероприятий, уменьшающих глубину промерзания грунта (утепление).

В контексте данной статьи нас интересует, как наличие пучиноопасного грунта влияет на выбор типа и глубины заложения фундамента.

СП 22.13330.2011 указывает, что жилые, общественные, производственные и сельскохозяйственные здания, имеющие до 3 этажей (малоэтажные) допускается возводить на ленточных, столбчатых и плитных фундаментах, возводимых в слое сезоннопромерзающего грунта.

Что касается глубины заложения, согласно СП 22.13330.2011, мелкозаглубленные ленточные фундаменты (то есть, с глубиной заложения подошвы выше расчетной глубины сезонного промерзания грунта) могут возводиться на пучинистых грунтах (в том числе, локально уплотненных) при условии расчета их оснований по деформациям пучения.

Таким образом, ленточный фундамент — это достаточно надежный вариант фундамента малоэтажной постройки даже на пучинистых грунтах. От плитного фундамента он выгодно отличается более низким расходом материалов и менее объемными земляными работами, от столбчатого — более высокой надежностью и возможностью устроить в доме, фактически, дополнительный этаж (цоколь или подвал). Необходимо только выбрать глубину заложения и материал ленточного фундамента.

Выбор материала для изготовления ленточного фундамента

ГОСТ 25100-82 рекомендует устраивать мелкозаглубленные ленточные фундаменты:

1. из сборных бетонных блоков, уложенных без соединения друг с другом — только на слабопучинистых и практически не пучинистых грунтах;
2. из сборных железобетонных блоков с выпусками арматуры, соединенными у соседних блоков между собой, с последующим замоноличиванием стыков бетоном — на средне- и сильнопучинистых грунтах;
3. на чрезмерно пучинистых грунтах — только из монолитного железобетона.

Плюсы и минусы монолитного ленточного фундамента

Как было указано выше, ГОСТ 25100-82 допускает сборные из бетонных блоков мелкозаглубленные ленточные фундаменты на непучинистых, слабопучинистых, средне- и сильнопучинистых грунтах. Однако для возведения такого фундамента нужна специальная техника, чтобы привезти, разгрузить и установить на место тяжелые блоки.

Поэтому часто выбирают ленточный фундамент из монолитного железобетона. Он имеет немало плюсов:

1. очень надежный и долговечный;
2. без швов, что минимизирует риск протечек;
3. подходит даже для чрезмерно пучинистых грунтов;
4. может быть изготовлен своими руками, с минимальным привлечением техники (по сути, достаточно бетономешалки);
5. экономичный.

Есть и определенные минусы у такого варианта:

1. необходимо армировать конструкцию;
2. нужно использовать опалубку;
3. требуется ждать, пока бетон застынет.

Нюансы самостоятельного изготовления фундамента описаны в статье «Мелкозаглубленный фундамент для дома»

Бетон для ленточного фундамента

Для изготовления фундамента дома применяют бетоны тяжелые, то есть, согласно ГОСТ 26633-2015 Межгосударственный стандарт «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия», изготовленные на цементном вяжущем, плотных крупных и мелких заполнителях и имеющие плотную структуру и среднюю плотность 2000–2500 кг/м³ включительно.

При выборе бетона для фундамента основная характеристика, на которую обращают внимание — его прочность на сжатие.

В зависимости от того, какую нагрузку на сжатие выдерживает бетон того или иного состава, ему присваивают класс по прочности на сжатие. Он обозначается сочетанием буквы В и числа, соответствующего предельной прочности бетона на сжатие в МПа для 95 % образцов. Если свежий неотвердевший раствор маркируют как В0, застывший бетон может иметь классы по прочности B3,5; В5; B7,5; В10; B12,5; B15; B20; В25; В30; B35; B40; B45; В50; B55; B60; B65; B70; B75; B80 и т.д. до В120, а также промежуточные классы В22,5 и В27,5.

Что же имеют в виду, когда выбирают марку бетона для ленточного фундамента?

Это устаревшее обозначение прочности бетона. Оно было в ходу в СССР до 1986 года, затем стандарты изменились, и бетон стали классифицировать на классы по прочности.

Если вы выбираете бетон для ленточного фундамента дома или другой постройки, имейте в виду, что марки и классы по прочности не соответствуют друг другу, например, под прочность марки М350 подходят бетоны В25 и В27,5. Все потому, что марки и классы бетона устанавливаются по-разному. Для определения марки проводили испытания образцов, и определяли среднее давление в кг/см², которое образцы выдерживают до разрушения. Это число использовалось с буквенным обозначением М, чтобы обозначить марку бетона по прочности.

Прочность бетона является одним из факторов, определяющих надежность фундамента. Бетон фундамента должен быть достаточно прочным и непроницаемым, чтобы выдерживать нагрузку от конструкции и от неблагоприятных внешних воздействий, но избыточная прочность тоже не нужна, поскольку это отразится на стоимости изделия.

Если запланирован ленточный фундамент под баню, гараж, легкий деревянный дом, для его изготовления достаточно бетона В15 (соответствует марке М200); для малоэтажных домов выбирают бетон В22,5 (соответствует марке М300).

Материалы и пропорции бетона для ленточного фундамента. От чего зависит прочность?

Бетоном называют застывшую бетонную смесь, которую приготавливают из цемента, воды, крупного и мелкого заполнителей (если речь идет о тяжелом бетоне).

Цемент — это вяжущее водного твердения в виде порошка. Цементы классифицируются на классы по прочности, и обычно класс по прочности цемента должен быть, как минимум, в 1,5–2 раза выше, чем класс бетона, который из него будет получен (СТО НОСТРОЙ 2.6.54-2011 «Конструкции монолитные бетонные и железобетонные. Технические требования к производству работ, правила и методы контроля»). Например, если нужен бетон В15, цемент требуется класса 32,5; для бетона В22,5 — не ниже 42,5.

От класса по прочности цемента и от его количества в растворе зависит прочность готового бетона. Например, среднее количество цемента для получения куба бетона В15 составляет 260–280 кг, а бетона В22,5 — 360–380 кг. Однако на прочность полученного бетона влияют также и минералогический состав клинкера, тонкость и гранулометрия помола (чем тоньше помол, тем прочнее бетон), а также свежесть цемента (у лежалого цемента прочность снижается).

При смешивании цемента с водой образуется цементное тесто. При его выдерживании в форме за 28 суток в нормальных условиях (температура воздуха + 20 °С +/– 5 °С и относительная влажность воздуха 95 +/– 5 °С), образуется цементный камень определенной расчетной прочности. Однако он дает большую усадку, из-за чего в нем могут появиться трещины.

Для уменьшения усадки и образования трещин, а также для снижения расхода цемента (который является наиболее дорогостоящим компонентом бетонной смеси) к цементному тесту добавляют заполнители, которые являются недорогими материалами. Поскольку объем заполнителей занимает до 80 % и иногда более от общего объема бетона, количество необходимого цемента уменьшается, а усадочные явления снижаются. Зерна заполнителя работают как своеобразный каркас, скрепленный цементным тестом.

Применение заполнителей с различной крупностью зерен позволяет уложить заполнители наиболее плотно, с малыми промежутками и таким образом снизить количество цементного теста.

В качестве крупного заполнителя используют щебень и гравий из плотных горных пород, щебень из шлаков ТЭЦ, щебень из доменных и ферросплавных шлаков черной металлургии, медеплавильных и никелевых шлаков цветной металлургии, имеющие среднюю плотностью зерен 2000–3000 кг/м³. Для не ответственных объектов индивидуального строительства возможно в качестве крупного заполнителя применять битые керамические изделия, например, кирпич или черепицу. Применение крупного заполнителя нескольких фракций повышает прочность бетона.

Применение щебня в качестве крупного заполнителя в бетонах с водоцементным отношением ниже 0,4 обеспечивает прочность бетона на 38 % выше, чем при использовании гравия; если водоцементное отношение выше 0,65, различий не наблюдается.

Мелкий заполнитель — это обычно природный песок, песок из отсевов дробления горных пород, из доменных и расплавных шлаков черной металлургии, никелевых и медеплавильных шлаков цветной металлургии, золошлаковые смеси, смеси разных видов песков со средней плотностью зерен 2000–2800 кг/м³. Для снижения расхода цемента применяют смеси разных фракций мелкого заполнителя.

К воде в составе бетона зачастую относятся несерьезно. Можно встретить рекомендации добавлять воду в раствор до получения той консистенции, которая удобна в работе. А удобна, как правило, довольно жидкая растекающаяся консистенция раствора.

Такой подход в корне неверен. С точки зрения химии бетона, вода — это такой же важный участник реакций гидратации, как цемент. Количество воды по отношению к цементу должно быть строго определенным. Это 0,3, но с учетом потерь на испарение, впитывание порами заполнителя и пр. применяют В/Ц 0,45–0,75.

Выведен даже закон водоцементного отношения, гласящий, что при стандартных испытаниях прочность бетона, который приготовлен из одних и тех же материалов, зависит только от В/Ц.

Если воды в растворе слишком много, некоторое ее количество не задействуется в химических реакциях и остается в свободном виде. Концентрируясь на поверхности зерен заполнителя, вода ослабляет прилегание цементного камня к заполнителю и снижает плотность структуры бетона. При испарении излишков воды остаются пустоты. Если общий объем пустот превышает 1 %, прочность бетона снижается. Также чрезмерное количество воды приводит к расслаиванию раствора; поверхность изделия становится при этом рыхлой, прочность изделия — неоднородной.

Особенно важно водоцементное отношение в бетонах низкого класса по прочности, как В15. В этом случае превышение количества воды в смеси резко негативно сказывается на прочности бетона, поскольку цемента в смеси и так довольно мало.

Важными факторами, влияющим на прочность бетона, являются факторы технологические:

1. время перемешивания раствора;
2. обработка и уплотнение бетона после укладки;
3. условия выдерживания уложенного бетона.

Прежде всего, бетонная смесь должна быть хорошо перемешана. Если применяется фибра, время перемешивания увеличивают. В целом, увеличение времени перемешивания смеси повышает прочность бетона, что можно наблюдать на графике.

Уложенный бетон должен быть уплотнен. Обычно его уплотняют вибрированием с применением специальной техники. Это необходимо для того, чтобы избавиться от крупных воздушных пузырей и пустот в смеси. Повышение плотности бетона напрямую повышает его прочность. Особенно важна виброобработка для смесей, имеющих жесткую консистенцию, а они именно такими и получаются, если водоцементное отношение не повышают сверх нормы.

Но можно и не повышая В/Ц приготовить смесь удобной консистенции, которую даже не нужно будет уплотнять. Для этого применяют специальные добавки, речь о которых пойдет ниже.

Уход за бетоном — это комплекс мероприятий, направленных на обеспечение оптимальных условий твердения. Выше уже было упомянуто, что это температура воздуха + 20 °С +/– 5 °С и относительная влажность воздуха 95 +/– 5 °С. Чтобы бетон не пересох и не лишился воды, необходимой для протекания реакций гидратации, его после укладки и обработки немедленно укрывают пленочными материалами до достижения критической прочности (СП 70.13330).

Если температура воздуха снижается, бетон твердеет медленнее, а при температуре воздуха ниже 0 °С вода замерзает, и твердение практически замирает. В таких условиях очень важно обеспечить оптимальные условия твердения до того, как бетон наберет критическую прочность. Она составляет 30–70 % от расчетной и определяется проектом; если нет указаний в документации, ее принимают как не менее 7 дней выдерживания и 70 % от расчетной прочности. После этого изделие можно заморозить без ущерба для прочности.

Если, напротив, стоит сухая и жаркая погода, бетон укрывают влагоемкими материалами, которые непрерывно орошают для поддержания во влажном состоянии в течение не менее 7 дней.

Справка!

По определению СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003», жаркой и сухой погодой считается температура воздуха в тени в 13 часов более + 25 °С, влажность воздуха менее 50 %, а при наличии ветра, каждые 2 м/с эквивалентны добавлению 1 °С.

Таким образом, на прочность бетона, помимо пропорций исходных материалов, влияет большое количество факторов.

В ответственном строительстве состав бетона подбирают, затем испытывают изготовленные из него образцы после твердения в заданных условиях. Готовые конструкции испытывают неразрушающими методами, чтобы выяснить, имеет ли бетон конструкции заданную прочность.

В не ответственном частном строительстве обычно опираются на приблизительные пропорции материалов, а также стараются обеспечить оптимальные условия твердения бетона.

Например, чтобы получить бетонную смесь, приблизительно соответствующую классу В15, применяют на 10 л цемента (ЦЕМ I/II 32,5) 32 л мелкого заполнителя и 49 л крупного либо на одну массовую часть цемента — 3,5 части мелкого заполнителя и 5,6 частей крупного.

Для получения бетона В22,5 (примерно) на куб бетона берут 340–360 кг цемента (ЦЕМ I/II 42,5), 1040–1080 кг крупного заполнителя и 830 кг мелкого заполнителя. По объемным частям можно ориентироваться на такие пропорции: на 10 л цемента ЦЕМ I/II 42,5, 22 л песка и 37 л крупного заполнителя.

Как повысить эксплуатационные характеристики бетона

Эффективным способом модификации свойств бетонов и растворов и даже придания им новых свойств является применение специальных добавок. Это определенные органические или неорганические вещества, добавляемые в состав раствора в очень малых количествах (как правило, до 5 %). Таким простым и недорогим способом можно добиться существенного повышения качества бетона, и это открывает совершенно новые перспективы.

Ниже представлена таблица классификации добавок по ГОСТ 24211-2008 «Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия».

Рассмотрим, какие добавки помогут строителю получить прочный и долговечный бетон для фундамента.

Повышение подвижности бетонных смесей: влияние на прочность

Выше уже была рассмотрена тема необходимости тщательного уплотнения бетонной смеси после укладки. Это довольно трудоемкая процедура, требующая применения специальной техники, квалифицированного труда, расходов времени и электроэнергии.

Однако если применять бетонные смеси класса по подвижности П5, можно обойтись без виброобработки. Во всем мире строители предпочитают работать со смесями классов по подвижности П4–П5, и взглянув на рисунок ниже, вы поймете, почему.

Для изготовления ленточных фундаментов рекомендуется применять смеси П5.

Пластификаторы и суперпластификаторы — это добавки, которые повышают удобоукладываемость бетонной смеси без увеличения количества воды.

Компания CEMMIX производит следующие пластификаторы и суперпластификаторы:

1. Plastix,
2. Cem Base,
3. CemPlast,
4. Cem Stone,
5. CemThermo.

Каждый из них имеет собственную сферу применения. Для фундаментов рекомендуется добавка Cem Base в расфасовке 1 л и 5 л.

CemBase добавляют в раствор из расчета 0,5–1 л на 100 кг цемента, что позволяет:

1. повысить удобоукладываемость с П1 до П5;
2. не применять виброобработку;
3. повысить живучесть смеси и предотвратить ее расслаивание;
4. уменьшить водопотребность смеси;
5. снизить усадку, уменьшить риск образования трещин в бетоне;
6. повысить раннюю и расчетную прочность бетона;
7. снизить количество цемента в смеси на 10–15 % без потери прочности бетона.

Повышение водонепроницаемости бетона

Поскольку фундамент испытывает воздействие влажности от грунта и от атмосферных осадков, повышение непроницаемости бетона положительно скажется на долговечности конструкции.

Чтобы получить водонепроницаемый во всем объеме и водоотталкивающий бетон, достаточно добавить в бетонную смесь гидрофобизатор CemAqua со свойствами пластификатора из расчета от 1 л на 100 кг цемента. Добавление этого гидрофобизатора дает также дополнительные преимущества:

1. повышение удобоукладываемости бетона;
2. возможность уменьшить расход цемента в растворе без снижения прочности бетона;
3. повышение прочности изделия;
4. отсутствие намокания и повышение теплоизоляционных свойств бетонов;
5. предотвращение появления высолов на поверхности бетона;
6. грязеотталкивающий эффект.

Фибра для прочности бетона

Фибра применяется в строительстве уже около 100 лет. Это материал в виде отрезков волокна из металла, стекла, базальта или полипропилена.

Фибру добавляют при приготовлении раствора, немного увеличивая время перемешивания, чтобы обеспечить ее равномерное распределение. В застывшем бетоне она образует пространственный объемный каркас, повышающий прочность бетона.

Армирование фиброй называют дисперсным или объемным, а бетон с фиброй — фибробетоном. Основное действие фибры — повышение сопротивления бетона к изгибающим, растягивающим, ударным, знакопеременным нагрузкам, к которым обычный бетон не очень стоек. При этом также повышаются прочность и долговечность бетона, снижается истираемость его поверхности.

При изготовлении фундаментов рекомендуется фиброй дополнять традиционное армирование, чтобы получить изделие «на века».

Компания CEMMIX производит фибру базальтовую CemFibra R из ровинга диаметром 17 мкм в пакетах по 200 г и 1 кг и полипропиленовую фибру CemFibra в пакетах по 150 г и 600 г.

Преимущества этих видов фибры по сравнению с фиброй металлической — малый вес, большая удельная площадь поверхности, отсутствие коррозии.

Добавление фибры в раствор обеспечивает:

1. предотвращение расслаивания раствора;
2. снижение усадки и предупреждение образования трещин;
3. компенсацию растягивающих напряжений в бетоне;
4. повышение прочности, водонепроницаемости, морозоустойчивости, стойкости к ударным и знакопеременным нагрузкам, долговечности бетона;
5. уменьшение истираемости поверхности бетонного изделия;
6. снижение затрат на текущий ремонт изделий.

Добавление фибры базальтовой CemFibra R также повышает огнестойкость бетонных конструкций.

Бетон для фундамента должен быть прочным и долговечным. Повысить прочность бетона при снижении трудозатрат позволяет применение добавок и фибры CEMMIX. Их можно купить во всех крупных строительных сетях, на маркетплейсах, оптом по выгодным ценам. Приглашаем региональных дистрибьюторов к сотрудничеству!