Грунти і фундаменти. Типи грунтів, властивості ґрунтів. піщані грунти

Для вибору фундаменту необхідно знати, що за грунти складають основу ділянки, яка у них несуча здатність і властивості – просадка, пучинистість, можливість пливуна під верхніми шарами ґрунту. Все це і ще – все, що можливо, про ґрунтовій воді, її висоті, агресивності до бетону, напірна вона або більш виражена як фільтраційна, як змінюється по сезонах. Для отримання повної інформації потрібні дослідження – геологічні та гідрологічні.

Механічні властивості грунту верхнього шару можна визначити і своїми руками, і господарі ділянок відмінно знають свої грунти. Способи визначення властивостей по морфології зразка грунту нескладні.

Піщані грунти, їх склад і властивості

Піски – це дрібнодисперсні грунти, що складаються головним чином з частинок розмірами від 0,25 мм до 2 мм. Це найбільш часто зустрічаються піски на планеті. Щоб розглянути піщинки, мікроскоп не потрібен, і на перший погляд, вони всі однакові. Але це не так, піски з різних місць і їх властивості дуже сильно відрізняються. У пустельних пісках, іноді на річковому і морському березі, пісок складається з окатанних, згладжених і округлих частинок. Нерідко зустрічаються практично ідеальні «кулі».

Біля підніжжя гірських схилів пісок буде зовсім інший – піщинки неокатанного, остроребрістие, «колючі», з чіткими контурами кристалів. В пісочку з пляжу найімовірніше можна буде побачити в мікроскоп і слабоокатанние і кристалічні зерна.

Основний мінерал в складі пісків – кварц, матеріал виняткової твердості і міцності. Польовий шпат і слюда в складі пісків має менший відсоток. Склад піску обумовлений його освітою. Скельні ґрунти – граніти, гнейси та ін. Вивітрюються в результаті багатовікових коливань температур, сонячної радіації, морозу, вітру, проростання коренів рослин, води і вологи і ще багатьох природних чинників.

Найбільш стійкий мінерал – кварц, і в результаті мільйонів років геологічних процесів і вивітрювання кварц залишається основним складом пісків, але навіть кварц руйнує всесильне час. Поверхня кварцових піщинок покривається шаром силікатів або глинистих мінералів. При міграціях з дощами, вітрами, в річках і т.п, потрапляючи на морське дно, пісок за тисячі років перетворюється в піщаник, потім знову вивітрюється, і процеси ці нескінченні.

До чого всі ці казки? Так просто до того, що недостатньо визначити свій грунт на своїй ділянці – це пісок. У пісків дуже великий діапазон властивостей! І поведуть себе піски різної крупності і пухкості під фундаментами і в дренажних подушках дуже по-різному.

Пісок має особливі властивості, неможливі для інших грунтів. Форма і розміри піщинок при відсипанні шарів обумовлює їх пухку, «повітряну» укладку. Щільним шар піску стане тільки якщо застосувати вібраційний вплив і ущільнити його механічно. Піщинки укладаються компактно, шар стає значно тонше – може «сісти» на чверть висоти і більш і набуває несучі якості.

Також можна ущільнити пісок, пропускаючи через нього воду. Піщинки миттєво перерозподіляються, «переорієнтуються» у водній масі і утворюють щільний масив. Вони упаковуються компактно і щільно, в результаті активна пористість піску знижується. Це явище відоме всім, хто ходив по пляжу, іноді по пісочку біля прибою можна бігати, як по асфальту.

Прийом ущільнення пісків способом пропускання через нього води в будівництві застосовується рідко. У деяких випадках норми прямо забороняють ущільнення проливкой, одна з причин – велика кількість води розмиває нижележащие грунти, може порушити їх структуру на ділянці під майбутньою конструкцією, і в результаті знизити їх несучу здатність. Ще у піску є «неприємне» властивість, добре знайоме будівельникам, та й дачникам теж – пісок здатний з водою просочуватися крізь шари навіть щільних глин і при цьому тягнути частина глини з собою. Особливо цим відрізняються річкові піски. У конструкціях пирогів відсипань, відмосток та ін. Ці властивості піску і глин обов’язково враховують.

Складати підставу ділянки можуть як щільні, так і пухкі піски, і різниця для вибору фундаменту величезна. Найчастіше для посилення підстав доводиться застосовувати заходи – ущільнення не тільки механічне, але і різні види цементації, силікатизації і багато інших. Притчі і вирази типу «побудувати будиночок на піску» відносяться саме до пухким сухим піщаним грунтам. Будувати на цих грунтах – ризиковано.

Піщані грунти різноманітні за складом, їх властивості залежать від умов утворення, кліматичних умов місцевості і від мінералогічного складу, від виду гірських порід, які в складі піску. Піски ділять на наступні види – гравелистий, великий, середній великій і невеликий, причому в одному відкладення пісок може бути всіх видів відразу. Мінерали, що входять до складу піску – до 70% кварцу, до 8% польових шпатів, до 3% кальциту, солі і залізо. Найчастіше зустрічаються пісок кварцовий і кварцево-полевошпатовий.

Класифікують піски по ГОСТу, виходячи з розміру зерен і відсотка змісту частинок різного розміру в масі проби, тобто по гранулометричному складу:

  • Піски гравелисті. За змістом – більше 25% часток розміром більше 2 мм
  • Піски крупні. За змістом – більше 50% часток розміром більше 0,5 мм
  • Піски середньої крупності, або середні. За змістом – більш 50% частинок розміром понад 0,25 мм
  • Піски дрібні. За змістом – більш і рівне 75% по масі число часток розміром більше 0,1 мм
  • Піски пилуваті. За змістом – до 75% частинок більше 0,1 мм

За щільністю і несучої здатності піщані ґрунти підрозділяють на піски щільною і середньої щільності. Щільні піски, як правило, розташовані глибше 1,5 м, і спрессовались під тиском від розташованих вище шарів грунту. Такі піски є хорошою підставою для фундаментів.

Піски середньої щільності – ті, що знаходяться на глибині до 1,5 або відсипані і ущільнювалися штучно. Ці піски мають несучу здатність гірше, і схильні до значної осаді під фундаментом.

Зрозуміла взаємозв’язок між щільністю і несучою здатністю піщаних грунтів. Для гравелістих пісків середньої щільності межа навантаження до 5 кгс / см2, у щільних – більше 6 кгс / см2. Середні піски щільні мають межа несучої здатності до 4-5 кгс / см2, середньо щільні – до 3-4 кгс / см2. Дрібні пилуваті піски в щільному стані максимально несуть навантаження в 3кгс / см2, при середній щільності – до 2кгс / см2. Водонасичені піски різко знижують свою несучу здатність до 2 кгс / см2.

Ця особливість піщаних грунтів пов’язана з їх здатністю різко втрачати міцність і переходити в «текуче» стан при насиченні водою і вібраціях. На крайньому полюсі цього явища – хиткі піски. Розрідження водонасичених пісків пов’язано з процесами руйнування їх структури при заводнении, а потім новому ущільненні і зменшенні міцності. Причому в текучий стан переходять не тільки піски пилуваті, що мають в складі тонкі глинисті частинки і колоїдні домішки, що збільшують тиксотропію (розрідження при механічному впливі). Несподівано втратити міцність можуть і шари чистих великих пісків.

Характеристики міцності пов’язані з іншою характеристикою піску – пористістю. Пористість – це відношення повітряних пір в обсязі грунту до його загального обсягу, і вимірюється у відсотках. У граніту і базальту пористість становить десяті частки відсотка, у глин – до 80%. У пісків пористість менше, ніж у глин – 30-38%, у великих гравелістих пісків до 50%, але піски на відміну від глин відмінно пропускають воду, є дренуючими ґрунтами. А глини, маючи пористість від 35 до 80%, практично водонепроникні. Пояснення – в структурі грунтів. У піску пори великі, до 0,01 мм, так як частинки піску мають розміри від 0,1 до 2,5 мм, а глинисті грунти містять тонкі частинки від 0,0001 до 0,005 мм і менше, і тому мають тонкопорістой структуру, де вода починає відчувати сили капілярного тяжіння. Тонкі пори глин воду не пропускають і роблять шар ущільненої глини відмінним водоупором, незважаючи на високий відсоток пористості. Піски, особливо гравелисті, фільтрують воду з великою швидкістю, це добре видно під час дощу, коли ділянку складний великими пісками. Луж не буде навіть після зливи.

Інша справа – якщо грунт стиснути. Великі пори пісків зруйнуються дуже швидко, а тонкі пори глин можуть зберігатися тривалий час при навантаженні ґрунту. Пори розміром більше 0,01 мм називають активними, а структури грунтів оцінюють ще однією важливою характеристикою – активної пористістю.

На міцність шару піщаного ґрунту в підставі ділянки їх пористість впливає величезною мірою, причому абсолютно по-різному на великі і дрібні пилуваті піски. Вода йде через пори великих пісків, а навантаження сприймає скелет грунту. Тому пісок з низькою пористістю вологу тримає погано, і практично не схильний до морозному пученію. Чим менше вологість піску і вище його щільність, тим більше несуча здатність даного підстави.

Найкращий вид піщаного ґрунту для влаштування фундаменту – великі і гравелисті піски. Фундамент можна вибирати практично будь-якого типу, в залежності від ваги, архітектурного плану будівлі і навантажень. Ці піски практично не насичуються водою, а фільтрують її без змін своєї структури, і вода не може впливати на їх щільність. Хороший дренаж – як наслідок мала ступінь сдимистості, і в підсумку – не буде зрушень грунту. Внаслідок цього великі і гравелисті піски відрізняються найбільшою несучою здатністю.

Дрібний і пилуватий пісок відрізняються тим, що воду не фільтрують, а вбирають і утримують. Утворюється, простими словами, бруд, яка при замерзанні значно збільшується в об’ємі, і відбувається процес під назвою морозне здимання, здатний виштовхнути будинок з землі, пошкодити дорожнє покриття і т. Далі. Пилуваті піски – підстава, схильне до сильного пученію, і цей фактор обмежує вибір видів фундаменту і вимагає розрахунку глибини закладення.

Фундаменти на гравелістих, великих і середніх пісках можна влаштовувати стрічкові або стрічково-стовпчасті, заглиблений підошву на 30-70 см. Ці піски під дією навантажень швидко ущільнюються, мало промерзають, їх поведінку в підставах досить стабільно. На відміну від великих, пилуваті дрібні піски часто відчувають просідання під фундаментами багато років, відрізняються невисокою міцністю і “тримають”, а не фільтрують воду. Якщо УГВ високий, то фундамент на пилуватих пісках слід закладати нижче глибини промерзання грунту.

При необхідності будівництва на дрібних пилуватих пісках необхідно особливу увагу приділяти зв’язку їх властивостей з можливим високим рівнем грунтових вод. Одна з особливостей пилуватих пісків з домішками глини – утворювати пливуни при насиченні водою. Якщо в підставі ділянки дрібні і пилуваті піски, і близько є (або був) водойма, болото або заболочені місце, дослідження геології ділянки – практичне рішення.

Варто почитати:

Додати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *