Как рассчитать и сделать песчаную подушку под фундамент

Надежность конструкции постройки напрямую зависит от того, какой песок для подушки фундамента будет выбран. Нарушение технологий при создании основания дома приводит к подтоплению цоколя грунтовыми водами, трещинам на стенах и перекосу внутренних проемов. Для решения необходимы знания характеристик и параметров материала.

Зачем нужна песчаная подушка под фундамент

Перед началом строительства дома необходимо понимание, для чего под фундамент засыпается песчаная прослойка и какие проблемы решаются с ее помощью. Вот основные преимущества фундаментной подушки из песка:

1. Выравнивает нижний уровень траншеи или котлована. Сделать на плотном грунте идеальное дно невозможно – всегда будут неровности. Утрамбованный слой помогает сгладить перепады высот.
2. Равномерно распределяет вес постройки. Выступает в качестве промежуточного слоя, который не позволяет деформироваться почвенному грунту под давлением массы дома.
3. Защищает фундамент от негативного воздействия климатических движений почвы. Песок отлично компенсирует сезонные подвижки грунта, тем самым помогает сохранить целостность здания.
4. Выполняет дренажные функции. Он способствует отведению дождевых и талых вод от фундамента, защищая его от разрушения.
5. Способствует уменьшению усадки здания.
6. Нивелирует последствия морозного пучения почвы. Фундамент на подушке из песка всегда необходимо делать на глинистых и торфяных почвах. Все эти грунты предрасположены к пучению при низких температурах.

Плитный фундамент используют в качестве основания для площади дома. Для большей устойчивости строения, как правило, насыпают две подушки – песчаную вниз и щебневую сверху. Обе прослойки снижают вероятность усадки большого здания в процессе эксплуатации.

Как сделать подушку под фундамент

Строительство начинается с подготовительного этапа, который включает в себя рытье котлована или траншеи (в зависимости от типа фундамента). При этом обращают внимание на состав грунта. Если он пыльный или глинистый, то целесообразно будет заменить верхний слой на более прочную подсыпку. Это существенно снизит риск движения готового фундамента. Для защиты от заиливания дно выстилают геотекстилем, делая нахлест на стены углубления.

Перед засыпкой песок просеивают и поэтапно засыпают в яму. Каждый слой увлажняют и тщательно утрамбовывают. С помощью строительного уровня вымеряют гладкость всех слоев по горизонтали, потому что неровности приведут к ухудшению жесткости основания и ослабят стабильность постройки. После засыпки проверяют качество уплотнения. Для этого проходят по насыпи, и если поверхность остается ровной, то трамбование заканчивают.

Преимущества использования песка под фундамент

Песок – это универсальный природный материал для выполнения работ. Основные его достоинства при формировании основания дома следующие:

1. Доступность. В каждом регионе ведутся разработки песчаных карьеров, поэтому доставка материала в любой район не представляет трудности. Также его добывают со дна рек и морского побережья и транспортируют на грузовых баржах.
2. Дренажные свойства. Песок лучше всех других природных материалов способен пропускать воду и отводить ее от подошвы основания.
3. Однородность состава позволяет качественно утрамбовать подушку фундамента и уложить на нее в случае необходимости гидроизоляцию, не повредив при этом целостность полотна.

Особенность его состоит в том, что он при резком повышении подземных вод разбухает равномерно. В этом случае фундамент здания приподнимается на одинаковую по всей площади высоту, и перекоса дома не возникает.

Как выбрать песок для подушки под фундамент

Песок по своей структуре неоднородный, поэтому для выбора сыпучего материала необходимо учесть ряд характеристик. Это поможет избежать непоправимых ошибок в благоустройстве фундаментной подушки.

Фракции песочного материала

В результате измельчения осадочных горных пород образуются мелкие частички диоксида кремния – песок. Для производственных операций требуется природный материал с конкретными размерами песчинок, поэтому применяется специальная классификация. По Государственным Стандартам качества они разделяются на три основные фракции:

1. Мелкозернистая (не более 1.5 мм). Мелкий песок добывают со дна рек с помощью рыхлителей. Применяется в строительстве для финишной отделки. Входит в состав штукатурных смесей, шпатлевок и затирок. Несмотря на то, что речной чистый и не содержит глинистых примесей, его не добавляют в бетонные растворы, так как конструкция не будет иметь необходимой крепости. К тому же цена на мелкофракционный материал всегда высокая.
2. Среднезернистая (от 1.5 до 3 мм). Востребованный в строительстве материал, активно применяется в цементных и бетонных смесях. Стоимость позволяет использовать песок средней фракции в больших объемах – кладка кирпичных стен, заливка фундамента, печные работы.
3. Крупнозернистая (от 3 до 5 мм). Вариант для формирования подушки под фундамент дома, строительства дороги и прокладки подземных коммуникаций.

При обустройстве основания массивного дома в траншею засыпают только крупный песок, а для легкой или временной постройки допустимо применять среднюю фракцию.

Зерновой состав

Чтобы определить процент содержания разнокалиберных зерен, используют набор сит с отверстиями от 0.16 до 5 мм. Сыпучий материал просеивают, и оставшиеся на сетках песчинки измеряют. На верхнем сите оказываются наиболее крупные зерна, а мелкая пыль легко проходит через самую мелкую сеть. Затем высчитывают соотношение в процентах зернышек на каждой сетке к общей массе исходного сырья.

Для изучения степени засоренности песка кусочками гравия и щебнем применяют ячейку от пяти миллиметров и больше. Наличие частиц меньше 0.16 и больше 5 мм негативно влияет на основные характеристики природного материала. Поэтому, чем меньше их содержится в природном сырье, тем выше качество конструкций с использованием чистого песка.

Пористость

Данный показатель определяют способом насыщения. В сосуд заданного объема насыпают сухой песок и льют туда воду до того момента, как заполнятся все поры между частицами. Например, песок занял в сосуде 300 см3, а для его насыщения влагой ушло 90 см3 воды. Пористость увеличивается по мере уменьшения фракционного диаметра.

Коэффициент пористости имеет значение там, где он применяется в качестве самостоятельного сырья. Например, для формирования фундаментной подушки. Чем выше показатель пористости, тем больше воды поглощает. В климатических зонах с морозными зимами влага в порах замерзает. Это обстоятельство способствует снижению прочностных характеристик конструкции.

Влажность

Чтобы проверить влажность песка для работы, необязательно обращаться в лабораторию, провести измерения можно самостоятельно. Для этого возьмите 1 кг песка, разложить его на ровной поверхности под солнечными лучами. Через полчаса собрать и взвесить. Процент влажности получается вычитанием массы просушенного сырья из первоначальной массы и разделением результата на 100.

Естественная влажность природного песка 5-10%. Очень сухой или слишком влажный материал не подойдет для формирования фундаментной подушки, в обоих случаях он будет недостаточно плотно утрамбовываться. Приемлемые показатели – от 4 до 7 процентов, максимально допустимые – 10-12%. При влажности более 20 процентов песок для строительства не применяется.

Коэффициент фильтрации

Скорость прохождения воды через песок определяет коэффициент фильтрации (КФ). Единица измерения – метр в сутки. Чем крупнее фракция песчинок, тем больше скорость фильтрации. Негативно влияют на пропускную способность посторонние примеси, поэтому перед использованием его тщательно промывают и просеивают.

Низкий коэффициент фильтрации ограничивает область применения данного песка, так как его качественные показатели влияют на прочность конструкций. Самый высокий КФ принадлежит песку крупной фракции – вода легко просачивается через зазоры между песчинками. Дополнительные факторы, влияющие на коэффициент фильтрации:

• продолжительное время транспортировки от места добычи до строительного объекта – материал уплотняется, и это приводит к снижению его пропускной способности;
• повышение влажности песка и увеличение температуры окружающей среды ведут к изменению КФ;
• количество тяжелых примесей в виде глинистых включений заметно снижает показатель фильтрации.

При строительстве фундамента для формирования подушки отдают предпочтение песку с высоким коэффициентом фильтрации. Это позволит воде из верхних слоев почвы быстро просачиваться вниз, не застаиваться и не разрушать основание дома.

Насыпная плотность и коэффициент уплотнения

Чтобы правильно определить необходимый объем материала для засыпки, учитывается коэффициент уплотнения, который рассчитывается в процессе лабораторных исследований. Опытная масса подвергается трамбовке и проверке на ряде устройств. Параметр характеризует, насколько показатель уменьшения песка в объеме соответствует нормативным актам. Итоговый КУ зависит от степени механического воздействия при транспортировке, а также от наличия тяжелых примесей.Насыпная плотность измеряется отношением массы сухого к объему, помещенному в резервуар вместимостью 10 литров при естественной влажности. Предварительно песок не подвергается механическому воздействию. Значение насыпной плотности помогает выбрать область применения материала и правильно рассчитать необходимый объем.

Как посчитать сколько нужно песка под фундамент

Для расчета точного количества требуемого материала учтите следующие параметры:

• общая площадь фундамента (S);
• толщина песчаного слоя (H);
• удельный вес строительного песка (значение в интервале 1,3-1,5 т/м3);
• средний коэффициент уплотнения песчаной засыпки (1,1).

Все эти значения перемножаются, и в результате получается необходимый для обустройства подушки объем песка.

Пример:

• S= 36 кв.м
• H= 0,3 м
• 36 х 0,3 х 1,4 х 1,1 = 16,6 тонн

Минимальная толщина песчаной подушки составляет 0,2-0,3 метра. Для точного определения высоты слоя необходимо учитывать климатические особенности региона, где находится участок под застройку. Например, для каменного дома на сильно пучинистом грунте делают поэтапную засыпку толщиной более 50 см.

Альтернативы песку под фундамент

Не только чистый песок служит материалом для формирования фундаментной подушки, но и другие строительные материалы:

• Щебень. Повышенная прочность позволяет использовать щебенку для сооружения подушки фундамента двухэтажного дома. При соблюдении равномерного уплотнения материала нагрузка на площадь основания распределяется одинаково на всех местах.
• Бетон. Из него получается самая надежная прослойка под фундамент, способная воспринимать нагрузку многоэтажного дома. Но затраты на такую конструкцию слишком велики, чтобы использовать бетон для базового слоя без веских причин.
• Песчано-гравийная смесь. Активно используется для формирования фундаментных подушек при строительстве дачных домов, бань и хозяйственных построек. Насыпается среднезернистая смесь на слабонесущие грунты и обязательно тщательно утрамбовывается.

Монтаж большинства типов подушек производится самостоятельно, без привлечения специальной техники и строительных специалистов. Главное, внимательно отнестись к выбору. Нужна средняя или крупная фракция, с низким коэффициентом пористости и высокой степенью фильтрации. Оптимальная влажность песка 4-7%.