Сущность метода цементации
Цементация фундамента представляет собой процесс его уплотнения путем введения внутрь цементного раствора. Также часто затрагивается грунт возле основания. Раствор доставляется насосом (под давлением) в нужное место по пробуренным скважинам. При этом заполняются существующие пустоты, происходит упрочнение проблемных зон, потому что улучшается сцепление элементов конструкции. В результате целостность опоры восстанавливается.
Цементный раствор под основанием
Цементирование фундаментных конструкций необходимо проводить в таких случаях:
- если произошел естественный износ основания в процессе его эксплуатации;
- при необходимости укрепления нестабильных грунтов во время строительства или под эксплуатируемой постройкой;
- когда на поверхности фундамента появляются трещины (даже незначительные);
- при деформации основания;
- в случаях возрастание действующей нагрузки на опорную конструкцию из-за достраивания здания;
- если в грунте под фундаментной подошвой образовались пустоты в результате действия подземных вод, либо почва из-за этого разрыхлилась.
Услуги по цементированию предоставляют строительные организации. Расценки на ее проведение начинаются у различных подрядчиков приблизительно с 4000 рублей за погонный метр. Окончательная стоимость определяется после вычислений сметчиков.
Механические способы
Механические способы усиления грунтовых оснований представляют собой различные варианты их уплотнения. Различают два основных способа уплотнения: поверхностное и глубинное.
Поверхностное уплотнение производится при помощи трамбовок, катков, грузоуплотняющих машин, вибраторов. Данный способ, как правило используется при необходимости выполнить уплотнение на глубину до 1,5-2 м. Однако, применение тяжелых трамбовок и трамбующих машин позволяет уплотнять основание глубиной до 10 м. Существуют также методы вытрамбовывания котлована под фундамент трамбовками, имеющими форму самого фундамента.
Глубинное уплотнение грунтов осуществляется такими способами:
- устройство грунтовых и песчаных свай в насыпных грунтах, лессах, обладающих просадочными свойствами. Метод предполагает забивку в основание трубы, в процессе чего происходит уплотнение окружающего грунта. После забивки труба заполняется песком с послойным уплотнением. По мере засыпки песка труба постепенно извлекается из грунта. Сваи располагаются в шахматном порядке так, чтобы усиленные зоны грунта перекрывали друг друга;
- виброуплотнение с использованием специального оборудования — вибраторов, вибробулавы. Метод используется для усиления песчаных водонасыщенных грунтов и заключается в погружении вибрационного снаряда в толщу грунта;
- предварительное замачивание позволяет устранить просадочность грунта основания. Метод, как правило, используется при новом строительстве на достаточном удалении от существующих зданий и сооружений, так как существует опасность замочить их основания.
Еще одним способом механического уплотнения является предварительное обжатие грунтов. Обжатие производится путем нагружения насыщенного водой слабого основания временной насыпью, в результате чего вода выдавливается из пор грунта с последующим его уплотнением. При этом давление, создаваемое насыпью должно превышать давление от проектируемой конструкции. Обжатие можно произвести и путем понижения уровня грунтовых вод с откачкой их через скважины или при помощи организации дренажа.
Усиление фундамента
Применение инъектирования для усиления основания — новаторский метод. Провести самостоятельно не получится, так как потребуется специальная строительная техника.
Суть усиления заключается в том, чтоб под углом 45 градусов делаются скважины, которые заполняются раствором. В течении суток раствор густеет, полностью заполняет трещину.
В скважины монтируют сваи, в них заливают цемент или бетон. Грунт увеличивается на 10 процентов. Раствор действует как инъекция — он заполняет ослабленные внутренние поверхности. Таким образом удается достигнуть увеличения несущей способности сооружения, при этом не прибегая к серьезным строительным мерам.
Но несмотря на то, что инъектирование применяется часто, существует масса нюансов, которые не учитываются мастерами при работе, в результате чего эффективность процесса снижается.
На процесс не влияет на угол наклоны и надежность конструкции. Увеличение угла не нужно, хотя некоторые строители и пытаются сделать это при расчетах. Сваи обязательно крепятся плотно на фундаменте здания. Инъекции цемента в старом основании нужно, если он не будет убираться. Укрепление дополнительными материалами требуются, если заделка сваи менее пяти диаметров.
Обращают внимание на состав грунта. Если он склонен к оседанию или движению, то используются в комплекте с цементным составом дополнения инертного типа, например, песок
Если под фундаментом располагаются грунтовые воды, то используются методики комплексного усиления. Дело в том, что бетон при контакте с водой не может показывать предельные показатели прочности, начинает разрушаться со временем. Строители, видя этот недостаток при начале монтажа, используют буронабивные сваи. Суть методики заключается в том, что в предварительно сделанные дыры в фундаменте, монтируются трубки, выполняющие роль опалубки.
Особенности и правила осуществления цементации стали в домашних условиях
Обычно процедура науглероживания металла происходит на специализированных производственных предприятиях. Есть возможность наладить процесс тем, кто занимается изготовлением стальных или медных изделий в частном порядке.
Цементация стали в домашних условиях подразумевает выбор технологии твёрдой среды.
Технология приготовления смеси
Процесс производства в кустарных условиях твердого карбюризатора осуществляется по следующей схеме:
- раздробить уголь (древесный, лучше всего из березы или дуба) на фракции размером 3-10 мм;
- просеять полученную угольную массу;
- смешать соли (в зависимости от концентрации) и просеять полученную массу до получения однородной смеси;
- соединить угольную и солевую массы одним из 2 способов:
- перемешать в сухом состоянии;
- растворить солевую смесь в охлажденной дистиллированной воде, затем полученный раствор заливается на измельченный уголь.
Пошаговая инструкция цементации в домашних условиях
В изготовленный из нержавеющей стали ящик со смесью помещается обрабатываемая деталь. Необходим правильный расчет количества карбюризатора на размер заготовки.
Подготовка печи, в том числе обеспечение полной герметичности.
Первоначальный, или сквозной прогрев печи до 700 градусов Цельсия
Если цвет поверхности ящика в печи однороден, возможен переход на следующий этап.
Нагрев среды до максимальной необходимой температуры
При обработке конструкций сложной формы важно обращать внимание на равномерность прогрева поверхности с целью избежания появления необработанных участков.
I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
I. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
1.1. Типовая технологическая карта (именуемая далее по тексту ТТК) — комплексный организационно-технологический документ, разработанный на основе методов научной организации труда для выполнения технологического процесса и определяющий состав производственных операций с применением наиболее современных средств механизации и способов выполнения работ по определённо заданной технологии. ТТК предназначена для использования при разработке Проектов организации капитального ремонта, Проектов производства ремонтно-строительных работ и другой организационно-технологической документации строительными подразделениями. ТТК является составной частью Проектов производства работ (далее по тексту — ППР) и используется в составе ППР согласно МДС 12-81.2007.
1.2. В настоящей ТТК приведены указания по организации и технологии производства работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации.
Определён состав производственных операций, требования к контролю качества и приемке работ, плановая трудоемкость работ, трудовые, производственные и материальные ресурсы, мероприятия по промышленной безопасности и охране труда.
1.3. Нормативной базой для разработки технологической карты являются:
— типовые чертежи;
— строительные нормы и правила (СНиП, СН, СП);
— заводские инструкции и технические условия (ТУ);
— нормы и расценки на строительно-монтажные работы (ГЭСН-2001 ЕНиР);
— производственные нормы расхода материалов (НПРМ);
— местные прогрессивные нормы и расценки, нормы затрат труда, нормы расхода материально-технических ресурсов.
1.4. Цель создания ТТК — описание решений по организации и технологии производства строительно-монтажных работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации, с целью обеспечения их высокого качества, а также:
— снижение себестоимости работ;
— сокращение продолжительности строительства;
— обеспечение безопасности выполняемых работ;
— организации ритмичной работы;
— рациональное использование трудовых ресурсов и машин;
— унификации технологических решений.
1.5. На базе ТТК разрабатываются Рабочие технологические карты (РТК) на выполнение отдельных видов работ (СНиП 3.01.01-85* «Организация строительного производства») по искусственному закреплению грунтов методом цементации.
Конструктивные особенности их выполнения решаются в каждом конкретном случае Рабочим проектом. Состав и степень детализации материалов, разрабатываемых в РТК, устанавливаются соответствующей подрядной строительной организацией, исходя из специфики и объема выполняемых работ.
РТК рассматриваются и утверждаются в составе ППР руководителем Генеральной подрядной строительной организации.
1.6. ТТК можно привязать к конкретному объекту и условиям строительства. Этот процесс состоит в уточнении объемов работ, средств механизации, потребности в трудовых и материально-технических ресурсах.
Порядок привязки ТТК к местным условиям:
— рассмотрение материалов карты и выбор искомого варианта;
— проверка соответствия исходных данных (объемов работ, норм времени, марок и типов механизмов, применяемых строительных материалов, состава звена рабочих) принятому варианту;
— корректировка объемов работ в соответствии с избранным вариантом производства работ и конкретным проектным решением;
— пересчёт калькуляции, технико-экономических показателей, потребности в машинах, механизмах, инструментах и материально-технических ресурсах применительно к избранному варианту;
— оформление графической части с конкретной привязкой механизмов, оборудования и приспособлений в соответствии с их фактическими габаритами.
1.7. Типовая технологическая карта разработана для инженерно-технических работников (производителей работ, мастеров, бригадиров) и рабочих, выполняющих работы в III-й температурной зоне, с целью ознакомления (обучения) их с правилами производства работ по искусственному закреплению грунтов методом цементации, с применением наиболее современных средств механизации, прогрессивных конструкций и способов выполнения работ.
Технологическая карта разработана на следующие объёмы работ:
— закрепляемый грунт — 150,0 м
Когда наступает необходимость в усилении грунта под фундаментом
Усиливать грунт приходится не только для того, чтобы защитить готовое здание. Такой тип процедур выполним и перед началом строительных работ над возведением новых объектов.
Способности почвы разрушать здания и сооружения часто недооцениваются. Однако профессиональные строители знают эти особенности, поэтому перед началом застройки прибегают к методу цементации грунта под фундаментом. Цементация способна улучшить качество почвы накануне проведения строительных работ. Технологию используют также для укрепления и реставрации готовых строений, в которых обнаружены признаки деформации и разрушений.
Цементация грунтов основания фундаментов нужна при:
- возникновении несущественных дефектов;
- увеличении несущей нагрузки на основание;
- нарушении конструкции из-за естественных процессов;
- наличии слабой почвы;
- образовании пустот.
Кроме внешних причин существуют также ошибки, допускаемые строителями при монтаже фундаментов зданий и сооружений. Например, строители могли смешивать растворы из некачественных материалов, неправильно проводили разметку, и не производили гидроизоляцию фундамента,
Вышеописанные упущения приводят к образованию трещин, прогибаниям фундамента, с последующим увеличением признаков разрушения – трещины появляются не только в основании здания, но и становятся заметными на стенах. Скорость разрушения определяется бумажными лентами, прикрепляемыми к поверхностям на месте трещин в поперечном направлении. Если в течение нескольких дней лента не разрывается – это свидетельствует о прекращении расширения трещин, или медленном разрушительном процессе. При разрыве ленты в течение нескольких дней – приступают к решительным мерам и незамедлительной цементации.
Действие технологии цементации фундамента и грунта под ним
Цементацию проводят традиционным и струйным способами. При традиционном способе в базис и под него производится инъекция ремонтной смеси. Состав раствора зависит от того, какой материал использовался при возведении фундамента. Поэтому предпочтение специалистов отдаются цементной, цементно-песчаной и бетонитной смесям. Также в смеси добавляются дополнительные составляющие. Цемент производит закупорку прорех, почвы и подошвы основания, сцепляя фундамент и землю. Так увеличивается несущая сила конструкций.
Укрепление фундамента методом струйной цементации грунтов предполагает подачу цемента в грунт струями под давлением. Струи, разрушая грунт – тут же уплотняют его. Происходит образование свай, созданных грунтом и цементом. Перед стартом работ просчитываются будущие затраты и составляется смета.
Цементация имеет еще одно название – инъекцирование бетоном. Данный процесс также предполагает деление на внутреннюю и сквозную цементацию. При внутренней цементации проводится бурение скважин в бетоне длиной до 30 см. При сквозной цементации скважина углубляется в грунт до полуметра, увеличивается общее количество опорных точек.
Согласно технологии, бурение скважин предполагает шахматный порядок. Их бурят под наклоном, для предупреждения возникновения вибрационных процессов в конструкции.
В просверленные отверстия вставляются инъекторы, через которые нагнетается цемент насосом под давлением. При снижении уровня впитывания раствора производится его сгущение, в соотношении воды к щебени в пропорциях 0,7 к 1. В течение 48 часов раствор затвердеет.
Цементация грунта основания фундаментов имеет серьезный характер структурных изменений в основании здания или сооружения. Иногда случается, что вмешательство специалистов становится чрезмерным. Например, в случаях, когда фундамент проседает не из-за разрушений, а из-за ошибки строителей – неправильного расчета нагрузки на конструкцию основания. Эта ошибка становится причиной продавливания дома в грунт и возникновения трещин, не способных к распространению, а цементация, в данной ситуации лишь усугубит положение строения. Именно поэтому работы по спасению разрушаемых зданий и сооружений доверяются только профессионалам, которые способны произвести правильные расчеты и подобрать соответствующий допустимый метод укрепления фундамента.
Технология выполнения
Подготовка участка сводится к расчистке от мусора, выравниванию и разметке. Траншею под ленту фундамента копают неглубокую, до полуметра. Дно траншеи отсыпают песком или гравием, обеспечивающим отвод воды от фундамента и уменьшающим пучение прилегающих слоев грунта. По углам, в местах пересечения несущих конструкций, а также по периметру стен примерно через 2 метра буром выполняют скважины под сваи. Глубина скважин – на 0,3-0,5 м больше глубины промерзания грунта. Диаметр скважин выбирают так, чтобы сваи свободно входили в скважину.
В скважины насыпается речной песок, образующий подушку толщиной 15-20 см. Песок проливают водой и трамбуют. После устанавливают асбестоцементные или металлические трубы, заливают на 30-40 см бетоном и приподнимают их на 20 см. Бетон, вытекая в пространство под сваей, образует расширение, так называемую подошву. Она обеспечивает более прочное сцепление свай с твердыми слоями грунта. Пока бетон не схватился, выравнивают вертикальное положение опор по уровню. После застывания бетона внутрь трубы вставляют арматурный каркас, выполненный из нескольких металлических прутков, связанных проволокой и образующих решетку. Высота арматуры должна быть такой, чтобы она выставлялась из трубы и доходила почти до верха ленты фундамента.
Над поверхностью грунта выполняют деревянную опалубку требуемой высоты. Собирают опалубку с помощью гвоздей или саморезов, в углах укрепляют брусками. Все выступающие конструкции располагают с внешней стороны опалубки. Стенки укрепляют подкосами и стяжками. Внутрь опалубки закладывают арматуру: пруток диаметром 8-16 см, в зависимости от расчетной нагрузки, укладывают во всех трех направлениях, образуя трехмерную сетку. В местах пересечения прутья связывают проволокой с помощью крючка для вязки арматуры. Обязательно связывают арматуру свай и ленты фундамента – это соединение обеспечивает прочность конструкции.
Заливают бетоном сначала сваи, а потом и всю ленту фундамента. Обязательно удаляют остатки воздуха из конструкции с помощью глубинного вибратора или обычного арматурного прутка, протыкая толщу раствора в нескольких местах на каждом участке фундамента. Зеркало фундамента выравнивают, разглаживают правилом и изолируют от атмосферных осадков укрывным материалом или полиэтиленовой пленкой. В процессе сушки фундамента проверяют его влажность и не допускают пересыхания, для этого в слишком жаркую погоду его необходимо слегка увлажнять.
После застывания бетона и набора им необходимой прочности можно приступать к гидроизоляции и утеплению фундамента. Бетон – гигроскопичный и теплопроводный материал. Намокший бетон при замерзании растрескивается, что ведет к разрушению фундамента. Поэтому рекомендуется сразу после возведения фундамента выполнить его гидроизоляцию. Обычно для этой цели применяют битумные или полимерные мастики или рулонные материалы: рубероид или самоклеющиеся мембранные пленки. Поверхность бетона перед гидроизоляцией необходимо прогрунтовать специальным раствором, а также антисепиком. После высыхания грунтовки стены покрывают гидроизоляцией.
Утепление фундамента дома – важный шаг к созданию теплого и стабильного микроклимата. Использование современных материалов и методик позволит поднять температуру в полуподвальном пространстве до плюсовых значений даже в разгар морозов. Наиболее популярными способами теплоизоляции являются утепление с помощью полистирола или пенополиуретана. Полистирол – новая модификация всем известного пенопласта, устойчивая к механическим нагрузкам и обеспечивающая хорошую теплоизоляцию. Плиты клеят на специальный клей, а после его высыхания дополнительно закрепляют дюбелями.
Пенополиуретан – напыляемое покрытие, похожее по принципу действия на монтажную пену, однако его теплоизоляционные характеристики значительно выше. Для его нанесения нужна специальная установка.
- Свайно-ленточный фундамент – отличное решение для возведения недорогого и надежного основания под дом, при правильном его возведении срок его эксплуатации составляет более ста лет.
Принцип метода цементации фундамента
Цементация – способ укрепления основания дома путем введения в тело фундамента инъекций специальных растворов на основе цемента: обычный цементный, цементно-песчаный (Какой песок нужен для фундамента в этом случае? Естественно, мелкой и средней фракции), бентонитовый и т.д. в зависимости от состава материала из которого сделан фундамент. Осуществляется путем предварительного бурения скважины в теле фундамента и последующей закачкой раствора под давлением (что может стать препоной для цементации фундамента своими руками, однако под это дело можно приспособить недорогой насос). Расчетное количество инъекций, введенных в область повреждения фундамента, позволяет упрочить связи между составляющими бетона, сделать фундамент монолитным.
Усиление фундамента цементацией может осуществляться двумя способами:
- бурением наклонной вертикальной скважины в фундаменте на глубину, которая не превышает глубину залегания подошвы на 30 см (не добуривают 0,3 м до подошвы);
- во втором случае бурят аналогичную скважину, но сквозь подошву фундамента, заглубляя ее в грунт на 50 см. Это делается для заполнения пустот под фундаментом, улучшения передачи нагрузки от дома на грунтовое основание (например, песчаная подушка под фундаментом размылась грунтовыми водами), а также увеличения площади подошвы фундамента
Порядок проведения цементации
- На первом этапе работы выкапывают шурфы на глубину, чуть меньше глубины залегания подошвы фундамента. Размеры таких, прилегающих к монолиту, ям должны быть равны примерно метр на метр. Шурфы располагаются в шахматном порядке, по возможности и с внутренней части периметра фундамента тоже. Осмотр поверхности фундамента позволит выявить наиболее проблемные участки, подлежащие цементации. Впрочем, оценить состояние фундамента можно и до начала земляных работ – по характеру трещин на цоколе и стенах. На рисунке ниже мы отобразили несколько вариантов положения и типа трещин, которые могут указывать на конкретные причины их появления;
- После этого на расстоянии 250-500 мм в теле фундамента под углом бурят скважины, диаметр которых может составлять от 40 до 110 мм. Глубину скважин рассчитывают таким образом, чтобы бур не доходил до подошвы фундамента 300 мм;
- Далее профессионалами используется специальное нагнетающее раствор под большим давлением оборудование, но в наших полевых условиях можно использовать более-менее жизнеспособный насос, которым можно накачать цементный раствор в пробуренные скважины;
- Отдельного внимания заслуживают растворы для цементации фундамента. Для начала готовят самый жидкий раствор с водоцементным отношением 0,9-1. Первые 10 минут такой раствор подают в скважину под давлением 0,2 Мпа до тех пор, пока скважина не откажет – поглощение раствора снизится до 3,5-4 литров в минуту. Следующие замесы раствора готовятся более густыми, с отношением воды к цементу как 0,8…0,7 к 1. Цементация каждым из них осуществляется «до отказа» — минимизации поглощения до 5 литров в минуту. Давление поддерживается то же, можно увеличить до 0,3 МПа;
- По истечении 2-х дней выдержки участок фундамента можно считать усиленным цементацией.
Напоследок
Прежде чем браться за усиление фундамента цементацией, определитесь с тем, не вызвано ли его разрушение состоянием грунта и недочетами при строительстве дома. Дело в том, что перед усилением потребуется устранить не только последствия, но и причину появления трещин. Понаблюдайте за поведением трещин – расширяются ли они со временем. Сделать это можно при помощи обычного алебастра, нанеся раствор на трещину. Если она увеличивается со временем, то это вряд ли может быть связано с естественной осадкой здания. Возможно, нагрузки на грунтовое основание подсчитаны неверно, либо есть еще какая-то причина. Цементация фундамента как способ его усиления работает лишь при условии, что все негативные факторы устранены. И это далеко не такой простой способ восстановления, как может показаться на первый взгляд. Поэтому, не имея опыта в подобных работах, лучше сделать ставку на профессионалов!
Что делать дальше
После бетонирования фундамента нужно высушить его, накрыв изолирующим материалом. Ленточное основание набирает прочность за 26–28 дней (при низких температурах срок может увеличиться до 4 недель).
Удаление опалубки
Демонтаж конструкции рекомендуют делать после набора бетоном марочной прочности. Разборку опалубки нужно начинать сверху вниз, с выступающих частей фундамента и углов.
Удаление опалубки делают с выступающих частей фундамента.
Процесс происходит таким образом:
- Вначале раскручивают болты и удаляют верхние стяжки.
- Освобождают нижние.
- Отделяют щиты от стоек.
- Убирают подпорки.
- Снимают доски опалубки.
Утепление и гидроизоляция
Защиту фундамента от воздействия грунтовых вод проводят до заливки бетона или одновременно с ней.
Для гидроизоляции основания используют такие материалы:
- Битумно-полимерную эмульсию.
- Жидкую резину.
- Рулонно-оклеечные материалы – стеклоткань, стеклохолст, полиэстер.
Для гидроизоляции используют рулонные материалы.
Опытные строители не рекомендуют использовать для гидроизоляции основания пергамент, толь, рубероид и т.п.
Утеплить фундамент лучше всего на этапе его возведения.
Работу можно разделить на 4 этапа:
- Подготовку и очистку основания.
- Укладку гидроизоляционных материалов.
- Утепление пенополиуретаном, пенопластовыми плитами либо засыпным способом.
- Отделку.
К другим популярным утеплителям относятся керамзит, минеральная вата, пеноплекс и шлак.
Для утепления основания сыпучими материалами необходимо просушить грунт, удалить с поверхности грязь и песок. В качестве засыпки используют шлак, гравий или песок.
