Gleba pęcznieje, jeśli zamarznie w niej płyn. Lód jest mniej gęsty niż woda i ma tendencję do zajmowania większej objętości. Ekspansja prowadzi do ścinania cząstek gruntu i pęcznienia warstw ziemi. Gleby mocno zawilgocone, więc budowa fundamentów w takich warstwach staje się ryzykowna, jeśli nie podejmiesz odpowiednich działań.
Cechy gleb falujących
Falowanie mrozowe to deformacja gleb nasyconych wilgocią w obrębie objętości. Pęcznienie kriogeniczne gleb nieskalistych następuje w wyniku krystalizacji kropel i rozkładu składników organicznych. Wtrącenia lodowe w skałach nieskalistych przybierają postać polikryształów, przekładek, soczewek. Warstwy ilasto-gliniaste pęcznieją od podniesienia się wilgoci z warstw leżących poniżej do obszaru zamarzania.
Opcje falowania:
- jeśli wilgoć jest rozprowadzona równomiernie wzdłuż pionu gleby, pojawia się pęcznienie na poziomie 3%;
- ruch przepływu lub nierównomierne zamarzanie prowadzi do wzrostu pęcznienia do 10-25%.
Konstrukcje fundamentów powstają z pęcznienia gruntu, ale wiosną, podczas rozmrażania, nie mogą osiadać razem z gruntem w przeciwnym kierunku, powstaje efekt wyboczenia podpór (słupów, pasów monolitycznych i prefabrykowanych). Na torfowiskach pojawiają się długotrwale pęczniejące kopce, które formują się w różny sposób.
Podczas zimowych roztopów migrują strumienie wody, które następnie zamarzają. Zjawisko to powtarza się wielokrotnie i prowadzi do pojawienia się wolumetrycznych kul lodowych. Guzki rosną w tempie do 10-20 cm rocznie. Luźne gleby zimą wmarzają do korpusu wkopanego fundamentu, a wiosną podnoszą. Wnęka pod podporą wypełniona jest płynną lub upłynnioną ziemią. Proces powtarza się przez kilka lat i prowadzi do zawalenia się domu.
Do kategorii nieskalistych należą skały klastyczne i gleby skaliste. Odłamki uzyskuje się, gdy skały górnicze są niszczone, do grupy wpadają tłuczeń, żwir i inne materiały o dużych ziarnach w składzie. Dotyczy to również piasków średniej i dużej frakcji.
Wzrost cząstek strukturalnych prowadzi do zmniejszenia stopnia falowania. Fundamenty w takich warstwach są zakopywane niezależnie od śladu zamarzania i poziomu zalegania cieczy gruntowej.
Jak określić rodzaj gleby
Badania terenowe obejmują badania instrumentalne i obserwację zachowania zakotwiczonych znaczników głębokości (wzorców). Zastosowane urządzenia (wiązkomierze), które zawierają w konstrukcji termoizolacyjny pojemnik na grunt wraz z próbką podporową oraz czujniki pomiaru ścinania.
Tendencja warstwy gleby do pęcznienia nazywana jest stopniem falowania mrozu. Znajduje się w formule F = (R - r) / rgdzie:
- fa - stopień falowania;
- R - wysokość spuchniętej warstwy;
- r To wysokość próbki przed zamrożeniem.
Gleby falujące obejmują gleby, których wskaźniki są większe niż 0,01, takie skały zwiększają objętość o ponad 1 cm na głębokości zamarzania 1 m.
Ocena polega na zbadaniu podłoża próbnego z elementami kotwiącymi w celu przeciwdziałania falowaniu. Urządzenie pomiarowe posiada element sprężysty, którego odkształcenia wskazują na stopień pęcznienia. Wymiary liniowe przesunięcia są ustalane przez czujniki i detektory.
Istnieją metody określania stopnia falowania bez naruszania integralności próbek pod wpływem sił odkształcających. Czujniki informacyjne nie są wbijane w ziemię, urządzenia nie mają kontaktu z warstwą gleby.
Takie badania obejmują:
- gammaskopia;
- prześwietlenie ultrasonograficzne;
- metoda laserowa.
Takie urządzenia rejestrują przesunięcia i przemieszczenia cząstek mineralnych podczas deformacji na odległość, ale odczytywanie i praca ze wskaźnikami wymaga specjalnej wiedzy technicznej i umiejętności.
Przy budowie domu prywatnego zleca się badanie laboratoryjne próbki warstwy gruntu na terenie. Analiza zajmuje trochę czasu, ale w rezultacie wydawany jest oficjalny wniosek i zaświadczenie o składzie i właściwościach gleby na placu budowy.
Istnieje przybliżone oszacowanie, które zgodnie ze strukturą granulometryczną z pewnością określi grunt nieporowaty. Testy średnie przeprowadza się według wzorów. Dokładny wynik uzyskuje się z badania terenowego lub badania laboratoryjnego.
Klasyfikacja gleb według rodzaju pęcznienia
Zimą pęcznienie jest tak silne, że podnosi podstawę nośną wraz z budynkiem, natomiast wiosną podniesiona konstrukcja nie wraca do swojej normalnej pozycji. Gęstość wtrąceń lodu wynosi 916 kg/m3, ten sam wskaźnik wody to 1000 kg/m3. Sugeruje to, że objętość lodu jest o 9% większa niż pojemność sześcienna wody, dlatego na strukturze warstwy ziemi powstaje dodatkowe obciążenie. Grunt porusza się pod działaniem siły nacisku, ale nie może przesunąć głęboko położonych warstw, ale podnosi górną część wraz z budynkiem.
Klasyfikacja gleb falujących:
- nieporowaty;
- lekko opuchnięty;
- średnio porowaty;
- mocno opuchnięta.
Lista opiera się na wielkości natężenia przepływu i stosunku wilgotności. Ciecze słabe mają granicę plastyczności 0 - 0,25, współczynnik zawartości wody - 0,6 - 0,8. Kategoria obejmuje skały gruboziarniste z wypełniaczem piaszczystym, który nie powinien przekraczać 30% masy.
Do grupy średnioporowatej należą gliny, iły piaszczyste o płynności 0,25 - 0,5, piasek pylasty i drobny - płynność 0,8 - 0,93 oraz rumosz skalny, w którym występuje ponad 30% kruszywa piaskowego. Silnie falujące reprezentują gleby o płynności gliny większej niż 0,5, stopniu falowania większym niż 0,07 i piaski nasycone wilgocią o współczynniku wodnym większym niż 0,95.
Mróz pęcznieje większość glinek, które zwiększają objętość nawet o 15%. Piaski, szczególnie skaliste i kamieniste, praktycznie nie pęcznieją podczas mrozu. Różnica polega na tym, że glina zatrzymuje wodę wewnątrz konstrukcji, podczas gdy piasek pozwala jej przejść pomiędzy drobnymi cząstkami.
Skłonność do wzdęć zależy od składu chemicznego i mineralnego. Skały kaolinitowe są mniej mobilne niż gleby monorlonitowe. Gleby o wysokiej zawartości potasu są dobrą bazą pod podkłady.
Sposoby walki z falowaniem gleby
Metody zmniejszania wilgotności gleby, które utrzymają stabilność gleby i zapobiegną złym skutkom:
- układanie kolektorów drenażowych do usuwania wilgoci z gruntu;
- planowanie pionowe ze spadkiem ściany co najmniej 5%, aby woda spływała z powierzchni;
- zmniejszenie poziomu występowania podpór poprzez zastąpienie niestabilnego podłoża gruntem stałym;
- urządzenie wodoodpornego obszaru niewidomego na całym obwodzie budynku;
- regularne działania mające na celu zmniejszenie ilości wody;
- zagęszczenie ziemi w celu zasypania ubytków fundamentowych;
- eliminacja zagrożeń przełomu wodociągowego i kanalizacyjnego
- oddalenie fundamentu od studni, zbiornika, stacji mycia, komunikacji.
Ważne jest odwodnienie gleby w wyniku instalacji systemu odwadniającego. Teren jest osuszany podczas wykonywania podsypki piaskowej i instalowania rur perforowanych.Drenaż jest ułożony wzdłuż obwodu, a niedaleko wykopu (0,5 m) wykopany jest otwór o głębokości na poziomie początku. Izolowaną rurę ze spadkiem wyprowadza się do rowu i posypuje gruboziarnistym żwirem lub piaskiem.
Gładka powierzchnia pokrycia dachowego pod podeszwą fundamentu wygładzi pionowe wypiętrzenie i spowoduje efekt poślizgu. Ten sam efekt daje wygładzenie powierzchni gleby pod piętą fundamentu. Gleba niestabilna jest zastępowana gruntem stałym, na przykład gruboziarnistym piaskiem żwirowym. Dół jest wykopany poniżej znaku zamarzania, falująca ziemia jest usuwana, a na jej miejsce wylewa się nową warstwę i ubija. Jest to skuteczna metoda, ale wiąże się z dużą ilością prac ziemnych.
Jak zabezpieczyć fundamenty budynku
Fundament kładzie się poniżej znaku zamarzania - więc nacisk z falowania nie będzie działał na podstawę. Jeśli chodzi o powierzchnię boczną, cząstki gleby przymarzają do podłoża i podnoszą fundament w przypadku spęcznienia. Dlatego głębokie układanie stosuje się tylko w przypadku ciężkich konstrukcji z podłogami żelbetowymi i ścianami z cegły lub betonu.
Ocieplenie gleby jest stosowane jako metoda zmniejszenia wpływu gleby podczas budowy płytkich podpór domu z lekkich materiałów. Zamrażanie ziemi jest wykluczone, a wilgoć nie pęcznieje gleby. Na ziemi kładzie się warstwę izolacyjną, szerokość taśmy odpowiada wysokości przemarzania. Grubość izolacji przyjmuje się na podstawie obliczeń w zależności od właściwości materiału i klimatu w regionie.
Podkład jest chroniony przez wprowadzenie specjalnych dodatków, na przykład gleba jest solona. Ten tymczasowy efekt jest wykorzystywany podczas budowy domu. Chlorek potasu lub techniczny chlorek sodu stosuje się w ilości 30 kg na metr sześcienny ziemi. Jest mieszany z gruntem zasypowym i wstrzykiwany w przestrzeń wokół podstawy domu. Odbywa się to na głębokości od 0,5 do 1,0 metra.
Gleba jest impregnowana roztworem na bazie oleju. Na granicy z boczną powierzchnią podbudowy wykonuje się dwie warstwy z zasypaniem zatok. Kompozycja zawiera bitum, tlenek wapnia, anionowe składniki aktywne, wodę. Ilość roztworu przyjmuje się na poziomie 5 - 10% masy gleby. Do mieszania z podłożem stosuje się modyfikatory polimerowe, które opóźniają oblodzenie.
