Материалы, используемые для возведения ленточного фундамента

Монолитная лента под дом представляет собой систему балок, связанных между собой на углах и пересечениях, которые лежат на упругом основании из подстилающих слоев грунта. Грунты способны под воздействием насыщения влагой, промерзания и других внешних факторов периодически увеличиваться или уменьшаться в объеме.

В совокупности с нагрузкой от веса здания это вызывает силы, действующие в разных направлениях на конструкцию фундамента. Для эффективной работы конструкция монолитного ленточного фундамента включает две составляющих – бетон и арматуру, каждая из которых воспринимает нагрузки разного характера.

Бетон, используемый при сооружении ленточных фундаментов, работает исключительно на сжатие и способен при этом выдержать без разрушения воздействие в несколько сотен кг на 1 см². Арматура воспринимает нагрузки в растянутых зонах конструкции и способна выдержать растягивающие усилия в 400-500 Н/мм2 в зависимости от класса.

Прежде чем определить, какой марки бетон нужен для ленточного фундамента, следует уточнить, какие его свойства и характеристики нужно учитывать при подборе нужного материала.

Бетон и его характеристики

Смесь, используемая при сооружении ленточных фундаментов, включает: вяжущее – портландцемент, крупный заполнитель – щебень, мелкий заполнитель – песок и воду. Свойства материала определяются процентным соотношением всех его компонентов. Характеристики бетонной смеси обозначаются буквами и цифрами в соответствии с ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия».

Здесь приведем таблицу расхода всех составляющих бетонной смеси для каждой марки по прочности, которой можно пользоваться при изготовлении бетона собственными силами:

Класс или марка бетона по прочностиРасход компонентов на 1 м³ бетонной смеси
Цемент, кгЩебень, кгПесок, кгВода, л
В15 (М200)2601080900155
В20 (М250)3001080865155
В22,5 (М300)3401080835155
В25 (М350)3801080800155
В30 (М400)4201080770155

Основная характеристика называется классом или маркой по прочности. Класс материала, в соответствии с международными стандартами, обозначается буквой «B» с цифрами, которые показывают, какую сжимающую нагрузку, измеряемую в мегапаскалях (МПа), может выдержать материал без разрушения. Одновременно, что было принято ранее, по прочности бетон может характеризоваться маркой, обозначаемой буквой «M» с цифрами, которые показывают, какое предельное давление, измеряемое в кг/см²,  может выдержать материал. В строительной практике пользуются обоими обозначениями.

Приводим таблицу соответствия характеристик материала по прочности.

Класс бетона, В, МПаМарка бетона, М, кг/см²
В5М75
В7,5М100
В10М150
В12,5М150
В15М200
В20М250
В22,5М300
В25М350
В30М400
В35 М450
В40М500

Кроме марки по прочности, бетон характеризуется также такими показателями, как морозостойкость, водонепроницаемость и удобоукладываемость.

Морозостойкость маркируется как «F» с цифрой, означающей количество циклов поперечного замораживания и последующего оттаивания, может выдержать материал данной конструкции без потери прочности. Морозостойкость варьируется в пределах марок F50 – F500.

Водонепроницаемость маркируется как «W» с цифрой, обозначающей способность сопротивления водонасыщению. Для бетона, используемого при сооружении фундаментов, варьируется в пределах W2–W8. Бетон более высоких марок по водонепроницаемости применяется для строительства гидротехнических сооружений.

Удобоукладываемость маркируется как «П» с цифрой, показывающей пластичность в диапазоне П1–П5.

Например, полное обозначение «БСТ В20 П2 F100 W2» согласно ГОСТ 7473-2010 означает, что это смесь из тяжелого бетона, имеющего класс по прочности В20, средней пластичности П2, морозостойкости F100 и нормальной водонепроницаемости W2.

Как проверить бетон на прочность

Согласно требованиям СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», нагружать конструкции, изготовленные в построечных условиях из монолитного железобетона, можно только после набора материалом 70% проектной прочности. Полную прочность искусственный камень по нормам набирает по истечению 28 суток при положительной температуре не ниже 20 °C.

В реальных условиях ленточный фундамент может набрать 70%-ную прочность, достаточную для продолжения работ по возведению стен, в течение одной-двух недель. Срок набора необходимой прочности зависит от температуры воздуха в течение этого периода.

Приводим таблицу сроков набора прочности бетоном.

БетонСрок твердения, сутокТемпература наружного воздуха, °C
–30+ 5+ 10+ 20+30
Прочность на сжатие в % от нормативной за 28 суток
Класса В12,5 - В201359122335
261219254055
381827375065
5122838506580
7153548587590
142050627290100
2825657785100-

Проверка готовой монолитной конструкции на прочность осуществляется несколькими способами:

  • испытанием образцов в строительной лаборатории. Образцы материала укладываются в специальные формы в виде кубиков с размером грани 15х15 см, не менее трех из каждой партии поставленной на площадку бетонной смеси. Кубики должны набирать прочность в точно таких же условиях, что и материал, залитый в конструкцию. После установленного срока образцы передаются в лабораторию и испытываются путем сжатия под прессом;
  • ударными способами с помощью молотка Кашкарова или молотка системы Физделя. Этими приборами, имеющими рабочую часть в виде стального шарика, наносят удары по поверхности конструкции и после измерения диаметра и глубины вмятины по специальному графику определяют прочность бетона;
  • ударным способом с помощью молотка Шмидта (склерометра). Молотком Шмидта также наносят удары по поверхности конструкции, прочность бетона определяют по градуированной шкале на приборе;
  • неразрушающими методами с помощью ультразвукового сканирования, для чего используют специальный прибор, генерирующий ультразвуковое излучение, по скорости прохождения которого через толщу монолитной конструкции определяют прочность бетона.

Арматура

Для армирования монолитной ленты используется арматура классов А1 (А240), А3(А400) или А500С и высокопрочная проволока класса Вр1.

Арматура  А1 (А240) используется в качестве поперечной (хомутов) в составе пространственных каркасов или при изготовлении плоских сеток. Арматура класса А3 – в качестве рабочих стержней, устанавливаемых по длине ленты в составе пространственных каркасов или перпендикулярно к оси фундамента в составе плоских сеток.

Взамен рабочих стержней класса А3 может применяться арматура класса А500С, которая позволяет использовать сварку при изготовлении каркасов и сеток. Высокопрочная проволока класса Вр1 может использоваться взамен конструктивной арматуры класса А1.

Расчет марки бетона

В составе проектной документации для строительства крупных и ответственных сооружений, включающей многие разделы,  обязательно выполняется расчет фундамента. Расчет ленточного фундамента, в том числе определение марки бетона и сечения арматуры, для частного малоэтажного жилья и подсобных построек можно сделать упрощенным способом, так как методики расчета железобетонных конструкций, которые приведены в СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», доступны только профессиональным проектировщикам и выполняются с помощью сложных компьютерных программ.

Расчет бетона на ленточный фундамент, как и арматуры, производится с учетом воздействия на конструкцию следующих факторов:

  • нагрузки от здания;
  • величины сопротивления грунтового основания;
  • уровня и степени агрессивного действия на материалы фундамента подземных вод.

Марка бетона для ленточного фундамента частного дома, согласно с нормативными требованиями, не может быть принята меньше В7,5 по прочности. Материал более низких марок используется для устройства подготовок, подстилающих слоев в составе конструкции полов.

Для удобства расчета и подбора необходимой марки бетона и других характеристик приводим таблицы, пользуясь которыми можно подобрать материал по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости в зависимости от типа сооружения, климатических и грунтовых условий.

Таблица 1. Подбор марки бетона в зависимости от типа здания и грунтовых условий

Характеристика домаНепучинистые или слабопучинистые, непросадочные и ненабухающие грунтыПучинистые, набухающие или просадочные грунты
1-2-этажный каркасный или каркасно-щитовой домВ15 (М200)В20 (М250)
1-2-этажный дом из бруса или бревнаВ20 (М250)В22,5 (М300)
1-2-этажный дом из легкобетонных блоков - газобетонных, керамзитобетонных, пенобетонныхВ20 (М250)В22,5 (М300)
1-2-этажные дома со стенами из кирпича, камня или монолитного бетонаВ22,5 (М300)В25 (М350)

Таблица 2. Подбор морозостойкости в зависимости от климатических условий

Условия эксплуатации зданияМарка по морозостокости, F
Периодическое замораживание и оттаивание в условиях высокого уровня грунтовых вод
При температуре достигающей –40 °C зимойF150
В пределах от –20 до –40 °CF100
В пределах от –20 до –40 °CF75
В пределах от –5 до –20 °CF75
От –5 °C и вышеF50
В условиях периодического увлажнения при зимней температуре
Достигающей величины ниже 40 °CF100
В пределах от –20 до –40 °CF50
В пределах от –5 до –20 °CF50
От –5 °C и вышеF50
Периодическое замораживание и оттаивание при отсутствии грунтовых вод и температуре
Достигающей величины ниже 40 °CF75
В пределах от –20 до –40 °CF50
В пределах от –5 до –20 °CF50
От –5 °C и вышеF50

Таблица 3. Подбор водонепроницаемости в зависимости от уровня грунтовых вод и агрессивности грунтов

Условия эксплуатации зданияВодонепроницаемость, W
При отсутствии грунтовых вод и низкой агрессивности грунтов основанияW2
При периодическом подъеме грунтовых вод, возможности замачивания грунтов верховодкой и средней агрессивности грунтовW4
При высоком уровне грунтовых вод и повышенной агрессивности грунтовW6
В условиях водонасыщенных грунтов и высокой агрессивности грунтовW8

Пользуясь приведенными таблицами можно быстро подобрать необходимые характеристики бетона для фундамента.

Например, необходимо подобрать марки бетона для дома из легкобетонных блоков, возводимого на пучинистых грунтах, с высоким уровнем грунтовых вод в климатических условиях, когда температура воздуха может достигать 40 °C.

По таблице 1 определяем, что для здания с такой конструкцией стен в условиях пучинистых грунтов необходим бетон с классом по прочности В 22,5 (М300). По таблице 2 находим, что марка по морозостойкости должна быть F 100. По таблице 3 определяем водонепроницаемость W6. Удобоукладываемость бетона для частного домостроительства обычно принимают в пределах П2–П3.

Таким образом, полная марка бетона для фундамента данного дома – БСТ В20 П2 F100 W2.

Расчет сечения и количества арматуры

Растягивающие и сжимающие усилия могут возникнуть в любом месте балок, составляющих монолитную ленту, причем как в верхней, так и в нижней зонах поперечного сечения. Поэтому основная схема армирования монолитной ленты – это пространственный каркас с размещением рабочих арматурных стержней вверху и внизу поперечного сечения конструкции.

Расчет сечения продольных стержней рабочей арматуры, их количества, а также поперечных, конструктивных стержней по СНиП осуществляется после определения растягивающих и перерезывающих усилий. Эти усилия возникают под воздействием нагрузки от здания и сил, которые могут воздействовать на конструкцию вследствие морозного вспучивания, набухания под воздействием влаги или просадки грунтов.

Расчеты по методикам СНиП слишком сложны, поэтому в статье «Способы правильного армирования ленточного фундамента в подробной инструкции со схемами и чертежами» мы привели упрощенный расчет  для фундаментов малоэтажного жилья.

Принцип расчета, также отвечающий требованиям нормативов, заключается в определении сечения и количества арматурных стержней по минимальному проценту армирования для конкретного сечения – минимально установленному нормами отношению суммарной площади сечения арматурных стержней к рабочей площади сечения конструкции монолитной ленты. Кроме этого, учитывается минимально допустимый диаметр стержней для продольно и поперечно расположенной арматуры в разных условиях.

На странице указанной статьи также имеется калькулятор расчета ленточного фундамента, пользуясь которым можно рассчитать количество арматуры для монолитной ленты.

Расчет количества бетона

Покажем на примере, как посчитать объем бетона для монолитной ленты. По этому принципу работает калькулятор расчета бетона на ленточный фундамент, расположенный на этой странице.

Исходные данные:

Монолитный ленточный фундамент для одноэтажного дома с размерами в осях «1» – «3» = 10 м, в осях «А» – «Б» =  12 м, и средней несущей стеной по оси «2». Сечение фундамента: b (ширина ленты) x h (высота ленты) = 0,4 м х 0,6 м.

Схема ленточного фундамента

Схема ленточного фундамента

Формула расчета общей длины монолитной ленты:

    \[\boxed{L_{r} = N_{1} \times (L_{b} - b_{1} \times 2) + N_{2} \times ( L_{c} + b_{2} \times 2)}\]

Lr – расчетная длина монолитной ленты.

N1 – количество лент по цифровым осям.

Lb – длина ленты по цифровым осям.

b1 – внутренняя привязка ленты по буквенным осям.

N2 – количество лент по буквенным осям.

Lc – длина ленты по буквенной оси.

b2 – внешняя привязка ленты к наружным цифровым осям.

Рассчитываем длину ленты:

Lr = 3 х (10 – 0,2 х 2) + 2 х (12 + 0,2 х 2) = 3 х 9,6 + 2 х 12,4 = 28,8 + 24,8 = 53,6 м

Рассчитываем объем бетона по формуле:

    \[\boxed{V_{b} = L_{r} \times b \times h}\]

Получаем:

Vb = 53,6 х 0,4 х 0,6 = 12,86 м³

Калькулятор расчета ленточного фундамента

Для быстрого расчета объема бетона предназначен онлайн калькулятор ленточного фундамента, расположенный на этой странице.

Советы эксперта

Если вы строите свое жилье и фундамент под него собственными силами, то для получения бетона нужных марок по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости следует заказать его на бетонном заводе с доставкой на место строительным миксером. При изготовлении бетонной смеси в условиях промышленного производства гарантирована точная дозировка всех компонентов.

Каждая партия материала должна сопровождаться паспортом с указанием всех характеристик. Кроме того, при поставке заводского бетона нужно из каждой партии отобрать и сформировать образцы – кубики по методике, описанной в статье, которые после твердения можно  испытать в строительной лаборатории для проверки заявленной марки по прочности.

Если вы изготавливаете бетонную смесь самостоятельно на стройплощадке, то необходимо точно выдерживать пропорции всех компонентов, указанные в таблице в статье.