Виды грунтов в строительстве и их свойства

Одним из ключевых факторов, влияющих на выбор участка под строительство, является состав почвы. Методы изучения свойств почвы и выделение ее основных свойств выбираются в соответствии со строительной классификацией грунтов.

В ходе геологических исследования, зачастую, важнейшую роль играет определение коэффициента усадки грунта. Этот показатель дает правдивую оценку тому, как будет вести себя почва, когда на нее будет действовать нагрузка от построенных конструкций. Правильное определение вида грунта для строительства и понимание свойств грунта минимизирует риски возникновения проблем при реализации строительного плана на участке.

Сыпучие материалы, которые используются при возведении разного типа объектов - вот что такое грунт в строительстве. Основной документ, отображающий полную строительную классификацию грунтов по их физическим и химическим свойствам, является ГОСТ 2501-2011. По ГОСТ грунты делятся на:

• Скальные
  

Самыми прочными грунтами признаны скальные, наряду с ними еще гранит со сланцами. Это сплошной или с трещинами скальный массив, состоящий из твердых пород, которые имеют между собой крепкие структурные связи. Характеризуется скальный массив высоким пределом прочности при сжатии и отсутствием промерзания, постоянным минеральным составом, высокой плотностью, минимальной морозной пучинистостью. Такие свойства делают грунт идеальным основанием под возведение домов.

Недостатком скальных пород является сложность механической обработки, то есть бурение таких массивов сложное и энергоемкое. Помимо этого опасность представляет и боковой сдвиг. Если нужно заложить на таком массиве фундамент, то это делается на поверхности, т.е. без заглубления.

Разновидности грунтов скальных, наиболее часто встречающихся в природе, являются грунты-конгломераты. Они на 50% состоят из твердых пород крупной формы и компонентов, которые между собой жестко сцеплены. Однако обработка массива-конгломерата более легкая. На такого вида основания хорошо обустраивать ленточный фундамент, глубина залегания которого не превышает 0,5 метров.

• Дисперсные
  

Дисперсными называются составные грунты, в которых входят твердые частицы, зерна и обломки, связанные между собой механическими, физическими или физико-химическими связями. В группу дисперсных грунтов входят:

• галька, валуны, дресва;
  
• глины;
  
• суглинки;
  
• супеси;
  
• песок и ил;
  
• торф;
  
• лессы.
  

Каждый вид грунта обладает разными свойствами и характеристиками, напрямую влияют на подготовку плана строительных работ. В ходе геологических изысканий устанавливается не только вид почвы, но и пригодность конкретного участка для строительства объектов.

• Мерзлые
  

Мерзлые грунты при температуре ниже нуля градусов по Цельсию содержат лед. При нахождении почвы в мерзлом состоянии более 3-х лет, она приобретает свойства свойства вечномерзлого грунта (плотность, влажность, прочность, теплопроводность и др.)

Когда температура грунта поднимается выше нуля градусов, начинается процесс таяния, что приводит к изменению структуры почвы и ее физико-механических характеристик. В результате таяния появляются жидкие грунты. 

Особенность мерзлых грунтов - просадка с уменьшением объема, которая возникает при таянии. 

Природные грунты - это класс геологических образований, в формировании которых участвовали природные процессы в виде дуновения ветра, смещения плит, разрушения горных пород и воздействия воды. Состоят образования из глины, гумуса и различных монолитных частей.

Природные виды грунтов и их свойства позволяют использовать такие составы в сельском хозяйстве, ландшафтном дизайне и при посадке комнатных цветов.

В группу природных входит несколько типов грунтов:

• скальные - с жесткими связями между частицами;
  
• дисперсные (глины и пылеватые почвы) - минеральные частицы в составе слабо связаны между собой;
  
• биогенные - содержат органические вещества, включая неразложившиеся остатки животного и растительного происхождения, ил, торф.
  

Перед строительством объекта в обязательном порядке природные грунты и их свойства подвергаются анализу, чтобы понять, как он поведет себя при в процессе возведения объектов и их дальнейшей эксплуатации. На основании полученных данных выясняется, что на природные грунты оказывают минимальное воздействие строительство дорог. В других случаях влияние на почву настолько сильно изменяет ее физико-химические свойства и состав, что природные грунты переквалифицируются в техногенные. К таким видам воздействия относится обработка почвы человеком и перевозка природных грунтов.

Искусственными грунтами называется класс грунтов, которые были образованы из-за действий человека. Выделяют два вида техногенных грунтов:

1. Грунты, которые подверглись техногенному изменению в том месте, где первоначально были образованы. Такие процессы возникают при внесении химикатов и загрязнении различными отходами. В результате происходит разрушение горной породы.
   
2. Переотложенные или перемещенные. Для этого в месте, где залегает грунт, проводят взрыв, приводящий к разрушению породы, а затем песок выкапывается с помощью экскаваторов. После этого грунт, который добыли, перемещается в место, где его очищают от примесей, сортируют по фракциям.
   

Строительные грунты различаются в зависимости от наличия в них органических компонентов, которые влияют на состав и ценность почвы. Используют техногенные грунты для создания естественного основания под закладку фундаментов, дорог и пешеходных зон.

Искусственные грунты, прошедшие дополнительную обработку, применяются в строительстве. К таковым относятся:

• щебень;
  
• отсев;
  
• песок;
  
• строительная глина;
  
• вскрыша и другие.
  

Техногенные грунты характеризуются низкой несущей способностью, подверженностью к деформации, необходимостью дополнительной трамбовки и возможности поддержания влажности на заданном уровне. Ввиду этих особенностей к проектированию фундамента при строительстве сооружений на искусственных грунтах необходимо уделять особое внимание. Учитывая все характеристики пород при планировании строительства, можно гарантировать надежность, безопасность и долговечность возводимых объектов.

Лессовые грунты имеют буро-желтый, желтоватый или светло-коричневый оттенок. Залегают они под слоем почвы. Имеют неустойчивую структуру, так как в них содержится много больших пор до 3 мм в диаметре и воздуха. Пористость почвы достигает 60%. В состав лессовых грунтов входят пылевые частицы, частички глины, в меньшем количестве - песок. Характерной чертой таких пород являются вертикальные “бороздки”, прожилки и канальцы.

Лессы относятся к разновидностям лессовых грунтов. Это породы палевого цвета, с пористостью 40-55%, пронизанные тонкими канальцами. Также существуют лессовые суглинки темно-бурого оттенка, который приобретается ввиду большого присутствия глины в составе. Они менее просадочные, так как имеют более плотную и менее пористую структуру.

Лессовые грунты и их строительные свойства имеют одну особенность, которую необходимо учитывать при строительстве - это способность породы к просадке. Если грунт намокает, то теряет свою прочность, деформируется под собственной тяжестью, при этом осадка будет неравномерной. Ввиду этого при возведении зданий требуется применение особых технологий строительства и обустройства специальной защиты, которая будет предотвращать намокание грунта.

Четкого набора для определения свойств строительного грунта нет, так как в его состав могут входить частицы разных пород и фракций, придавая те или иных характеристики. Основными строительными свойствами грунтов принято считать:

• Плотность - показатель, для расчета которого берут массу одного кубометра почвы. Для нескальных пород в среднем плотность составляет 1,5-2 тонны/м3, для скальных - до 3 тонн.
  
• Влажность  - показывает, насколько почвы насыщены водов. Выделяют две группы грунтов в зависимости от влажности: 
  

1. сухие - к ним относятся грунты, в составе которых менее 5% влаги;
2. мокрые - показатель влажности в них может достигать 30%.

• Размываемость - показывает, с какой скоростью перемещается поток жидкости, способный вымывать породу. Для глин показатель размываемости составляет 1,5 м/сек., для мелкопесчаных пород - менее 0,6 м/сек.
  
• Разрыхленность - показывает, как ведет себя грунт при разработке. Каждый вид грунта при этом увеличивается в объеме, после чего на протяжении длительного времени не может восстановить первоначальные размеры. 
  

В строительстве разрыхленность классифицируется на:

1. Первоначальное - его измеряют сразу после разработки.
   
2. Остаточное - измеряется после естественного уплотнения грунта под воздействием влаги, массы вышележащих слоев, механического влияния.
   

• Сцепленность - напрямую влияет, насколько сложно будет разрабатывать грунт. Наибольшим показателем сцепленности обладает мерзлый грунт, поэтому работать с ним максимально трудоемко и проблематично. Для песчаных почв этот показатель составляет всего 0,003-0,05 Па, для глин - 0,005-0,2 Па.
  
• Пучинистость - свойство грунтов увеличивать объем при насыщении влагой. Это важный показатель, который учитывается при закладке фундаментов. Пучение почвы происходит, как правило, во время заморозков. Замерзая, влага в грунте приводит к его расширению. В этот момент давление почвы на объекты заметно повышается, что может вызвать их разрушение, выдавливанию из грунта.. 
  
• Несущая способность - определяет, каким может быть максимально допустимое давление на единицу площади, которое материал способен выдержать. Самая высокая несущая способность у щебня и гальки, самая низкая - у супесей.
  
• Угол естественного откоса - важный показатель по время рытья траншей, обустройства котлованов, откосов, отвалов и при формировании насыпей.
  

Зная основные строительные свойства грунтов на участке, можно организовать строительно-земляные работы таким образом, чтобы они проходили быстрее, проще и эффективнее. 

Использование простых способов определения, какие типы грунтов бывают по внешнему виду, позволит быстро и точно определить на месте, с какой породой предстоит работать. Это важно при определении участка под строительство.

Признаки сухой породы:

• Глина - твердая масса в кусках. При ударе трудно раскалывается на комья. Чтобы растереть ее в порошок, придется приложить много усилий.
  
• Суглинки - имеют вид твердых комьев. При ударе разлетаются на множество мелких осколков. При растирании в руках преобразуются в комочки. В составе присутствует небольшое включение песка.
  
• Супеси - куски породы легко рассыпаются в руках. В растертом состоянии масса неоднородна. Песок в составе хорошо заметен.
  
• Песок - рассыпчатая масса, в которой при растирании хорошо ощущаются отдельные песчинки.
  

Признаки пород в мокром состоянии: