Плюсы и минусы оцинкованных винтовых свай
В случаях, когда оцинковка не является единственно возможным вариантом, применять этот метод нужно с большой осторожностью. Согласно п
9.2.8. СП 28.13330.2012 (2017) «Защита строительных конструкций от коррозии» «не допускается применение оцинкованной стали или металлических защитных покрытий при проектировании конструкций зданий и сооружений, на которые воздействуют средне- и сильноагрессивные грунты с водородным показателем pH ниже 3 (сильнокислотные) и выше 11 (щелочные) – тяжелые глинистые почвы, торфяные и болотистые грунты, подзолистые почвы, сильноагрессивная среда которых резко увеличивает скорость коррозии цинка, в свою очередь, делая покрытие неэффективным»
Согласно п. 9.2.8. СП 28.13330.2012 (2017) «Защита строительных конструкций от коррозии» «не допускается применение оцинкованной стали или металлических защитных покрытий при проектировании конструкций зданий и сооружений, на которые воздействуют средне- и сильноагрессивные грунты с водородным показателем pH ниже 3 (сильнокислотные) и выше 11 (щелочные) – тяжелые глинистые почвы, торфяные и болотистые грунты, подзолистые почвы, сильноагрессивная среда которых резко увеличивает скорость коррозии цинка, в свою очередь, делая покрытие неэффективным».
То есть, оцинкованные сваи разрешается использовать только в слабоагрессивных грунтах со средним водородным показателем pH. В соответствии с картой грунтов в России преобладают именно слабо- и среднеагрессивные грунты, что, на первый взгляд, доказывает обоснованность применения оцинкованных свай. Однако нельзя забывать, что почвы и грунты чрезвычайно разнообразны не только в пределах крупных регионов, но и в пределах одного небольшого участка. То есть на сравнительно небольшой площади могут встречаться грунты с разной степенью коррозионной агрессивности.
Также в соответствии с формулой, выведенной Американским институтом стали и сплавов (AISI), срок службы цинкового покрытия толщиной 85 мкм в самых благоприятных условиях не превышает 15 лет, тогда как срок службы 1 мм углеродистой стали в самых агрессивных грунтах (зола, шлак) составляет 20 лет, не говоря уже об обычных грунтах, где этот показатель может доходить до 50 лет (подробнее в статье «Подбор толщины стенки ствола винтовой сваи на основании требований к сроку службы»). Степень агрессивности грунтов определяется в ходе измерений коррозионной агрессивности.
Эффективной альтернативой цинковым покрытиям для защиты свай является использование цинковых колец. Здесь используется тот же эффект протекторной защиты – создание пары из цинкового кольца в качестве анода и сваи в качестве катода, но этот способ лишен всех минусов цинкового покрытия, а именно – исключается вероятность разрушения в ходе погружения, что дает возможность для точного прогноза срока защиты. Преобладание площади катода (сваи) над площадью анода (цинковое кольцо) способствует более активному включению в процесс коррозии самого цинкового кольца.
Таким образом, цинкование может стать отличным решением для наземных конструкций и рекомендуется для объектов, к которым применяются высокие экологические требования, но проигрывает другим видам покрытия, если речь заходит о металлоконструкциях, которые будут эксплуатироваться в грунте. Следовательно, использование оцинкованных винтовых свай для фундамента в малоэтажном строительстве – необоснованная трата денег, а часто еще и неоправданный риск.
Источник
Преимущества винтового свайного фундамента
Преимущества того или иного вида фундаментов заключаются в наличии ряда свойств, которые превосходят другие виды по экономическим, прочностным показателям и трудоемкости выполнения работ. У винтовых свай имеется ряд неоспоримых преимуществ:
- время монтажа свайного фундамента для любого частного дома редко превышает один-два дня;
- стоимость фундамента из винтовых свай в несколько раз ниже стоимости ленточного монолитного железобетонного фундамента;
- такой фундамент можно выполнить без производства земляных работ;
- нет необходимости применять сложную дорогостоящую технику, установку свай можно выполнять втроем вручную, если диаметр свай не превышает 108 мм;
- работа по монтажу свай выполняется в любое время года;
- не нарушается ландшафт местности, растительный покров остается нетронутым;
- такие сваи могут устанавливаться в любой грунт, кроме каменистого и скального;
- фундамент такого типа подойдет для участка с уклоном и под любое основание.
Для монтажа фундамента с винтовыми сваями обычно используют готовые сваи заводского изготовления. Обычно для этого используют толстостенные трубы диаметром 108, 133 мм с толщиной стенки не менее 4 мм. На конце такой сваи приваривают наконечник с лопастями диаметром до 300 мм и толщиной от 10 мм с минимальным количеством швов
Важной характеристикой винтовой сваи является состав и толщина антикоррозионного покрытия. От его качества зависит долговечность фундамента и, конечно, цена сваи
Плюсы и минусы
К достоинства свайных оснований принято относить:
- Высокая несущая способность.
- Возможность строительства на проблемных грунтах.
- Слабое влияние гидрогеологической обстановки на устойчивость основания.
- Отсутствие нужды в подготовке участка, возможность работ на склонах или складках рельефа.
- Практически не требуются земляные работы.
Недостатки свайного фундамента:
- Сложность или невозможность обустройства подвальных помещений.
- Установка свай требует использования спецтехники, что увеличивает стоимость и усложняет работы.
- Невозможно с большой точностью рассчитать глубину погружения каждой опоры.
Специфика свайных оснований заключается в способности работать на влажных болотистых грунтах, что делает их предпочтительными во многих регионах с высоким уровнем почвенных вод. Свайный фундамент, установленный грамотными специалистами, полностью решает проблемы неустойчивости грунта и образует надежное и долговечное основание.
Особенности, влияющие на долговечность
Винтовые сваи изготавливаются из стали, что обуславливает высокую прочность свай и устойчивость к механическим факторам. Благодаря винтовой конструкции, сваи легко устанавливаются без применения тяжелой техники. Отсутствие ударных воздействий в процессе монтажа весьма положительно влияет на целостность внутренней структуры свай, что способствует более длительному сроку службы по сравнению со сваями с ударным типом установки.
Подробнее о свайном фундаменте и технологиях его обустройства вы можете узнать здесь Мы же отметим, что профессиональный подбор и монтаж винтовых свай обеспечивают возможность эксплуатации фундамента вплоть до 100 и более лет.
Что способствует снижению долговечности?
Негативно на срок службы свайно-винтовых конструкций влияют следующие факторы:
- Механическое воздействие подвижных грунтов. Как мы уже выяснили, винтовые сваи переносят данные воздействия лучше иных типов фундамента за счет своей конструкции. Влияние данного фактора на долговечность минимально, конечно, если речь не идет о совсем уж экстремальных условиях.
- Термическое воздействие. Сезонные колебания температур приводят к систематическим циклам расширения и сужения металла. Внутренняя структура материала нарушается, появляются микротрещины, что приводит к снижению несущей способности свай. Однако отрицательные результаты многократных циклов заморозки-разморозки, в случае использования качественных свай, проявятся не скоро. Особенно если количество свай рассчитывалось с некоторым запасом на случай снижения несущей способности.
- Химическая коррозия. В данном случае, все зависит от конкретных особенностей площадки. При высокой кислотности почв и систематическом увлажнении свай (грунтовыми или дождевыми водами) процесс коррозии будет идти быстро, а в сухих песчаниках – медленно. Так же интенсивность химической коррозии зависит от глубины монтажа свай: чем глубже, тем слабее коррозия (за счет меньшего количества кислорода, контактирующего с металлом).
- Электрохимическая коррозия. Возникает в результате окисления свай некоторыми агрессивными компонентами в составе грунтов под воздействием блуждающих токов. В зоне риска находятся фундаменты, расположенные вблизи подземных кабелей, промышленных объектов и тому подобного.
Есть ли методы увеличения срока службы свайно-винтового фундамента?
Конечно, например:
- Использование свай с более толстыми стенками. Каждый дополнительный миллиметр толщины металла прибавит около 15 лет срока эксплуатации.
- Использование свай из легированной стали защити от химической коррозии.
- Предварительная обработка свай лакокрасочными антикоррозийными покрытиями.
- Бетонирование внутреннего ствола. Это исключит попадание туда влаги, а так же увеличит несущую способность сваи. Однако использовать данный метод следует аккуратно, дабы не создать лишнего напряжение в свае. В основном, аккуратность следует проявить при подборе состава бетона.
Гидроизоляция подвала изнутри с помощью инъектирования полиуретановых смол
Грунтовая вода в подвале, что делать?
Какую длину свай выбрать
Отдельно следует отметить, что план фундамента также определяет требования к сваям. Здесь может быть предусмотрено несколько рядов свай, или неравномерное распределение нагрузки – в таких случаях применяются опоры различного размера.
Длина винтовых свай
Винтовые сваи разной длины обладают различными характеристиками и закладываются только после расчета и утверждения архитектором. Нет нужды делать длинные прутья, если это не принципиально для проекта.
Общие рекомендации по выбору длины винтовой сваи:
РегионДлина сваи (Глубина залегания плотного грунта + Глубина промерзания грунта + Высота цоколя + Участок расположения монтажного отверстия)Центральный регион (Москва, Пенза, Санкт-Петербург и т. д.)0,2 + 1,8(твёрдый слой почвы) + 0,5 + 0,1 = 2,6 м (2600 мм)Урало-Поволжье (Екатеринбург, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Киров, Магнитогорск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Нижний Тагил, Оренбург, Пермь, Саратов, Уфа, Челябинск и т.
д.)0,2 + 1,8(твёрдый слой почвы и глубина промерзания) + 0,5 + 0,1 = 2,6 м (2600 мм)Западная Сибирь (Барнаул, Кемерово, Красноярск, Новокузнецк, Омск, Новосибирск, Томск, Тюмень и т. д.)0,2 + 2,3(глубина промерзания) + 0,5 + 0,1 = 3,1 м (3100 мм)Восточная Сибирь (Иркутск и т. д.)0,2 + 2,8(глубина промерзания) + 0,5 + 0,1 = 3,6 м (3600 мм)
Длина сваи зависит от грунтов
Винтовой фундамент служит отличным решением с точки зрения экономии времени и денег, а также по показателям качества итогового результата. Кроме того, монтаж такого типа основания прост и не вызывает затруднений у строителей. В некоторых случаях, застройщик может выполнить установку своими силами (частное домостроение).
Свайный фундамент
Низкая несущая способность или водонасыщенность грунта являются одной из самых главных проблем, возникающих при строительстве любого здания. Слабые почвы не могут выдержать массы постройки, в результате чего оно начинает неизбежно проседать.
Если проседание происходит неравномерно, это неизбежно приводит к деформации и последующему разрушению здания. То же самое может произойти и при выдавливании фундамента силами сезонного пучения. Избежать подобных неприятностей позволяет свайный фундамент, разработанный для возведения построек на просадочных грунтах.
Срок эксплуатации винтовых свай
Среди факторов, которые оказывают влияние на длительность эксплуатации винтовых свай можно выделить:
толщина стали ствола винтовой сваи;
наличие и тип антикоррозионного покрытия. Собираясь купить винтовые сваи, следует обратить внимания на наличие, вид и толщину антикоррозионного покрытия, задача которого защищать сваю в почве. Особенно актуально его наличие при монтаже свай в химически активный грунт. В качестве покрытия используется оцинкование или полимерное покрытие. Чем толще слой покрытия, тем более длительный срок оно будет защищать металл от коррозии.
химическая активность почвы в месте монтажа сваи. Так, например, песок или сухой сланец имеет самую низкую химическую активность. В этих грунтах не покрытая защитным составом свая прослужит более 300 лет, а при наличии защиты до 800 (расчетные данные, зависят в т.ч. и от типа покрытия). И напротив, в грунтах с высокой химической активностью (торф, морской грунт, ил) срок службы сваи составляет около 30 лет. При наличии покрытия он может быть продлен до 75 лет.
Прочность грунта основания
Одним из исходных данных при расчёте допустимой нагрузки на винтовые сваи являются прочностные характеристики грунта на участке строительства. Их точное определение возможно при выполнении изыскательского бурения.
Если вызов геологов не предусмотрен бюджетом – можно самостоятельно оценить залегающий грунт. Для этого достаточны информация о составе грунтов на конкретном участке и умение использовать в справочниках соответствующие данные. Примерные значения расчётных сопротивлений (кг/см2) грунтов на глубине 1,5м следующие:
- глина – 3,7–4,7;
- суглинки и супеси – 3,5–4,4;
- песок (от мелких фракций до крупных) – 4–6.
Такие данные содержат и строительные справочники, и СНиПы.
Разновидности опор
Производители свай предлагают несколько видов изделий. Они различаются по нескольким критериям:
- размерам;
- наконечникам;
- по ширине и количеству лопастей;
- типу стали (материалу изготовления);
- защитному покрытию.
По диаметру и длине
Длина опоры в каждом случае рассчитывается индивидуально
При этом важно учитывать несколько показателей:
- глубину, на которой залегает плотный грунт;
- глубину промерзания почвы в регионе;
- высоту цокольного этажа.
Диаметр и длина винтовых свай рассчитывается индивидуально. В большинстве случаев длина опоры варьируется в пределах 2500-3500 см.
Диаметр опор — от 57 мм до 130 мм. От этого показателя зависит прочность готовой конструкции и несущая способность фундамента. Производители предлагают несколько вариантов изделий:
- Маленький диаметр опоры 57 мм. Для такой сваи нагрузка составляет 800 кг. Сфера использования такого фундамента относительно узкая: установка ограждений из сетки-рабицы или штакетника.
- Труба диаметром 76 мм. Она подходит для строительства заборов из частого штакетника или профнастила. Максимальная нагрузка достигает 3000 кг.
- Диаметр 89 мм. Использовать опоры можно для возведения беседок, легких гаражей, хозпостроек, веранды. Несущая способность достигает 4-5 т.
- Диаметр 108 мм. Такие трубы рекомендуют при строительстве небольших бревенчатых срубов и каркасных домов. Опора выдерживает до 5-9 т.
- Диаметр 133 мм. Сваи с максимальной нагрузкой 12-14 т используются в малоэтажном строительстве, когда в качестве строительных материалов используется кирпич или газосиликатные блоки.
По типу наконечников
Винтовые сваи бывают 2 видов:
- Литые. Такие элементы изготавливаются путем литья, в результате наконечник с лопастью представляет собой единую деталь. Они характеризуются повышенной прочностью, однако их цены выше. Применять их рекомендуют на твердых каменистых почвах.
- Сварные. Эти наконечники изготавливаются путем приваривания лопасти к наконечнику. Низкая цена объясняется относительно низкой прочностью. Если такую опору попытаться поднять из земли, есть высокий риск срыва лопасти.
Винтовые сваи бывают литые и сварные.
По количеству лопастей
Опоры бывают:
- Однолопастными. Их рекомендуют к использованию на грунте с высокой несущей способностью. Однолопастные сваи со сварным наконечником быстро достигают критической нагрузки, что вызывает срыв лопасти.
- Многолопастными. Наличие 2 лопастей обеспечивает повышенную стойкость к горизонтальным, вдавливающим и выдергивающим нагрузкам.
По материалу изготовления
В зависимости от применяемой стали выделяют несколько видов опор:
- сталь СТ3 — из нее производят сваи, подходящие для грунта со слабой химической агрессивностью;
- Ст20 — такой сплав рекомендуют для работ на почвах средней химической агрессивности;
- опоры из стали 30ХМА и 09Г2С подходят для высокой химической агрессивности среды.
Сваи различаются по материалу изготовления.
По типу защитного покрытия
Стальные опоры после установки будут взаимодействовать с влагой, поэтому им необходима надежная наружная защита от коррозии. Лучше всего выбирать изделия, которые уже обработаны защитным составом на заводе. Существует несколько типов покрытий. Максимальную защиту обеспечивают эпоксидные и полиуретановые составы, а также цинкование холодным способом.
По области применения
Сваи различаются шириной и расположением лопастей, строением наконечника. Эти особенности влияют на эксплуатационные характеристики. По области применения винтовые опоры делят на 4 категории:
- Изделия с 1 широкой лопастью, которая расположена на коротком наконечнике. Они подходят для работы на любых грунтах. Для строительства частных домов из блоков следует брать опоры большого диаметра и соблюдать малый шаг при установке.
- Сваи с 2 лопастями, расположенными на разной высоте. Для установки такого фундамента требуется специализированная техника. Опоры подходят для строительства 2-этажных дачных домов и характеризуются повышенной устойчивостью к усадке и выдергиванию.
- Изделия многовитковые с длинным наконечником и узкими лопастями разработаны для установки в каменистый грунт.
- Сваи без острого наконечника имеют ограниченные функции и предназначены для строительства в условиях вечной мерзлоты.
Сваи имеют разные области применения.
Правила установки винтового фундамента
- Главное правило – сваи должно вкручиваться вертикально с минимальным отклонением от оси не более 1-2 градусов.
- Не рекомендуется вкручивать винтовые сваи там, где под фундамент была выкопана яма.
- После установки винтовых свай их рекомендуется залить бетоном. Если данный фундамент должен нести конструкцию большого веса, то для усиления такого фундамента заливка винтовых сваи бетоном позволило бы сильно укрепить конструкцию. Заливка бетоном винтовых свай может предотвратить их преждевременное разрушение от проникновения внутрь свай воды (в следствии коррозии) и её замерзания в периоды низких температур.
- Винтовые сваи не устанавливаются на скалистом грунте и крайне не рекомендуется устанавливать такие сваи на грунтах биогенного характера — торфяниках, или рыхлых просадочных грунтах.
Преимущества и недостатки
Свайный фундамент обладает рядом преимуществ:
- Технология позволяет построить здание на любом грунте.
- Минимальное количество земляных работ на этапе подготовки.
- Экономия времени. Для установки требуется 2-3 дня.
- Возможность строительства на участках со сложным рельефом.
- Экономия средств. Свайный фундамент обходится на 20-40% дешевле, чем ленточный.
- Высокая прочность и длительность эксплуатации.
- Возможность установки вручную без привлечения специализированной строительной техники.
- Модернизацию строения можно проводить уже после возведения фундамента (прокладку инженерных сетей, изменение планировки дома).
Свайный фундамент позволяет построить здание на любом грунте. У фундамента из свай существует несколько недостатков, однако их можно минимизировать:
- На скалистых и каменистых почвах работы по установке крайне затруднены.
- Металл подвержен коррозии, поэтому для защиты от влаги потребуется гидроизоляция и устройство ливневой канализации.
- При таком фундаменте строительство полноценного подвала или цокольного помещения невозможно, однако закрыть снаружи балки все же необходимо.
- Для утепления пола в здании потребуется внести дополнительные средства.
Метод горячего цинкования винтовых свай
Цинкование предохраняет металл, из которого сделаны винтовые сваи, от коррозии. Для покрытия цинком винтовых свай мы используем самый надежный и, пожалуй, единственно возможный для крупных металлических конструкций сложной формы метод – метод горячего оцинкования.
При горячем оцинковывании винтовая свая погружается в ванну с расплавленным и нагретым до температуры 450-460 C o цинком. Толщина оцинковывания в этом случае равна 100 микронам, а адгезия цинка к стволу и лопасти винтовой сваи максимальна. Кроме того, цинк попадает не только на наружную поверхность винтовой сваи, но и внутрь ствола сваи, что делает ее полностью защищенной от коррозии. Оцинкованные винтовые сваи можно не заливать пескобетоном, если не требуется усилить несущую способность сваи.
Оцинкованные винтовые сваи оптимально использовать при строительстве в агрессивных средах (закисленных, обводненных и одновременно насыщенных кислородом, соленых и иных почвах и в водоемах). Кроме того, при необходимости строительства максимально экологичного свайно-винтового фундамента (например, для изготовления мостков в зарыбленном пруду без постоянного обновления воды), именно оцинкованные, а не покрытые битумной мастикой или краской по черному металлу, винтовые сваи являются наилучшим решением. Ведь цинк является нейтральным веществом, не содержащим алкидных смол и других продуктов на основе нефти, нередко представляющих опасность для обитателей водоемов.
Стойкость к агрессивным воздействиям у оцинкованной винтовой сваи приближается к аналогичным показателям сваи из стали. Если сравнивать с обычными сваями, имеющими битумное покрытие, оцинкованные винтовые сваи долговечнее минимум в два раза (то есть расчетный срок службы оцинкованной сваи составляет приблизительно 200 лет). Это обусловлено не только изначальными антикоррозийными свойствами цинкового покрытия, но и с тем, что цинк, нанесенный на железо, обладает уникальной способностью восстанавливать поврежденные участки оцинкованного покрытия. Связана данная способность с разностью электрических потенциалов цинка и железа (если сказать по-научному, то цинк имеет положительный потенциал и является анодом, а железо имеет отрицательный потенциал, являясь катодом; благодаря разнице потенциалов возникает электрохимическая реакция осаждения частиц анода на катод). Скорость восстановления цинкового слоя составляет около 2 мм в год, чего вполне достаточно для полной регенерации оцинкованного покрытия на винтовой свае даже при значительных механических повреждениях оцинкованной сваи при закручивании (например, о камни, содержащиеся в грунте, и т.п.).
