ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЙ ФУНДАМЕНТ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при сооружении фундамента мелкого заглубления или основания строительной конструкции.
Известен теплоизолированный фундамент, содержащий мелко заглубленные последовательно расположенные от грунта пенопластовые воздухопроницаемый и теплоизолирующий слои, на которых расположен слой бетона (FI 75384, E02D 27/01, Е04В 1/70, Е04В 1/92, 1988).
Для повышения несущей способности и технологичности изготовления фундамент сформирован из пенопластовых или пеноуретановых плит, сверху и между торцами которых выполнены бетонные вставки с образованием монолитной стяжки в виде верхнего настила (GB 2300009, Е01С 3/00, E02D 27/01, Е04В 1/00, 1996). Конструкция может быть дополнительно укреплена нижней бетонной стяжкой, также выполненной в виде настила (ЕР 1258566, E02D 27/01, 2002).
Известен также теплоизолированный фундамент, включающий расположенные на промерзающем грунте жесткое тело с выступами и штрабами со стороны, обращенной к грунту, и вкладышами в штрабах фундамента из материала, имеющего модуль деформации, отличный от модуля деформации материала выступов, причем вкладыши в штрабах выполнены из теплоизоляционного материала, например, пенополистирола (RU 2135693, E02D 27/01, 27/35, 1999).
Наиболее близким к заявляемому является теплоизолированный фундамент, содержащий несущий, и теплоизолирующие элементы, при этом несущий элемент представляет собой армированную бетонную плиту, снизу которой выполнены штрабы, а теплоизолирующие элементы образованы пенополистирольными вкладками, расположенными в штрабах, и пластинчатым утеплителем, защищенным гидроизолирующими мембранами (WO 2005042854, E02D 27/01, 31/02, 31/10; Е04В 5/00, 2005).
Однако известные теплоизолированные фундаменты сложные в конструктивном выполнении, поскольку они выполнены из многоэлементных конфигурированных узлов.
Задача предлагаемого технического решения заключается в упрощении конструкции фундамента.
Решение указанной задачи заключается в том, что в качестве несущего, гидроизолирующего и теплоизолирующего элементов в нем использована мелко заглубленная под возводимое строение плита из экструдированного пенополистирола толщиной, выполненной согласно формуле
где δ - толщина экструдированного пенополистирола, м;
λ - коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола, Вт/(м·°С);
2
R - приведенное сопротивление теплопередаче, м·°С/Вт.
2
Формула (1) применима для строений с нагрузкой на фундамент до 5 т/м, каковыми являются, в частности, сооружения с фундаментом мелкого заглубления, где, как установлено авторами (это видно также из формулы), зависимость толщины фундамента от нагрузки может не учитываться. Дело в том, что гораздо более резкая зависимость здесь проявляется между теплоизолирующи и водопоглощающими свойствами фундамента в зависимости от его толщины. Важно лишь исключить пучение грунта под строением, связанного с промерзанием грунта в зимний период. В предлагаемой конструкции, как установлено на практике, это исключается.
Обозначив,
н
где δ - номинальное значение толщины экструдированного пенополистирола, формула (1) приводится к виду:
Полученная формула (3) используется далее для удобства представления толщины фундамента в относительных единицах.
2
Например, для возведения в Ленинградской области фундамента под строение из пеноплэкса марки 40 имеем: λ=0,032 Вт/(м·°С); R=3,2 м·°С/Вт. Согласно формуле (1), δ≥0,032(3,2-1,05), т.е. δ≥0,043 м. Из стандартного ряда сортаментов выбирают пеноплэкс-40 толщиной 50 мм.
Причинно-следственная связь внесенного изменения с достигнутым техническим результатом заключается в том, что одновременное выполнение несущей, теплоизолирующей гидроизолирующей функций монолитно выполненного из экструдированного пенополистирола фундамента возможно только при выполнении размерной характеристики согласно формуле (1). В противном случае фундамент может деформироваться, что приведет к ухудшению тепло- и гидроизоляционных свойств или даже к разрушению строительной конструкции.
Предлагаемый фундамент может иметь форму сплошной плиты либо рамы по периметру строения.
На фиг.1 приведен чертеж фундамента; в табл.1 представлены технические характеристики фундамента при различных значениях δ.
Теплоизолированный фундамент (фиг.1) представляет собой плиту 1, мелко заглубленную в грунт 2 под возводимое строение, стена, дополнительный теплоизоляционный слой стены и пол которого обозначены поз.3, 4 и 5 соответственно. Плита 1 выполнена из экструдированного пенополистирола толщиной согласно формуле (1). По месту установки фундамента 1 снизу выполнена выравнивающая подсыпка 6 и верхняя уплотнительная отмостка 7 здания.
3
2
В табл.1 приведены результаты испытания вариантов физической модели теплоизолированного фундамента в зимний период при номинальном, допустимом и запредельных значениях его толщины и подводе тепла из расчета 50÷100 Вт/м. Как видно из таблицы, при температуре наружного воздуха от -20 до -25°С и номинальном значении толщины фундамента температура в помещении близка к комнатной, составляя 13÷22°С. При этом водопроницаемость фундамента обеспечивается в норме (22÷30 Г/м в сутки). С
н
н
2
уменьшением толщины фундамента до 0,5 δ  существенно увеличиваются теплопотери, что подтверждается снижением температуры в помещении до 5÷14°С. Дальнейшее уменьшение толщины фундамента до 0,1 δ приводит к деформации конструкции, вплоть до ее разрушения. При этом водопроницаемость увеличивается до 55÷72 Г/м в сутки, а при достижении минусовой температуры сооружение промерзает.
Использование предлагаемого технического решения по сравнению с его аналогами позволяет:
- упростить конструкцию целевого сооружения за счет его однослойного исполнения, поскольку используемый материал при соблюдении условия согласно формуле (1) выполняет несущую, теплоизолирующую и гидроизолирующую функции;
- обеспечить равномерное распределение нагрузки на большую площадь основания;
- возводить сооружения на «слабых» почвах, поскольку исключено разрушающее воздействие пучинистых грунтов;
- обеспечить дренаж по всему периметру сооружения;
- обеспечить технологичность возведения фундамента, что имеет следствием исключение сырых процессов, сокращение длительности и стоимости строительства.