Ученые ПНИПУ нашли способ удешевить строительство на 30%
Покупая дом, мы редко задумываемся, на чем он стоит. А ведь от основания зависит и надежность здания, и его конечная цена. Часто под фундаментом создают дополнительную «опору» — грунтовую подушку. Ее делают, как правило, из привозного песка. Из-за этого строительство дорожает, а для удаленных регионов доставка сотен тонн материала за тысячи километров по бездорожью многократно увеличивает стоимость всего процесса. Существующие технологии либо дороги, либо слишком сложны. Ученый Пермского Политеха впервые в России разработал способ создания эффективной фундаментной подушки из местного связного грунта — из глины или суглинка, с неравномерным армированием горизонтальными геосинтетическими материалами. Это делает основание на 62% устойчивее, чем на обычном уплотненном грунте, а само строительство — примерно на 30% дешевле, чем с привозным песком, что поможет сэкономить миллионы рублей и ускорить процесс. О новой разработке рассказали в пресс-службе вуза.
На разработку получен патент.
В июле 2025 года в Екатеринбурге жители 26-этажного дома обнаружили глубокие трещины в грунте: он начал проседать из-за активных строительных работ рядом. В тот же месяц в Красноярске перед подъездом пятиэтажки неожиданно провалился асфальт, стена здания ушла вниз на целый метр, а людей пришлось экстренно эвакуировать. В тысячах километров от них, в Новом Уренгое, стены новостроек покрываются трещинами, потому что тающая под ними вечная мерзлота не выдерживает нагрузку.
Во многих регионах России, включая центральные области, юг европейской части, Поволжье, Западную и Восточную Сибирь, а также Дальний Восток, строители сталкиваются с серьезной проблемой — широким распространением связных грунтов. Это глины, суглинки, супеси. Их частицы соединены между собой, как в пластилине, поэтому способны сильно удерживать влагу, из-за чего материал становится пластичным во влажном состоянии и твердым при высыхании. Совсем иначе ведут себя несвязные (сыпучие) грунты — пески, гравий, щебень. Их частицы не соединены, они легко пропускают воду и не меняют своей формы.
Связные, просадочные грунты, в частности, лесс и лессовидные суглинки, широко распространены на юге Европейской части России (например, в Ростовской, Волгоградской областях, Ставропольском крае), а также в предгорьях Кавказа. Мощные толщи глин и суглинков характерны для Центральной России, включая Московскую область, и Западной Сибири (например, Тюменская, Омская области), а также покрывают значительные территории Восточной Сибири и Дальнего Востока. Обширные торфяники и илистые грунты — главная геотехническая особенность северо-западных регионов (Ленинградская, Псковская, Новгородская области), а также многих районов Западной Сибири.
Строить на связном грунте сложно. При насыщении влагой он набухает, теряет прочность и превращается в вязкую, текучую массу. Зимой же вода в нем замерзает, расширяется и вызывает морозное пучение, которое поднимает и деформирует фундамент. Весной, при оттаивании, происходит обратная, неравномерная просадка, создающая дополнительное напряжение в конструкциях. Из-за таких изменений нарушается геометрия здания, разрушаются несущие элементы, все это приводит к тому, что сооружение становится непригодным для эксплуатации.
Традиционно для усиления слабых фундаментов строят специальную подушку под зданием — мощный слой из песка или щебня. Для прочности эту конструкцию армируют, то есть в нее укладывают специальные геосинтетические материалы — прочные полимерные решетки или ткани (геотекстиль), которые работают как скелет. Они принимают на себя часть нагрузки и перераспределяют ее.
Все эти проверенные технологии разработаны и оптимизированы для работы со стабильными сыпучими материалами, такими как песок. В связи с этим стандартной практикой является замена слабого местного грунта на привозной инертный (песок, песчано-гравийная смесь, щебень). Это ведет к значительному удорожанию строительства в любом регионе. Однако для удаленных районов эта проблема особенно серьезна, так как стоимость логистики (доставки сотен тонн песка за тысячи километров) часто превышает затраты на все остальные работы по устройству фундамента.
Ученый Пермского Политеха разработал новый способ создания фундаментных подушек. Вместо дорогого привозного песка он впервые в России предложил использовать именно связный грунт с неравномерным армированием горизонтальными геосинтетическими материалами.
Для того чтобы грунт был готов к строительству, его необходимо подготовить. Сначала нужно определить и довести до нормы влажность. Материал должен быть пластичным, но не жидким. После этого его послойно уплотняют с помощью техники, пока он не станет однородным и устойчивым. Только после такой подготовки можно приступать к усилению основания.
Ученый провел ряд исследований и экспериментов и выявил эффективную схему армирования. Так, размещать слои геосинтетических материалов в связном грунте нужно не равномерно, а чаще в верхней части подушки у фундамента и реже в нижней. При таком «умном» усилении они начинают работать как единая система. Полотно, уложенное чаще под фундаментом, где давление максимально, эффективно перераспределяет нагрузку, предотвращая деформацию. Более редкое расположение слоев внизу экономит материал без потери прочности.
— Фундаментная подушка, созданная по новой технологии, выдерживает максимальную нагрузку в 340 килоньютонов на метр. Для сравнения, просто уплотненный связный грунт без усиления держит только 210 кН/м. Это означает увеличение несущей способности на 62%. Эта прочность доказывает, что такая усиленная подушка из местного материала может стать полноценным и экономичным аналогом традиционной песчаной подушки в условиях, где доставка песка нерентабельна, — отмечает доцент кафедры «Строительное производство и геотехника» ПНИПУ, кандидат технических наук Даниил Татьянников.
Технология готова к внедрению. Отказ от закупки и доставки привозного песка может сократить смету проекта на 30%. Для объектов среднего и крупного масштаба это возможность сэкономить от сотен тысяч до нескольких миллионов рублей. Кроме того, работы ускоряются за счет исключения длительной логистической цепочки: местный грунт всегда доступен, что устраняет простои. Таким образом, решение не только удешевляет строительство, особенно в удаленных регионах, но и значительно ускоряет его.
