Читать книгу: «Фундамент на винтовых сваях», страница 3

Глава 5 Лакокрасочные покрытия для винтовых свай

Поскольку окрашивание винтовых свай наиболее употребимая защита их от коррозии, остановимся на этом вопросе подробнее.

Лакокрасочное покрытие играет важную роль в увеличении срока службы винтовых свай. Сегодня на строительном рынке можно встретить большое разнообразие лакокрасочных материалов для металлоконструкций. Однако особенности эксплуатации винтовых свай вносят свои требования, влияющие на выбор покровного материала.

1. Взаимодействие поверхности винтовых свай с внешней средой

Различают три основных участка винтовой сваи, воздействие на которые со стороны внешней среды несколько различаются:

– Наземная часть сваи

– Тело трубы в толще грунта

Окончание тела сваи и наконечник с лопастью или винтом в наиболее плотных слоях грунта

Винтовая свая в грунте

Очевидно, что условия, которые оказывают влияние на винтовую сваю, могут быть различны на данных участках. Соответственно, нужно так подбирать антикоррозионное покрытие, чтобы оно удовлетворяло защите сваи на всем ее протяжении.

Так, наименьшее химическое воздействие испытывают наземные участи сваи, на которые устанавливается обвязка – здесь труб испытывает соприкосновение только с окружающим воздухом, а также водяными парами. Если цоколь дома закрыт, то влияние воздуха практически не сказывается на состоянии свай, хорошая вентиляция обеспечивает отвод водяного пара, и стандартного покрытия для металлоконструкций вполне достаточно.

Верхняя часть заглубленной сваи трубы находится в области контакта с грунтом и с атмосферой. Здесь наиболее сильное влияние почвенной коррозии. Почва здесь насыщена кислородом, что приводит к интенсивному ржавлению металла.

На углубленных участках меньше доступа кислорода и влаги, и сам грунт более плотен, поэтому теснее прилегает к телу трубы. Это слой инертен по отношению к металлу и коррозия сама по себе меньше, но высока повреждения покрытия в процессе завинчивания. На этом участке сваи повышается роль механической прочности лакокрасочного слоя.

2. Подготовка винтовой сваи к окрашиванию

Как и любая поверхность, поверхность сваи тоже готовится к нанесению лакокрасочного материала, и от этого во многом зависит качество покрытия в целом. Процесс подготовки включает в себя:

– Механическую очистку поверхности

– Абразивную обработку

– Химическую обработку, обезжиривание

– Высушивание

Механическая очистка играет важную роль в подготовке поверхности к окрашиванию. Дело в том, что трубы, из которых изготавливаются винтовые сваи, почти стопроцентно проводят некоторое время на складах. Даже только что выпущенные трубы с завода покрыты специальными антикоррозионными составами, маслом и проч. Если труба хранится на открытом складе, она подвергается воздействию водяных паров в воздухе, атмосферных осадков, и поверхность уже корродирует. Большинство труб, закупаемых для обработки, покрыто тонким слоем ржавчины. Наносить на него слой ЛКМ нежелательно, так как адгезия к такой поверхности ухудшается.

На первом этапе труба очищается от грязи, масла и т.д., затем подвергается более глубокой очистке. Это может быть очистка металлическими щетками, удаляющими самые крупные включения окалины, ржавчины и проч. На трубе появляется металлический блеск, а поверхность становится шероховатой, что способствует более качественной адгезии лакокрасочного материала.

Более высокого качества поверхность приобретает после абразивной обработки. Наиболее загрязненные и заржавевшие участки зачищают шкуркой или используют пескоструйную обработку всей трубы.

Поскольку даже после абразивной обработки на поверхности остается достаточное количество органических составляющих, пленок жира, масел и тому подобных, поверхность необходимо обезжирить. Обычно для этого используются стандартные растворители: уайт-спирит или растворитель №646.

Высушивание происходит буквально в считанные часы. Проверить качество обезжиривания можно простым способом – протереть металл фильтровальной бумагой. Качественное обезжиривание не оставит на бумаге следов масла.

Следует отметить, что окрашивать поверхность желательно сразу после обезжиривания, в крайнем случае – не позднее, чем через сутки. Более того, можно окрашивать поверхность свай без обезжиривания сразу после механической обработки.

Винтовые сваи после пескоструйной обработки

3. Грунтовка поверхности

Лакокрасочное покрытие должно быть нанесено минимум в два слоя. Первый слой обеспечивает достаточную степень адгезии (прилипания) краски к металлу. Второй слой, собственно, образует защитную пленку. Опыт показывает, что чем тоньше слои и чем их больше, тем прочнее покрытие.

Обычно для грунтовки используют ту же самую краску, что и для основного покрытия. Иногда пользуются специальными грунтами по металлу.

4. Окрашивание поверхности

Существует четыре основных способа окрашивания поверхности винтовых свай:

– Окраска кистью или валиком

– С использованием краскопульта

– Полное погружение сваи в красочный раствор

– Камерное окрашивание (электростатическое распыление)

Каждый способ предъявляет свои требования к лакокрасочному материалу. Так, для окрашивания в специальных камерах годится только специальная порошковая краска. Она достаточно дорога, но качество окрашенной поверхности считается самым высоким. Понятно, что для погружения свай и электростатического окрашивания требуются просторные помещения – эти способы используют только на достаточно крупных предприятиях, производящих винтовые сваи.

Окрашенные сваи

5. Стойкость к истиранию поверхности

Как показывают исследования, существенный вклад в износ поверхности сваи производится в момент заворачивания ее в землю. Грунт выступает в виде абразивного порошка, и стойкость покрытия к истиранию должна быть достаточно высока. Особенно это существенно в нижних слоях грунта, где он более плотный и зачастую включает в себя мелкие камни.

Лучшие износостойкие качества проявляют полиуретановые лакокрасочные материалы, при толщине их нанесения 30—60 мкм. Несколько меньшую стойкость имеют эпоксидные краски. Толщина покрытий при равной износостойкости должна составлять при их использовании до 80—120 мкм.

Стандартная эмаль для окраски металла

6. Битумная мастика для винтовых свай

Наиболее проблемным участком сваи с точки зрения коррозии является ее окончание, не заглубленное в грунт. В точке стыка с землей свая подвергается интенсивному воздействию водяных паров и естественной влажности грунта, воздействию талых вод и дождевых потоков и т. д. Поэтому целесообразно дополнительно защитить этот участок винтовой сваи от воздействия в первую очередь воды.

С этой целью широко применяется грунтовка окончания сваи гидрофобной мастикой. Окрашивание мастикой ведется от самого места выхода сваи на поверхность и до оголовка.

Выступающие над землей части сваи покрываются мастикой

Эластичная пленка мастики поверх лакокрасочного покрытия создает дополнительную защиту сваи от коррозии. Используется, как правило, обычная битумная мастика, которую применяют для гидроизоляции многих материалов – металла, дерева, бетона и проч.

Мастика наносится обычной широкой флейцевой кистью или специальным квачом. Следует работать с мастикой осторожно – чтобы избежать загрязнения рук и одежды. Использовать мастику можно даже после большого перерыва в работе – она легко растворяется в специальных растворителях, типы которых указаны на упаковке.

7. Полиуретановые краски для окрашивания свай

Исходя из вышесказанного, к лакокрасочному материалу предъявляются следующие основные требования:

– Красочная пленка должна быть водонепроницаемой

– Высокоэластичной, так как при высоких нагрузках возможно повышенное ошелушивание, вызванное хрупкостью карсночной пленки

– Достаточно прочной и твердой, чтобы препятствовать механическим воздействиям

– Иметь химическую и электрохимическую пассивность

Строгий подход к окрашиванию различных элементов винтовой сваи требует учитывать многие факторы, это:

– Марка стали, из которого изготовлена свая и лопасти

– Рельефность поверхности трубы

– Габариты сваи

– Предполагаемые нагрузки, в том числе механических

– Стоимость лакокрасочного материала

Мы уже отмечали, что в последние годы наиболее оптимальным является использование полиуретановых смесей. Они наиболее полно учитывают особенности окрашивания поверхности и эксплуатации винтовых свай.

Полиуретановые краски представляют собой гомогенизированную смесь, в которой содержатся полиэфирные смолы, некоторые наполнители, отвердитель и цветовой пигмент. В промышленности такую краску выпускают в виде сыпучих порошков, и ее можно закупать в специальных мешках и готовить на месте – тогда стоимость краски значительно сократится, особенно если планируется большой объем производства винтовых свай.

Камерная окраска свай

Однако следует обратить внимание, что существуют специальные условия хранения готового раствора – в течение 12 месяцев при температуре от 0 до +20 градусов Цельсия и влажности не выше 70 процентов. Следовательно, разводить красочный состав нужно с учетом этих требований. Если краска, заготовленная с избытком, начнет портиться, ее лучше не использовать – иначе окраска и эксплуатация свай будет происходить вне соответствия нормам, что, в конце концов, ухудшит антикоррозионную защиту.

Относительно высокая стоимость полиуретановых ЛКМ по сравнению с эпоксидными аналогами окупается:

– Во-первых, качеством поверхности, а, следовательно, более высокой степенью антикоррозионной защиты винтовых свай

– Во-вторых, тем, что расход краски на окраску существенно ниже, так как защитная пленка требуется более малой толщины при равных условиях

Отметим, что использование полиуретановых красок требует как минимум краскопульта и средств защиты дыхательных путей при работе. Это определяется высокой дисперсностью материала – то есть частицы краски имеют очень малые размеры.

Полиуретановые краски различаются и по степени матовости поверхности. Для винтовых свай можно использовать типы красок, дающих как матовую, так и глянцевую поверхность. Глянцевая поверхность винтовых свай имеет более привлекательный внешний вид, и, если не планируется закрывать внешние окончания труб под домом, лучше использовать именно ее.

Что касается конкретных фирм-производителей, то здесь при условиях использования и эксплуатации винтовых свай особого различия нет. Конечно, зарубежные фирмы давно зарекомендовали себя качеством (и высокой, признаться, ценой), но отечественные аналоги справляются со своей задачей не хуже. Сегодня широко налажено даже российское производство порошковых красок для камерной окраски, а раньше такие материалы можно было закупить только за рубежом.

Мы вкратце рассказали о способах защиты винтовых свай от коррозии путем нанесения лакокрасочных материалов. Следует отметить, что данные покрытия в целом нисколько не уступают другим видам защиты от коррозии, в частности, методам холодного или горячего цинкования труб, но превосходят их в мобильности и простоте – при равных показателях защитных пленок. Дело в том, что преимущества одного способа связаны с его недостатками, и многое зависит от конкретных условий эксплуатации винтовых свай.

Глава 6. Винтовые сваи своими руками

Возведение фундамента является очень ответственным этапом любого строительства. Свайно-винтовой фундамент обходится в целом дешевле аналогичного монолитного фундамента, но и его закладка требует значительных средств. Зачастую застройщики могут обойтись и установкой винтовых свай собственными силами, без привлечения сторонних бригад. Более того – в некоторых случаях возможно использование свай, изготовленных своими руками, в кустарных условиях.

1. Когда можно использовать самодельные винтовые сваи?

Фундамент на винтовых сваях применяется для самого разнообразного типа построек. Можно с уверенностью сказать, что в большинстве случаев свайно-винтовой фундамент – это оптимальный вариант для индивидуального строительства. При установке таких фундаментов существуют строгие нормы и правила, определяющие как качество и типоразмер самих свай, так и условия их монтажа.

Однако существует множество случаев, когда затраты на возведение свайно-винтового фундамента можно существенно уменьшить – когда требования к сваям, либо к самому фундаменту относительно упрощаются:

– При строительстве самых легких построек, где не требует очень большой запас прочности

– При необходимости использовать небольшое количество свай в дополнение к существующему фундаменту, несущему основную нагрузку

Понятно, что для изготовления своими руками элементов фундамента необходимо

– Наличие определенной квалификации

– Наличие необходимых инструментов и помещения

– Строгое соблюдение основных правил работ с металлоконструкциями

К легким и неответственным постройкам, где можно использовать фундамент из винтовых свай кустарного производства можно отнести:

– Заборы, не предполагающие значительного веса полотна

– Навесы с небольшим расчетным весом конструкций

– Пристройки к дому, не существенно нагружающие грунт

– Одиночные столбы, на которые не предполагается больших нагрузок

– Временные сооружения с малой расчетной нагрузкой

Кроме того, возможно использовать не сертифицированные сваи при небольшом ремонте старого фундамента, если нагрузки на него невелики. Понятно, что если есть возможность, проще самостоятельно изготовить несколько свай, чем покупать их, зачастую переплачивая за доставку.

Но, повторим, в любом случае, сваи должны соответствовать допустимым нормам и допускам.

Напомним, что винтовая свая состоит из:

– Тела в виде трубы

– Наконечника

– Лопасти

При необходимости для свай изготавливается оголовок – площадка, на которую устанавливается обвязочный брус.

Все эти элементы, кроме, конечно, трубы, могут быть изготовлены своими руками.

2. Требования к трубам для винтовой сваи

В общем случае требования к трубам для свай достаточно строги:

– Использование только бесшовных труб с рядовыми марками стали: ст20, ст09г2с, ст30ХМА и т. п.

– Трубы должны быть новыми либо неиспользованными, без очагов коррозии

– Диаметр и толщина стенки труб должны соответствовать расчетным нагрузкам на фундамент.

Что касается диаметра труб, то существуют наиболее распространенные соотношения диаметра с несущей нагрузкой применяемые в строительстве и состоянию грунта:

– Диаметр 73 мм – нагрузка до 800 кг, влажные почвы

– 89 мм – нагрузка до 1,4 тонны, заболоченные почвы, торфяники

– 108 мм – нагрузка до 3,5 тонн, кроме каменистых грунтов

– 133 мм – нагрузка до 6 тонн, кроме каменистых грунтов

Толщина стенки труб указанного диаметр варьируется от 3 до 6 мм, увеличиваясь соответственно. Чем выше толщина стенки, тем более надежной будет труба в качестве опоры, однако вес самой трубы увеличивается, и труба будет дороже.

Обычно трубы имеют длину от 6 до 12 метров. Рекомендуется подбирать длины приобретаемых труб, чтобы они были кратны расчетной длине сваи. Так, труба стандартной длины 11.8 метров пригодна для изготовления четырех свай по 3 метра длиной.

Трубы обычно выполнены из конструкционных марок стали. Обрезают их либо специальными ленточными пилами, либо газосваркой.

3. Изготовление наконечника сваи

Винтовые сваи могут иметь различные типы наконечников, и не каждый из них можно изготовить в кустарных условиях

Литой наконечник изготовить в кустарных условиях практически невозможно. Требуется специальное литейное оборудование – печь, формы и т. д. Однако можно приобрести готовые литые наконечники на специализированных предприятиях. Останется только приварить их к концам труб.

Значительно проще придать трубе заострение на конце и приварить к нему лопасть. Именно этот способ широко применяется для кустарного производства винтовых свай.

В данном случае конец трубы размечается по шаблону, и производится обрезка лишнего металла. В результате на конце трубы остаются зубцы, которые сбиваются к центру. Как правило, стандартный способ предполагает вырезание четырех зубцов.

Металл, из которого изготовлена труба, достаточно прочен, поэтому операция изготовления корпуса достаточно трудоемка, особенно при толщине стенки более 4 мм.

Шаблон для изготовления наконечника сваи

После того, как конус сведен, все соединения должны быть тщательно проварены. Неправильная и некачественная сварка может привести к тому, что зубцы разойдутся при соприкосновении с достаточно плотными слоями грунта или попадании на пути сваи каменистых включений в почву.

Разметка наконечника сваи

Еще один способ изготовления конусного наконечника – сварка его отдельно от трубы из отдельных элементов, вырезанных из металлического листа. Такому наконечнику можно придать вид окончания крестообразной отвертки, приварить дополнительные ребра жесткости и т. д. В дальнейшем готовый конус приваривается к телу трубы, аналогично литому наконечнику. Очевидно, что соединения наварного наконечника с телом трубы должно быть очень качественным и надежным.

Отметим также, что в самом простом случае наконечник трубы можно заострить, не прибегая к описанным способам. Можно просто обрезать окончание трубы под углом. Такие сваи вполне подойдут для строительства заборов и самых легких построек, ведь нагрузка на лопасти в данном случае минимальна и роль наконечника – обеспечить легкое внедрение сваи в грунт. Как правило, труба обрезается под углом в 45 градусов. Для того, чтобы в тело трубы не попадал грунт (что значительно сократит ее срок службы из-за коррозии внутренней стенки) на обрезанный конец трубы приваривается эллипс из металлического листа соответствующего размера.

Наконечник в процессе изготовления

4. Лопасть винтовой сваи

Самая ответственная и трудоемкая операция в изготовлении сваи – это вырезание и приварка лопасти. Именно лопасть во многом определяет работоспособность винтовой сваи – легкое ввинчивание и выдерживание как нагрузок от веса конструкций, так и нагрузок «на выдергивание».

Легкость ввинчивания в грунт определяется шириной лопасти и остротой ее краев. Обычно подбирают толщину лопасти в соответствии с диаметром трубы:

– 73 мм – 10—15 см

– 89 мм – 15—20 см

– 108 мм – 20—25 см

– 133 мм – 25—35 см

Толщина металла лопасти обычно не превышает 2—3 мм, что обеспечивает достаточную остроту края лопасти и достаточную ее прочность. К тому же, в кустарных условиях разрезать более толстый лист без гильотинных ножниц проблематично.

Само изготовление лопасти – довольно сложная инженерная задача, ведь ей нужно придать такую форму, чтобы она идеально подходила к заостренному конусу сваи. В простейшем случае изготавливается два лепестка с внутренним диаметром, соответствующим толщине конуса на данном участке. И слегка выгибают и приваривают один над другим. Расстояние нижнего лепестка лопасти от конца конуса берется приблизительно 15—20 см. Верхний располагают выше, так чтобы образовалось подобие винта.

Один из вариантов приварки лопасти к наконечнику

Качество соединения лопасти и тела трубы играет, пожалуй, самую важную роль в производстве винтовой сваи. Именно в данном участке винтовая свая испытывает самые большие нагрузки во время ввинчивания. Кроме того, именно сварное соединение лопасти и трубы является самым уязвимым местом с точки зрения коррозии металла при эксплуатации сваи. Если само тело трубы защищено от коррозии покрытием (о чем чуть ниже), то сварной шов более уязвим, поэтому его нужно делать достаточно толстым.

5. Защита винтовой сваи от коррозии

Винтовые сваи, изготовленные промышленным способом, хорошо защищены от коррозии – обычно их покрывают двух или трехслойным слоем качественного антикоррозионного грунта, зачастую методом порошковой окраски. Широко применяется и горячее цинкование трубы.

В бытовых условиях можно просто покрасить сваю качественным грунтом (подойдет обычный грунт для металлоконструкций), причем необходимо пройти как минимум в два слоя, дав просохнуть предыдущему. Для лучшей защиты рекомендуется покрыть тело трубы еще и праймером – специальным антикоррозионным составом.

Такого покрытия вполне хватит на десятки лет службы винтовой сваи.

Нельзя также забывать и о заполнении сваи бетонной смесью после вкручивания – обо все этом рассказано в статье нашего сайта, посвященном защите свай от коррозии.

Винтовая свая не относится к продукции повышенной сложности. Ее изготовление вполне по силам опытному мастеру, обладающему навыком работы с металлом, а также удобной мастерской. Однако необходимо строго соблюдать допустимые нормы, о которых было упомянуто выше. В конце концов, от качества сваи будет зависеть устойчивость фундамента и долговечность сооружения.