Территория, занятая вечномерзлыми грунтами, раскинулась далеко за пределами Полярного круга и составляет более 40% территории России. Часто эти земли называют «стратегической кладовой», на них возводятся производственные предприятия, работают шахты и карьеры, строятся города и дороги. И хотя в целом строительство на вечных льдах ведется теми же способами, что и на обычном грунте, определенные отличия все же есть. В первую очередь они касаются закладки фундамента.
«Рыхлые грунты — песчаники, галечники и глины — в условиях вечной мерзлоты ведут себя самым непредсказуемым образом. Возведенные на них сооружения нагревают грунт, он теряет монолитность, начинает подтаивать и смещаться. Поэтому при закладке фундаментов зданий на мерзлоте необходимо принимать специальные меры для поддержания постоянной температуры грунта», — объясняет д-р техн. наук, профессор, советник Российской академии архитектуры и строительных наук, преподаватель кафедры архитектуры гражданских и промышленных зданий Юрий Гончаров.
Например, на вечной мерзлоте находят широкое применение различные типы свайных фундаментов, в том числе с использованием буронабивных свай. В России эта технология была тщательно проработана и усовершенствована. Встречаются также и классические фундаменты, но с усиленной теплоизоляцией, надежно предохраняющей грунт от нагрева. Кроме того, используются бетоны со специальными присадками, которые не успевают замерзнуть в процессе заливки.
Так, если при температуре +20°С бетон набирает полную прочность в среднем за 28 суток, то при снижении температуры до +5°С этот процесс замедляется в 3–4 раза, а при 0°С практически останавливается, поскольку присутствующая в смеси свободная вода замерзает, а ее недостаток останавливает реакцию с вяжущими компонентами обычного бетона, и прочность его заметно снижается. Кроме того, при замерзании вода расширяется на 9–10% и разрушает бетон.
Решением может стать, например, изменение пороговой температуры отвердевания бетона путем добавления в смесь специальных химических аддитивов-модификаторов (формината натрия или разработанного в НИИ ЖБ состава «Лигнопан Б-4»), которые также являются пластификаторами, дающими бетону возможность быстро набрать прочность. Некоторые из подобных аддитивов (например, на основе антифризов) способны сделать возможным затвердевание бетона даже при температуре –25°С.