Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,021

РАСТВОРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАЗУХ БУРООПУСКНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Егорова А.Д. Местников А.Е. Романов А.А.

Строительство в Якутии ведется в сложных экстремальных природно-климатических условиях, что обуславливает более продолжительные сроки строительства, а также ведет к увеличению трудоемкости и стоимости выполнения работ.

На производство работ нулевого цикла влияют следующие факторы: мерзлотно-грунтовые условия, наличие вечной мерзлоты, длительность зимнего периода, полярная ночь, большие значения отрицательных температур наружного воздуха, значительные скорости ветра, осадки в виде дождя.

Буроопускной способ погружения свай является наиболее надежным и универсальным по применимости в вечномерзлых грунтах, хотя он дорогой и трудоемкий.

При этом способе пазухи между сваей и стенкой скважины заполняют грунтовым раствором. Подбор состава раствора, технология его приготовления и заливки в скважину являются важными условиями набора несущей способности буроопускной сваи, то есть ее несущая способность зависит от прочности смерзания с грунтовым раствором.

В табл. 1. приводятся часто используемые грунтовые растворы: песчано-глинистый, песчано-известковый, песчано-цементный.

Таблица 1

Составы растворов для заполнения пазух между стенками скважины и сваей

Наименование раствора

Состав на 1 м3 раствора

Песчано-известковый

1. Песок воздушно-сухой среднезернистый - 820 кг, известковое тесто плотностью 1,4 г/см3 -300 л, вода - 220-320 л.

 

2. Песок воздушно-сухой - 1750 кг, известковое молоко - 180 л, вода добавляется до получения требуемой осадки конуса.

Песчано-глинистый

1. Глина молотая высушенная (шихта) - 300 кг, песок - 900 кг, вода - 410 л.

 

2. Мелкий песок и глина в соотношении 5:1-10:1 при консистенции, соответствующей осадке конуса 10-16 см и влажности 0,35-0,5.

 

3. Раствор приготавливается на месте с использованием бурового шлама.

Песчано-цементный (марка 100 и выше)

Портландцемент марки 300-450 кг, вода - 410 л, песок воздушно-сухой - 830 кг.

Для повышения несущей способности буроопускных свай в вечномерзлых грунтах следует увеличить скорость набора прочности грунтового раствора и его прочности смерзания со сваей. Для заполнения пазух буроопускных свай, как правило, используют песчано-известковый и песчано-цементный растворы. Песчано-известковый раствор рекомендуется применять в низкотемпературных вечномерзлых грунтах. Однако в нескальных грунтах, где верхние слои отложений представлены пылевато-глинистыми супесями и песками с широко развитым комплексом подземных льдов и таликов, местами значительной мощности (до 15 м и более), средняя температура составляет всего 0...-2 °С. При таких температурах глинистый грунт находится в пластично-мерзлом состоянии и не обеспечивает достаточной несущей способности за счет смерзания железобетонной сваи с песчано-известковым раствором. Бетоны марок М100, М200 и М300, уложенные в вечномерзлые грунты с температурой не ниже -5 °С, набирают прочность 15...20 % от R28 за месяц и 35...40 % R28 за 6 месяцев. Поэтому применение в низкотемпературных грунтах г. Якутска песчано-цементного раствора неэффективно.

Песчано-глинистые растворы могут быть приготовлены на растворном узле или на строительной площадке с использованием бурового шлама. Область применения растворов ограничена высокотемпературными вечномерзлыми грунтами, при использовании бурового шлама раствор разрешается готовить только в теплое время. Температура замерзания глинистых растворов составляет -0,3...0,4 °С. Срок вмерзания сваи в скважины с глинистым раствором - от нескольких дней при температуре грунтов основания -5 °С до нескольких месяцев при температуре -0,5...1 °С. Применение данных растворов в нескальных грунтах понижает несущую способность свайных фундаментов примерно на 25...30 % по сравнению с расчетной. Это объясняется тем, что прочность смерзания боковой поверхности железобетонной сваи на 30 % меньше прочности смерзания песчаного грунта основания.

Применение противоморозных химических добавок в песчано-цементном растворе недопустимо из-за возможной миграции солей в вечномерзлые грунты, следствием этого явится понижение температуры замерзания грунтов.

Таким образом, для повышения несущей способности буроопускных свай в вечномерзлых грунтах следует увеличить прочность смерзания грунтового раствора со сваей. Применение в низкотемпературных грунтах г. Якутска цементно-песчаного раствора без особых на то причин не эффективно. Грунтовый раствор для буроопускных свай, устраиваемых в твердомерзлых грунтах должен отвечать следующим требованиям: быть экономичным; отепляющее воздействие на окружающие грунты должно быть минимальным; прочность смерзания со сваей не ниже прочности смерзания с грунтами оснований; несложная технология приготовления и заливки в скважину.

Поэтому целесообразно разработать составы расширяющих добавок (РД) с использованием местного минерального сырья (гипса, горелой породы, цеолита) для бетонных смесей, обеспечивающих высокое качество цементирования буроопускных свай в условиях вечномерзлых грунтов за счет устойчивого расширения и ускорения режима твердения цементного материала, приобретения им заданной прочности.

Исследованы 2 вида РД из гипса и горелой породы месторождения Кюнкюй красноватого (красная) и беловатого (белая) оттенков. Химический состав приведен в табл. 2. Механохимическая активация влияет на структуру и свойства используемого вида - горелой породы, способствует возникновению эффекта линейного расширения и самонапряжения, причем, чем выше степень обжига горелых пород, тем больше образуется высокосульфатной формы гидросульфоалюмината кальция. Горелую породу, прежде чем смешать с гипсом, мололи в шаровой мельнице и брали фракцию, проходящую через сито №008, в качестве компонента добавки.

Таблица 2

Химический состав горелых пород, %

Номер пробы

SiO2

TiO2

Al2O3

Fe2O3

MnO

MgO

CaO

K2O

Na2O

P2O5

Кюнкюй - красная

65,05

0,77

16,62

6,06

0,07

1,80

2,45

2,92

3,16

0,18

Кюнкюй - белая

71,41

1,19

24,80

1,00

0,02

0,10

0.51

0,84

0,13

0,08

Установлено, что оптимальное линейное расширение цементов (до 0,7 % в 3 сутки) достигается при добавлении РД (гипс + горелая порода) в количестве 10-20 % с содержанием горелой красной породы до 45 % (среднее значение Rсж = 18,5 МПа на 28 суток естественного твердения) и при 15-20 % добавки с содержанием горелой белой породы 60 % (среднее значение Rсж = 19,2 МПа через 28 суток). Оптимальному режиму твердения расширяющегося материала (начало схватывания - 30 мин, конец схватывания - 45-75 мин) соответствуют состав при добавлении РД в количестве 10-20 % с содержанием горелой красной породы до 45 %.


Библиографическая ссылка

Егорова А.Д., Местников А.Е., Романов А.А. РАСТВОРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ ПАЗУХ БУРООПУСКНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ // Современные наукоемкие технологии. – 2012. – № 9. – С. 63-65;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=30922 (дата обращения: 08.03.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074