Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

Обновлено: 19.05.2024

Противопучинная свая и покрытие для нее

Комплексная полезная модель относится к области строительства в условиях Крайнего Севера систем нефтегазовых и иных трубопроводов, опор контактных сетей, зданий, сооружений, в частности для производства противопучинных свай. Предложена противопучинная свая с покрытием наружной поверхности в срединной части в виде рукава из полимерного термоусадочного материала, жестко закрепленного на свае. В качестве указанного материала применяют модифицированный полиэтилен высокой и средней плотности, высокомолекулярный полиэтилен, сэвилен, композиции полиэтилена или сэвилена и других термопластичных полимеров. Предложено покрытие в виде полимерного термоусаживаемого рукава, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, выполненного с возможностью усадки при нагреве до диаметра на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения покрываемой сваи. 2 н.п. и 1 з.п. ф-лы.

Комплексная полезная модель относится к области строительства в условиях Крайнего Севера систем нефтегазовых и иных трубопроводов, опор контактных сетей, зданий, сооружений и других объектов инфраструктуры, в частности для производства противопучинных свай, широко востребованных в основных территориальных зонах освоения Западной Сибири, Ямала и др.

Фундаменты различных трубопроводов, линий электропередач, малоэтажных зданий и других сооружений деформируются в зимний сезон года вследствие влияния сил морозного пучения грунтов на сваи фундаментов. Вследствие деформации (выпучивания) фундаментов нарушаются нормальные условия эксплуатации сооружений, что часто приводит к их разрушению. Морозное выпучивание фундаментов обусловлено увеличением объема промерзающего вокруг них грунта. Возникающие при этом касательные силы воздействуют на фундамент вдоль боковой поверхности и зависят преимущественно от степени примерзания грунта к сваям фундамента.

Для уменьшения влияния сил морозного пучения грунтов на опоры и фундаменты применяют, в частности, различные покрытия в виде обмазки и/или обертки боковой поверхности свай в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта.

Недостатками данной конструкции сваи и покрытия являются:

- высокая себестоимость и низкая технологичность конструкции вследствие того, что нанесение покрытия непосредственно в полевых условиях требует создание условий с плюсовой температурой окружающего воздуха в течение нескольких суток;

- токсичность и огнеопасность кремнийорганических эмалей требует строгого соблюдения требований пожарной безопасности и промышленной санитарии; работающие с эмалями должны иметь индивидуальные средства защиты;

- малый срок эксплуатации.

Недостатками данных конструкций сваи и покрытия являются:

- вещества для нанесения покрытия токсичны и требуют особых мер предосторожности;

Недостатками данных конструкций сваи и покрытия являются:

- сложность, высокая себестоимость и низкая технологичность конструкции вследствие многостадийной технологии нанесения многослойного покрытия на поверхность сваи и дополнительного покрытия пленкой,

- низкое качество покрытия вследствие сложности закрепления пленки на наружной поверхности сваи со смазкой для обеспечения качественного покрытия;

- токсичность и огнеопасность консистентных смазок;

- малый срок эксплуатации.

Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции, повышение ее технологичности, а также повышение качества и долговечности покрытия для свай из любых материалов и любой формы.

Поставленная задача решается тем, что в конструкции противопучинной сваи с покрытием наружной поверхности в срединной части сваи, в соответствии с предлагаемой полезной моделью покрытие выполнено в виде рукава из модифицированного термоусадочного полиэтилена, жестко закрепленного на свае посредством сил адгезии.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве полимерного термоусадочного материала применяют модифицированный полиэтилен высокой и средней плотности, высокомолекулярный полиэтилен, сэвилен, композиции полиэтилена или сэвилена и других термопластичных полимеров.

Поставленная задача решается также тем, что покрытие из полимера в соответствии с предлагаемой полезной моделью выполнено в виде рукава из модифицированного термоусадочного полимера, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, который при нагреве до температуры усадки (свыше 120 град. С) имеет возможность усадки до диаметра на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения защищаемой сваи.

Применение в качестве покрытия срединной части противопучинной сваи рукава из модифицированного термоусадочного материала позволяет упростить конструкцию сваи за счет отсутствия многослойности покрытия, а также за счет упрощения технологии ее изготовления.

В заводских условиях достаточно просто установить рукав на свае в ее срединной части, нагреть до температуры свыше 120 град. С любым известным способом до полной усадки рукава. В результате нагревания рукав из термоусадочного материала уменьшится в своих размерах, обеспечивая плотное соединение с поверхностью балки любой формы и их любых материалов за счет сил адгезии. Простота и технологичность конструкции сваи позволяет осуществлять ее сборку непосредственно в полевых условиях с применением простых средств нагрева рукава до температуры термоусадки материала рукава, например, газовой горелкой.

Возможно применение в качестве покрытия рукава из модифицированного термопластичного полиэтилена марки ПЭВД, полиэтилена высокой и средней плотности, высокомолекулярного полиэтилена, сэвилена, композиций полиэтилена или сэвилена и других термопластичных.

Применение в качестве покрытия рукава из модифицированного термоусадочного материала, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, который при нагреве до температуры усадки имеет возможность уменьшения в диаметре до размеров на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения защищаемой сваи, упрощает формирование полимерного покрытия на наружной поверхности сваи вследствие обеспечения легкости установки его на свае, в том числе на участках свай, имеющих сварные швы, наличие неровностей или механических отложений, изменяющих диаметр и форму поперечного сечения и т.п., а также обеспечивает плотную посадку рукава на сваю, и как следствие жесткость соединения рукава со сваей за счет сил адгезии, что позволяет сделать конструкцию сваи простой, высокотехнологичной, качественной и долговечной.

Предложенные конструкции сваи и покрытия просты и технологичны. Они применимы для свай любых конструкций из любых материалов. Применение термоусадочного материала для указанного рукава обеспечивает простоту сборки рукава со сваей за счет того, что внутренний диаметр рукава до нагрева превышает поперечные размеры сваи. При этом предложенный материал рукава экологически безопасен.

Предложенные конструкции сваи и покрытия имеют широкий температурный диапазон эксплуатации: от минус 60 град. С до плюс 100 град. С, а модифицированный полимер покрытия является более прочным материалом по сравнению с полиэтиленовой пленкой: прочность на разрыв его в 2,5 раза выше, а износостойкость повышается в 30 раз в сравнении с обычным полиэтиленом. Срок службы таких свай с указанным покрытием более 50 лет.

Предложенная полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 изображена конструкция предложенной противопучинной сваи с покрытием.

Конструкция состоит из сваи 1 и жестко соединенного с ней в срединной части рукава 2 из модифицированного термопластичного материала.

Пример конкретного осуществления.

Свая представляет собой стальную трубу диаметром 530 мм. Требуется изготовить противопучинную стальную сваю длиной 9000 мм.

Для получения жесткости конструкции за счет сил сцепления поверхности рукава с поверхностью сваи необходим правильный выбор размера поперечного сечения сваи в состоянии поставки, диаметра полностью усаженной рукава, длины участка сваи, требующего покрытия и использование в случае необходимости, соответствующего клеевого адгезива. В заводских условиях или на месте монтажа в нижней части сваи приваривается опорная площадка из стали Ст3 толщиной 6,0 мм (на чертеже не показана).

Для обеспечения высоких адгезионных свойств, поверхности покрываемые полимерной термоусаживаемой оболочкой, очищают от загрязнений, заусенцев и удаляют (сглаживают) острые грани.

Усаженный рукав до его остывания не должен подвергаться внешним механическим воздействиям, так как это может привести к его пластической деформации и разрушению.

После усадки рукава свая устанавливается в месте ее эксплуатации в заранее подготовленную скважину большего диаметра. Производится подсыпка и закрепление сваи на необходимой глубине.

Предложенные конструкции сваи и покрытия имеют широкий температурный диапазон эксплуатации: от минус 60 град. С до плюс 100 град. С, а модифицированный полимер является более прочным материалом по сравнению с полиэтиленовой пленкой: прочность на разрыв его в 2,5 раза выше, а износостойкость повышается в 30 раз в сравнении с обычным полиэтиленом. Срок службы таких свай более 50 лет.

1. Противопучинная свая с покрытием наружной поверхности в срединной части сваи, отличающаяся тем, что покрытие представляет собой рукав из полимерного термоусадочного материала, жестко закрепленный на свае.

2. Противопучинная свая по п.1, отличающаяся тем, что в качестве полимерного термоусадочного материала применяют модифицированный полиэтилен высокой и средней плотности, высокомолекулярный полиэтилен, сэвилен, композиции полиэтилена или сэвилена и других термопластичных полимеров.

3. Покрытие для противопучинной сваи, выполненное из полимерного материала, отличающееся тем, что оно представляет собой рукав из полимерного термоусадочного материала, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10% больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, выполненный с возможностью усадки при нагреве до диаметра на 15-50% меньше диаметра или размеров поперечного сечения покрываемой сваи.

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
В БОРЬБЕ С МОРОЗНЫМ ВЫПУЧИВАНИЕМ ФУНДАМЕНТОВ

Настоящие рекомендации составлены в развитие главы СНиП II-Б.6-66 "Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования" в части мероприятий по предотвращению воздействия морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений".

РАЗРАБОТАНЫ Научно-исследовательским институтом оснований и подземных сооружений Госстроя СССР при участии Игарской научно-исследовательской мерзлотной станции СО Академии наук СССР, Северного отделения НИИОСП, Главдальстроя Министерства строительства предприятий тяжелой индустрии СССР, Научно-исследовательского института пластических масс.

СОСТАВЛЕНЫ: д-ром геол.-мин. наук А.М.Пчелинцевым, д-ром геол.-мин. наук проф. И.А.Тютюновым, канд. геол.-мин. наук О.С.Конновой, канд. техн. наук А.В.Садовским, мл. научн. сотр. Е.А.Левкович. Под общей редакцией д-ра геол.-мин. наук А.М.Пчелинцева.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации распространяются на проектирование и устройство фундаментов зданий и сооружений, возводимых на пучинистых грунтах в районах распространения вечномерзлых грунтов и глубокого сезонного промерзания.

1.2. Рекомендации составлены в развитие пп.3.13, 5.15-5.21 главы СНиП II-Б.6-66 "Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования". В Рекомендациях рассматриваются мероприятия по уменьшению воздействия морозного пучения грунта на фундаменты зданий и сооружений, заключающиеся в обработке поверхности фундаментов в пределах слоя сезонного промерзания высокомолекулярными соединениями в целях уменьшения сил смерзания пучащегося грунта с фундаментом.

1.3. Под морозным пучением грунта понимается увеличение объема грунта вследствие его промерзания (кристаллизации находящейся в грунте воды).

1.4. Под морозным выпучиванием фундаментов понимается смещение (главным образом, вертикальное) фундаментов, вызванное морозным пучением окружающего их грунта. Морозное выпучивание фундаментов обусловлено примерзанием к ним грунта и увеличением его объема при переходе воды в лед.

1.5. Практически морозное выпучивание фундаментов может происходить лишь при следующих условиях:

а) если окружающий фундамент грунт является глинистым (или мелким и пылеватым песчаным грунтом, или крупнообломочным, содержащим частицы размером менее 0,1 мм в количестве 30% по весу и более);

б) если влажность грунта перед его промерзанием больше влажности на границе раскатывания;

в) если силы, удерживающие фундамент от выпучивания, меньше сил морозного выпучивания.

1.6. Под силами выпучивания фундаментов понимается механическое воздействие промерзающего грунта на фундамент, которое испытывает последний вследствие пучения грунта. Эти силы по направлению их к поверхности фундамента разделяются на касательные и нормальные.

1.7. Под касательными силами выпучивания понимается механическое воздействие на фундамент, производимое промерзающим грунтом вдоль его боковой поверхности; под нормальными силами выпучивания - механическое воздействие промерзающего грунта нормально подошве фундамента или его боковой поверхности, или то и другое вместе.

Ниже рассматриваются лишь касательные силы, которые зависят главным образом от сил смерзания грунта с фундаментом. Касательные силы возникают в процессе смещения грунта вдоль боковой поверхности фундамента.

1.8. Под силами смерзания грунта с фундаментом понимаются силы сцепления мерзлого грунта с поверхностью фундамента.

1.9. Силы смерзания грунта с фундаментом зависят от многих факторов. Так, например, физико-химические свойства поверхности фундамента, шероховатость поверхности, гранулометрический и минералогический состав грунта, состав поглощенных катионов, засоленность грунта, степень его увлажнения, строение грунта, скорость промерзания грунта, его температура, направление теплового потока и др. физико-химические свойства поверхности являются важнейшим фактором.

В Рекомендациях рассматриваются лишь физико-химические свойства поверхности фундамента (п.2.1).

2. СОСТАВ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ,
КРАТКАЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ
НА ДЕЙСТВИЕ СИЛ ВЫПУЧИВАНИЯ

2.1. С целью уменьшения сил смерзания грунта с фундаментом рекомендуется поверхность фундамента, находящуюся в слое сезонного промерзания - протаивания, покрывать полимерной пленкой одним из следующих высокомолекулярных соединений: эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ПП; эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ЭПЭ; эпоксидно-полиамидным компаундом К-ЭПА.

Эпоксидные компаунды представляют собой двух- или многокомпонентные системы, в которых эпоксидная смола и отвердитель являются постоянными составляющими.

2.2. Компаунд К-ПП (компаунд против пучения) представляет собой эпоксидно-полиэфирную смесь, отвержденную полиэтиленполиамином.

В состав К-ПП входят следующие вещества:

ЭД-5 - эпоксидная смола (ГОСТ 10587-63), ТГМ-3 - полиэфиракрилат (ТУ МХП БУ-1756), ПЭПА - полиэтиленполиамин (СТУ 49-2529-62).

Эпоксидная смола является основной составной частью компаунда. Полиэфиракрилат играет роль пластификатора, уменьшающего хрупкость и повышающего морозостойкость смолы.

Отверждение эпоксидно-полиэфирной смеси производится полиэтиленполиамином при комнатной температуре в течение суток, а при температуре 60-80 °С 2-3 ч. После отверждения образуется однородная гладкая пленка, которая прочно склеивается с поверхностью бетона, дерева, стали. Пленка К-ПП не набухает и не разрушается в воде, прочная на механическое истирание, не трескается на морозе до температуры -50 °С, стойка ко всем атмосферным агентам, долговечна.

Согласно полевым опытам, проведенным в г.Игарке на мерзлотной станции Академии наук СССР, пленка К-ПП, нанесенная на поверхность железобетонных фундаментов, уменьшает касательные силы морозного выпучивания от 4 до 8 раз в зависимости от формы фундамента.

2.3. Эпоксидно-полиэфирный компаунд К-ЭПЭ представляет собой четырехкомпонентную смесь, отвержденную полиэтиленполиамином.

В состав К-ЭПЭ входят следующие вещества: эпоксидная смола ЭД-6 (ГОСТ 10587-63) в качестве основы, полиэфиракрилат МГФ-9 (ТУ МХП N БУ-1756) - сополимеризатор и пластификатор; порошок кокса или графита, или портландцемент марки 400-500 - наполнитель; полиэтиленполиамин - отвердитель.

В весовых частях К-ЭПЭ включает:

Кокс или графит, или портландцемент - 43 вес. ч., ПЭПА - 14 вес. ч.

Отверждение К-ЭПЭ проводится при комнатной температуре одни сутки с последующей выдержкой на воздухе в течение 10 дней при температуре не ниже 10 °С. После отверждения полимерная пленка имеет гладкую поверхность, высокую адгезионную прочность к поверхности сухого бетона, стали и дерева.

Полимерная пленка К-ЭПЭ через 10 дней после отверждения не набухает и не отслаивается в воде, имеет высокую стойкость к действию кислот, щелочей, обладает большой прочностью на механическое истирание, не растрескивается на морозе до температуры -50 °С. Она долговечна.

Пленка снижает силы морозного выпучивания фундамента в 3 раза.

2.4. Эпоксидно-полиамидный компаунд К-ЭПА представляет собой трехкомпонентную смесь, отвержденную низкомолекулярным полиамидом марки Л-19.

В состав К-ЭПА входят следующие вещества: эпоксидная смола ЭД-5 - основа; низкомолекулярный полиамид Л-19 (ВТУ N П-299-64) - пластификатор и отвердитель; ацетон - разбавитель; портландцемент марки 400 - наполнитель.

В весовых частях К-ЭПА включает:

портландцемент марки 400 - 83 вес. ч.;

ацетон - 85 вес. ч. (по мере необходимости).

Отверждение К-ЭПА проводится при комнатной температуре в течение суток с последующей подсушкой при температуре 50-60 °С 2-3 ч.

Отвержденная полимерная пленка имеет гладкую блестящую поверхность, прочно склеивается с поверхностью бетона, стали, дерева, керамики. Пленка не набухает и не разрушается в воде, является водонепроницаемой, стойкой к действию грунтовых растворов, кислот и щелочей. Она долговечна, устойчива к воздействию атмосферных осадков, имеет большую прочность на истирание, морозостойка до температуры от -50 до -60 °С.

Пленка К-ЭПА снижает силы морозного выпучивания фундаментов в 2,5 раза.

2.5. Согласно СНиП II-Б.6-66 фундаменты на действие сил выпучивания рассчитываются по формуле

где - произведение коэффициентов однородности и условий работы грунта; =0,9;

а) при использовании грунтов оснований в мерзлом состоянии (по принципу I) - нормативное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие смерзания его с вечномерзлым грунтом, в кг;

б) при использовании грунтов оснований в оттаивающем и оттаявшем состоянии (по принципу II), а также в естественном талом состоянии нормативное значение силы, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его о грунт ;

- коэффициент перегрузки сил пучения, принимаемый равным 1,2, если сезонномерзлый слой сливается с вечномерзлым грунтом, и 1,4, если он не сливается;

- коэффициент перегрузки постоянной нагрузки, действующей на фундамент, принимаемый равным 0,9;

- нормативное значение касательных сил выпучивания в кг/см, принимаемое на основании опытных данных; при отсутствии опытных данных допускается принимать равным 0,8 кг/см для районов с температурой грунтов на глубине 10 м - 3 °С и выше и равным 0,6 кг/см для районов с температурой грунтов (на той же глубине) ниже -3 °С;

- площадь боковой поверхности части фундамента, находящейся в пределах сезонномерзлого слоя, в см;

- нормативное значение постоянной нагрузки, включая вес фундамента и грунта, лежащего на его уступках, в кг.

Расчет фундаментов, покрытых полимерной пленкой, на действие сил выпучивания производится по формуле (1) с тем лишь условием, что принимается на основании опытных данных и умножается на коэффициент (коэффициент понижения сил выпучивания), равный 0,4 для фундаментов, имеющих форму призмовидную или цилиндрическую, и 0,2 - для трапециевидных фундаментов, но в первом случае произведение не должно быть меньше 0,4 кг/см, во втором - 0,3 кг/см. При отсутствии опытных данных произведение принимается равным 0,4 кг/см для призмовидных и цилиндрических и 0,3 кг/см - для трапециевидных.

В этом случае формула (1) примет следующий вид:

2.6. Выбор того или иного рецепта должен исходить из наличия реактивов.

3. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ КОМПАУНДОВ
НА ПОВЕРХНОСТЬ ФУНДАМЕНТОВ

3.1. Технология нанесения компаундов на поверхность фундаментов включает следующие операции:

подготовку поверхности фундамента; вспомогательные операции; приготовление компаундов; нанесение компаундов на поверхность фундамента; отверждение компаундов.

Подготовка поверхности фундамента

3.2. Поверхность фундамента перед нанесением компаундов очищается от грязи, от маслянистых наслоений с помощью ацетона или другого растворителя.

При наличии на поверхности фундамента трещин, раковин, крупных пор или других поврежденных участков необходимо выровнить поверхность шпаклевкой, которая может быть следующего состава:

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

РУКОВОДСТВО
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

РЕКОМЕНДОВАНО к изданию секцией Ученого совета по фундаментостроению на мерзлых грунтах НИИОСП.

Руководство составлено по результатам теоретических и экспериментальных исследований деформаций и сил морозного пучения грунтов и материалам обобщения передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

Предназначено для инженерно-технических работников проектных и строительных организаций.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного пучения грунтов и выпучивания фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации конструктивных элементов, что приводит к большим ежегодным затратам на ремонт повреждений и наносит народному хозяйству значительный ущерб.

В настоящем Руководстве приведены проверенные в практике строительства инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений, а также в кратком изложении даны указания по производству строительных работ по нулевому циклу и мероприятиям по предотвращению выпучивания незаглубляемых и малозаглубляемых фундаментов под малоэтажные каменные здания различного назначения и одноэтажные сборные деревянные дома в сельской местности.

Наиболее часто встречающиеся повреждения фундаментов и разрушения конструкций надфундаментного строения зданий и сооружений от морозного пучения обусловлены следующими факторами: а) составом грунтов в зоне сезонного промерзания и оттаивания; б) состоянием природной влажности грунтов и условиями их увлажнения; в) глубиной и скоростью сезонного промерзания грунтов; г) конструктивными особенностями фундаментов и надфундаментного строения; д) степенью теплового влияния отапливаемых зданий на глубину сезонного промерзания грунтов; е) эффективностью мероприятий, применяемых против воздействия сил морозного выпучивания фундаментов; ж) способами и условиями производства строительных работ по нулевому циклу; з) условиями эксплуатационного содержания зданий и сооружений. Чаще всего эти факторы воздействуют на фундаменты суммарно при различном их сочетании, и бывает трудно установить действительную причину повреждений в зданиях.

Как правило, результаты исследований взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами, полученные по методу моделирования в лабораторных условиях, до сих пор не приносят позитивного эффекта при перенесении этих результатов в строительную практику, поэтому следует быть осмотрительнее с применением в природных условиях зависимостей, установленных в лаборатории.

При проектировании следует принимать в расчет результаты многолетних стационарных экспериментальных данных по исследованию взаимодействия промерзающего грунта с фундаментами в природных условиях, а не за одну зиму, так как климатические условия по отдельным годам с аномальными отклонениями не являются характерными для средней зимы данной местности.

Рекомендуемые в данном Руководстве противопучинные мероприятия могут применяться как для полного исключения деформаций от морозного выпучивания фундаментов, так и для частичного их снижения.

Инженерно-мелиоративные мероприятия в принципе являются коренными, поскольку они обеспечивают осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания грунтов и снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже глубины сезонного промерзания. Это мероприятие возможно осуществить практически не для всех грунтовых и гидрогеологических условий, и тогда следует применять его только как уменьшающее деформацию грунта при промерзании в сочетании с другими мероприятиями.

Строительно-конструктивные мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены в основном на приспособление конструкций фундаментов и частично надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например, выбор типа конструкций фундаментов, глубина их заложения в грунт, жесткости конструкций надфундаментного строения, величин нагрузки на фундаменты, заанкеривание фундаментов в грунтах, залегающих ниже глубины промерзания и многие другие конструктивные приспособления).

Рекомендуемые в Руководстве конструктивные мероприятия приведены только в самых общих формулировках без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период эксплуатации и др.; более детально даны рекомендации по размерам засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов и местного опыта строительства.

Расчеты фундаментов на устойчивость под действием сил морозного выпучивания, а также расчеты по конструктивным мероприятиям не являются обязательными для всех конструкций, применяемых в фундаментостроении, поэтому нельзя считать эти мероприятия универсальными по борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов во всех случаях.

Тепловые и химические мероприятия являются коренными как по полному исключению деформаций от морозного пучения, так и по снижению сил морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при промерзании грунтов. Они включают в себя применение рекомендуемых теплоизоляционных покрытий на поверхности грунта вокруг фундаментов, теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов, понижающих температуру смерзания грунта с фундаментом и снижающих касательные силы сцепления мерзлого грунта с плоскостями фундаментов.

При обогреве грунт не будет иметь отрицательную температуру, что исключает его промерзание и морозное пучение.

При обработке грунта химическими реагентами, хотя грунт потом имеет отрицательную температуру, он не замерзает, поэтому также исключается промерзание и морозное пучение.

При назначении противопучинных мероприятий необходимо учитывать значимость зданий и сооружений, особенности технологических процессов производства и условия эксплуатационного режима, грунтовые и гидрогеологические условия, а также климатические характеристики данного района. При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах следует отдавать предпочтение таким мероприятиям, которые наиболее экономичны и эффективны в данных условиях.

Изложенные в данном Руководстве мероприятия по борьбе с деформациями зданий и сооружений под действием сил морозного пучения грунтов помогут строителям повысить качество строящихся объектов, обеспечить устойчивость и долговечную эксплуатационную пригодность зданий и сооружений, исключить случаи удлинения сроков строительства, обеспечить ввод зданий и сооружений в промышленную эксплуатацию в плановые сроки, снизить непроизводительные разовые и ежегодно повторяющиеся расходы на ремонт и восстановление поврежденных силами морозного пучения зданий и сооружений.

Руководство составлено доктором техн. наук М.Ф.Киселевым.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Данное Руководство предназначено для проектирования и строительства фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного специального и технологического оборудования на пучинистых грунтах.

Примечание. Рекомендации Руководства по противопучинным мероприятиям не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунтов сливается с вечномерзлым грунтом.

1.2. Руководство разработано в соответствии с основными положениями глав СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений и оснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах.

1.3. Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличивать свой объем при переходе в мерзлое состояние. Изменение объема грунта обнаруживается в природных условиях в поднятии в процессе промерзания и опускании при оттаивании дневной поверхности грунта. В результате этих объемных изменений происходят деформации и наносят повреждения основаниям, фундаментам и надфундаментному строению зданий и сооружений.

1.4. В зависимости от гранулометрического состава грунта, его природной влажности, глубины промерзания и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозной пучинистости подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и практически непучинистые.

1.5. Подразделения грунтов по степени морозной пучинистости в зависимости от изменяющегося во времени уровня грунтовых вод и показателя консистенции приняты по табл.1 прил.6 главы СНиП по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений. Природную влажность грунтов на период эксплуатации при проектировании необходимо корректировать по пп.3.17-3.20 упомянутой выше главы СНиП.

Наименование грунта по степени морозной пучинистости

Пределы положения , м, уровня грунтовых вод ниже расчетной глубины промерзания у фундамента

Морозное пучение

Извините меня конечно, но я первый раз в жизни слышу, что какие-то покраски материалов, а не конструктивные решения снижают влияние морозного пучения на конструкции даже если речь вести о боковой поверхности фундаментов (я надеюсь речь не идет о подошвах и ростверках, а то мне точно надо тогда на покой).
Как-то студентам почитывал лекции о строительстве на вечномерзлых грунтах, но увы такие вопросы я даже не рассматривал - уж больно на мой взгляд это большие силы и нагрузки - морозное пучение -, чтобы одним слоем в микроны от всего избавиться. Наблюдал по жизни как сваи выдавливает из грунта.
Случайно нет ли у вас электронной версии этих рекомендаций, так сказать для расширения кругозора.

А по поводу коррозии металлических свай, так потому они и мало применяются, что любую антикоррозионную защиту при ее погружении срезает и смысла в покрытии в целом нет.

к сожелению эл. версии данных рекомендаций нет (при свободной минутке можно и отсканировать и выложить, только будет ли минута. ). Я занимаюсь проектированием нефтегазовых месторождений и тем, что с этим связано. В районах строительства данных комплексов (а это в основном Тюменская область) редко найдется местечко не пучинистое. Многие годы успешно применялась окраска свай данными составами, в последнее время, для устойчивости свайного основания выходят заделкой сваи, как Вы верно заметили, при забивке обмазочный слой несколько уничтожается. поэтому и принимаем коэффициенты снижающие пучение по минимуму (для металла ГКЖ-94 снижает пучение в 5-10 раз) - это лабораторные данные описанные в рекомендациях. Эти рекомендации были составлены в развитие старого СНиП II-Б. 6-66 "Основания и фундаменты зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования" в части мероприятий по предотвращению воздействия морозного пучения грунтов на ф-ты зданий и соор-й. Yuriy
по поводу малого использования металлических свай, я с Вами не соглашусь (для нашего региона). Во-первых простота изготовления, во-вторых прекрасно несет горизонтальную нагрузку (в отличие от обыкновенной ж/б сваи), в-третьих в нефтяной пром-ти этих труб видимо-невидимо, зачем загружать заказчика лишними расходами если трубы под ногами валяются. Огромный и жирный плюс металлических свай из труб - набор необходимой длины. А то как-то проблематично забивать составные ж/б сваи.

дискретизатор континуума (бывший)

все же какой замечательный форум .
читаю, читаю, читаю [sm2006]
узнаю, узнаю, узнаю [sm2002]

Санкт-Петербург Так я и не спорю.
Один человек всего знать не может, потому и поищу эти рекомендации. Одним из основных моих вопросов на данный момент и является промышленая безопасность зданий, сооружений и технологического оборудования химии, нефтехимии, нефте и газодобычи. Поэтому тоже хочу разобраться.
Не могли бы вы ответить, поскольку у меня нет этих рекомендаций на парочку вопросов.
1. - какой процент потери антикоррозионного покрытия от длины свай и грунтового состава основания вы закладываете в расчете? чем это обоснованно (кто проверял 10% или 80%)?
2. - какова средняя длина свай, которую вы используете?
3. - в чем заключаются физико-механические свойства данного покрытия и на что именно оно влияет?
Спасибо. Санкт-Петербург 4. - толщина покрытия?
5. - прочностные характеристики и их сопротивление забивке и трению о грунт, можно ли это выразить в цифрах?
6. - есть ли сертификат и ссылка в инете на данный продукт?
7. - есть ли более новые ссылки на возможность его использования с учетом эксплуатации конструкций с 75г. по 2000 г.г.? Санкт-Петербург

ГОСТ 10834-76. Жидкость 136-41 (ГКЖ-94).
Отделка строительных материалов и конструкций; Повышение прочности и придание материалам морозо- и коррозионностойкости, грязе- и водоотталкивающих свойств; Реагент для обработки текстильных, кожевенных и бумажных изделий.

плотность 0,095 – 1,003 и рН не менее 6,0.

В связи с выше изложенным не могли бы Вы мне прислать хотя бы несколько страниц отсканированых, где ссылаются на данный продукт в сязи с его использованием именно от сил морозного пучения.

Прошу меня извинить, я просто хочу разобраться.

Забайкалье Ну вот и зацепили..)))
Yuriy,
насчет микронови итп..Снижаются силы смерзания..Вспоминая Цытовича..длительнное напряжение (умноженое на площадб смерзания) есть касательная сила ( не сила..напряжение)..
Самое простое решение- смазка на основе ЦИАТим (для танков используется..) не снижает вязкость до -40..и полиэтилен. пленка. Есть еще смазки БАМ-3, 5. с меделью ВДНХ. они как раз на основе ЦИАТИМ.
RomanSh,
можно еще побеседовать по пучению. тема родная))). Санкт-Петербург Гоша
Опять повторюсь, я не спорю, я только хочу разобраться.
Что значит

Снижаются силы смерзания..

В чем разница тогда между силами смерзания между грунтом и сваей и силами смерзания (пучения) самого грунта. Выше не было отмечено, что этим составом против смерзания пропитывают грунты, а речь шла о покрытии металлических свай.
Тогда еще повторюсь и немогли бы Вы мне ответить

1. - какой процент потери антикоррозионного покрытия от длины свай и грунтового состава основания вы закладываете в расчете? чем это обоснованно (кто проверял 10% или 80%)?

Т.е. а что остается от покрытия когда вы забили сваю? Забайкалье Yuriy,
Сила смерзания грунта с поверхностью фундамента..
По Цытовичу..исходя из моделирования кастельных сил (напряжений)..(см."Механика мерзлых грунтов"..его же..лучше полный курс. )..они- напряжения приравнены к длительному напряжению при сдвиге свйки через мерзлый грунт. это есть и у Далматова Б.И.
Изменяя поверхность нанесением смазок снижаем смерзание. вроде как смазка двигателя..хотя сравнение не совсем корректное..
Что касается собственно сил пучения- нормальных и касательных- суть одно..(примняя термин мастеров-"голономные силы")..образуются при промерзании..но в процессе сдвижки мерзлого пласта отн.фундамента..
Ну..тут можно долго говорить. эх-ма..ток и китайцам нужно видать пучение.. унас совсем похерели. а ведь были впереди Планеты всей. Санкт-Петербург

В 1999г присуствовал на работах по выдергиванию металлических свай из грунта - мешались. Изменение толщины металла (как сплошной так и глубокие царапины) за счет его среза наружной повехрности о грунт при забивке составило от 1 до 2.5мм. Потому я и спрашиваю, какой процент остается от вашей смазки при забивке свай. Процентное соотношение к оставшемуся слою и даст повод судить об эффективности покрытий.
Обратите внимание я неотрицаю возможность смазывать металлические сваи, но мне интересны прочностные харакетристики данных покрытий. Есть ли у вас есть данные, то поделитесь пожалуйста.

Только сейчас дошло, а может мы говорим не о забивных сваях, а о буронабивных с обсадными трубами?

Любопытно а как же смазанная свая передает нагрузку, только за счет основания, т. е основания трубы?
Да и проблематично по горизотальным нагрузкам, в чем примущество перед ж.б. сваей, может только фактор длины влияет? Забайкалье Yuriy,
Вопрос к кому.
Да- сва- буродобивные..причем диаметр лидер-скважины больше наружнего диаметра сваи. здесь могла быть ваша реклама

То есть воздействию мерзлотного пучения подвергаются только сезонно оттаивающие верхние слои грунта. В этом случае Защитой как от влаги, так и от смерзания с пучинистым грунтом служит битумная мастика в верней части сваи (сомнительно как то звучит. )
Напротив сцепление с вечномерзлым (стабильным) грунтом обеспечивается за счет взаимодействия "голого" бетона с вечномерзлым грунтом в нижней части сваи.

Может быть для металических свай смысл защитного покрытия независимо от способа погружения заключается в том же самом? Низ сваи - без защиты / верх - защищённый? Всёравно при погружении защитный слой в основании будет уничтожен. А стабильность грунта в большинстве случаев увеличивается вместе с расстоянием от поверхности земли.

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

Противопучинная свая и покрытие для нее

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. СОСТАВ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, КРАТКАЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ НА ДЕЙСТВИЕ СИЛ ВЫПУЧИВАНИЯ

3. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ КОМПАУНДОВ НА ПОВЕРХНОСТЬ ФУНДАМЕНТОВ

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

ПРЕДИСЛОВИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Морозное пучение

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

2. СОСТАВ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ,
КРАТКАЯ ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА И РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТОВ
НА ДЕЙСТВИЕ СИЛ ВЫПУЧИВАНИЯ

3. ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ КОМПАУНДОВ
НА ПОВЕРХНОСТЬ ФУНДАМЕНТОВ