Файл: Строителям Мордовии о термическом способе упрочнения грунтов..pdf

В В Е Д Е Н И Е

Главная экономическая задача партии и советского народа,— как записано в программе КПСС,—состоит в том, чтобы в течение двух десятилетий создать матери­ ально-техническую базу коммунизма. Это означает, на­ ряду с развитием существующих отраслей, всемерное развитие новых, экономически эффективных отраслей производства, новых видов энергии и материалов.

Хорошеет Саранск. На пустырях выросли заводы электротехнической и светотехнической промышленнос­ ти. В завершающем году семилетки государственные капитальные вложения на строительство в республике значительно увеличиваются. Объем жилищного строи­ тельства по Совету Министров МАССР (без учета мини­ стерств, ведомств и организаций союзного и федератив­ ного подчинения) составляет 8600 тыс. рублей. Необхо­ димо ввести в действие 68,6 тыс. квадратных метров жилой площади.

Кроме этого, в 1965 году предстоит построить 15 тыс. квадратных метро® жилья кооперативным способом. Много дел у коллективов «Мордовстроя», специализиро­ ванных организаций и треста «Коммунстрой». Требуется не -просто освоить отпущенные средства, а выполнить колоссальный объем строительно-монтажных работ, ко­ торый, очевидно, будет увеличиваться из года в год.

3

Наиболее трудоемким и самым отстающим участком остается пока нулевой цикл. Самая большая трудность— рытье котлованов, устройство фундаментов и подвалов.

В жилищном строительстве применяются главным образом ленточные сплошные фундаменты из сборных блоков, на них расходуется до 40 процентов бетона,-иду­

щего на дом.

Приходится отрывать котлованы с помощью экскава­ торов, бульдозеров, четверть времени затрачивается на ручные работы. При производстве работ в зимнее время возникают дополнительные трудности, связанные с раз­ работкой мерзлого грунта. Ко всему этому надо доба­ вить, что время нулевого цикла занимает около 3-х ме­

сяцев.

Перед строителями нашей республики стоит задача всемерного повышения качества строительства, сокра­ щения сроков и снижения стоимости строительства. Это­ го можно достигнуть, используя метод термического упрочнения грунта.

Метод термического упрочнения грунта является но­ вым способом повышения -несущей способности грунта. Он основан на общеизвестной.способности глин при на­ гревании до высоких температур приобретать значитель­ ную прочность. Грунт, упрочненный этим способом, мож­ но использовать в качестве фундаментов под строящиеся здания и сооружения, в качестве подпорных стенок и т. д. Особенно эффективным будет применение упрочненных грунтостолбов для фундаментов бесподвальных мало­ этажных зданий в промышленном, гражданском и сель­ скохозяйственном строительстве. В этом случае отпада­ ет необходимость в разработке котлована или траншей под фундаменты, исключается обратная засыпка, эко­ номится та часть железобетона, которая в настоящее

4

время закладывается в землю, высвобождаются земле­ ройно-транспортные машины.

В связи с этим в течение последних трех лет работ­ ники кафедр строительных конструкций и строительной механики и технологии строительного производства Мордовского госуниверситета под руководством кафед­ ры технологии строительного производства (научный ру­ ководитель кандидат технических наук В. С. Подьяконов) Московского инженерно-строительного института при активном участии треста «Мордовстрой» изучают грунты, залегающие на территории города Саранска, и характер изменения их физико-механических свойств с целью использования грунта, упрочненного термическим способом в качестве фундаментов под строящиеся зда­ ния и сооружения.

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Исследования физико-механических свойств грунта выполнялись в лаборатории механики грунтов Мордов­ ского госуниверситета. В течение 1963—1964 гг. были исследованы грунты северо-западного и юго-западного районов г. Саранска. Глинистые грунты этих районов в большинстве своем представлены средними суглинками. Они характеризуются быстрой размокаемостью (ско­ рость размокания их 100—140 сек. (фиг. 1), а также обладают незначительной несущей способностью при естественной влажности. В таблице 1 приведены основ­

ные физические характеристики грунта естественной ненарушенной структуры.

5

Фиг. 1. Скорость распада по времени пылеватого суглинка естественной структуры.

,

Саранский

суглинок на глубине 1,92 1,64 2,63 17,0 38,0 0,63 34 18 16 3 57 25 15

2,2—2,5 м

<3

Фиг. 3. Графики изменений удельного и объемного весов скелета грунта от температуры и продолжительности обжига.

Продолжительность обжига: 1—2 часа; 2—6 часов; 3 —10 часов: 4—12 час. и 5—15 часов.

8

I

Фиг. 4. Графики зависимостей сдвигающих усилий от вертикальной нагрузки для образцов, упрочненных при различной' температуре и времени обжига.

Температура обжига: а) —600° С: б) 800° С и в ) —1000° С. Продолжительность обжига: 1—2 часа:, 2—6 часов; 3 —ю час.; 4 —12 часов

и 5 —15 часоз.

1-грунт естественной структуры и влажности.

9

Температура контролировалась термопарой. Испыты­

ной температуре) испытуемых образцов грунта опреде­ лялись физико-механические показатели: объемный и удельный веса, водопоглощение, сопротивление сдвигу, степень сжимаемости и механическая прочность.

Анализируя полученные результаты обжига при раз­ личных условиях (результаты приведены на фиг. 3 и фиг. 4 в зависимости от температуры и продолжительно­ сти обжига), нами установлено, что наиболее оптимильной'температурой обжига является температура 600— 800°С при продолжительности обжига 10—12 часов.

Как видно из графиков (фиг. 3), при этих условиях потеря веса грунта и соответственно изменение объемно­ го веса практически прекращаются. По мере повышения температуры и времени обжига объемный вес скелета грунта уменьшается, в то время как удельный вес повы­ шается. В результате уменьшения объемного веса и по­ вышения удельного веса пористость термоупрочненного грунта увеличивается.

Кроме того, в лаборатории было проведено определе­ ние сопротивления грунта сдвигу и сжимаемости в усло­ виях невозможности бокового расширения.

Сопротивление сдвигу глинистых грунтов, как изве­ стно, является одной из основных характеристик проч­ ности грунта и выражается эмпирическим уравнением Кулона:

т = р • tg ср + С,

где t — сопротивление грунтов сдвигу в кг/см2, tgcp — коэффициент внутреннего трения,

С — величина сцепления в кг/см2.

На фиг. 4 показаны графики сдвигающих усилий в

10

зависимости от вертикальной нагрузки «Р» для образ­ цов ненарушенной структуры при естественной влажно­ сти. Из этих графиков видно, что термическая обработ­ ка саранских суглинков увеличивает величину силы природного сцепления и угол внутреннего трения. Так, например, у суглинка естественной влажности

С = 0,6 кг/см2; <р= 25°,

Фиг. 5. Кривые компрессионных испытаний грунта естественной влажности и термоупрочненных при температуре 800°С.

Продолжительность обжига: 1—2 часа; 2—6 часов; 3—ю часов; 4 —12часов; 5 -15 часов и 6 —грунт естественной структуры и влажности.

И

Коэфф ициент ftufucmoCmu

Фиг. 6. Кривые компрессионных испытаний грунта естественной влажности, термоупрочненного при температуре 100°С.

Продолжительность обжига: 1—2 часа; 2 - 6 часов; 3-10 часов; 4-12 часов; 5 —15 часов и б-грунт естественной структуры и влажности.

12

I

а у того же суглинка, обожженного при температуре 600°, 800° и 1000°С, соответственно

Из этих данных видно, что величина силы сцепления увеличивается в четыре раза, а угол внутреннего трения в два раза.

Проведенное исследование обожженных грунтов в компрессионном приборе позволили нам определить сте­ пень сжимаемости образцов,, обожженных при различ­ ных температурах. Компрессионные кривые приведены на фиг. 5 и 6. В табл. 2 приводятся данные, характеризу­ ющие сжатие образцов, обожженных при температурах 800° .и 1000°С, при действии вертикальной нагрузки 2,4 и 8 кг/см2.

13