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

Результаты проделанных опытов показывают, что при термической обработке саранских суглинков сопротив­ ление сжатию зависит от продолжительности обжига, причем, чем больше эта продолжительность, тем меньше относительное сжатие образцов. Резкое же уменьшение относительного сжатия грунта происходит в течение 12 часов, а при дальнейшем увеличении времени обжига до 15 часов не дает сколько-нибудь существенных измене­ ний величины относительного сжатия. Эти данные свиде­ тельствуют о том, что увеличивать время обжига более 12 часов нецелесообразно.

Данные о механической прочности на одноосное сжа­ тие саранских суглинков ненарушенной структуры, обо­ жженных в лабораторных условиях при различной тем­ пературе в течение 15 часов, приводятся в таблице 3.

Как видно из этой таблицы, механическая прочность обожженных образцов зависит от температуры и с повы­ шением последней до 700°С повышается. Для образцов же, подвергавшихся тепловой обработке при температу­ рах выше 700°С в течение 15 часов, механическая проч­ ность понижается по сравнению с образцами, обработан­ ными при температуре 700°С.

14

I

/

У

Проведенные лабораторные исследования позволяют сделать следующие выводы о строительных свойствах саранских суглинков:

а) упрочнение их термическим способом возможно; б) после обжига они приобретают значительную ме­ ханическую прочность как в сухом, так и в водонасы-

щенном состоянии; в) предел прочности на сжатие саранских суглинков

ненарушенного сложения, обожженных при температуре

600—800°С, до 36 кг/см2;

г) оптимальным режимом обжига глинистых грунтов является температура 600—800°С, продолжительность Ш—12 часов;

д) величина силы сцепления грунта увеличивается. Дальнейшие испытания саранских суглинков продол­ жались на опытной строительной площадке, где произ­

водился обжиг грунта в зимних условиях.

ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА ТЕРМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ'

В январе 1964 года в г. Саранске было впервые осу-

.ществлено упрочнение грунтов термическим способом в зимних условиях. На фиг. 7 показана площадка, на ко­ торой проводились работы по термическому упрочнению грунта. Опытная площадка имела размеры 20X25 м и находилась на расстоянии 100 метров от газового кол­ лектора. Для снабжения скважин газом был проведен временный газопровод и смонтирован газораспредели­ тельный пункт (ГРП), от ГРП газ поступал к газовому рессиверу (фиг. 8) и от него к скважинам (фиг. 10).

Сжатый воздух от компрессора ДК-8 поступал к воз­ душному рессиверу (фиг. 9) и от него к скважинам

(фиг. 7 и 10).

15

!

Фиг. 11.

внутрь свважины, сверху стакана прикрепить насадку с глазком, через который осуществляется наблюдение за обжигом. После этого, регулируя давление газа и воздуха, осуществляют заданный режим обжига. Конт­ роль за обжигом осуществляется с помощью термопар.

Продукты сгорания проходят через грунт, нагревают его, благодаря чему в нем происходят различные физи­ ко-химические процессы, упрочняющие грунт. В резуль­ тате такой" обработки получается новый искусственно полученный материал, подобный природным конгломе­ ратам.

Термическая обработка при 450—600° и избыточном давлении, как утверждает А. В. Нехорошее1*, позволяет получать из глин прочный, водостойкий и морозостойкий материал, названный глианом. Превращение глин в ис­ кусственный камень происходит в данном случае, как правило, без участия стекловидной фазы. Термическая обработка при температурах до 600°С и избыточном' давлении обеспечивает образование в глинистом вещест­ ве кремнеземниетого цемента, который связывает компо­ ненты смеси.

Режим обжига продолжался 70—80 часов, расход га­ за составил 7 м3 скважины при давлении 1,4 атм. Рас­ ход воздуха 1,8 м3 в мин.

СТАТИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ УПРОЧНЕННОГО ГРУНТОСТОЛБА

После окончания обжига грунта, о котором расска­ зывалось выше, в сентябре 1964 года два грунтостолба были вскрыты и было произведено массовое испытание

1 Н е х о р о ш е й А. В. «Новые принципы термической обработ­ ки глии и получения глиано,вых изделий», «Строительные материа­ лы», № 3,-1963.

21

образцов обожженного грунта с целью определения прочности его при одноосном сжатии.

Для отбора образцов грунтостолбы были отрыты на всю глубину по диаметральной плоскости (см. схему разреза на фиг. 12). Из отобранных кусков обожженно­ го грунта в лаборатории изготавливались образцы, по размерам близкие к кубику 7 X 7 X 7 1СМЗатем образ­ цы подвергались разрушению путем одноосного сжатия.

Результаты испытания образцов, взятых из зоны грунтоетолба, имеющих характерный кирпично-красный цвет (см. схему разреза), показали, что прочность обож­ женного грунта составляет 6-7-90 кг/см2 и выше, с уда­ лением от центра к периферии грунтоетолба прочность снижается. Основная масса грунтоетолба имела проч­

В приведенной таблице даны некоторые самые низ­ кие значения прочности материала грунтоетолба. Пото­ му что в таблицу включены лишь данные испытаний,

23

проведенных в самых неблагоприятных условиях для образцов.

Фактически прочность гораздо выше. Так, в таблицу не включены случаи, когда прочность грунта была выше 90 кг/см2, имелись случаи, когда прочность достигала 116 кг/см2.

Помимо испытаний на одноосное сжатие образцов, взятых из термоупрочненных грунтостолбов, был испы­ тан сам грунтостолб статической нагрузкой на месте обжига. Для испытания грунтостолба статической на­ грузкой Саранский ремонтно-механический завод изго­ товил специальную установку, разработанную трестом

№101 Главленинградстрой. Схему установки см. фиг. 13.

Давление на грунтостолб передавалось от гидравли­ ческого домкрата грузоподъемностью 100 тонн через распределительную подушку из бетона, уложенную по­ верх грунтостолба. Диаметр бетонной подушки в осно­ вании был равен 1,5 м.

Для того, чтобы испытательная установка не подни­ малась, ее нагружали железобетонными плитами, вес которых составлял около 100 тонн.

Осадка распределительной подушки под нагрузкой определялась двумя прогибомерами и тремя индикато­ рами с ценой деления — 0,01 мм. Для установки прибо­ ров на расстоянии около 3-х метров по обе стороны от центра грунтостолба были вкопаны две пары коротких деревянных стоек диа-метром 20 см и к каждой паре сто­ ек прибиты сорокамиллиметровые доски. Для обеспече­ ния жесткости доски были связаны между собой и со стойками раскосами-в вертикальной и горизонтальной плоскостях. К доскам при помощи струбцин крепились прогибомеры, индикаторы посредством дополнительных

24

Саянш «fee j/cofi-л

IwMnsa.

жестких деревянных брусков крепились к тем же дос­ кам, а шариком касались непосредственно распредели­ тельной подушки (штампа). До установки распредели­ тельной подушки верхняя часть грунтостолба была сня­ та на глубину 60—70 см и спланирована горизонтально. Испытание продолжалось 5 суток (с 26 по 30 декабря 1964 г.). Глубина промерзания грунта в это время была всего 35—40 см, так что штамп .(распределительная по­ душка) был уложен на непромерзший грунт.

25

Нагрузка на штамп осуществлялась гидравлическим домкратом ступенями в среднем по 0,25 кг/см2 опорной плоскости штампа. Непосредственно после приложения каждой ступени нагрузки немедленно брались отсчеты по приборам. Последующие отсчеты брались через каж­ дые полчаса до полной стабилизации осадки.

Таким образом, нагрузка была доведена до 4,52 кг/см2, что соответствовало усилию на домкрате, равному 80

26

тонн, т. е. к одному грунтостолбу была приложена та­ кая сосредоточенная сила. Под воздействием этой на­ грузки грунтостолб находился в течение 30 часов, после чего -приступили к разгрузке.

Разгрузка производилась каждый час ступенями, со­ ответствующими давлению 0,5 кг/см2 по нижнему обрезу штампа.

В течение часа брались три отсчета по приборам, фиксирующим упругую отдачу грунта. Первый -отсчет— непосредственно после снятия ступени нагрузки, второй отсчет — через полчаса, третий — перед очередной сту­ пенью разгрузки.

Обработка -результатов испытания показала, что -пол­

График изменения осадки в зависимости от нагрузки показан на фиг. 14.

Таким образом, испытание грунтостолба статиче­ ской нагрузкой показало, что термоупрочнен-ный грунт обладает высокой несущей способностью.

З А К Л Ю Ч Е Н И Е

Испытания, о которых рассказано в настоящей бро­ шюре, убеждают нас в том, что саранские суглинки упрочнять путем обжига можно -и целесообразно.

После обжига они приобретают значительную меха­ ническую прочность и, следовательно, при использова­ нии их в качестве оснований сооружений возможно по­ вышение удельного давления от веса сооружений до 4— 5 кг/см вместо обычно применяемого давления :на неупрочненный суглинок порядка 1,5—2,0 кг/см2.

27

Выявлен оптимальный режим обжига местных глини­ стых грунтов. Предел прочности на сжатие саранских суглинков ненарушенного сложения, обожженных в по­ левых условиях, колеблется в пределах 6-1-25 кг/см2.

Лабораторная проверка показала, что образцы обож­ женного грунта практически не размокают. Но как ве­ дет себя грунтостолб при замачивании, этого мы пока еще сказать не можем. Этот вопрос ждет своего реше­ ния и, несомненно, будет решен в скором времени.

Тем не менее уже полученных данных вполне доста­ точно, чтобы заявить, что очередь теперь за строителями и проектировщиками, которые должны испробовать по­ лученные данные и внедрить термическое укрепление (обжиг) суглинистых грунтов в практику строительства для начала в г. Саранске.

В1965 году объединением «Мордовстрой» совместно

сМосковским инженерно-строительным институтом и Мордовским государственным университетом запланиро­ вано строительство опытного 80-квартирного жилого дома № 5 во втором квартале юго-западного района го­ рода Саранска.

При выборе площадки строительства учитывались возможность обеспечения ее природным газом,' необхо­ димым для термического упрочнения грунта, а также вопрос перспективы строительства жилых домов во> вновь осваиваемом микрорайоне. Строительство опыт­

ного жилого дома будет осуществляться по действую­ щему типовому проекту 1—447С. Это обычный для города Саранска пятиэтажный жилой дом со стенами из кирпича и железобетонными перекрытиями из сбор­ ных многопустотных плит.

В заключение следует отметить, что применение тер­ мически упрочненного грунта в качестве оснований фун­

28

I