Full Text

Свайные фундаменты в сравнении с другими известными и применяемыми на сегодняшний день типами фундаментов признаны эффективными. Эффективность свайного фундамента достигается за счет высокой эксплуатационной надежности, жесткости, относительно низкой материалоемкости, высокой индустриальности производства, возможности круглогодичного ведения работ. Однако, используя свайные фундаменты на основе забивных железобетонных свай, не всегда возможно обеспечить их бездефектное погружение. Наиболее распространенный дефект, возникающий при забивке свай, связан чаще всего со сложными грунтовыми условиями и приводит к разрушению оголовка. Данный вид дефектов обусловливает необходимость производить срубку голов свай с непроектным погружением («недобитые сваи») или забивать сваю-дублер. При строительстве отдельных объектов объем срубки голов «недобитых свай» и забитых свай-дублеров составляет 12-18 % всего объема погружаемых свай [1]. Альтернативой использования забивных свай являются буронабивные сваи. Как и при работе с другими типами фундаментов, устройство фундаментов на буронабивных сваях должно соответствовать основным задачам фундаментостроения зданий и сооружений. Фундаменты зданий и сооружений должны отвечать следующим требованиям: 1) техническая выполнимость в данных конкретных условиях; 2) целесообразность для данного объекта; 3) эксплуатационность; 4) оптимальность с экономической точки зрения для проектируемого объекта; 5) надежность и экологическая безопасность. При устройстве фундаментов должны учитываться естественные и технологические процессы, связанные со строительством и эксплуатацией здания или сооружения в пределах нормативных сроков. Анализ периодической, нормативной литературы, а также патентов в области исследования позволил авторам статьи прийти к следующему заключению: на территории Российской Федерации композитные материалы, а именно - стеклопластики, не применяются в качестве обсадных труб при устройстве буронабивных свай (рисунок). Поэтому дальнейшей задачей исследования было рассмотрение и возможность применения стеклопластика в качестве обсадной трубы. Стеклопластик - стеклонаполненный композиционный материал, состоящий из наполнителя (стекловолокна - стеклянных нитеобразных волокон, ткани или мата) и связующего - полиэфирной смолы определенного вида [2-6]. Наполнитель выполняет армирующую функцию и обеспечивает требуемую прочность. Полиэфирная смола придает материалу монолитность, способствует эффективному использованию прочности стекловолокна и распределению усилий между волокнами, защищает стекловолокно от агрессивных сред [7-14]. Уникальность стеклопластика в сравнении с любым другим материалом, применяемым в качестве обсадных труб, заключается в возможном сочетании свойств, которое позволит создавать буронабивные сваи с повышенными прочностными характеристиками. Сравнительная характеристика свойств стали, как наиболее распространенного материала, используемого в качестве обсадных труб, и стеклопластика приведена в табл. 1. Анализ и сопоставление характеристик стали и стеклопластика позволяют предположить расширение области применения последнего в сфере строительства, в частности при устройстве свайного фундамента [15, 16]. Стеклопластик обладает следующими необходимыми свойствами, позволяющими рассмотреть возможность его применения в качестве обсадных труб для выполнения буронабивных свай [4, 7, 17-20]: - малый удельный вес, что делает его удобным для транспортировки (уменьшение транспортных затрат, а также затрат, связанных с погрузочно-разгрузочными работами и монтажом); - диэлектрические свойства (стеклопластик - электроизоляционный материал при использовании как переменного, так и постоянного тока); - высокие механические свойства (определяются характеристиками наполнителя и прочностью его связи со связующим материалом); - теплоизоляционные свойства (стеклопластик является материалом с низкой теплопроводностью, что позитивно отражается на условиях выдерживания бетонной смеси в период набора прочности бетоном); - высокая коррозионная стойкость (стеклопластик не подвергается электрохимической коррозии, стоек к воздействию концентрированных кислот и щелочей). Характеристика химической стойкости стеклопластика к агрессивным средам приведена в табл. 2. Технология устройства буронабивных свай в обсадных трубах из стеклопластика, предлагаемая авторами, по коррозионной стойкости и морозостойкости не уступает конструкциям, которые выполнены полностью из полимерных материалов, а по прочности, жесткости и устойчивости превосходит полимерные материалы и не уступает стали. Рис. Классификация буронабивных свай Fig. Classification of bored piles Таблица 1 Сравнительная характеристика свойств стали и стеклопластика Table 1 Comparative characteristics of the properties of steel and fiberglass Характеристики Материал Сталь Стеклопластик Плотность, кг/м3 7800 1800-1900 Модуль упругости, ГПа 210 55 Удельный модуль упругости, км 2692 2895-3056 Предел прочности (для металлов предел текучести) при растяжении, МПа 240 1700 Удельный предел прочности (для металлов предел текучести), км 3,1 89-94 Отношение усталостной прочности к статической (число циклов 107) 0,26 0,29 Теплопроводность при 20 ºC, 64 0,75 Удельное объемное электрическое сопротивление, Ом·м проводник 1,0·1010 Коэффициент линейного расширения, ·106 град-1 11,9-14,2 0,45-8,3 Гигроскопичность, % - 0,5 Стойкость к воздействию химически агрессивных сред, солевых растворов не стоек; требуются мероприятия по защите от коррозии стоек Эксплуатационные затраты требуются регламентные работы не реже 1-2 раза в год восстановление цветовой окраски по мере снижения ее интенсивности Возможность реализации архитектурно-дизайнерских решений требуется дорогостоящая реконструкция оборудования требуется изготовление недорогой технологической оснастки Таблица 2 Характеристика химической стойкости стеклопластика к агрессивным средам Table 2 Characteristics of the chemical resistance of fiberglass to hostile environments № п/п Наименование Максимальная концентрация, % Максимальная температура эксплуатации, °C 1 Соляная кислота без ограничения концентрации 40…110 в зависимости от концентрации 2 Серная кислота 75 40…105 в зависимости от концентрации 3 Азотная кислота 35 25…65 в зависимости от концентрации 4 Смесь кислот: соляная/плавиковая 25/6 или 36/1 40 и выше в зависимости от концентрации 5 Фосфорная кислота без ограничения концентрации 180 6 Гипохлорит натрия 18 % активного хлора 80 7 Едкий натр без ограничения концентрации 80 8 Едкий калий 45 65 9 Хлорное железо без ограничения концентрации 180 10 Полиоксихлорид алюминия без ограничения концентрации 180 Основной физический смысл метода создания буронабивных свай в обсадных трубах из стеклопластика заключается в следующем: герметичная стеклопластиковая оболочка (стеклопластиковая труба) надежно защищает бетонную сваю от воздействия внешней среды, что определяет ее долговечность, выполняет функции арматуры, воспринимая механические нагрузки и одновременно выполняет функцию опалубки, которая удерживает тепло бетонной смеси внутри конструкции благодаря низкой теплопроводности, что позволяет повысить качество выполняемых работ в соответствии со схемами операционного контроля качества.

About the authors

A. S Vshivkov

Perm National Research Polytechnic University

T. M Bochkareva

Perm National Research Polytechnic University

References

Statistics

Views

Abstract - 151

Refbacks

• There are currently no refbacks.