Рекомендации по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов (стр. 1 )

#G0

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 , д-ром геол.-мин. наук проф. , канд. геол.-мин. наук , канд. техн. наук , мл. научн. сотр. . Под общей редакцией д-ра геол.-мин. наук .

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 - 100 вес. ч.;

ТГМ-3 - 25 " "

ПЭПА 15 " ".

ЭД-5 - эпоксидная смола (#M12293 0 1200018022 3271140448 463425012 247265662 4292526971 557313239 2973031180 3594606034 4293087986ГОСТ 10587-63#S), 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 (#M12293 1 1200018022 3271140448 463425012 247265662 4292526971 557313239 2973031180 3594606034 4293087986ГОСТ 10587-63#S) 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:

ЭД-6 - 100 вес. ч.;

МГФ-9 - 43 " ".

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:

ЭД-5 - 100 вес. ч.;

Л-19 - 66 " ";

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

, (1)

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

означает:

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;