Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов

Кремнийорганические соединения могут эффективно использоваться для борьбы с морозным выпучиванием фундаментов за счёт высокой проницаемости и гидрофобных свойств. Эти вещества противодействуют проникновению воды в грунт под фундаментом, что снижает риск образования льда и последующего морозного пучения.

Рекомендуется применять кремнийорганические препараты в виде защитных покрытий на основании фундамента, а также для обработки гранул щебня и песка при подготовке фундамента. Это позволит создать барьер против влаги и улучшит устойчивость фундамента в условиях низких температур.

ТУ 2312-003-49248846-2001 с изм. 1, 2, 3

Атмосферостойкая эмаль КО-174 ЦЕРТА — быстросохнущая, однокомпонентная, влагостойкая и морозостойкая краска для длительной и эффективной защитно-декоративной окраски металлических, бетонных, железобетонных и других минеральных поверхностей, эксплуатирующихся в условиях агрессивной среды, повышенной влажности, и перепадов температур от -60ºС до +150ºС. Обладает высокой стойкостью к воздействию УФ-излучения, морозостойкостью, паро- и воздухопроницаема.

Применяется для защитно-декоративной окраски фасадов зданий и сооружений, бетонных и железобетонных конструкций мостов, тоннелей, путепроводов и других сооружений в транспортном и промышленно-гражданском строительстве. Быстросохнущая атмосферостойкая эмаль КО-174 ЦЕРТА представляет собой готовый к применению термостойкий состав удобный в применении, как в полевых, так и в заводских условиях. Наносится в несколько слоев без предварительного грунтования с промежуточной сушкой 2 часа, что обеспечивает наилучшую сплошность покрытия и сводит к минимуму различные дефекты покрытия (свили, «непрокрасы», кратеры и микропоры). Покрытие обладает прекрасными защитными свойствами, как на бетонных, так и на металлических конструкциях.

Покрытие на основе кремнийорганической эмали КО-174 ЦЕРТА наносится стандартными методами (безвоздушное, пневматическое распыление, кисть, валик) в широком интервале температур от — 30ºС до +40ºС и относительной влажности не более 80%, при этом обладает повышенной антикоррозионной и атмосферной стойкостью (воздействию к УФ-излучению), высокой стойкостью к воздействию повышенной влажности и перепадам температур в диапазоне от – 60ºС до +150ºС, стойкостью к агрессивным средам. Покрытие на основе эмали КО-174 ЦЕРТА обладает высокой гидрофобной способностью и является паропроницаемым, что позволяет использовать его не только для защиты от коррозии металлических конструкций различного назначения, но и бетонных, железобетонных и кирпичных поверхностей в различных отраслях промышленности.

Покрытие на основе антикоррозионной влагостойкой эмали КО-174 ЦЕРТА рекомендуется для защиты металлических, бетонных, железобетонных и минеральных поверхностей от коррозии и придания декоративного вида:

транспортное строительство (защита от коррозии металлических и бетонных конструкций искусственных транспортных сооружений, мостов, эстакад, тоннелей, путепроводов, пролетные строения, опоры, подпорные стенки, балки, ригеля и т.д.).
в энергетическом комплексе (АКЗ металлических конструкций подвергающихся воздействию температур от -60ºС до +150ºС и эксплуатирующихся в условиях агрессивной среды, фасадов зданий и сооружений, и др.);
в нефтегазовой промышленности (АКЗ металлических конструкций, эксплуатирующихся в условиях агрессивных сред, защитно-декоративной окраски фасадов зданий и сооружений в том числе в условиях крайнего севера, на нефтеналивных терминалах, нефте- газоперекачивающих станциях, нефтеперерабатывающих заводах, заводах по производству СУГ и др.);
металлургическая промышленность (АКЗ металлических конструкций, защитно-декоративной окраски фасадов зданий и сооружений различного назначения и т.д.);
агропромышленный комплекс (для придания декоративного вида и гидрофобизации бетонных, железобетонных и других минеральных поверхностей, окрашивания фасадов зданий и сооружений и др.);
химическая промышленность (АКЗ металлических и бетонных конструкций различного назначения, подверженных воздействию температур до +150ºС и др.);
гражданское и промышленное строительство (АКЗ металлических и бетонных конструкций различной степени сложности и назначения и др.).

Широкий температурный диапазон нанесения (от -30ºС до +40ºС), высокая скорость высыхания, технологичность применения (состав однокомпонентный, готов к применению), высокая атмосферостойкость, гарантированная длительная защита от коррозии дает возможность наносить антикоррозионную быстросохнущую краску КО-174 ЦЕРТА не только в полевых условиях, но и на заводах по производству металлических конструкций.

Эмаль КО-174 ЦЕРТА может наноситься при отрицательных температурах до -30ºС.

Технические характеристики:

Внешний вид покрытия

Однородное, шелковисто матовое покрытие, допускается шагрень

голубой, синий, красно-коричневый, коричневый, красный, желтый, белый, зеленый, серый, черный, серебристый

Условная вязкость по вискозиметру типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4,0 мм, при температуре (20±0,5)°С, с, не менее

Массовая доля нелетучих веществ, %

Адгезия пленки, баллы, не более

Время высыхания эмали до степени 3, ч., не более при температуре (20±2)°С

Твердость покрытия по маятниковому прибору типа ТМЛ (маятник А), усл. ед., не менее

Прочность пленки при ударе на приборе У-1, см, не менее

Стойкость покрытия к воздействию нейтрального соляного тумана, ч, не менее

Рекомендации по применению:

Рекомендуется для длительной и эффективной защиты от коррозии металлических, бетонных, железобетонных и других минеральных поверхностей различной сложности для различных отраслей промышленности. А также для защитно-декоративной окраски фасадов зданий и сооружений различного типа и назначения, в том числе в условиях повышенной влажности. Допускается эксплуатация оборудования и металлических конструкций, окрашенных эмалью КО-174 ЦЕРТА в агрессивной среде при повышенных температурах до +150ºС. Возможно проводить окрашивание при отрицательных температурах до -30ºС.

Эмаль КО-174 применима в соответствии со следующими нормативно-техническими документами:

ГОСТ 31384-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии»;

ГОСТ 9.401-91 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Общие требования и методы ускоренных испытаний на стойкость к воздействию климатических факторов»;

МГСН 2.08-01 «Защита от коррозии бетонных и железобетонных конструкций жилых и общественных зданий»;

МГСН 2.09-03 «Защита от коррозии бетонных и железобетонных конструкций транспортных сооружений»;

СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии»;

СП 28.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85. Защита строительных конструкций от коррозии»;

Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов (НИИ Оснований и Подземных Сооружений (НИИОПС) Госстроя СССР.

Подготовка поверхности:

Металлические поверхности очистить от пыли, грязи, отслоившегося старого покрытия, рыхлой ржавчины, при необходимости обезжирить. Механическая очистка поверхности производится до степени St 3 или Sa 2 – Sa 2.5, согласно ISO 8501-1. После механической очистки поверхность обезжирить ароматическим растворителем (толуол, ксилол). Обезжиривание проводить непосредственно перед окрашиванием и не позднее, чем через 6 часов после механической обработки при работе на открытом воздухе и 24 часов при работе в помещении.

В случае невозможности проведения пескоструйной обработки металла, допускается применение преобразователя ржавчины Ортопротект-Плюс, при температурах от +5ºС, или Ортопротект-Минус, при температурах до -20ºС. Если после сушки на поверхности остаются пятна исходной непреобразованной ржавчины, эти места следует обработать составом Ортопротект повторно с последующей промывкой водой и осушением поверхности.

Поверхность при окрашивании должна быть сухой и чистой.

Подготовка бетонной поверхности в соответствии с требованиями СНиП 3.04.03-85

Условия при нанесении:

Окрашивание проводить по сухой обезжиренной поверхности при температуре воздуха и подложки от -30ºС до +40ºС и относительной влажности не более 80%.

При окрашивании в зимний период или отрицательных температурах, для предотвращения образования инея и ледяной корки, необходимо проследить, чтобы температура окрашиваемой поверхности была на не менее, чем на 3ºС выше точки росы.

Подготовка материала:

Перед окрашиванием кремнийорганическую композицию КО-174 ЦЕРТА тщательно перемешать мешалкой до полного исчезновения осадка и достижения однородности по всему объему. После этого выдержать 10 минут до исчезновения пузырей.

При необходимости эмаль КО-174 ЦЕРТА довести до рабочей вязкости, в зависимости от метода окрашивания. Для доведения до рабочей вязкости и промывки оборудования использовать ароматические растворители – толуол, о-ксилол, сольвент. Степень разбавления может достигать до 30%.

Рекомендуемая рабочая вязкость материала при пневматическом распылении – 17-25 с., при нанесении кистью, валиком – 25-35 с. Измерение вязкости производится вискозиметром ВЗ-246 с соплом диаметром 4 мм при температуре окружающего воздуха 20±2ºС.

При перерывах в работе, грунт-эмаль должна храниться в плотно закрытой таре, перед возобновлением окрасочных работ кремнийорганическую композицию необходимо перемешать и выдержать в течение не менее 10 минут, до исчезновения пузырей.

Рекомендации по нанесению:

Нанесение эмали возможно безвоздушным, пневматическим распылением, кистью, валиком.

При пневматическом распылении расстояние от сопла краскораспылителя до окрашиваемой поверхности должно составлять 200 -300 мм, давление воздуха 1,5-2,5 кгс/см 2 , диаметр сопла 1,8-2,5 мм. Режимы нанесения подбираются для каждого индивидуального случая, в зависимости от условий работы и марки аппарата.

Сварные швы, болтовые соединения, торцевые кромки и труднодоступные места перед окрашиванием обработать методом полосового окрашивания кистью.

Металлические поверхности окрашиваются в 2-3 перекрестных слоя с промежуточной сушкой 0,5-2 часа в зависимости от температуры окружающего воздуха. При отрицательных температурах время выдержки может быть увеличено в 2-3 раза.

Бетонные, асбоцементные, оштукатуренные, цементно-песчаные поверхности окрашиваются в три слоя. Рекомендуется первый слой нанести в качестве пропиточного. Рекомендуемая вязкость – в пределах 16-20 с.

Покрытие высыхает до степени 3 в зависимости от влажности и температуры воздуха в течение 2 часов, в дальнейшем идет полимеризация и отверждение покрытия. Время окончательной сушки покрытия при температуре (20±2)ºС — 24 часа.

Транспортировка и монтаж металлических конструкций можно производить не ранее чем через 3 суток после нанесения покрытия.

Рекомендуемая толщина и теоретический расход на однослойное покрытие:

Расход эмали КО-174 ЦЕРТА по металлу с толщиной покрытия 40 мкм (по сухому слою) составляет 130–150 г/м 2 .

Расход эмали КО-174 ЦЕРТА по минеральным поверхностям (бетон, железобетон, кирпич, оштукатуренные поверхности и т.д.), при толщине покрытия 80-100 мкм (по сухому слою) составляет 450-550 г/м 2 .

Количество слоев покрытия определяется толщиной однослойного покрытия, получаемого в зависимости от метода нанесения.

Время высыхания однослойного покрытия толщиной 100 мкм:

Время высыхания при температуре 20±2ºС составляет не более 2 часов.

Нанесение следующего слоя:

Последующий слой эмали КО-174 ЦЕРТА возможно наносить с межслойной сушкой в течение 2 часов.

Упаковка, транспортировка, хранение:

Упаковка эмали — по ГОСТ 9980.3., маркировка по ГОСТ 9980.4. На транспортную тару должны быть нанесены: знак опасности по ГОСТ 19433-88 (класс 3), классификационный шифр 3313, номер ООН 1263.

Транспортирование и хранение — по ГОСТ 9980.5.

Гарантийный срок хранения — 12 месяцев со дня изготовления.

Хранить в плотно закрытой заводской таре, предохраняя от влаги и прямых солнечных лучей. Температура хранения от -50ºС до +40ºС.

Меры безопасности при проведении работ:

Охрана труда и техники безопасности осуществляется по техническим документам производителя работ с учетом свойств эмалей.

Токсичность и пожароопасность эмалей обусловлена наличием в их составе ароматических растворителей (ксилола, сольвента). Растворители по степени воздействия на организм человека относятся к 3 классу опасности, ПДК в воздухе рабочей зоны – 150/50 мг/м 3 .

При нанесении эмали на открытом воздухе необходимо следить, чтобы рабочая зона хорошо проветривалась. Работники, занятые нанесением эмали, должны пользоваться резиновыми перчатками, защитными пастами типа «биологические перчатки». Для защиты органов дыхания необходимо пользоваться газопылезащитными респираторами.

Запрещается производить нанесение эмали в закрытых помещениях, ямах, колодцах без средств индивидуальной защиты. Для защиты органов дыхания использовать изолирующий шланговый противогаз.

Эмали относятся к легковоспламеняющимся жидкостям в связи с наличием ароматических растворителей. При работе с эмалями необходимо соблюдать требования пожарной безопасности: иметь на рабочем месте средства пожаротушения, пользоваться инструментом и приспособлениями из искробезопасного материала, не применять на рабочих местах открытый огонь, не курить.

В случае загорания эмали необходимо пользоваться следующими средствами пожаротушения: песком, кошмой, асбестовым одеялом, пенным или углекислотным огнетушителем, пенными установками, тонко распыленной водой.

Способ крепления металлических свай в условиях вечной мерзлоты Российский патент 2022 года по МПК E02D27/35

Предлагаемый способ относится к строительству и эксплуатации опор контактной сети железных дорог в условиях вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания пучинистых грунтов.

Фундаменты опор деформируются в зимний период года вследствие влияния сил морозного пучения. Для уменьшения сил и моментов действующих на фундамент опоры его покрывают различными противопучинными покрытиями или используют специальные конструкции.

Известны сваи с противопучинным покрытием, содержащие в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта покрытие полимерной пленкой кремнийорганических соединений: жидкостей или эмалей, которые снижают силы примерзания грунта к сваям за счет увеличения водоотталкивающих свойств поверхности. Для различного материала свай применяются различные по составу кремнийорганические соединения.

Работы по нанесению указанных противопучинных покрытий проводятся в помещениях с плюсовой температурой окружающего воздуха, Необходимо наличие вытяжной вентиляции. Поверхности под покрытие должны тщательно очищаться. Противопучинное покрытие наносится в несколько слоев, после чего выдерживается в течение нескольких суток.

Долговечность таких пленок составляет 15-25 лет (Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов. Москва, «Стройиздат», 1974 г., с.с. 4, 9-13).

Недостатками данной конструкции сваи и противопучинного 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.

Кроме кремнийорганических эмалей для уменьшения влияния сил морозного пучения грунтов на сваи рекомендуется противопучинное покрытие их полимерной пленкой одним из следующих высокомолекулярных соединений: эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ПП; эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ЭПЭ; эпоксидно-полиамидным компаундом К-ЭПА. («Рекомендации по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов». Москва, «Стройиздат», 1969 г., с.с. 4-7,18.)

Недостатками данных конструкций сваи и покрытия являются:

— высокая себестоимость и низкая технологичность конструкции вследствие того, что нанесение покрытия требует создание условий с температурой окружающего воздуха не ниже 10°С в течение 1-10 суток, что, в частности затрудняет и удорожает изготовление сваи непосредственно в полевых условиях;

— вещества для нанесения покрытия токсичны и требуют особых мер предосторожности.

Также одним из аналогов является опора контактной сети, возводимая на пучинистых грунтах (Патент на изобретение №2209269, 2003). Сущность заключается в применение противопучинных устройств, которые обеспечивают достижения стабильности опор в пучинистых грунтах путем поднятия кровли многолетней мерзлоты вокруг фундамента опор и увеличения тем самым защемления его в многолетнемерзлых грунтах при одновременном уменьшении сил выпучивания в сезонно-талом слое.

Для металлической опоры контактной сети противопучинные устройства состоят из трех основных элементов (рис. 4):

— сезоннодействующего охлаждающего устройства (термосифона),

Недостатками данного решения являются: сложный процесс подбора и установки элементов противопучинных устройств, снижение эффективности при механическом повреждении теплогидроизоляции, уложенной на поверхность грунта вокруг фундамента, запрет на земляные работы, а также нахождение и проезд механизмов, в месте размещения теплогидроизоляционного круга.

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа (пат. РФ 159874, 23.07.2015, МПК E02D 5/66), является свая с противопучинным оболочкой ОСПТ "Reline" из полимерного противопучинного модифицированного термоусадочного материала, жестко закрепленную на свае, причем, диаметр оболочки до сборки со сваей как минимум на 10% больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи. Размещение между противопучинной оболочкой и сваей адгезионного слоя позволяет заполнить адгезионным материалом все дефекты поверхности сваи и/или оболочки, в том числе на участках свай, имеющих сварные швы, наличие неровностей и/или механических отложений, что исключает в процессе эксплуатации сваи вероятности образования зазоров между поверхностями сваи и противопучинной оболочки, что, в свою очередь, позволит исключить возможность проникновения влаги в пространство между сваей и оболочкой, повышая таким образом качество сваи с противопучинной оболочкой.

Недостатками данной конструкции является недостаточное снижение сил, действующих на свою. Из-за отсутствия зазора между оболочкой и сваей, при действии касательных сил возникают моменты. Они будут действовать как на оболочку, так и на сваю. Эти силы через фундамент напрямую воздействуют на опору. Что в свою очередь, из-за внешних сил и моментов, приводит к наклону и деформации опорной конструкции.

Задачей предлагаемого изобретения является снижение выпучивающих сил, действующих на опору, и повышение срока эксплуатации.

Способ крепления металлической сваи в условиях вечной мерзлоты, включающее покрытие поверхности сваи оболочкой большего диаметра на высоту сезонномерзлого грунта. С последующей установкой сваи в котлован, отличающийся тем, что по боковым поверхностям котлована устанавливают геосинтетическое нетканое полотно, отделяющее грунт котлована от остального грунта.

Тем самым предупреждают попадание влаги из вне. Так же забуривают в котловане место под сваю на требуемую глубину, после чего на сваю одевают оболочку. Пространство между сваей и оболочкой заполняют нетканым геотекстилем с последующей пропиткой незамерзающей смесью. Сваю с оболочкой устанавливают в забуренное место в котловане и засыпают непучиннистым грунтом.

Способ крепления металлической сваи в условиях вечной мерзлоты по п. 1, отличающееся тем, что оболочку получают путем навивки стекловолоконных нитей на оправу непрерывным методом с армированием составом из стекловолокна и смоляной смеси.

Способ и устройство поясняется чертежом фигура 1 — Конструкция сваи с противопучинной оболочкой. На фиг. 1 обозначены:

1 — металлическая свая; 2 — противопучинная оболочка; 3 — геосинтетическое нетканое полотно; 4 — непучинистый грунт; 5 — сезонномерзлый грунт; 6 — вечномерзлый грунт.

Свая представляет собой стальную трубу диаметром 530 мм. и длиной 4500 мм. Требуется изготовить противопучинную оболочку длинной 2500 мм и большего внутреннего диаметра. В качестве данной оболочки применяется стеклопластиковая труба, которая состоит из стеклопластика с добавлением специальных компонентов: смолы, армирующих материалов.

Для предотвращения возникновения влаги пространство между фундаментом и оболочкой заполняется 2-3 слоями нетканого геотекстиля, пропитанного незамерзающей консистентной смазкой типа ЦИАТИМ-201. Благодаря пространству силы морозного пучения, возникающие в сезонно-мерзлых пучинистых грунтах, будут воздействовать на оболочку, а не на саму сваю, и под действием момента, создаваемого этими силами, оболочка будет поворачиваться вокруг своей оси, оставляя металлическую сваю в неподвижном состоянии.

После усадки оболочки сваю устанавливают в месте ее эксплуатации в заранее подготовленный котлован и забуренное отверстие под сваю. Производится подсыпка и закрепление сваи на необходимой глубине.

Котлован роют на глубину 2500 мм и ширину пазухи 500 мм. По боковым поверхностям котлована устанавливается геосинтетическое нетканое полотно, которое рассматривается одновременно как разделяющий, фильтрующий и укрепляющий слой. Он предотвращает попадание влаги из глинистого грунта в засыпанный в котлован непучинистый грунт, создавая тем самым защиту от заливания. В качестве такого грунта применяется гравий. Так же пробуриваю скважину в вечномерзлом слое для защемления сваи.

Предложенный способ крепления сваи и противопучинной оболочки обеспечивает широкий температурный диапазон эксплуатации: от минус 65 градусов Цельсия до плюс 155 градусов Цельсия. Армированные стеклопластиковые оболочки имеют небольшой вес; не подвергаются воздействию различных агрессивных сред; обладают доступностью, благодаря низкой цене сырья; имеют продолжительный срок эксплуатации; отвечают всем нормам экологии. Срок службы таких фундаментов более 50 лет.

Техническим результатом предлагаемого решения являются:

— снижение касательных сил морозного пучения, воздействующих на сваю в период сезонного промерзания грунта, вызывающих возможность выталкивания сваи и создания аварийной ситуации;

— снижение срока и расходов на сооружения фундаментов,

— повышение срока эксплуатации фундамента и опорной конструкции,

— повышение долговечности за счет отсутствие влаги между сваей и противопучинной оболочкой.

Указанный технический результат достигается за счет того, что металлическая винтовая свая устанавливается на глубину 4,5 метра, это необходимо с целью усиления защемления сваи в вечномерзлом грунте ниже глубины сезонного промерзания, которая составляет около 2,5 метров в Восточной Сибири. Заложение сваи на глубину ниже глубины промерзания приводит к тому, что на основание фундамента не будут действовать силы пучения, но на боковую поверхность пучение действовать будет. Для предотвращения этого явления предлагается противопучинная оболочка, которая имеет длину, равную глубине промерзания, и накладывается на фундамент опоры, что необходимо для исключения смерзания грунта с боковой поверхностью фундамента и для защиты опоры от воздействия пучения при промерзании сезонноталого грунта. Это достигается тем, что силы морозного пучения, возникающие в сезонно-мерзлых пучинистых грунтах, будут воздействовать на оболочку, а не на саму сваю, и под действием момента, создаваемого этими силами, оболочка будет поворачиваться вокруг своей оси, оставляя металлическую сваю в неподвижном состоянии.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в качестве данной оболочки применяется стеклопластиковая труба, которая состоит из стеклопластика с добавлением специальных компонентов: смолы, армирующих материалов. В процессе изготовления трубы стекловолоконные нити наматываются на оправу непрерывным методом. Для придания конструкции повышенной прочности, нить армируется составом из стекловолокна и пропитывается смоляной смесью, измельченным стекловолокном и песком.

Указанный технический результат достигается за счет того, что пространство между фундаментом и оболочкой заполняется 2-3 слоями нетканого геотекстиля, пропитанного незамерзающей консистентной смазкой типа ЦИАТИМ-201, БАМ и т.п. Нетканый геотекстиль — водопроницаемый материал, представляет собою плоскую структуру, которую изготавливают из синтетических или натуральных полимеров, скрепленных между собой механическим или термическим методом. Такой материал обладает невысокой прочностью, большой растяжимостью, не гниет, через него не прорастают корни растений, структура обеспечивает хорошие фильтрующие свойства. Благодаря диэлектрическим свойствам материала, обеспечивается защита конструкции от электрокорозии.

Указанный технический результат достигается за счет того, что котлован роют на глубину установки противопучинной оболочки. По боковым поверхностям котлована устанавливается геосинтетическое нетканое полотно, которое рассматривается одновременно как разделяющий, фильтрующий и укрепляющий слой.

Он предотвращает попадание влаги из глинистого грунта в засыпанный в котлован непучинистый грунт, создавая тем самым защиту от заиливания. В качестве такого грунта используется песок средний, крупногравелистый (или щебень/гравий). При этом в песчаных и щебенистых грунтах не должно быть примесей глинистых частиц более 15%. Ширина пазухи котлована, заполняемого непучинистым грунтом, при глубине промерзания до 2,5 метров должна составлять не менее 0,5 метра. Применение непучинистого грунта позволяет снизить воздействие касательных сил морозного пучения на боковые поверхности фундамента.

1) Патент RU №158874 Свая с противопучинной оболочкой ОСПТ «Reline» // Алявдин Д.В., Заявка №2015130655/03 от 23.07.2015, Опубликовано 20.02.2016 Бил. №5 с.

2) Патент RU №2209269 Опора контактной сети, возводимая на пучинистых грунтах // Кондратьев В.Г., Заявка №20022134186/03 от 19.12.2002, Опубликовано 27.07.2003 Бил. №21 с

Иллюстрации к изобретению RU 2 773 488 C1

Реферат патента 2022 года Способ крепления металлических свай в условиях вечной мерзлоты

Изобретение относится к строительству и эксплуатации опор контактной сети железных дорог в условиях вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания пучинистых грунтов. Способ крепления металлической сваи в условиях вечной мерзлоты включает покрытие поверхности сваи оболочкой большего диаметра на высоту сезонномерзлого грунта с последующей установкой сваи в котлован.

По боковым поверхностям котлована устанавливают геосинтетическое нетканое полотно, отделяющее грунт котлована от остального грунта, тем самым предупреждают попадание влаги из вне, и забуривают в котловане место под сваю на требуемую глубину, после чего на сваю надевают оболочку, а пространство между сваей и оболочкой заполняют нетканым геотекстилем с последующей пропиткой незамерзающей смесью. Сваю с оболочкой устанавливают в забуренное место в котловане и засыпают непучинистым грунтом. Технический результат состоит в снижении выпучивающих сил, действующих на опору, повышении срока эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения RU 2 773 488 C1

1. Способ крепления металлической сваи в условиях вечной мерзлоты, включающий покрытие поверхности сваи оболочкой большего диаметра на высоту сезонномерзлого грунта с последующей установкой сваи в котлован, отличающийся тем, что по боковым поверхностям котлована устанавливают геосинтетическое нетканое полотно, отделяющее грунт котлована от остального грунта, тем самым предупреждают попадание влаги из вне, и забуривают в котловане место под сваю на требуемую глубину, после чего на сваю надевают оболочку, а пространство между сваей и оболочкой заполняют нетканым геотекстилем с последующей пропиткой незамерзающей смесью, сваю с оболочкой устанавливают в забуренное место в котловане и засыпают непучинистым грунтом.

2. Способ крепления металлической сваи в условиях вечной мерзлоты по п. 1, отличающийся тем, что оболочку получают путем навивки стекловолоконных нитей на оправу непрерывным методом с армированием составом из стекловолокна и смоляной смеси.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2773488C1

Кондратьев В.Г.

Подлозный Эдуард Дмитриевич
Ухин Андрей Иванович

Хафизов Роберт Мияссарович

Горжени Александр Иосифович

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.

Известны противопучинные сваи, содержащие в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта покрытие полимерной пленкой кремнийорганических соединений: жидкостей или эмалей, которые снижают силы примерзания грунта к сваям за счет увеличения водоотталкивающих свойств поверхности. Для различного материала свай применяются различные по составу кремнийорганические соединения.

Работы по нанесению указанных покрытий проводятся в помещениях с плюсовой температурой окружающего воздуха, Необходимо наличие вытяжной вентиляции. Поверхности под покрытие должны тщательно очищаться. Покрытие наносится в несколько слоев, после чего выдерживается в течение нескольких суток. Долговечность таких пленок составляет 15-25 лет. (Рекомендации по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов. Москва, «Стройиздат», 1974 г., с.с.4, 9-13).

Недостатками данной конструкции сваи и покрытия являются:

— малый срок эксплуатации.

Кроме кремнийорганических эмалей для уменьшения влияния сил морозного пучения грунтов на сваи рекомендуется покрытие их полимерной пленкой одним из следующих высокомолекулярных соединений: эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ПП; эпоксидно-полиэфирным компаундом К-ЭПЭ; эпоксидно-полиамидным компаундом К-ЭПА. («Рекомендации по применению высокомолекулярных соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов». Москва, «Стройиздат», 1969 г., с.с.4-7, 18.)

Недостатками данных конструкций сваи и покрытия являются:

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

Наиболее близким решением, выбранным в качестве прототипа, являются противопучинные сваи, содержащие в слое сезонного промерзания-оттаивания грунта покрытие из пластических смазок, состоящих из жидкого масла, твердого загустителя, присадок и добавок. Состав консистентных смазок огнеопасен. Такая смазка наносится на поверхность сваи с целью снижения примерзания грунта к стенкам сваи и снижения силы трения мерзлого грунта. Для сохранения смазки на поверхности сваи весь период эксплуатации смазанная поверхность сваи выполнена с дополнительным покрытием полиэтиленовой пленкой или поливинилхлоридным пластиком. («Рекомендации по снижению касательных сил морозного выпучивания фундаментов с применением пластических смазок и кремнийорганических эмалей». Москва, НИИОСП, 1980).

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.

Применение рукава из модифицированного термопластичного материала для создания износостойкого покрытия на наружной поверхности сваи позволяет использовать присущее модифицированным полимерам свойство «памяти формы». Применение рукава со свойством памяти формы, диаметр которого до сборки со сваей как минимум на 10 процентов больше диаметра или размеров поперечного сечения сваи, упрощает способ формирования 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. Способность рукава при нагреве плавно уменьшиться в диаметре до размера на 15-50 процентов меньше наружного диаметра или размеров поперечного сечения футеруемой сваи обеспечивает качественное формирование покрытия поверхности сваи без складок и без зазоров между рукавом и сваей любой формы.

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.

В качестве термоусаживаемого рукава применяется рукав из модифицированного термопластичного полиэтилена марки ПЭВД с внутренним диаметром 600 мм, толщиной стенки 4,0 мм, способный при нагревании свыше 120°С уменьшиться по внутреннему диаметру на 30% до 420 мм благодаря свойству «памяти формы». Длина термоусаживаемого рукава L определяется строительными расчетами и условиями существования деятельного слоя грунта (обычно от 1.5 до 3,5 м).

Усадка полимерного термоусаживаемого рукава, обеспечивающая полное обжатие изолируемого изделия, происходит в результате его нагрева до температуры не менее 120°С горячим воздухом или открытым пламенем газовой горелки. В полевых условиях усадку рукава начинают с середины отрезка, кольцевыми движениями нагревая рукав. После того, как центральная часть отрезка полимерного термоусаживаемого рукава усядет, плотно закрепившись на свае, осуществляют усадку остальных частей рукава, последовательно перемещая горелку вправо и влево. При усадке рукава толщина его стенки увеличивается в данном случае на 12% до 4,48 мм; длина рукава увеличивается на значение удельного удлинения термоусаживаемой оболочки — 2,5%.

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.

Эффективные рекомендации по использованию кремнийорганических соединений для защиты фундаментов от морозного выпучивания

ТУ 2312-003-49248846-2001 с изм. 1, 2, 3

Способ крепления металлических свай в условиях вечной мерзлоты Российский патент 2022 года по МПК E02D27/35

Похожие патенты RU2773488C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 773 488 C1

Реферат патента 2022 года Способ крепления металлических свай в условиях вечной мерзлоты

Формула изобретения RU 2 773 488 C1

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2022 года RU2773488C1

Противопучинная свая и покрытие для нее