CC BY
83
рациональные параметры уплотняющих элементов гидросъемника высокого давления.
Список литературы
1. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидроабразивное резание горных пород / В.А. Бреннер и [др.]. М.: Изд-во Московского государственного горного университета, 2003. 279 с.
2. Гидроструйные технологии в промышленности. Гидромеханическое разрушение горных пород / В.А. Бреннер и [др.]. М.: Изд-во АГН, 2000. 343 с.
3. Головин К.А., Жабин А.Б., Поляков А.В. Разрушение горных пород импульсными высокоскоростными струями воды // Горные машины и автоматика. №4. 2006. С. 43 -45.
4. Бреннер В.А., Пушкарев А.Е., Головин К.А. Исследование гидроабразивного разрушения горных пород // Известия ТулГУ. Сер. Экология и безопасность жизнедеятельности. Тула, 1997. Вып. 3. С. 342 - 345.
N.S. Leontiev, A.E. Pushkarev, A.V. Chebotarev, V.A. Kuzmichev DEVELOPMENT TESTING HYDRAULIC-PULLER OF HIGH PRESSURE A test bench was submitted and tests by defining dependences characterizing working condition and allowing substantiating of rational parameters for hydraulic-puller of high pressure were described. Results of development testing hydraulic-puller were analyzed and dependences of friction power loss from increasing pressure were ascertained.
Key words: water-jet technology, development testing, hydraulic-puller, power loss, pressure.
Получено 20.04.11
УДК 691.535
А.Г. Малинин, канд. техн. наук, технич. дир., (342) 219-61-03, info-ips@yandex.ru,
Д.А. Малинин, асп., вед. инж., 8(912) 781-04-33, info-cct@perm.ru (Россия, Пермь, ООО «СК «ИнжПроектСтрой»)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЧНОСТИ КОНТАКТА АРМИРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА С ЦЕМЕНТНЫМ КАМНЕМ
Приведены результаты экспериментальных робот, связанных с вопросом применения различных типов полых металлических армирующих тяг при устройстве самозабуриваемых грунтовых анкеров и микросвай. Результаты испытаний показывают, что адгезия металла с цементом превышает прочность свай по грунту.
Ключевые слова: грунтовые анкера, микросваи, Атлант, Титан, адгезия, прочность контакта, гладкая тяга, винтовая тяга, армирование.
В настоящее время при строительстве глубоких котлованов и креплении автодорожных откосов все более широко применяются самозабури-
ваемые грунтовые анкера типа TITAN или Атлант. Вопросы, связанные с оценкой их несущей способности по грунту, достаточно подробно изучены [1]. Между тем, существуют вопросы, связанные с оценкой прочности контакта между цементным телом анкера и его металлической тягой. Именно этой теме и были посвящены лабораторные испытания, представленные в настоящей работе.
Полые трубчатые анкерные тяги, выполненные из высокопрочной стали, применяются не только для анкеров Атлант, но и для устройства микросвай при усилении фундаментов, а также для армирования свай, выполненных по технологии струйной цементации грунтов [2].
Прочность сцепления армирующего элемента с цементным камнем определяется сопротивлением выдергиванию или вдавливанию металлического элемента, установленного в цементный образец. Прочность сцепления между металлическим элементом и цементным камнем зависит от следующих факторов:
- сцепления, формируемого за счет шероховатости и выступов на поверхности армирующего элемента;
- силы трения, возникающей под влиянием усадки цемента в процессе его твердения;
- адгезии цементного камня к металлу.
Наибольшее воздействие на прочность контакта оказывает первый из перечисленных факторов. Для исследования его влияния и была выполнена серия лабораторных испытаний по определению прочности контакта (адгезии) между металлической трубой и цементным камнем.
Для изготовления образцов, моделирующих работу трубчатого элемента в цилиндрическом цементном теле анкерной сваи, были разработаны специальные формы, схемы которых представлены на рис. 1, а, б внешний вид - на рис. 2.
Диаметр армирующих труб составлял 60 мм, а трубы с накатанной резьбой - 57 мм. Высота формы равнялась 108 мм, что соответствует расчетной площади контакта трубы с цементом 200 см . Внешний диаметр образца равнялся 168 мм, что примерно соответствует диаметру реальной анкерной сваи. Для заливки образцов использовались портландцемент марки ПЦ 500, песок и вода, смешиваемые в соотношении 1/0,1/0,5 соответственно.
а
б
Рис. 1. Схемы формы для заливки образцов (а) оснастки для пресса (б)
Рис. 2. Внешний вид форм заливки образцов
Испытания проводились на гидравлическом прессе с максимальной усилием 500 кН. Для испытаний применялась специальная оснастка для пресса (см. рис. 1, б), представляющая собой диск толщиной 20 мм с внутренним отверстием 62 мм, труба выдавливалась из цемента до срыва по контакту. Испытательный стенд показан на рис. 3.
Рис. 3. Испытателънаяустановка на выдавливание трубы из цемента
Первоначальная серия испытаний была направлена на исследование влияния состава цементо - песчаной смеси. В этих образцах была установлена труба с гладкой поверхностью и варьировалось только соотношение воды, цемента и песка (В/Ц/П = 0,4/1/0; 0,5/1/0,1; 0,5/1/1). Для набора статистики образцы всех типов были выполнены по 6 шт. После заливки об-
разцы набирали прочность в течение 28 суток при комнатной температуре 20 ° Сво влажной среде.
Прочность адгезии определялась отношением разрушающей нагрузки к площади части поверхности трубы, находящейся в цементе.
F,
1ІТ
где ТИт - предельное разрушающее усилие; Зк - площадь контакта.
Результаты испытаний приведены на рис. 4.
Серия испытаний, в которой в образцах варьировался соотношения цементно-песчаной смеси, показала незначительное влияние состава цементного тела анкера на его адгезионные свойства.
Из результатов экспериментов следует, что прочность контакта в значительной степени зависит от характера поверхности армирующего элемента. Самый низкий результат показал эксперимент с окрашенной трубой в силу существования разделительного лакокрасочного слоя. А вот труба с корродированной поверхностью имеет прочность контакта в 1,5...2 раза превышающую прочность контакта с гладкой поверхностью.
.44 ■
5,15
1,93
0.96 0,99 1,33
0,-44 ■ ■ 1 1 1
0,5/1/04 0. -4/1/0 0,5 /1/1 0,5/1/ОД 0,5/1/0,1 0.. /1 /С ,1 0,5/1/0.1
Окрашеная Гладкая Гладкая Гладкая Коррод. С арматурой Винтовая
ВЦП соотношение цементного растворяй состояние поверхности ар мнрующен трубы
Рис. 4. Результаты испытаний прочности контакта армирующего элемета с цементным камнем
В образцах с винтовой трубой и приваренными арматурными отрезками адгезионная прочность превывысила когезию, т.е. произошло разрушение самого цементного камня, а не контакта между телами (рис. 4).
Для оценки полученных результатов нужно отметить, что, к примеру, несущая способность по грунту одного погонного метра анкера TITAN или Атлант с диаметром цементного камня 150 мм в глинах составляет 30 кН согласно расчетам по DIN 1054-2005, а согласно полевым испытаниям, проводимым авторами - от 35 до 40 кН [1, 2].
При этом один погонный метр армирующей трубы диаметром 89 мм имеет площадь контакта с цементом 0,28 м . При прочности контакта корродированной трубы с цементом 1,98 МПа труба выдержит нагрузку 553 кН, что в 18 раз превышает расчетную нагрузку на анкер. Армирование новой трубой даст превышение прочности контакта с цементом почти в 10 раз в сравнении с несущей способностью анкера по грунту. Нужно отдельно отметить, что в этих расчетах не принимается во внимание наличие муфт, соединяющих штанги и выступающих за диаметр труб, которые дают дополнительное «зацепление» с цементным телом анкера.
Безусловно, винтовая накатанная поверхность трубчатых штанг дает большую несущую способность контакта в сравнение с гладкими штангами «Атлант». Но накатка существенно удорожает стоимость анкерных штанг. А использование вторичных труб в качестве армирующих элементов свай или грунтовых анкеров при устройстве только временных конструкций снижает затраты на металл приблизительно в 2 раза.
в
Рис. 5. Характер разрушения образцов различных типов: а - образец с гладкой трубой; б - образец с арматурными элементами;
в - образец с винтовой тягой
35 30 25
« 20
о
о 10
£б
|=
о
О 10 20 30 40 50 60 70 30 90 100
Содержание цемента от общего веса цементно-песщаной
смеси, %
Рис. 6. Зависимость прочности грунтобетона в зависимости от состава
Дополнительно были проведены испытания образцов в форме кубиков 100x100 мм, выполненных из цементно-песчаного раствора для определения зависимости прочности от соотношения компонентов смеси (рис. 5). Испытания проводили согласно ГОСТ 10180-90. График, изображенный на рис. 6, отражает результаты испытаний.
Результаты испытаний показали, что прочность контакта труб с винтовой накатанной поверхностью и с приваренными арматурными отрезками соответствует прочности цементного камня.
Исходя из вышепредставленных лабораторных испытаний следует, что гладкая армирующая труба в полной мере может передовать нагрузку от конструкции на сваю или грунтовый анкер без проскальзывания.
Список литературы
1. Малинин А.Г., Малинин Д.А. Анкерные сваи «Атлант» // Жилищное строительство. 2010. № 5. С. 60-62.
2. Малинин А.Г., Малинин Д.А. Технология устройства анкерных свай «Атлант» // Основания фундаменты и механика грунтов. 2010. №1. С. 17-20.
3. Малинин А.Г. Струйная цементация грунтов. М.: Стройиздат, 2010. 226 с.
4. ГОСТ 10180-90. «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам».
A.G. Malinin, D.A. Malinin
RESEARCH OF CONTACT STRENGTH BETWEEN REINFORCING ELEMENT AND CEMENT STONE
The results of experimental works concerning using of different types of hollow metal reinforcing bar during construction of self-drilling ground anchors and micro piles are given in this article. Test results show that adhesion of metal with cement exceeds adhesion of pile with ground.
Key words: Atlant ground anchor, Titan ground anchor, micro piles, adhesion, contact strength, smooth bar, bar with rolled screw thread, reinforcing.
Получено 20.04.11
УДК 691.54
А.Г. Малинин, канд. техн. наук, техн. дир., (3422) 19-61-03, info-ips@yandex.ru,
А.А. Жемчугов, асп., рук. отд. геотехн. расчетов, 89129814542, proekt-ips@yandex.ru,
И.Л. Гладков, асп., рук. проект. отд., 89129899490, proekt-ips@yandex.ru (Россия, Пермь, ООО «СК «ИнжПроектСтрой»)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОЦЕМЕНТА В ХОДЕ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Приведены результаты экспериментальных исследований прочностных и деформационных характеристик грунтоцемента в зависимости от параметров струйной геотехнологии. Выполнена серия экспериментальных работ по устройству грунтоцементных колонн в песчаном грунте. Получены зависимости значения модуля деформации, а также прочности грунтоцемента при сжатии и растяжении.
Ключевые слова: струйная цементация, грунтоцементная колонна, прочность грунтоцемента, модуль деформации грунтоцемента, лабораторные исследования.
Технология струйной цементации грунтов получила широкое распространение при решении сложных задач в области подземного строительства. Несмотря на большое количество выполненных объектов с использованием технологии струйной цементации, в настоящее время не существует нормативной базы по проектированию подземных конструкций с использованием струйной технологии.
При проектировании ограждений котлованов, находящихся вблизи существующей застройки, необходимо использовать расчетные методики, учитывающие деформационные свойства грунтоцемента, а также прочность при сжатии и растяжении [1]. Данные характеристики определяют податливость и геометрическую изменяемость конструкции, что, в итоге, позволяет более точно оценить влияние строящегося котлована на прилегающие здания и сооружения.
