CC BY
21
Abstract.
This article shows the optimal ratio of the boom lifting metal dome to the diameter of the structure. The decision was made by comparing the model of 3 domes using the SCAD PC software, each with a unique lifting boom. Changing the parameters of the lift boom changes the efficiency of dome systems in relation to other structures. When designing a dome structure, D=48 m. based on the results of a variable calculation and analysis of various criteria, a dome with an arrow departure h=24 m was selected.
Key words:
improvement of spatial structures, parameters of dome coverings, dome made of metal overlapping of large passages, spatial design, specialized programs. Date of receipt in edition: 11.09.20 Date o f acceptance for printing:
13.09.20
This design is the most cost-effective, well perceives uneven loads. The purpose of this work is to study the stress-strain state of lattice single-layer domes, taking into account their rigidity and strength; to develop an effective solution for the dome coating.
УДК 624.138
ОСОБЕННОСТИ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ ГРУНТОВ МИНЕРАЛЬНЫМИ КОЛЛОИДНЫМИ СУСПЕНЗИЯМИ
К.А. Исрафилов , Д.В. Газданов , В.А. Алексеев
Национальный исследовательский Московский государственный
строительный университет (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация.
Необходимость закреплённых грунтов с формированием грунтобетонов или консолидированного объёма грунта является важной задачей при решении различных спектра вопросов, стоящих в подземном строительстве. Однако вопросы правильного подбора и расхода составов для поставленных задач требуют всестороннего изучения. Авторами проведён ряд экспериментальных исследований, отработан ряд технологических приёмов и методология критериев для оптимальной технологии закрепления грунта. Дана оценка свойствам закреплённого грунта, исследования возможности и пределы варьирования минеральных составов коллоидного типа с назначенными технологическими параметрами, зафиксированы параметры формируемого закреплённого массива.
Ключевые слова:
тонкодисперсное вяжущее, коллоидные частицы, инъекти-рование, укрепление грунтов, грунтобетон, микроцемент, микронаполнитель, пропиточная инъекция. История статьи: Дата поступления в редакцию: 22.09.20
Дата принятия к печати: 25.09.20
Общая часть
Задачи подземного строительства в условиях плотной городской застройки в ряде случаев невозможно решать без комплекса специальных методов производства работ [1], обеспечивающих закрепление, стабилизацию, уплотнение и упрочнение грунтов. Работа в условиях городских агломераций требуют внедрения и адаптации инновационных строительных методов и материалов с высокими требованиями к безопасности, необходимости щадящего влияния на окружающую застройку, использования компактного малогабаритного оборудования, снижающего шумовые загрязнения при производстве работ [2, 3]. Однако, при учёте критериев эффективного использования для технологий таких специальных работ по закреплению грунтов, в отличие от общестроительных работ и других стандартных технологий строительства, соответственно необходимо учитывать не только общую сметную стоимость как и конечные сроки реализации спецметодов, но и специфичные условия применения к оборудованию и требования к персоналу с учётом разнородных инженерно-геологических условий [4, 5].
Наиболее оптимально при закреплении грунта в условиях плотной застройки использовать технологию закрепления грунта методом пропитки вмещающего массива, без гидроразрывов и деформаций объёма закрепляемого грунта и осадок окружающих сооружений без изменения измеряемого состояния напряженно-деформированного состояния (НДС) грунта [6, 7]. Изучение источников по отечественному опыту и иностранным источникам при исполнении технологий закрепления методом инъекционной пропитки говорит о высокой гибкости технологии и эффективности метода для подземного строительства и геотехники. Обычная инъекционная технология формирования закреплённого целика грунта заключается в насыщении естественной структуры грунта полимерными или минеральными растворами при малых давлениях методом низконапорной подачи (до 0,5 МПа). В процессе нагнетания растворов грунт насыщается инъекционной смесью [8], при твердении которой резко повышает свои технические свойства [9]. Для условий водонасыщенных грунтов, инъекционная смесь смешивается с грунтовой водой обеспечивая неправильное формирование массива [10], резко нивелируя преимущества технологии [11]. Для таких случаев необходимо использование инъекционного материала на основе смеси коллоидного кремнезёма и активатора твердения [12, 13]. При этом свободная вода в водонасыщенных грунтах связывается за счёт химической реакции компонентов раствора с переходом в гидратные новообразования, а также за счёт эффекта физической адсорбции воды на наружных открытых плоскостях образуемых гидрокристаллов. При этом грунт консолидируется, т.к. процесс гидратирования компонентов подразумевает образования новых физико-химических связей между новообразованиями [14, 15].
Исследуемый раствор на основе коллоидного нанокремнезёма представляет собой суспензию кремнезёмистого компонента (размерами сравнимого с коллоидными частицами) в водной составляющей. Процесс гидратации кремнезема включает три основных этапа: гелеобразование, коагуляцию и флокуляцию [16]. При задачах закрепления грунтового массива и стабилизации во-донасыщенной структуры грунта рассматривается в основном этап гелеоборазования, в котором консолидация происходит за счёт физико-химического связывания свободной воды [15], находящейся в поровой структуре грунта, адсорбирующейся на поверхности продуктов гелеобразования.
Целью исследования являлось отработка времени схватывания композиций, являющегося важным технологическим параметром, позволяющим регулировать объёмы замеса и нахождение состава в оборудовании и ннъекционных шлангах.
В качестве смеси коллоидного кремнезёма использовался состав типа Полисиам, в качестве компонента — катализатора реакции -активатор.
03
г
м О
-I
м
Э СО
ш
ш :
Ш т
4 о
5 & < *
^ л ш и
£ >1
0 н
и >
и
1
к
I
Щ
Ц С
(и а ¡е га т
5
^ х
и X ■ £
<1 °
" о
* О
<
го <
ей О
с; е
О 2 1,8 1,67 1,6 1,5 1,3
Объемное соотношение активатора к товарному продукту П-5
1- Соотношение Полисилиама к воде 1:0,5
2- Соотношение Полисилиама к воде 1:1
3- Соотношение Полисилиама к воде 1:1,5
Рис. 1. Зависимость начало схватывания инъекционных смесей от объемных соотношений компонентов.
Сравнивая сроки схватывания инъекционной композиции, можно подобрать необходимое оборудование с учётом срока годности инъекционной смеси. Проинъецированный массив полностью состоит из твёрдой фазы конгломерата природно-сложенного грунта естественной упаковки (необходимо учитывать, что слагаемые частицы грунта бывают покрыты пылеватыми и высокодисперсными минеральных включениями различной степени реакционной способности), водной и воздушной фазы. Если межзерновой объем грунта заполнен водной фазой, то актуально применять состав с повышенным темпом ге-леобразования.
При анализе данных лабораторных исследований была установлена значительная взаимосвязь степени водонаполнения системы, интенсивности гелеобразования и временем нагнетания (являющегося частью зависимости объема нагнетания V и давления нагнетания Р).
Соответственно определено что каждому типу инъекционному составу должны соответствовать свои характеристики. Особенность однородности и гомогенности структуры инъекционно закреплённого массива раствором кремнезёма заключается в том что он создаётся за счет специфики технологии пропитки, заключающуюся в том что наночастицы кремнезема с высокой степенью пенетрирующих свойств в процессе инъекции заполняют межзерновое пространство массива грунта, без гидроразрывов и раздвижек зёрен, связывая свободную воду и склеивая частицы образованной твердеющей гелевой составляющей.
Выводы
Способ закрепления грунта методом инъекционной пропитки коллоидными составами на основе кремнезёма в сложных инженерно-геологических условиях, является эффективным методом, позволяющим решать различные широкий спектр задач в подземном строительстве и геотехнике.
Определение параметров твердения новых инъекционных материалов позволяет назначать и прогнозировать оптимальные технологические циклы строительных процессов. В этой связи, при реализа-
ции технических решений с использованием смесей на основе коллоидных кремнезёмов необходимо производить подбор составов в.т.ч с моделированием производственных условий строительной
площадки.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Конюхов Д.С. Использование подземного пространства учебное пособие для вузов / Москва, 2004.
2. Окольникова Г.Э., Усов Б.А., Курбанмагомедов А.К. Научно-философские аспекты строительного материаловедения // Системные технологии. 2016. № 1 (18). С. 39-54.
3. Аргал Э.С. Современные технологии и проблемы инъекционного закрепления грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2020. № 3. С. 12-18.
4. Ka-hung Yu, Eddie Chi-man Hui. Housing construction and uncertainties in a high-rise city. Habitat International, Volume 78, August 2018, Pages 51-67. DOI: 10.1016/j.habitatint.2018.05.011.
5. Усов Б.А., Окольникова Г.Э. Материаловедение и строительные материалы // Системные технологии. 2015. № 4 (17). С. 46-52.
6. Топчий Д.В., Юргайтис А.Ю., Чернигов В.С., Кочурина Е.О. Проведение тензометрического мониторинга за техническим и напряженно-деформированным состоянием подземной части зданий и сооружений в рамках научно-технического сопровождения строительства уникальных объектов // Системные технологии. 2018. № 3 (28). С. 140-148.
7. Аргал Э.С., Королев В.М., Смирнов О.Е., Ашихмен В.А. Некоторые особенности технологии закрепления грунтов «манжетной» инъекцией с использованием микроцемента // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2008. № 1. С. 25-28.
8. Муртазаев С.А.Ю., Нахаев М.Р., Аласханов А.Х. Инъекционное закрепление просадочных грунтов композиционными составами с тонкодисперсными наполнителями природного и техногенного происхождения (монография)// ФГБОУ ВО «Грозненский государственный нефтяной университет имени академика М.Д. Миллионщикова», ФГБОУ ВО «Чеченский государственный университет», ФГБУН Комплексный научно-исследовательский институт имени Х.И. Ибрагимова Российской академии наук Академия наук Чеченской Республики. Махачкала, 2017.
9. Харун М.И., Коротеев Д.Д., Окольникова Г.Э. Модифицированный грунт для строительства гражданских сооружений // Системные технологии, 2017. № 2 (23). С. 56-61.
10. Баженова О.Ю., Баженова С.И., Баженов М.И. Исследование некоторых свойств цементов с тонкодисперсной добавкой // Молодой ученый. 2013. № 10. С. 96-97.
11. Kozlova I.V., Bespalov A.E., Zemskova O.V. Modified composition for fixing sandy soils // Materials Science Forum. 2020. Т. 992 MSF. С. 143-148.
12. Fatiha Bouchelaghem. Multi-scale modelling of the permeability evolution of fine sands during cement suspension grouting with filtration// Computers and Geotechnics, Volume 36, Issue 6, July 2009, Pages 1058-1071. DOI: 10.1016/j.compgeo.2009.03.016.
13. F. Bouchelaghem, A. Benhamida, H. Dumontet. Mechanical damage behaviour of an injected sand by periodic homogenization method// Computational Materials Science, Volume 38, Issue 3, January 2007, Pages 473-481. DOI: 10.1016/j.commatsci.2005.12.044.
14. Нахаев М.Р., Муртазаев С.А.Ю., Абуханов А.З., Касумов М.М. Инъекционное закрепление структурно-неустойчивых грунтов специальными составами // В сборнике: Актуальные проблемы современной строительной науки и образования. Материалы всероссийской научно-практической конференции. 2017. С. 105-109.
15. Самарин Е.Н., Попова А.М., Чернов М.С. Закрепление песчаных грунтов раствором коллоидного кремнезема // Геотехника. 2015. № 5. С. 32-39.
16. Самарин Е.Н., Родькина И.А., Кравченко Н.С. Токсичность инъекционных материалов, используемых при мелиорации грунтов // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 10. С. 66-71.
Z н
Û -I м
D CD
cû
ш :
ш >à
4 о il
5 Ê < *
^ Л
cû u , s
s i
0
H
и >
<u
1
к s
I
<U
с
<U
a
¡e ra m
s
CL X и X S и
■ s
" и
* о
<
CI
m <
m
о ç
s
e
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
Исрафилов К.А., Газданов Д.В., Алексеев В.А. Особенности закрепления неустойчивых грунтов минеральными коллоидными суспензиями. — Системные технологии. — 2020. — № 36. — С. 46—50.
FEATURES OF FIXING UNSTABLE SOILS MINERAL COLLOIDAL SUSPENSIONS
Israfilov К.А., Gazdanov D.V., Alekseev У.А.
National Research Moscow State University of Civil Engineering (NRU MGSU), Moscow
Abstract.
The need for fixed soils with the formation of ground-concretes or a consolidated volume of soil is an important task when solving a variety of issues in underground construction. However, the issues of proper selection and consumption of compounds for the set tasks require a comprehensive study. The authors conducted a number of experimental studies, worked out a number of technological techniques and methodology criteria for the optimal technology of soil consolidation. The properties of the fixed soil are evaluated, the possibilities and limits of variation of colloidal mineral compositions with assigned technological parameters are studied, and the parameters of the fixed mass being formed are fixed.
Key words:
fine binder, colloidal particle, injection, soil strengthening, soil-concrete, microcement, micro-filler, impregnation injection. Date of receipt in edition: 22.09.20 Date o f acceptance for printing: 25.09.20
УДК 693.547.3
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИИ
Р.Т. Бржанов
Каспийский государственный университет технологии и инжиниринга им.Ш.Есенова, г.Актау, Казахстан
Аннотация.
Статья посвящена вопросам эффективности бетонирования железобетонных конструкции зданий и сооружений. Рассмотрены технологические переделы бетонной смеси, способствующие раннему набору прочности бетоном. Ранний набор прочности бетона позволяет сопротивляться бетону воздействиям отрицательных температур, возможности ранней распалубке железобетонных изделий. Исследован метод бетонирования с пригрузом, позволяющий снизить температуру замерзания бетонной смеси.
Ключевые слова:
Метод «Термоса», вибропрессование, бетонная смесь, прочность бетона, начальный период твердения бетона. История статьи: Дата поступления в редакцию: 16.10.20
Дата принятия к печати: 19.10.20
