В статье приводятся сведения о применении смазок фундамента, которые уменьшают касательные силы морозного пучения. Использованы материалы Рекомендаций по применению кремнийорганических соединений в борьбе с морозным выпучиванием фундаментов.
Настоящие Рекомендации предназначены для защиты фундаментов зданий и сооружений от морозного выпучивания путем уменьшения их касательных сил.
Влажные супеси, суглинки и глины при промерзании, как известно, увеличиваются в объеме. В природных условиях это выражается в поднятии дневной поверхности. За один зимний сезон пучение грунта достигает 15 - 20 см. На такую же высоту летом грунт при оттаивании оседает. Ненагруженный или малонагруженный фундамент в первый год зимой выпучивается примерно на 10 - 15 см, летом при оттаивании грунта он оседает на меньшую глубину, образуется так называемая остаточная деформация. За 5 - 10 лет свайные фундаменты оказываются выпученными на высоту 80 - 90 см. При этом, как правило, пучение и выпучивание по площади происходят неравномерно. Через 2 - 3 года такие фундаменты теряют устойчивость, здания и сооружения деформируются или разрушаются.
Морозное выпучивание фундаментов обусловлено увеличением объема промерзающего вокруг них грунта. Различают касательные и нормальные силы морозного выпучивания. Под касательными силами понимается воздействие промерзающего пучинистого грунта вдоль боковой поверхности фундамента, под нормальными силами - воздействие промерзающего грунта на подошву фундамента. Последние силы достигают очень больших значений, поэтому, как правило, подошва фундаментов устраивается ниже глубины сезонного промерзания грунта.
Касательные силы выпучивания складываются из сил примерзания грунта к фундаменту, сил трения мерзлого грунта по боковой поверхности фундамента и сил трения мерзлого грунта по мерзлому грунту.
Такие известные способы борьбы с пучением грунтов и выпучиванием фундаментов, как дренирование строительных площадок с целью обезвоживания грунта, засоление грунта, замена пучинистых грунтов на непучинистые, заанкеривание фундаментов в нижележащих грунтах и другие подобные мероприятия или неэффективны или слишком дороги.
Разработаны физико-химические способы противопучинной стабилизации грунтов, уменьшения касательных сил выпучивания фундаментов, а также разработаны незаглубляемые фундаменты на пучинистых грунтах. Рекомендации посвящены вопросу уменьшения касательных сил морозного выпучивания фундаментов пластичными (консистентными) смазками. Пластичные смазки являются смазочными материалами. В зависимости от нагрузки пластичные смазки проявляют свои свойства вязкой жидкости или твердого тела. При малых нагрузках смазки сохраняют свою форму, не стекают с вертикальной поверхности и удерживаются в негерметизированных узлах трения, т.е. проявляют свойства твердого тела. Смазки начинают деформироваться при незначительных нагрузках, при нагрузке 0,0001 - 0,0020 МПа они становятся вязкими жидкостями. После прекращения деформирования смазки вновь приобретают свойства твердого тела.
Смазка, нанесенная на поверхность фундамента, практически устраняет примерзание грунта к фундаменту и резко снижает силы трения мерзлого грунта по поверхности фундамента. Смазки не должны затвердевать при отрицательной температуре до минус 40 - 50 °C, вымываться и разрушаться водой, разрушаться микроорганизмами, испаряться и впитываться в грунт. Смазка должна сохраняться на поверхности фундамента в течение всего времени его эксплуатации.
Изложенным требованиям отвечают смазки БАМ-3 и БАМ-4 (ТУ 38-101682-77). Смазка БАМ-4 отличается от смазки БАМ-3 тем, что к ней добавлен антисептик. Смазку БАМ-4 следует использовать для обработки фундаментов, срок службы которых 50 и более лет, а смазку БАМ-3 для фундаментов со сроком службы до 15 лет.
Смазка БАМ-4 при глубоком и сезонном промерзании пучинистых грунтов уменьшает в 10 - 40 раз касательные силы морозного выпучивания.
Для физико-химической обработки поверхности фундаментов в целях уменьшения касательных сил их морозного выпучивания рекомендуются следующие реагенты и материалы:
а) углеводородные пластичные (консистентные) смазки БАМ-3 и БАМ-4 (ТУ 38.101682-88);
б) кремнийорганическая эмаль КО-198 (ТУ 6-02-841-74), кремнийорганические эмали КО-174 (ТУ II-93-74), КО-1164 (ТУ 6-02-789-73);
в) олифа;
г) полиэтиленовая пленка (ГОСТ 10354-82).
Смазки БАМ-3 и БАМ-4 предназначены для уменьшения касательных сил морозного выпучивания фундаментов.
Смазка БАМ-4 отличается от смазки БАМ-3 добавкой антисептической присадки.
Смазка БАМ-4 предназначена для обработки ненагруженных или слабонагруженных фундаментов с целью снижения касательных сил выпучивания на весь период эксплуатации фундамента (50 лет и более). Смазка БАМ-3 используется для обработки фундаментов в целях снижения касательных сил выпучивания до 15 лет, а также для обработки временных строительных конструкций, например для предупреждения примерзания шпал башенных кранов к грунту.
Для того чтобы смазка не впитывалась в материал фундамента (бетон, железобетон), поверхность последних предварительно покрывается эмалью или олифой, которые образуют пленку, закрывающую поры в бетоне, железобетоне. Для этого рекомендуется применять кремнийорганические эмали КО-198 (ТУ 6-02-841-74), КО-174 (ТУ IV-93-74), КО-1164 (ТУ 6-02-789-73) в олифу. Эмаль КО-198 и олифа является антикоррозионными покрытиями. Могут быть использованы другие эмали, которые препятствуют впитыванию смазок в фундамент.
Для того чтобы смазка, находящаяся на поверхности фундамента, не впитывалась в грунт и при обратной засыпке не удалялась грунтом, смазанная поверхность фундамента покрывается в один слой полиэтиленовой пленкой (ГОСТ 10354-82).
Заметим, что наклон граней фундаментов под углом 1,5° снижает почти в два раза касательные силы выпучивания.
Значение расчетной удельной касательной силы выпучивания фундаментов определяется по табл. 1 в зависимости от вида физико-химической обработки поверхности фундаментов. Как видно из указанной таблицы, при применении обработки фундаментов смазкой, касательные силы морозного пучения значительно снижаются.
Табл. 1 - Расчетные удельные касательные силы морозного выпучивания в МПа по главе СНиП II-18-76 и по данным настоящей статьи
Закрыть