Органические вяжущие вещества, их классификация и Свойства.

Органические вещества делят на 2 основные группы: битумные и дегтевые. Органические вещества представляют собой природные или искусственные твердые, вязкопластичные или жидкие материалы, молекулы которых содержат атомы углерода, являются высокомолекулярными соединениями и обладают вяжущими свойствами.

Битумы – органические вещества черного или темно-коричневого цвета, состоящие из смеси углеводов и их неметаллических производных с серой, азотом или кислородом. К битумным материалам относят:

Природные битумы – вязкие жидкости или твердообразные вещества, встречаются в виде отдельных скоплений, а чаще – пропитывающими горные породы. Природные битумы встречаются в местах нефтяных месторождений.

Асфальтовые породы – пористые горные породы (известняки, доломиты, песчаники, глины, пески), пропитанные битумом. Из этих пород извлекают битум или их размалывают и применяют в виде порошка.

Нефтяные битумы ( искусственные) получают из нефти путем переработки остатков, образующихся в результате перегонки нефти на нефтеперерабатывающих заводах. По способу производства различают: остаточные битумы, окисленные, крекинговые.

Гудрон – остаток после отгонки из мазута масляных фракций; он является основным сырьем для получения нефтяных битумов, используется в виде связующего вещества в дорожном строительстве.

Дегти – органические вещества темно-коричневого цвета, состоящие из высокомолекулярных углеводородов в основном ароматического ряда и их соединений с серой, азотом или кислородом. Дегтевые вяжущие подразделяются на следующие виды:

1) Сырой каменноугольный деготь: а. низкотемпературный, получаемый при полукоксовании каменных углей при температуре 500-700⁰С плотностью 0,85-1 г/см³;

б. высокотемпературный деготь, получаемый при коксовании или газификации угля при температуре 1100-1300⁰С плотностью 1,12-1,23 г/см³.

2) Отогнанный деготь (каменноугольная смола), получают из сырого низкотемпературного дегтя в результате отгонки воды и летучих веществ (лигроиновой и керосиновой фракций).

3) Пек- твердый остаток, получаемый в результате фракционной разгонки низкотемпературных сырых дегтей с выделением из них легких масел.

4) Составленные дегти получают смешением горячего песка с дегтевыми маслами.

Св-ва битумов:

Вязкость оценивается условным показателем – глубиной проникания стандартной иглы в битум при действии на неё груза массой 100гр в течении 5 сек при тем-ре 25⁰С. Пенетрация твердых и вязких битумов колеблется в пределах 5-300.

Пластичность определяют по растяжимости образцов битума «восьмерок» на специальном приборе – дуктилометре. Пластичность равна длине деформации в см в момент разрыва и колеблется от 0 до 65 см.

Температура размягчения отражает переход битума из твердого состояния в жидкое. Определяется на приборе «Кольцо и Шар», который помещается в сосуд с водой, который нагревают. Тем-ра размягчения битума соответствует тем-ре, при которой образец битума размягчается и под грузом в виде шарика коснется нижней полочки прибора. Тем-ра размягчения колеблется в пределах 20-95⁰С.

Тем-ру хрупкости битума определяют на специальном приборе Фрааса. Тем-ра хрупкости может быть в пределах от -20 до +5⁰С.

Плотность битума – в пределах 800-1300 кг/м³.

Теплопроводность составляет 0,5-0,6 Вт/мх⁰С.

Теплоемкость – 1,80-1,97 кДж/кг⁰С.

Кроме того, битумы являются водостойкими, водонепроницаемыми, химически стойкими к действию щелочей, серной, соляной и фосфорной кислот, менее стойкие к окисляющим кислотам. Битумы растворяются в органических растворителях, например в бензоле, толуоле, ксилоле, хлороформе, сероуглероде.

Св-ва дегтей:

Средняя плотность каменноугольных дегтей – 1,25 г/см³.

Тем-ра размягчения дегтей высоких марок обычно ниже, чем тугоплавких битумов.

Атмосферостойкость дегтевых материалов (толя, толь-кожи) ниже по сравнению с битумными материалами (рубероидом, пергамином). Объясняется тем что дегти стареют быстрее чем нефтяные битумы.

Биостойкость материалов на основе дегтевых вяжущих выше по сравнению с битумными материалами. Стойкость против гниения объясняется высокой токсичностью содержащегося в дегтях фенола.

79. Забивные сваи. Виды и осн.полож-я по расчету.

 

Если в основании возводимого зд-я нах-ся отн-но слабый слой грунта, необх. передать давл-е от соор-я на более плотные грунты, залегающие на некот. глубине. В этих случ. часто устраивают свайные ф-ты, кот. способны воспринимать большие нагрузки по сравн. с ф-тами неглубокого залож-я, иногда явл. более экономичными (т.к.трудоемк.ум-ся). Сваями наз. отн-но длин. стержни, погружаемые в грунт в готовом виде или изгот. в грунте в верт. или наклон. положении. По способу передачи давл-я от соор-я на основание различают сваи-стойки (а) и сваи трения (б) (висячие сваи). Сваи-стойки передают нагрузку на несжим.горн.породы, поэтому силы трения по боков.поверх-ти почти не возникают и их несущ.способность зависит только от несущ.спос-ти грунта под острием сваи: Ф=Rs. Сваи висячие окружены со всех сторон сжимаемыми грунтами и нагрузка на основ-е передается как за счет сил трения по боков.пов-сти сваи Rf, так и за счет сопротивл-я грунта под нижн.концом сваи Rs. Несущ. способ-ть: Ф=Rf+Rs.

Способы погруж-я свай в грунт: забивка с пом. паровых молотов и дизель-ных молотов, задавлив-е статической нагрузкой, погруж-е вибраторами, завинчив-е с пом. спец. кабестанов, а также путем подмыва струями воды.

Сеч-е сваи м.б. квадр., квадр. с кругл.полостью и полое круглое. Квадр. сваи: попереч.сеч-е 0,2х0,2 до 0,4х0,4м и длина 3-20м. При необх.свай большей длины их стыкуют из неск. эл-тов, при этом стык вып-ют сварным или на болтах, для чего по торцам сваи устраив. закладные детали. Расчет: несущ.способ-ть сваи опред-ся из усл-й работы мат-ла, из к-го она изг-на, и грунта, в к-ый она погружена. По несущ.способ-ти грунта осн-я сваи рассчит-ют: , где N-расч.нагр-ка, перед-мая на сваю; Ф-расч.несущ.способ-ть грунта основа-ния сваи; γg-коэф-т надежности (=1,4 по рез.динам.испыт-й и 1,25-при полевых испыт-ях стат.нагрузкой, стат.зондир....); F-расч.нагрузка допус-каемая на сваю. Несущ.способ-ть сваи-стойки по грунту опред.: Ф=γ_сRA, где γс-коэф-т усл-й работы=1; А-площадь опирания сваи на грунт; R-расч. сопротивл-е сжатию грунта под ниж.концом сваи. Несущ.способ-ть висяч. сваи: , где γ_cR и γcft-коэф-ты усл-й работы грунта соотв-но под ниж.концом сваи и по ее боков.поверх-ти; γс, А, R – см.выше; и –наруж.периметр попереч.сеч-я сваи; fi-расч.сопротивл-е i-го слоя грунта основ-я по боков.пов-сти сваи; ti-толщина i-го слоя грунта прорезываемого сваей. Расч. нагрузку, допускаемую на ЖБ сваю по мат-лу, опред-ют по ф-ле: , где γ_cb-коэф-т усл-й работы бетона; Rb-расч.сопрот-е бетона сжатию; Аb-площадь попереч.сеч-я бет.сваи; Rsc-расч.сопрот-е арм-ры сжатию; As-площадь арм-ры.

Вычисленная по ф-лам несущ.спос.сваи может существ.отлич-ся от их несущ. спос-ти в реал.усл-ях стр.площадки, поэтому непоср-но на стр.пл-ке несущ.спос-ть сваи проверяют по данным испыт-й динамической нагрузкой, стат.зондир-ем или стат.нагрузкой. Динамич.метод основан на завис-ти м/у расчет.отказом (осадкой от одного удара молота), замеряемым на стр.пл-ке и энергией удара. С пом.стат.нагрузки: постеп.загруж-е аналога сваи возрастающей нагрузкой прикладываемой с пом. гидравл. домкратов, платформ с тариров.грузом и т.п. Свая получает осадку ∆, если ∆ окаж-ся >40мм, то за знач-е предельн.сопротивл-я сваи приним. нагрузку, соответствующую осадке 40 мм.

119. Способы разработки грунтов, способы отсыпки и уплотнения грунта в насыпях.

Рабочая зона экскаватора, в которую входит площадка ус­тановки экскаватора, транспортных средств или части каваль­ера и часть поверхности разрабатываемого массива, называ­ется экскаваторным забоем. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками, число и размеры которых определяются в зависи­мости от размеров выемки и рабочих параметров экскаватора. ' Размеры проходок, а также забоев проектируются из условия обеспечения работы экскаватора с минимальными затратами времени на выполнение рабочего цикла, т. е. достижения наи­большей производительности машины. Так, ширина проходки или забоя назначается такой, чтобы средний угол поворота экс­каватора не превышал 70°. Это объясняется тем, что в слагае­мых времени рабочего цикла большую часть занимает время поворота экскаватора.

Глубина проходки должна обеспечивать заполнение ковша с «шапкой» за один прием черпания. Последовательность раз­работки котлована или траншей под фундаменты, т. е. назна­чение схемы проходок, также должна быть подчинена требова­ниям высокой производительности (при соблюдении правил техники безопасности) и увязана со всем комплексом строи­тельно-монтажных работ по возведению подземной части зда­ния или сооружения.

Разработка котлована прямой лопатой начинается с устрой­ства съезда для экскаватора и транспортных средств. Ширина съезда понизу назначается около 7 м при двустороннем движе­нии транспорта, угол наклона — в пределах 10—15°. В зависи­мости от положения экскаватора по отношению к массиву разрабатываемого грунта и транспортным средствам различают лобовые и боковые проходки (забои).

Разработка грунта землеройно-транспортными машинами

Бульдозеры применяются в строительстве на самых разно­образных работах: рытье неглубоких выемок с транспортирова­нием грунта на небольшие расстояния и сооружении невысоких насыпей из резервов, на расчистке территории и планировоч­ных работах, на зачистке оснований под насыпи и фундаменты зданий и сооружений, на устройстве подъездных путей, разра­ботке грунта на косогорах, обратной засыпке траншей и пазух фундаментов и т. д. Кроме того, бульдозер часто применяется как вспомогательная машина в комплекте с другими.

Производительность бульдозера главным образом зависит от дальности перемещения грунта, скоростей рабочего и холо­стого ходов, от о,бъема грунта, сохраняемого на отвале к концу рабочего хода. Очень важно выбрать рациональную схему ра­боты машины. Для эффективной работы время рабочего хода в балансе времени цикла работы бульдозера должно составлять 70%, обратный ход — 20-^-25%, остановки после рабочего и об­ратного ходов — 5—10%. Средняя дальность перемещения грунта должна быть в пределах 25—50 м.

Кроме того, при каждом за­глублении ножа скалывается грунт под призмой волочения и на отвале уплотняется уже срезанный грунт. резания под уклон, основан­ный на рациональном использовании тягового усилия трактора. При движении трактора под уклон высвобождается часть тяго­вого усилия, необходимого для перемещения самой машины, за счет чего грунт можно разрушать более толстым слоем. Кроме того, при работе бульдозера под уклон облегчается скалывание грунта, снижается сопротивление призмы волочения, которая движется частично под действием собственного веса. При ра­боте под уклон 15—10° производительность машины возрастает примерно в 1,7—1,5 раза. Рекомендуется при отсутствии есте­ственного уклона искусственно создавать его первыми тремя-четырьмя проходками бульдозера.

Обладающие плохой маневренностью прицепные скреперы с тракторными тягачами на гусеничном ходу рационально ис­пользовать при сравнительно небольшой дальности транспор­тирования по слабым грунтам и пересеченной местности. Эко­номически выгодная дальность возки грунта для них —300 м при емкости ковша до 6 м³ и 500 м — при большей емкости.

Самоходные скреперы с колесными тягачами развивают большие скорости и могут транспортировать грунт на более дальние расстояния, однако для их работы требуются благо­приятные дорожные условия, а при наборе грунта они нужда­ются в помощи трактора-толкача. Оптимальные расстояния транспортирования грунта самоходными скреперами состав­ляют до 1500 м при емкости ковша 6—8 м³, до 2000 м — при 10 м³ и до 5000 м при емкости ковша 15 м³. Минимальное рас­стояние транспортирования— 50—100 м, при меньших расстоя­ниях выгоднее работать бульдозером.

В развисимостн от размеров земляного сооружения, взаим-. кого расположения выемок, насыпей и отвалов грунта приме- объема грунта на отвале схемы движения скреперов, представленные на рис. III.18. Схема движения по замкнутой эллиптической кри­вой применяется при возведении насыпи из прилегающего боко­вого резерва, при разработке выемки с отсыпкой грунта в ка­вальеры, на вскрышных работах и др.

Схема движения по восьмерке применяется при планировоч­ных и вскрышных работах, отсыпке насыпи из бокового ре­зерва, рытье траншей и т. д. Эта схема имеет преимущества по сравнению с эллиптической: за каждый рабочий цикл машина делает две операции по загрузке ковша и две —по разгрузке, вследствие чего уменьшается путь холостых пробегов; машина совершает повороты в разные стороны, что уменьшает износ механизмов тягача и скрепера. Зигзагообразное движение эф­фективно при рытье траншей, каналов, устройстве нагорных канав. При работе по этой схеме скреперы движутся один за другим вдоль оси земляного сооружения, попеременно заходя то в выемку для набора грунта, то в насыпь для разгрузки. Продольно-челночное движение применяется при возведении насыпи из двусторонних резервов.

Резание грунта и наполнение ковша являются наиболее сложными операциями в цикле работы скрепера. Умелое вы­полнение этой операции ведет к значительному увеличению производительности за счет сокращения времени резания и за счет наполнения ковша с «шапкой». При этом важно выбрать оптимальную толщину стружки. Ориентировочно в песчаных и супесчаных грунтах она составляет 15—25 см, а в плотных связ­ных—10—12 см. Рекомендуется использовать трактор-толкач при резании грунта, который обслуживает от 2 до 12 скреперов.

Плотные грунты предварительно рыхлят на толщину сни­маемой скрепером стружки. Как и для бульдозера, разработка грунта скрепером под уклон дает значительное повышение про­изводительности.

Автогрейдерами и. грейдер-элеваторами грунт разрабатыва­ется при возведении из резерва дорожных насыпей высотой со­ответственно до 0,75 и 1,25 м или нижних слоев более высоких насыпей, при планировке территорий и откосов невысоких зем­ляных сооружений, профилировании полотна дороги, зачистке дна котлованов.

Способы уплотнения грунтов

Укладка в насыпь и уплотнение грунта выполняются при планировочных работах, возведении различных насыпей, обрат­ной засыпке траншей и пазух фундаментов. В зависимости от назначения, формы и размеров насыпей, расположения резервов или карьеров, рельефа местности и конкретных условий работ составляется проект производства работ и рассчитывается комп­лект необходимых машин и механизмов.

Грунт уплотняют с целью увеличения его несущей способ­ности, уменьшения сжимаемости и снижения водопроницае­мости. В практике применяется преимущественно механическое уплотнение грунтов: укаткой, трамбованием и вибрированием или же взрывным способом. Перспективным является в настоя­щее время комбинированный метод уплотнения, например виб­рирование и укатка пли укатка и движение транспортных средств. Способ уплотнения грунта и тип грунтоуплотняющей машины выбирают на основании технико-экономического срав­нения вариантов с учетом свойств уплотняемого грунта, тре­буемой плотности, объема, сроков и разнообразных условий производства работ.

Для обеспечения равномерного уплотнения грунта его на­сыпают слоями одинаковой толщины, а уплотняют при одина­ковом количестве проходок или ударов грунтоуплотняющих ма­шин для каждого слоя. Отсыпанный грунт разравнивают буль­дозерами или другими машинами. Наибольшее уплотнение грунта с наименьшей, затратой труда достигается при опреде­ленной для данного грунта влажности (оптимальной), поэтомусухие грунты должны увлажняться, а переувлажненные — осу­шаться. Разравнивание и увлажнение грунта являются подго­товительными процессами и выполняются непосредственно пе­ред уплотнением грунта.

РАЗРАБОТКА ГРУНТА В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ

Замерзание грунта происходит вследствие перехода содер­жащейся в его порах воды в лед, в результате чего замерзший грунт изменяет свои механические свойства. Вследствие цемен­тирующего действия льда увеличивается твердость грунта. При температуре —10° С предел прочности при сжатии мерзлых суг­линков равен 3,5—5,0, супеси 5,5—8,0, песка 9,0—12,0 МПа. Сопротивление мерзлых грунтов мгновенным внешним силам достаточно велико, в то же время онирарушаются при значи­тельно меньших статических нагрузках.

 

Билет 40