книги из ГПНТБ / Зимние способы добычи и хранения глины П. В. Силкин. 1960- 11 Мб

ВВЕДЕНИЕ

Влитературе, посвященной вопросам промышленности грубой керамики, недостаточно уделяется внимания организации добычи и хранения глины в зимнее время. Между тем этот участок на заво­ дах и карьерах является важнейшим. Известно, что качество изде­ лий грубой керамики решается в первую очередь в карьере, по­ этому правильный выбор системы зимних работ, землеройного и транспортного оборудования, способа добычи и хранения глины имеет большое значение.

Вусловиях сезонной работы на кирпичных заводах вопросы организации добычи и хранения глины зимой не имели практиче­ ского значения, а на заводах, которые удлиняли сезон формовки до морозов, пользовались заготовленной в теплое время года глиной из «конусов», укрытых соломенными матами, опилками и т. п.

Бурное развитие строительной индустрии в годы советских пя­ тилеток и особенно после Великой Отечественной войны потребо­ вало перестройки сезонных заводов на круглогодовую работу на

базе новейших достижений технологии. Указанный период знаме­ нуется поисками новых, более простых и экономичных решений во­ проса обеспечения талой глиной кирпичных заводов. В этот период

был внесен ряд предложений и усовершенствований в области

организации добычи и хранения глины зимой. Накопленный соро­ калетний опыт работы кирпичных заводов Советского Союза в раз­ ных климатических районах с разными горногеологическими усло­

виями добычи глины зимой в настоящее время позволяет подойти вплотную к решению поставленной задачи. Наметились технически

наиболее рациональные и экономически наиболее выгодные реше­

ния, которые требуют анализа и обобщения. На многих заводах на­ учились подготавливать карьерное хозяйство к работе в осенне-зим­

них условиях.

Неуклонно проводимая партией и правительством политика всемерной механизации трудоемких и тяжелых работ потребовала

Г л а в a I

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ

§ 1. Промерзание грунта в естественном состоянии

Известно, что в зависимости от температуры воздуха и грунто­ вой массы тепло направляется из глубин к поверхности (зимой и осенью) и от поверхности в глубинные слои (лето.м и весной).

В зависимости от времени года и суток направление и величина теплового потока различны. При этом теплопередача в почве осу­ ществляется теплопроводностью элементов грунта при переходе тепла от частицы к частице через воздух и воду; контактом между частицами глины, т. е. теплопроводностью скелета грунта; излу­ чением от зерна к зерну или конвекцией через почвенные воздух и влагу.

При повышении температуры грунтовой массы увеличивается и температуропроводность почвенного воздуха. Оказывается, что чем выше влажность материала (грунт, почва), тем больше растет зна­ чение самой теплопроводности, но зависимость от температуры ста­ новится менее резкой.

С наступлением морозов процесс продвижения отрицательных

температур в глубь грунтовой массы продолжается, достигая своего

максимума до момента повышения температуры наружного воз­ духа. Для разных районов Советского Союза этот момент насту­ пает в различное время года: в южных районах — к концу февраля, в средних— в марте и северных — в апреле. Однако даже при нали­ чии положительной температуры на поверхности до известного мо­

мента процесс промерзания грунтовой массы вглубь продолжается (рис. 1). Температура грунта на дневной поверхности близка к тем­ пературе наружного воздуха, если поверхность его ничем не защи­ щена, а уже на глубине 10—20 см она резко повышается. Наблюде­ ния показывают, что при нулевой температуре на глубине 1,6— 1,8 м температура на глубине 1 м обычно не падает ниже —2 •—3°.

Из изложенного следует, что по мере заглубления температура грунта резко меняется в верхних слоях, приближаясь плавно к нулю на глубине 1,6—2 м.

Глубина и характер промерзания грунтов зависят главным об­ разом от степени связи влаги с частицами грунта и условий пере­ движения влаги в нем, а следовательно, от размера и формы пор

5

з грунте. Степень минерализации воды, находящейся в грунте, так­ же влияет на характер промерзания.

При промерзании крупнозернистых песков образуется граница промерзания, отделяющая мерзлый грунт от немерзлого. Например, мелкозернистые грунты промерзают постепенно, при этом обра­ зуется зона промерзания с грунтом, промерзшим частично.

Промерзание грунта представляет собой очень сложный термо­

динамический процесс, протекающий в неоднородной капиллярно­ пористой среде. В этом едином энергетическом процессе неразрывно

Рис. 1. Характер кривой промерзания грунта в есте­ ственных условиях

а—поток холода сверху; б—поток тепла снизу

связаны перемещения влаги в жидкой и парообразной фазах с од­ новременным изменением температуры. При этом непрерывно про­ исходят изменения агрегатного состояния влаги и различных физи­ ческих свойств в самой неоднородной капиллярно-пористой среде. Расчет такого единого процесса изменения температуры и движения влаги в промерзающем грунте крайне сложен. Вместе с тем в на­ стоящее время расчеты теплового режима промерзающих влажных грунтов без учета миграции влаги, но учитывающие наличие влаги

в грунте, получают практическое применение.

По климатическим особенностям (температурным признакам)

территория СССР делится на четыре основных климатических райо­

6

IV — район жаркий;

IVA — район жаркий сухой с более высокими температурами летом, чем район IV;

IVB — район теплый влажный.

Характеристика основных климатических районов по темпера­ туре наиболее холодного и жаркого месяцев (январь, июль) приве­ дена в табл. 1, а границы районов расчетных зимних температур

приведены з приложении 2.

Таблица 1

Характеристики климатических районов и микрорайонов СССР

промерзания глины. Помножив .количество морозных дней на сред­ несуточную отрицательную температуру, получим количество гра- дусо-дней; в зависимости от этой величины и определяется глубина промерзания.

7

Нормами и техническими условиями проектирования естествен­ ных оснований зданий и промышленных сооружений (НиТУ 127-55)

глубина промерзания грунта Ян принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов по данным многолетних наблюдений за фактическим промерзанием под открытой (оголенной от снега) поверхностью. При отсутствии дан­ ных наблюдений глубина промерзания принимается на основе теп­ лотехнических расчетов или по схематической карте глубин сезон­ ного промерзания грунтов, указанных в приложении 3.

Промерзание грунтовой массы происходит вследствие тверде­

ния находящейся в ней воды под влиянием отрицательных темпе­

ратур, а превращение воды в лед связывает минеральные частицы грунтовой массы в твердое тело. Исследования показывают, что первые кристаллы льда в грунтовой воде появляются при темпе­ ратуре —0,1°, а замерзание грунтовой массы происходит при тем­

пературе —0,6°. При этом грунт промерзает сначала на глубину

20—50 см, а затем промерзание замедляется после выпадения значительного количества осадков в виде снега. Слой его резко уменьшает глубину промерзания, и величину этого уменьшения можно определить по формуле (30).

Промерзание грунта, незащищенного слоем снега начинается примерно через 15 дней после наступления отрицательных темпера­

тур и зависит от количества градусо-дней за указанный период вре­ мени (табл. 2).

Таблица 2

Глубина промерзания глины в карьерах в зависимости от количества градусо-дней с отрицательной температурой

Для расчета глубины промерзания следует брать не средние, а максимальные значения отрицательных температур по наблюде­

ниям местных метеорологических станций.

8