1523

Проектирование дорог на намывных грунтах имеет свои особенности. Крайняя неоднородность состава (многослойность, изменчивость состава и свойств в плане и по глубине), неравномерная сжимаемость, протекающий длительное время процесс самоуплотнения, просадочность, наличие линз льда, засоленность, пониженная прочность, способность изменять физико-механические свойства со временем (в том числе и за счет колебаний уровня подземных вод), чувствительность к вибрационным воздействиям – типичные особенности намывных грунтов Перми, все чаще используемых в качестве основания автомобильных дорог, зданий и сооружений [5].

Изученность намывных грунтов недостаточна. Существует риск строительства в столь сложных, труднопрогнозируемых условиях. Такие грунты не могут являться надежным основанием. Необходима их мелиорация.

Различают намывные грунты: свеженамытые (1 месяц – 1 год после окончания намыва), уплотнившиеся (несколько месяцев – 3 года) и упрочнившиеся (3–5 лет и более) [4].

Намывные грунты характеризуются многослойностью. Состав грунтов в гидроотвале зависит от состава и условий залегания породы в естественных условиях, технологических факторов. Из-за таких свойств, как просадочность, неравномерная сжимаемость, пониженная прочность, намывные грунты не могу служить основанием автомобильных дорог в естественном залегании. Строительство дорог на таких грунтах затруднено, так как дорога в период всего срока службы подвергатся воздействию динамических нагрузок от транспортных средств, что приводит к еще большей просадке и сжимаемости грунта основания. Актуальной проблемой использования намывных грунтов является разделение гидросмеси (вода – грунт) на фракции при намыве. Грубые частицы концентрируются около выпуска гидросмеси. Тонкопесчаные пылеватые частицы слагают тело намыва, а самые тонкие (глинистые и пылеватые) формируют прудковую зону гидронамывного сооружения (рис. 1) [1, 6].

Для работы дороги под действием динамических нагрузок необходимо учитывать неоднородность состава, неравномерную сжимаемость, просадочность, чувствительность к вибрационным воздействиям.

В соответствии ГОСТ [3] техногенные грунты разделены на две категории: с цементационными связями и без них. Действующий ГОСТ не описывает намывные грунты, для их классификации требуются лабораторные исследования.

561

а

б

в

Рис. 1. Распределение фракций грунта Ф, % по длине откоса намыва L, м [6]: а – средний песок; б – мелкий песок; в – пылеватый песок

Специалисты выделяют 3 стадии формирования свойств намывных грунтов: уплотнение, упрочнение и стабилизационное состояние грунта. После образования намыва грунт находится в состоянии, близкому к полному водонасыщению, и имеет очень рыхлое сложение. Повышение плотности происходит за счет уплотнения от собственного веса грунта, его фильтрационного обжатия в процессе интенсивной

562

водоотдачи. Для большинства намывных песков длительность стадии уплотнения не превышает 1 года.

На стадии упрочнения намывные грунты продолжают набирать прочность от действия статического давления вышележащих ярусов намыва. В конце этой стадии намывные грунты приобретают повышенную прочность и динамическую устойчивость.

На стадии стабилизационнного состояния грунта образуются водостойкие цементационные связи. Процесс упрочнения носит затухающий характер. В конце стадии намывные пески относятся уже к категории значительно упрочненных и по прочностным характеристикам приближаются к аллювиальным пескам. Длительность стадии стабилизации может достигать 10 лет (рис. 2) [1, 6].

а

б

Рис. 2. Изменение плотности намывного грунта: а – по откосу намыва L; б – во времени t [6]; 1 – средний песок; 2 – мелкий песок; 3 – пылеватый песок

563

Широко распространены намывные грунты, созданные на торфах и заторфованных глинистых отложениях в Камской долине, п. Крым. Намывные грунты отмечены на левобережье Камской долины в устьевых частях рек Ивы и Мотовилихи [5].

На намывных грунтах построены дороги не только в Пермском крае, но и по всей России. Автомагистраль М11 Москва – СанктПетербург была построена на намывных грунтах (рис. 3, 4) в 2015 году, но уже есть некоторые вопросы к ее основанию. Так, например, на откосах насыпей появились локальные просадки, что может привести к просадкам всего земляного полотна.

Рис. 3. Намыв грунта под строительство автомобильной дороги М11 Москва – Санкт-Петербург

Рис. 4. Дорога М11 Москва – Санкт-Петербург

564

Из вышесказанного можно сделать вывод, насколько важно правильно определять характеристики намывного грунта, такие как состав, физико-механические свойства и его пригодность для строительства автомобильной дороги, прогнозирования осадок и сжимаемости грунта.

Список литературы

1.Ананьев В.П. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 2005. – 575 с.

2.URL: https://mikhail.krivyy.com/2015/03/31/2015-03-29-m11- myasnoy-bor/ (дата обращения: 05.10.2015).

3.ГОСТ 25100–2011. Грунты. Классификация. – М.: Изд-во стандартов, 2011. – 9 с.

4.Горная энциклопедия / под ред. Е.А. Козловского. – М.: Советская энциклопедия, 1984–1991.

5.Основные положения материалов по обоснованию проекта генерального плана города Перми / Администрация города Перми, по заказу архитектурно планировочного управления администрации го-

рода Перми. – Пермь, 2010. – С. 14–15.

6.ВСН 385-88. Устройство оснований под гражданское и промышленное строительство гидромеханизированным способом.

Об авторах

Юшков Борис Семенович – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автомобильных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: admpnipu@mail.ru.

Сергеев Андрей Сергеевич – ассистент кафедры автомобильных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: Zzverdvd@mail.ru.

Черепанова Анна Витальевна – магистр кафедры автомобиль-

ных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет.

565

УДК 625.089.2

И.Р. Шайхуллин, Е.И. Кручинина, И.Н. Кручинин

МОСТЫ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Искусственно созданные неоднородные сплошные материалы – композиты – вошли в нашу повседневную жизнь еще в XIX веке. Одними из ярких примеров таких материалов являются обычная фанера и железобетон. В середине XX века были изобретены композиционные материалы на основе стекловолокна – стеклопластики и на основе углеродного волокна – углепластики, которые сразу же нашли широкое распространение в машиностроении, автомобилестроении, судостроении, военной технике, авиационной и нефтяной промышленности. Специалистов всегда привлекала их высокая удельная прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, малый вес и размеростабильность.

Ключевые слова: композиты, анизотропия, наукоемкость, стеклопластик, полимеры, углепластик.

I.R. Shaykhullin, E.I. Kruchinina, I.N. Kruchinin

BRIDGES MADE OF COMPOSITE MATERIAL

Artificially created heterogeneous solid materials – composites are part of our daily life in the XIXth century. One of the clearest examples of such materials are conventional plywood and concrete. In the middle of the XXth century it was invented composite materials based on glass fiber – fiberglass and carbon fiber – carbon composites, which immediately found widespread in mechanical engineering, automotive, shipbuilding, military vehicles, aviation and petroleum industries. Specialists are always attracted to their high specific strength, wear resistance, corrosion resistance, light weight and dimensionally.

Keywords: composites, anisotropy, research intensity, fiberglass, polymers, carbon fiber.

В дорожном строительстве композиты являлись заманчивой альтернативой традиционным материалам, таким как сталь, железобетон, древесина. Однако высокая стоимость, анизотропия свойств и повышенная наукоемкость производства тормозили их применение. В конце девяностых годов прошлого столетия произошел резкий ска-

566

чок в развитии наукоемких технологий, который привел к закономерному снижению трудоемкости и стоимости производства стеклопластиков, что дало возможность приступить к опытному строительству мостов в ряде зарубежных стран. На сегодняшний день во всем мире построено порядка 300 мостов с несущими конструкциями из полимерных композитов. В России первый мост с цельнокомпозитными пролетными строениями был запущен в эксплуатацию в 2004 году на железной дороге, а первый цельнокомпозитный мост через автомобильную дорогу длиной 21 м и шириной 3 м был построен на Можайском шоссе в 2010 году компанией «АпАТэК» (рис. 1). Материал таких мостов – стекловолокно, пропитанное термореактивным связующим.

Рис. 1. Цельнокомпозитный мост

Несущие конструкции данных мостов выполнены либо из пултрузионных профилей, соединенных механически или склеенных между собой, либо из цельных «сэндвич»-конструкций. Композиционные материалы не могут и не должны быть универсальными материалами, полностью заменяющими традиционные. В зависимости от отрасли, где их применяют, по мере внедрения в производство инженеры выявляют как их новые достоинства, так и недостатки. Опыт эксплуатации мостов, например, в зависимости от используемых конструкций (пултрузионных профилей или усовершенствованных «сэндвичей») выявил следующие существенные недостатки композиционных материалов: склонность к трещинообразованию и раскалыванию, хрупкое разру-

567

шение конструкции при незначительных повреждениях, трудоемкость ремонта, деламинацию. Это закономерный процесс эволюции любого нового вида строительного материала.

Однако специалисты-дорожники зарубежных стран отмечают

иряд существенных достоинств, а именно: прогресс в развитии науки

ипромышленной базы постепенно снижает стоимость композитов; малый вес существенно облегчает транспортировку и монтаж конструкций, а также снижает затраты на строительство оснований и фундаментов; устойчивость к агрессивным средам повышает долговечность сооружений из композиционных конструкций и существенно снижает затраты на их эксплуатацию. В то же время стоимость эксплуатации небольших пешеходных мостов (рис. 2), по оценкам специалистов из различных стран, практически сводится к нулю.

Рис. 2. Пешеходный мост из композитных материалов

Таким образом, можно сделать вывод, что если экономическая эффективность неочевидна, то более легкий вес, прочность, удобство монтажа, стойкость в агрессивной среде, снижение затрат на эксплуатацию сооружений из композиционных материалов на основе стеклопластика выгодно отличают их от традиционных видов.

Список литературы

1. Строительство и реконструкция автомобильных дорог: справ. энциклопедия дорожника (СЭД) / А.П. Васильев, Б.С. Марышев, В.В. Силкин и др.; под ред. А.П. Васильева. – М.: Информавтодор, 2005. – Т. I.

568

2.ОДМ 218.05.003–2010. Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. – М., 2010.

3.Композитный пешеходный мост в парке 50 лет Октября (Мо-

сква) [Электронный ресурс]. – URL: 10http://pl.selec.ru/news.php?act= news_by_id&news_id=59 (дата обращения: 09.10.2015).

Об авторах

Шайхуллин Ирек Ринатович – кандидат технических наук, Уральский государственный лесотехнический университет, e-mail: shaihullin@yandex.ru.

Кручинина Елизавета Игоревна – студентка, Уральский фе-

деральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, e-mail: kinaa.k@ya.ru.

Кручинин Игорь Николаевич – кандидат технических наук,

доцент, Уральский государственный лесотехнический университет, e-mail: kinaa.k@ya.ru.

569

УДК 624.21

К.К. Шикуть

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАЩИТНЫХ ЛАКОКРАСОЧНЫХ ПОКРЫТИЙ

Коррозия металлических конструкций мостовых сооружений наносит огромный экономический, экологический, научно-технический ущерб экономике во всем мире. В связи с этим повышаются требования к эксплуата- ционно-технической надежности и коррозионной стойкости конструкционных материалов, а также совершенствованию методов их защиты. Рассмотрено значение антикоррозионной защиты мостовых сооружений и ее место в комплексе глобальных проблем.

Ключевые слова: мост, металл, коррозия, лакокрасочное покрытие, окружающая среда, антикоррозионная защита.

K.K. Shykut

ECOLOGICAL ASPECT OF PROTECTIVE COATING

Corrosion of metal structures of bridges causes great economic, environmental, scientific and technical damage to the economy worldwide. In this regard, increased requirements for operational and technical reliability and corrosion resistance of structural materials, as well as improve the methods for their protection. The article discusses the importance of corrosion protection of bridges and its place in the complex global problems.

Keywords: bridge, metal, corrosion, paint, environment, anti-corrosion pro-

tection.

Движущей силой в исследовании коррозионных явлений, конечно же, является экономический фактор. Но не менее важным является то, что в результате коррозии мостовых элементов могут возникнуть аварии и катастрофические ситуации, а надежность прежде всего. Кроме того, человеческий труд, затраченный на проектирование, содержание металлических конструкций, может быть направлен на другие задачи, полезные для общества.

570