книги из ГПНТБ / Строителям Мордовии о термическом способе упрочнения грунтов

Температура контролировалась термопарой. Испыты­

ной температуре) испытуемых образцов грунта опреде­ лялись физико-механические показатели: объемный и удельный веса, водопоглощение, сопротивление сдвигу, степень сжимаемости и механическая прочность.

Анализируя полученные результаты обжига при раз­ личных условиях (результаты приведены на фиг. 3 и фиг. 4 в зависимости от температуры и продолжительно­ сти обжига), нами установлено, что наиболее оптимильной'температурой обжига является температура 600— 800°С при продолжительности обжига 10—12 часов.

Как видно из графиков (фиг. 3), при этих условиях потеря веса грунта и соответственно изменение объемно­ го веса практически прекращаются. По мере повышения температуры и времени обжига объемный вес скелета грунта уменьшается, в то время как удельный вес повы­ шается. В результате уменьшения объемного веса и по­ вышения удельного веса пористость термоупрочненного грунта увеличивается.

Кроме того, в лаборатории было проведено определе­ ние сопротивления грунта сдвигу и сжимаемости в усло­ виях невозможности бокового расширения.

Сопротивление сдвигу глинистых грунтов, как изве­ стно, является одной из основных характеристик проч­ ности грунта и выражается эмпирическим уравнением Кулона:

т = р • tg ср + С,

где t — сопротивление грунтов сдвигу в кг/см2, tgcp — коэффициент внутреннего трения,

С — величина сцепления в кг/см2.

На фиг. 4 показаны графики сдвигающих усилий в

10

зависимости от вертикальной нагрузки «Р» для образ­ цов ненарушенной структуры при естественной влажно­ сти. Из этих графиков видно, что термическая обработ­ ка саранских суглинков увеличивает величину силы природного сцепления и угол внутреннего трения. Так, например, у суглинка естественной влажности

С = 0,6 кг/см2; <р= 25°,

Фиг. 5. Кривые компрессионных испытаний грунта естественной влажности и термоупрочненных при температуре 800°С.

Продолжительность обжига: 1—2 часа; 2—6 часов; 3—ю часов; 4 —12часов; 5 -15 часов и 6 —грунт естественной структуры и влажности.

И

Коэфф ициент ftufucmoCmu

Фиг. 6. Кривые компрессионных испытаний грунта естественной влажности, термоупрочненного при температуре 100°С.

Продолжительность обжига: 1—2 часа; 2 - 6 часов; 3-10 часов; 4-12 часов; 5 —15 часов и б-грунт естественной структуры и влажности.

12

I

а у того же суглинка, обожженного при температуре 600°, 800° и 1000°С, соответственно

Из этих данных видно, что величина силы сцепления увеличивается в четыре раза, а угол внутреннего трения в два раза.

Проведенное исследование обожженных грунтов в компрессионном приборе позволили нам определить сте­ пень сжимаемости образцов,, обожженных при различ­ ных температурах. Компрессионные кривые приведены на фиг. 5 и 6. В табл. 2 приводятся данные, характеризу­ ющие сжатие образцов, обожженных при температурах 800° .и 1000°С, при действии вертикальной нагрузки 2,4 и 8 кг/см2.

13

Результаты проделанных опытов показывают, что при термической обработке саранских суглинков сопротив­ ление сжатию зависит от продолжительности обжига, причем, чем больше эта продолжительность, тем меньше относительное сжатие образцов. Резкое же уменьшение относительного сжатия грунта происходит в течение 12 часов, а при дальнейшем увеличении времени обжига до 15 часов не дает сколько-нибудь существенных измене­ ний величины относительного сжатия. Эти данные свиде­ тельствуют о том, что увеличивать время обжига более 12 часов нецелесообразно.

Данные о механической прочности на одноосное сжа­ тие саранских суглинков ненарушенной структуры, обо­ жженных в лабораторных условиях при различной тем­ пературе в течение 15 часов, приводятся в таблице 3.

Как видно из этой таблицы, механическая прочность обожженных образцов зависит от температуры и с повы­ шением последней до 700°С повышается. Для образцов же, подвергавшихся тепловой обработке при температу­ рах выше 700°С в течение 15 часов, механическая проч­ ность понижается по сравнению с образцами, обработан­ ными при температуре 700°С.

14

I

/

У

Проведенные лабораторные исследования позволяют сделать следующие выводы о строительных свойствах саранских суглинков:

а) упрочнение их термическим способом возможно; б) после обжига они приобретают значительную ме­ ханическую прочность как в сухом, так и в водонасы-

щенном состоянии; в) предел прочности на сжатие саранских суглинков

ненарушенного сложения, обожженных при температуре

600—800°С, до 36 кг/см2;

г) оптимальным режимом обжига глинистых грунтов является температура 600—800°С, продолжительность Ш—12 часов;

д) величина силы сцепления грунта увеличивается. Дальнейшие испытания саранских суглинков продол­ жались на опытной строительной площадке, где произ­

водился обжиг грунта в зимних условиях.

ТЕХНОЛОГИЯ УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА ТЕРМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ'

В январе 1964 года в г. Саранске было впервые осу-

.ществлено упрочнение грунтов термическим способом в зимних условиях. На фиг. 7 показана площадка, на ко­ торой проводились работы по термическому упрочнению грунта. Опытная площадка имела размеры 20X25 м и находилась на расстоянии 100 метров от газового кол­ лектора. Для снабжения скважин газом был проведен временный газопровод и смонтирован газораспредели­ тельный пункт (ГРП), от ГРП газ поступал к газовому рессиверу (фиг. 8) и от него к скважинам (фиг. 10).

Сжатый воздух от компрессора ДК-8 поступал к воз­ душному рессиверу (фиг. 9) и от него к скважинам

(фиг. 7 и 10).

15