842

мов, так и в процессе эксплуатации существующих построек, причем размещение теплоизоляционного материала по периметру здания позволяет не только защитить грунт от промерзания, но и утеплить подвальные помещения (рис. 5).

Грунт вокруг дома выкапывают на глубину 0,5-0,6 м. Размеры выемки должны обеспечить укладку утеплителя шириной не менее 1,2 м. После этого на дно траншеи насыпают слой промытого песка толщиной не менее 200 мм, устраивают небольшой уклон песчаной подушки в сторону от фундамента и тщательно утрамбовывают.

На песок укладывают теплоизоляционные плиты из экструдированного пенополистирола. Толщина плит принимается в зависимости от коэффициента теплопроводности утеплителя.

Анкеровка

Для обеспечения устойчивости боковой поверхности подземных сооружений и восприятия горизонтальных сил устраиваются грунтовые анкера. Анкера воспринимают значительные растягивающие усилия и передают их на безопасное расстояние на грунт. Применяют металлические, железобетонные и полимерные анкеры. Стальные анкеры распорного типа обладают высокой несущей способностью, но недолговечны вследствие коррозии в грунте. Железобетонные инъекционные анкеры долговечны и обладают высокой несущей способностью. Анкеры выполняются набивными или перфорированными, которые более универсальны. Инъекционные анкеры размещаются в горизонтальных или наклонных буровых скважинах. Как правило, анкеры состоят из головки, тяжа и заделки в грунт. Головка может крепиться к сборному элементу конструкции, к арматуре монолитного сооружения или к вспомогательным горизонтальным балкам. Тяжи выполняются из стальной высокопрочной проволоки. Форма заделки анкера зависит от свойств грунта. В глинистых грунтах форма заделки обычно неправильная с ребрами по полостям грунта. Полимерные анкеры имеют на конце стержня ампулу со смолой и отвердителем. Ампула раздавливается стержнем о дно скважины и ее состав перемешивается вращением стержня. Анкер закрепляется в массиве за счет отверждения смолы. Анкеры и тяги из минеральных материалов, например таких, как базальт, благодаря высокой прочности на растяжение и коррозионной стойкости перспективны для работы в различных грунтах.

Примером применения анкеров в грунте является анкерная связь, изображенная на рисунке и подробно описанная в патенте: «Способ извлечения арматуры анкерной связи и соответствующая анкерная связь» касается предварительно напряженной анкерной связи и способа извлечения арматуры анкерной связи. Продольно расположенная арматура анкерной связи замуровывается в землю при помощи затвердевающего фиксирующего раствора, в массе которого вокруг арматуры располагается труба, способная выдерживать тянущее усилие предварительного напряжения, но разрушающаяся при воздействии приложенного к арматуре тянущего усилия, превышающего по величине усилия предварительного напряжения, но недостаточного для разрушения самой арматуры.

Анкерная связь включает в себя предварительно напряженную арматуру 6, погруженную в пробуренную в земле скважину и закрепленную в грунте с помощью твердеющего раствора, и трубу 2, расположенную в твердеющем растворе вокруг арматуры. Труба из стекловолокна 2 находится в состоянии натяжения под воздействием предварительного напряжения арматуры и разрушается при приложении к арматуре выдергивающего усилия, превышающего усилие предваритель-

291

ного напряжения, но меньшего усилия разрушения арматуры 5. На рис. 1 и 2 показаны два способа практической реализации изобретения. В первом случае (рис. 1) труба из стекловолокна 2 занимает не всю длину скважины, а только ее нижнюю часть и продолжается вверх защитной трубой 3. В трубу 2 подается под давлением жидкий цементный раствор таким образом, что этот раствор заполняет свободное пространство 4, существующее между трубой и стенками скважины. Предварительно в скважину 1 погружается арматура 5. Цементный раствор обеспечивает крепление арматуры к этой трубе таким образом, что эта арматура прикрепляется к стенкам скважины при помощи цементного блока, содержащего вокруг этой арматуры цилиндр меньшей прочности на растяжение, образованный трубой из стекловолокна.

Во втором случае (рис. 2) труба из стекловолокна 2 прикреплена к арматуре 3 предварительно до введения трубы с арматурой в скважину. Фиксирующий цементный раствор для крепления трубы к стенкам скважины уже не может подаваться через внутреннюю полость этой трубы, подается в скважину через специальную инжекционную трубу 4, проходящую рядом с трубой 2.

Арматура предложена из металлического стержня или каната.

Из перечисленных выше методов наиболее эффективным является анкеровка фундаментов, преимущества которого заключается в:

исключении необходимости в разбивке работ на несколько этапов, поскольку процессы бурения скважин, создания тела анкера и армирования осуществляются одновременно;

увеличении производительности в 5-10 раз по отношению к технологии

сиспользованием традиционных анкерных конструкций либо обычных буроинъекционных свай;

возможности использования в неустойчивом грунте без использования обсадочных труб;

минимизации ручного труда;

292

Можно применять малогабаритные буровые установки для выполнения мероприятий по усилению фундаментов в стесненных подземных условиях, из подвалов существующих строений

Литература

9.СП22.13330.2011 "Основания зданий и сооружений"

10.ГОСТ 27217-87 "Грунты. Метод полевого определения удельных касательных сил морозного пучения"

11.Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах. - Москва. Стройиздат. 1979;

12.Ролан Стен. Способ извлечения арматуры анкерной связи и соответствующая анкерная связь. Патент RU 2101418. 1998

УДК 666.971.001.4:006.354

Л.И. Шлякова, А.М. Дубровских; В.А. Березнев – научный руководитель,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕСТНЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА

Аннотация. Рассмотрены возможности использования отходов гипсового производства в качестве вяжущего в производстве строительных материалов. Сделан вывод о соответствии этих отходов по химическому и минералогическому составу гажи, месторождения, которой широко распространены в Средней Азии и Закавказье.

Ключевые слова: гипсосодержпщие отходы, гажа, глиногипсы, сопротивление одноосному сжатию, вяжущие материалы.

Необходимость удешевления возводимых жилых и производственных зданий приводит к использованию нетрадиционных материалов в строительстве. Настоящая статья посвящена использованию отходов гипсового производства в Пермском крае в качестве вяжущего.

На Ергачинском гипсовом заводе в результате технологического процесса образовались отходы гипсового производства, которые вместе со вскрышными породами образуют отвал объемом 5 млн. тонн. Гипсосодержащие отходы в таких количествах представляют определенный интерес для строительной индустрии с одной стороны, а их использование могло бы снизить экологическую нагрузку на окружающую среду- с другой.

Из отходов гипсового производства было отобрано три пробы весом 300 кг каждая: первая – из подошвы конуса отходов, вторая – с верхушки и третья, представляющая собой пробу со статистически средним содержанием гипсового камня. Из каждой пробы была взята килограммовая навеска на минералогический анализ по десяти размерным фракциям в мм: больше 10; 10-7; 7-5; 5-3; 3-2; 2-1; 1-0,63; 0,63-0,25; 0,25-0,1 и меньше 0,1. Предварительно каждая навеска была подвергнута отмучиванию, т.е. отделению пылевато-глинистой фракции от более крупнойпесчанистой.

Отбор проб вскрышных пород был произведен поинтервально через 1,5 м в объеме 450 кг. Вскрышные породы представлены переслаиванием аргиллитов,

293

алевролитов и глин с небольшими и невыдержанными по разрезу прослойками карбонатов.

В верхней глинистой толще содержание глинистой фракции равно 82%, песчаной – 18%. Аргиллито-алевролитовая толща условно может быть подразделена на алевролитовую, в которой содержание глины равно 34%, а песка – 66% и аргиллитовую, в которой среднее содержание глинистой фракции 72%, а песчаной – 28%.

Минералогически глинистая фракция представлена карбонатными породами с высоким содержанием мела, а песчаная – зернами гипса и ангидрида, кальцита, доломита и кварца.

По результатам минералогических анализов можно сделать следующие выводы: 1 – содержание карбонатной глины в отходах гипсового производства составляют 36%; 2 – содержание гипсового камня (гипс + ангидрит) равно 48%; 3 – содержание карбонатных пород (известняк + доломит)равно 9,5%; 4 –содержание аргиллитов + алевролитов – 6,5%; суммарное содержание карбонатной глины, известняка и доломита + аргиллитов равно 52%. Эти анализы позволяют сделать заключение о том, что эти отходы по своему составу соответствуют такому природному материалу, как глиногипсы, которые получили свое названиегажа.

Месторождения гажи находятся практически везде во всех регионах страны, однако наибольшее применение в строительстве материалов на основе гажи связано с государствами Закавказья и Средней Азии. Гажевый сырец – это осадочная порода из группы сульфатов. По минералогическому составу гажа имеет сходные характеристики с глиногипсом. Гажа представляет тонкодисперсную смесь по своей структуре или рыхлую слабоцементированную массу желтоватого, серого, бурого или зеленоватого оттенка.

Истинная плотность материала составляет около 2,4 т/м3. Средняя плотность кусковой гажи в воздушно-сухом состоянии 1,4….1,8 т/м3. Насыпная плотность составляет 0,9–1,0 т/м3, а твердость по шкале Мооса до 1. Через 28 суток твердения прочность образцов на разрыв составляет более 0,3…14 МПа.

Так называемые средние показатели химического состава сырой и обожженной гажи приведены в таблице 1 [2].

Примечание. В числителе данные для необожженной, а в знаменателе для обожженной гажи.

Гажа содержит такие минералы, как карбонат кальция – 2,5…35%, кремнезем – 3,5…30%, глинистые субстанции – 3,5…35% и гипс от 15 до 90%.

294

Гажа – это один из лучших материалов для проведения штукатурных работ

ипревосходит по своим эксплуатационным качествам такие штукатурные смеси, как известковую, гипсовую, цементную и другие.

Штукатурка на основе гажи обладает равномерной окрашиваемостью, более высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами, морозостойкостью, зеркальной поверхностью, эластичностью, малой стоимостью, жаростойкостью, водостойкостью (в сравнении с гипсовым раствором).

Растворы на основе гажи используют при изготовлении стеновых пустотелых блоков, при устройстве монолитных полов в домах различного назначения.

Использование сухой смеси на основе гажи толщиной в 45 миллиметров, позволяет сократить толщину кирпичной стены на 35 сантиметров. Использование штукатурных растворов из сухих смесей на основе строительного гипса с добавлением вспученного перлитового песка и армирующего материала из асбеста 6 сорта, снижает проникновение посторонних шумов в помещение.

Такая звукопоглощающая штукатурка стен приобретает в последние годы большую популярность среди жителей шумных городов и застройщиков частных домов.

Авторы статьи решили исследовать свойства отходов гипсового производства (ОГП) при высокотемпературном обжиге [1].

Отходы гипсового производства – гажи – глиногипсы подвергались обжигу в муфельных печах при температуре 800-1100ºС. При этом использовали пробы различной концентрации сульфата кальция: проба № 1 с содержанием сульфата кальция 57-58%, проба № 2 – 32%, проба № 3 – 45%.

Первая проба была отобрана с подошвы конуса отходов, вторая – с верхушки и третья представляет собой пробу со статистически средним содержанием сульфата кальция.

Все пробы перед обжигом были высушены в печи при температуре 50-60ºС

иразмолоты в шаровой мельнице до крупности 0,08мм.

Пробы обжигались в муфельной печи при избранной температуре в течение 1,5-2 часов с постоянным режимом нагревания и остывания.

Изменение химического состава смеси видно из таблицы 2, где приведены результаты валового химического состава ОГП, обедненного CaSO4, за счет отсева фракций больше 5 мм до и после обжига.

Химический состав этих проб при обжиге изменяется незначительно за счет уменьшения содержания воды и перераспределения содержания SiO2, CaO, SO3 и в меньшей степени других окислов.

Полученный после обжига материал испытывался как вяжущее. Испытание проводили на сжатие кубиков размерами 4х4х4 см. твердение кубиков происходило во влажной среде в воздушно-сухом состоянии.

Таблица 2

295

Температура обжига значительно влияет на прочность образцов. Так, при изменении обжига пробы №1 от 1100 до 800º сопротивление сжатию образцов на 21-е сутки твердения изменяется от 110 до 60 кг/см2. Наблюдения за образцами показывают, что они набирают прочность в течение длительного времени. Так, при температуре обжига 920º образцы достигали прочности 229 кг/см2 на 72-е сутки твердения.

Учитывая возможности муфельных печей, а также энергоемкость технологии производства, нами был избран режим обжига ОГП 920º-950º в течение 1,5 часов с постепенным набором температуры и охлаждением.

Таблица 3

Сопротивление сжатию Rсжобразцов, приготовленных из ОГП (пробы №1, №2)

Прочность образцов пробы №1 в любой день твердения выше на 4060 кг/см2.

Все дальнейшие исследования проводили с пробой №3, средней по содержанию сульфата кальция между пробами №1 и №2.

Таким образом, по результатам исследований отходов гипсового производства можно сделать следующие выводы: 1) отходы гипсового производства при соответствующей термической обработке (900-1000º)в течение 1,5 – 2 часов приобретают новые качества, которые позволяют отнести обожженное сырье к разряду вяжущих – типа гипсо-глиноземистого цемента; 2) повышение содержания гипсового камня до 57% в отходах увеличивает прочностные свойства гипсоглиноземистого цемента.

С целью уменьшения времени схватывания в состав может быть введено 5- 10% портландцемента. Вяжущее может быть использовано в качестве кладочного раствора марки 25 в смеси с песком 1:3,5, который по основным показателям удовлетворяет ГОСТ 5802-86 (2000) «Растворы строительные» и ГОСТ 125-71 (с поправками 1984) «Вяжущие гипсосодержащие».

Литература

1.Гипсосодержащие отходы в сельском строительстве Пермской области. Уткин В.Е., Березнев В.А. Учебное пособие; Пермский с.-х. институт, Пермь, 1989.

2.http://stroivagon.ru

296

УДК 621.01

Д.В. Белозеров – студент; И.П. Уржунцев – научный руководитель, канд. техн. наук, доцент,

ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА, г. Пермь, Россия

КОНТУРНЫЕ ИЗБЫТОЧНЫЕ СВЯЗИ В МЕХАНИЗМАХ И ИХ ИСКЛЮЧЕНИЕ

Аннотация. Если из-за непараллельности осей шарниров плоский механизм стал фактически пространственным, то это может привести к заклиниванию механизма или к его поломке из-за появления в нем избыточных связей, выявление которых на стадии структурного анализа имеет важное практическое значение.

Ключевые слова: механизм, звено, шарнир, степень свободы, подвижность,

связь.

Целью работы является знакомство с методикой определения и устранения избыточных связей в механизмах.

Данную тему рассмотрим на примере плоского шарнирного четырехзвенника ABCD со звеньями 1,2,3,4 (рис. 1а).

число подвижных звеньев; p1 ,p2 , p3 , p4 , p5 - число кинематических пар соответ-

ственно первого, второго, третьего, четвертого и пятого классов.

Схема механизма, отражающая только заданное число степеней свободы ( wo ) при отсутствии избыточных связей ( q =0) называется основной структурной схемой. Если механизм выполнен по плоской основной структурной схеме, то он

В реальных механизмах из-за неизбежных неточностей изготовления и монтажа, деформаций звеньев при действии эксплуатационных нагрузок и износа поверхностей элементов кинематических пар в процессе эксплуатации оси шарниров могут быть непараллельны. Теперь звенья механизма могут двигаться в параллельных плоскостях только при условии их деформации. Если значения де-

299