ОСПТ «Reline» — эффективный удар по морозному пучению грунтов
Левин А.Д., Алявдин Д.В.,
Беляков В.М.ЗАО «УЗПТ «Маяк», Озерск, Россия
В статье авторами рассматривается проблема строительства свайных малонагруженных фундаментов на сезонно-промерзающих и многолетне-мерзлых пучинистых грунтах, связанная с неравномерными деформациями грунтового основания, а также с агрессивными влияниями засоленных грунтов на свайные основания. Приведены результаты экспериментальных лабораторных исследований, выполненных АО «НИЦ «Строительство». Проведена оценка результатов проведенных испытаний противопучинной термоусаживаемой оболочки ОСПТ «Reline» по ряду параметров, среди которых: противопучинные свойства, прочность покрытия при ударе, эластичность покрытия при изгибе, диффузионная проницаемость для углекислого газа и хлорид-ионов, морозостойкость, адгезионная прочность. Сформулированы основные выводы по эффективности применения системы покрытия свайных фундаментов оболочкой ОСПТ «Reline» для борьбы с морозным пучением грунтов, а также в качестве вторичной защиты фундаментов от коррозии.
Введение
Обустройство месторождений нефти и газа на территории Российской Федерации зачастую неразрывно связано с вопросами обеспечения безаварийной эксплуатации сооружений и систем трубопроводов в условиях, осложненных низкими среднегодовыми температурами, а также сложными грунтовыми условиями, выражающимися в негативном влиянии сил морозного пучения на фундаменты и основания. Кроме того, свайные конструкции подвержены высокой скорости коррозии.
При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах и грунтах, агрессивных по отношению
к материалу свай, до сих пор сталкиваются с недостатком данных о взаимодействиях грунтов
со сваями в деятельном слое, особенно при использовании современных методов защиты свай. Различные защитные покрытия могут значительно изменять характер данных взаимодействий.
Силы морозного пучения напрямую негативно влияют на частоту аварийных ситуаций на таких объектах, как магистральные нефтепроводы, насосные станции, линии электропередач.
В настоящее время для обеспечения несущей способности фундаментов таких сооружений в мерзлых грунтах чаще всего используются свайные конструкции в различном исполнении [1].
На металлические свайные фундаменты в Арктическом регионе негативно влияют не только силы морозного пучения, но и степень засоленности грунтов. Грунты подобного типа ведут себя по отношению к стальным сваям как агрессивная среда при длительной их эксплуатации.
Таким образом, для повышения эксплуатационных характеристик свайных фундаментов и обеспечения их надежной защиты на весь срок эксплуатации применение комплексной противопучинной и антикоррозионной системы для стальных и железобетонных свай является перспективным направлением исследований.
В силу цикличности нагрузок в деятельном слое грунт воздействует на защитное покрытие сваи как абразив. В связи с этим в рамках исследования требуется оценить не только противопучинные свойства и параметры вторичной защиты покрытия ОСПТ «Reline» (далее ОСПТ «Reline»), но и оценить его долговечность, так как конструктивно срок службы свайных оснований должен быть сопоставим со сроком службы сооружения [2].
Для определения эффективности применения противопучинной термоусаживаемой оболочки
ОСПТ «Reline» в качестве противопучинного мероприятия проведены исследования механического взаимодействия с покрытием и разных видов грунтов при различных температурах смерзания. По результатам испытаний определены коэффициенты снижения удельной касательной силы пучения для различных грунтовых условий, которые следует учитывать при проектировании свайных фундаментов [3].
При проектировании фундаментов на пучинистых грунтах и грунтах, агрессивных по отношению
к материалу свай, до сих пор сталкиваются с недостатком данных о взаимодействиях грунтов
со сваями в деятельном слое, особенно при использовании современных методов защиты свай. Различные защитные покрытия могут значительно изменять характер данных взаимодействий.
Силы морозного пучения напрямую негативно влияют на частоту аварийных ситуаций на таких объектах, как магистральные нефтепроводы, насосные станции, линии электропередач.
В настоящее время для обеспечения несущей способности фундаментов таких сооружений в мерзлых грунтах чаще всего используются свайные конструкции в различном исполнении [1].
На металлические свайные фундаменты в Арктическом регионе негативно влияют не только силы морозного пучения, но и степень засоленности грунтов. Грунты подобного типа ведут себя по отношению к стальным сваям как агрессивная среда при длительной их эксплуатации.
Таким образом, для повышения эксплуатационных характеристик свайных фундаментов и обеспечения их надежной защиты на весь срок эксплуатации применение комплексной противопучинной и антикоррозионной системы для стальных и железобетонных свай является перспективным направлением исследований.
В силу цикличности нагрузок в деятельном слое грунт воздействует на защитное покрытие сваи как абразив. В связи с этим в рамках исследования требуется оценить не только противопучинные свойства и параметры вторичной защиты покрытия ОСПТ «Reline» (далее ОСПТ «Reline»), но и оценить его долговечность, так как конструктивно срок службы свайных оснований должен быть сопоставим со сроком службы сооружения [2].
Для определения эффективности применения противопучинной термоусаживаемой оболочки
ОСПТ «Reline» в качестве противопучинного мероприятия проведены исследования механического взаимодействия с покрытием и разных видов грунтов при различных температурах смерзания. По результатам испытаний определены коэффициенты снижения удельной касательной силы пучения для различных грунтовых условий, которые следует учитывать при проектировании свайных фундаментов [3].
ОСПТ «Reline»
Оболочка свайная противопучинная термоусаживаемая ОСПТ «Reline» представляет собой двухслойную втулку, состоящую из термостабилизированной, радиационно-сшитой и ориентированной в продольном направлении композиции и клеевого подслоя на основе модифицированных термоплавких адгезивов (рис. 1).
Рис. 1. Термоусаживаемая противопучинная оболочка ОСПТ «Reline» на стальной свае
ОСПТ «Reline» устанавливается на стволе сваи в зоне деятельного слоя грунта с целью снижения касательных сил морозного пучения на боковую поверхность сваи, а также служит для вторичной защиты свайных оснований от коррозии. Оболочка монтируется на сваю путем нагрева до температуры +130–150 °С. Температура длительной эксплуатации ОСПТ «Reline» в смонтированном состоянии — от -60 до +80 °С.
ОСПТ «Reline» разработана в развитие РД 51-00158623-10-95 ПАО «Газпром», выпускается серийно на предприятии ЗАО «УЗПТ «Маяк» по ТУ 2247-004-75457705-2014 в соответствии со спецификацией производителя и сертифицирована в системах ГОСТ Р и Газпромсерт. Для проектирования и устройства свайных фундаментов, расположенных преимущественно в условиях широкого распространения сезонно-промерзающих пучинистых грунтов, АО НИЦ «Строительство» разработал стандарт организации [8].
ОСПТ «Reline» разработана в развитие РД 51-00158623-10-95 ПАО «Газпром», выпускается серийно на предприятии ЗАО «УЗПТ «Маяк» по ТУ 2247-004-75457705-2014 в соответствии со спецификацией производителя и сертифицирована в системах ГОСТ Р и Газпромсерт. Для проектирования и устройства свайных фундаментов, расположенных преимущественно в условиях широкого распространения сезонно-промерзающих пучинистых грунтов, АО НИЦ «Строительство» разработал стандарт организации [8].
Лабораторные исследования
Оценка эффективности применения ОСПТ «Reline» в качестве противопучинной системы в наиболее распространенных типах грунтов, а также цементно-песчаного раствора
Оценка включает в себя проведение испытаний сопротивлению срезу по поверхности смерзания металлических плашек (моделей сваи), покрытых ОСПТ «Reline», а также проведение сравнительных испытаний с металлическими плашками без покрытия. Испытания проводились при трех значениях отрицательной температуры (-1, -2 и -6 °С) для песчаного грунта (песка пылеватого), глинистого грунта (суглинка легкого), а также цементно-песчаного раствора.
Результаты испытаний для грунтов позволяют оценить эффективность применения покрытия в качестве мероприятия по снижения касательных сил морозного пучения при расчетах фундаментов на выпучивание [1] и при расчетах несущей способности фундаментов, проектируемых на многолетне-мерзлых грунтах.
Лабораторные испытания выполнены аккредитованной лабораторией Сектор испытаний мерзлых грунтов (СЛИМГ) Центра геокриологических и геотехнических исследований (ЦГГИ) АО «НИЦ «Строительство».
Оценка включает в себя проведение испытаний сопротивлению срезу по поверхности смерзания металлических плашек (моделей сваи), покрытых ОСПТ «Reline», а также проведение сравнительных испытаний с металлическими плашками без покрытия. Испытания проводились при трех значениях отрицательной температуры (-1, -2 и -6 °С) для песчаного грунта (песка пылеватого), глинистого грунта (суглинка легкого), а также цементно-песчаного раствора.
Результаты испытаний для грунтов позволяют оценить эффективность применения покрытия в качестве мероприятия по снижения касательных сил морозного пучения при расчетах фундаментов на выпучивание [1] и при расчетах несущей способности фундаментов, проектируемых на многолетне-мерзлых грунтах.
Лабораторные испытания выполнены аккредитованной лабораторией Сектор испытаний мерзлых грунтов (СЛИМГ) Центра геокриологических и геотехнических исследований (ЦГГИ) АО «НИЦ «Строительство».
Результаты определения удельных касательных сил морозного пучения стандартными методами
При проведении работ выполнено 63 испытания по определению сопротивления срезу по поверхности смерзания с материалом фундамента (сталь с покрытием ОСПТ «Reline» и сталь
без покрытия). Испытания проводились с песком пылеватым, суглинком легким, а также c цементно-песчаной смесью при трех значениях отрицательной температуры (-1, -2 и -6 °С).
Цель работы — установление расчетных значений сопротивления срезу по поверхности смерзания грунтов с материалом свай в указанном спектре температур для стальных свай, покрытых ОСПТ «Reline», и сравнение полученных результатов с аналогичными для неокрашенных поверхностей стальных свай. Результаты могут быть применимы как для расчета касательных сил пучения
(при расчете фундаментов на выпучивание), так и при расчете несущей способности грунтов
(при расчетах фундаментов на мерзлых грунтах) (табл. 1).
без покрытия). Испытания проводились с песком пылеватым, суглинком легким, а также c цементно-песчаной смесью при трех значениях отрицательной температуры (-1, -2 и -6 °С).
Цель работы — установление расчетных значений сопротивления срезу по поверхности смерзания грунтов с материалом свай в указанном спектре температур для стальных свай, покрытых ОСПТ «Reline», и сравнение полученных результатов с аналогичными для неокрашенных поверхностей стальных свай. Результаты могут быть применимы как для расчета касательных сил пучения
(при расчете фундаментов на выпучивание), так и при расчете несущей способности грунтов
(при расчетах фундаментов на мерзлых грунтах) (табл. 1).
Табл. 1. Сопротивление срезу по поверхности смерзания грунта с моделями стальных свай без покрытия, стальных свай, покрытых ОСПТ «Reline»
Для сопоставления результатов была проведена отдельная серия испытаний на плашках без покрытия, с шероховатостью поверхности близкой к шероховатости натурных стальных свай. Величины сопротивления срезу по поверхности смерзания (Ț см. дл. = Raf), полученные в этой серии, принимались за эталонные. После сравнения результатов испытаний с покрытиями и без вычислялись безразмерные коэффициенты, показывающие относительное снижение/увеличение касательных сил пучения и сопротивления срезу по поверхности смерзания при покрытии стальных свай ОСПТ «Reline». Такой подход позволяет получить сравнительные характеристики несмотря на то, что величины сопротивления срезу по поверхности смерзания для природных грунтов варьируют в широких пределах в зависимости от многих факторов (влажности и плотности конкретного грунта, минерального и гранулометрического состава, а также других характеристик). Полученные коэффициенты можно применять в том числе для пересчета табличных значений [1] (табл. 1).
В таблице 3 представлены дополнительные коэффициенты γaf для свай, покрытых ОСПТ «Reline»,
в зависимости от температуры и типа грунта. Значения получены на основе обработки лабораторных экспериментальных данных.
Результаты испытаний показывают, что при применении ОСПТ «Reline» во всех типах грунтов (песчаных и глинистых), а также в цементно-песчаном растворе для исследованного диапазона температур наблюдается эффект снижения сил смерзания (а следовательно, и касательных сил пучения), который зависит от температуры.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что снижение сил смерзания и касательных сил пучения при применении ОСПТ «Reline» составляет 62–85 % для пылеватого песка, 52–55 % для легкого суглинка и 80–86 % для цементно-песчаного раствора. В пылеватом песке и цементно-песчаном растворе наблюдается снижение эффекта уменьшения сил смерзания и касательных сил пучения при понижении температуры. В легком суглинке этот эффект, напротив, усиливается при понижении температуры.
Использование дополнительных коэффициентов γaf для покрытия свай ОСПТ «Reline» при работе с таблицей 7.8 [1] следует производить следующим образом: величина касательных сил морозного пучения (табличные значения получены для бетонной поверхности) умножается вначале на коэффициент 0,7 (переход от бетонной на стальную поверхность) и затем на дополнительный коэффициент γaf ОСПТ «Reline» (табл. 3).
В таблице 3 представлены дополнительные коэффициенты γaf для свай, покрытых ОСПТ «Reline»,
в зависимости от температуры и типа грунта. Значения получены на основе обработки лабораторных экспериментальных данных.
Результаты испытаний показывают, что при применении ОСПТ «Reline» во всех типах грунтов (песчаных и глинистых), а также в цементно-песчаном растворе для исследованного диапазона температур наблюдается эффект снижения сил смерзания (а следовательно, и касательных сил пучения), который зависит от температуры.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что снижение сил смерзания и касательных сил пучения при применении ОСПТ «Reline» составляет 62–85 % для пылеватого песка, 52–55 % для легкого суглинка и 80–86 % для цементно-песчаного раствора. В пылеватом песке и цементно-песчаном растворе наблюдается снижение эффекта уменьшения сил смерзания и касательных сил пучения при понижении температуры. В легком суглинке этот эффект, напротив, усиливается при понижении температуры.
Использование дополнительных коэффициентов γaf для покрытия свай ОСПТ «Reline» при работе с таблицей 7.8 [1] следует производить следующим образом: величина касательных сил морозного пучения (табличные значения получены для бетонной поверхности) умножается вначале на коэффициент 0,7 (переход от бетонной на стальную поверхность) и затем на дополнительный коэффициент γaf ОСПТ «Reline» (табл. 3).
Табл. 3. Дополнительные коэффициенты γaf для свай, покрытых ОСПТ «Reline» в зависимости от температуры и типа грунта
Результаты определения удельных касательных сил морозного пучения с использованием макромоделей
При проведении работ проведено 4 лотковых испытания по определению удельной касательной силы морозного пучения и деформации морозного пучения при температуре грунта -4 °С (сталь с покрытием ОСПТ «Reline» и сталь без покрытия) (рис. 2). Все испытания проводились с использованием каолинитовой глины, которая проявляет пучинистые свойства и хорошо подходит в качестве «эталонного» грунта для испытаний.
Рис. 2. Изменение давления сваи на динамометр от времени промораживания грунта у сваи без покрытия и у сваи, покрытой ОСПТ «Reline»
Длительность каждого испытания составила 2 месяца вплоть до полного промерзания грунта.
Результаты испытаний по определению касательной силы морозного пучения показывают, что происходит снижение показателей в глине на 41 % при температуре -4 °С (табл. 4).
Результаты испытаний по определению касательной силы морозного пучения показывают, что происходит снижение показателей в глине на 41 % при температуре -4 °С (табл. 4).
Табл. 2. Расчетные сопротивления грунта срезу по поверхности смерзания с металлической сваей, покрытой ОСПТ «Reline»
Табл. 4. Результаты лотковых испытаний по определению касательной силы морозного пучения и деформации морозного пучения
При определении деформации морозного пучения были получены следующие результаты: металлическая свая без покрытия в промерзающем грунте поднялась на 14,3–25,8 мм, свая с покрытием ОСПТ «Reline» поднялась всего на 3,0–3,5 мм. Графики, которые получены по измерениям индикаторов на каждой из свай представлены на рисунке 3.
Таким образом, снижение относительной деформации морозного пучения составило 82 % для глины при температуре -4 °С.
Таким образом, снижение относительной деформации морозного пучения составило 82 % для глины при температуре -4 °С.
Рис. 3. Перемещение сваи во время испытания
Результаты определения удельных касательных сил морозного пучения с использованием макромоделей
Оценка морозостойкости покрытия проводилась на основе данных о механических повреждениях после воздействия отрицательных температур. Для такого вида материалов отсутствует нормативная документация на методы по определению морозостойкости, также не нормированы параметры морозостойкости и их допустимые значения. Таким образом, при оценке морозостойкости ОСПТ «Reline» возможно только сравнение результатов испытаний эталонных образцов (образцы материала до воздействия отрицательных температур) с результатами испытаний образцов, подвергавшихся температурному воздействию. Оценка механической стойкости после воздействия температур была проведена тремя методами испытаний: методом испытаний на изгиб, методом сбрасывания груза и методом определения удлинения при разрыве.
По результатам испытания на изгиб пластинок с противопучинным покрытием ОСПТ «Reline» установлено, что при изгибе образцов пластинок, подвергшихся как ступенчатому, так и циклическому воздействию отрицательных температур, дефектов (трещин, заломов, растяжений материала покрытия) не обнаружено.
Проведенные испытания «на удлинение при разрыве» показали отсутствие различий в характеристиках до воздействия отрицательных температур и после. По результатам комплекса испытаний можно сделать вывод, что механическая стойкость покрытия ОСПТ «Reline» не зависит от температурных воздействий.
По результатам испытания на изгиб пластинок с противопучинным покрытием ОСПТ «Reline» установлено, что при изгибе образцов пластинок, подвергшихся как ступенчатому, так и циклическому воздействию отрицательных температур, дефектов (трещин, заломов, растяжений материала покрытия) не обнаружено.
Проведенные испытания «на удлинение при разрыве» показали отсутствие различий в характеристиках до воздействия отрицательных температур и после. По результатам комплекса испытаний можно сделать вывод, что механическая стойкость покрытия ОСПТ «Reline» не зависит от температурных воздействий.
Выводы по результатам проведенных испытаний
- испытания показали, что в интервале температур от -1 до -6 °С для покрытия ОСПТ «Reline» наблюдается эффективное снижение сил смерзания (а следовательно, и касательных сил пучения), которое зависит от температуры. Оно составило:
– суглинок легкий — от 52 до 55 %;
– цементно-песчаный раствор — от 80 до 86 % (у песка коэффициент γaf, соответственно, от 0,15 до 0,38, у легкого суглинка — от 0,45 до 0,48, у цементно-песчаного раствора — от 0,14 до 0,20);
- результаты лотковых испытаний по определению касательной силы морозного пучения показывают, что в каолинитовой глине происходит снижение показателей на 41 % при температуре -4 °С;
- результаты испытаний по определению деформации морозного пучения в глине показали следующее: металлическая свая без покрытия в промерзающем грунте поднялась на 14,3–25,8 мм, свая с покрытием ОСПТ «Reline» поднялась всего на 3,0–3,5 мм. Таким образом, снижение относительной деформации морозного пучения для сваи, покрытой ОСПТ «Reline», находящейся в глине при температуре -4 °С, составило 82 %;
- оценка морозостойкости покрытия показала, что отрицательные температуры не оказывают влияния на механические свойства покрытия, определяемые методом изгиба, методом сбрасывания груза и методом «удлинения при разрыве»;
- результаты испытаний для пылеватых песков, легких суглинков и цементно-песчаного раствора допускается принимать при расчетах оснований и фундаментов по устойчивости на воздействие сил морозного пучения (п. 6.3.16 [1]), а также при расчетах несущей способности фундаментов в вечномерзлых грунтах (п. 4.7 [1]). Полученные коэффициенты эффективности покрытий разработаны применительно к данным таблиц [1], таблицы 7.8 (касательные силы морозного пучения), а также таблиц В.3 Приложения В (Расчетные сопротивления мерзлых грунтов по поверхности смерзания) [1] в дополнение к коэффициентам γaf, (Приложение В п. В.3 [1]). Использование дополнительных коэффициентов γaf для покрытия свай ОСПТ «Reline» при работе с таблицей 7.8 [1] следует производить следующим образом: величина касательных сил морозного пучения (табличные значения получены для бетонной поверхности) умножается вначале на коэффициент 0,7 (переход от бетонной на стальную поверхность) и затем на дополнительный коэффициент γaf ОСПТ «Reline» в соответствии с таблицей 3;
- испытанное противопучинное полимерное термоусаживаемое покрытие ОСПТ «Reline» удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к работе покрытий в грунтах, и может быть рекомендовано к применению в проектной практике для защиты элементов металлических фундаментов и свай при бурозабивном и буроопускном способе погружения, а также для защиты стволов винтовых свай, в том числе и в сезонно-талом (сезонно-мерзлом) слое как эффективное противопучинное мероприятие для снижения касательных сил морозного пучения грунтов, при проектировании сооружений со сроком службы до 50 лет включительно.
Для проведения испытаний системы защитного покрытия на бетоне и металле в лаборатории коррозии и долговечности бетонных и железобетонных конструкций НИИЖБ была выбрана система на основе противопучинной термоусаживаемой оболочки ОСПТ «Reline».
Поскольку термоусаживаемое полимерное покрытие ОСПТ «Reline» разработано впервые и не имеет нормированных показателей, установленных ГОСТ 31384-2017 и СП 28.13330.2017 [4], оценка эффективности покрытия основана на методе сравнения основных показателей, полученных при испытаниях контрольных образцов без покрытия и образцов с покрытием.
Определение проницаемости бетона с покрытием ОСПТ «Reline» для хлорид-ионов
Определение диффузионной проницаемости для углекислого газа бетонных образцов с системой покрытия ОСПТ «Reline» и бетонных образцов без защиты (контрольные образцы) проводили в соответствии с требованиями ГОСТ 31383-2008 «Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Методы испытаний» [5]. Испытания проводили на установке для испытаний бетона в среде углекислого газа УИУГ-10 с автоматическим поддержанием заданной концентрации углекислого газа.
Результаты испытаний показали, что система защитного покрытия ОСПТ «Reline» по бетону является непроницаемой для углекислого газа, бетон всех граней образцов под покрытием не карбонизирован, в то время как глубина карбонизированного слоя контрольного бетона достигала 6–8 мм для разных марок бетона, а среднее значение эффективного коэффициента диффузии углекислого газа в бетоне составило 0,46×10-⁴ см²/с и 0,67×10-⁴ см²/с соответственно.
Результаты испытаний показали, что система защитного покрытия ОСПТ «Reline» по бетону является непроницаемой для углекислого газа, бетон всех граней образцов под покрытием не карбонизирован, в то время как глубина карбонизированного слоя контрольного бетона достигала 6–8 мм для разных марок бетона, а среднее значение эффективного коэффициента диффузии углекислого газа в бетоне составило 0,46×10-⁴ см²/с и 0,67×10-⁴ см²/с соответственно.
Определение диффузионной проницаемости бетона с покрытием ОСПТ «Reline» для СО
Определение проницаемости для хлорид-ионов бетонных образцов с системой покрытия ОСПТ «Reline» и бетонных образцов без защиты (контрольные образцы) проводили экспресс-методом, разработанным в НИИЖБ им. А.А. Гвоздева. Метод основан на хорошей растворимости хлористых солей и на различии в окраске смеси растворов хромата серебра и хлористых солей в зависимости от концентрации хлорид-иона.
Экспресс-метод позволяет оценить: содержатся ли хлориды в бетоне в опасной концентрации для арматурной стали, и установить содержание хлоридов в пределах от 0 до ≤ 0,45 % к массе цемента в бетоне (табл. 5).
Экспресс-метод позволяет оценить: содержатся ли хлориды в бетоне в опасной концентрации для арматурной стали, и установить содержание хлоридов в пределах от 0 до ≤ 0,45 % к массе цемента в бетоне (табл. 5).
Табл. 5. Содержание хлорид-ионов в бетоне с системой покрытия ОСПТ «Reline»
Результаты испытаний показали, что применение системы защитного покрытия на основе материала ОСПТ «Reline» по бетону полностью защищает бетон от проникновения в него хлорид-ионов из растворов. Хлорид-ионы не были обнаружены ни под покрытием, ни в центре образцов, в то время как в контрольных образцах (без покрытия) содержание хлоридов по всему объему бетона превышало критическую концентрацию (более 0,45 % к массе цемента).
Определение морозостойкости бетона с покрытием ОСПТ «Reline»
Испытания на морозостойкость бетонных образцов с системой покрытия ОСПТ «Reline» и контрольных бетонных образцов без покрытия проводили в соответствии с требованиями [6].
Результаты испытаний на морозостойкость по изменению внешнего вида бетонных образцов с покрытием ОСПТ «Reline» по сравнению с бетоном без защиты представлены в таблице 6, по изменению прочности на сжатие — в таблице 7.
Результаты испытаний на морозостойкость по изменению внешнего вида бетонных образцов с покрытием ОСПТ «Reline» по сравнению с бетоном без защиты представлены в таблице 6, по изменению прочности на сжатие — в таблице 7.
Табл. 6. Изменение внешнего вида образцов в процессе испытания на морозостойкость
Табл. 7. Результаты испытаний на морозостойкость по прочности на сжатие
Результаты испытаний на морозостойкость показали, что:
- контрольные бетонные образцы (без защиты) обоих составов выдержали 10 циклов по третьему ускоренному методу, что соответствует марке по морозостойкости F₂150;
- бетонные образцы с покрытием ОСПТ «Reline» обоих составов выдержали не менее 20 циклов по третьему ускоренному методу, что соответствует марке по морозостойкости не менее F₂200.
Определение прочности покрытия ОСПТ «Reline» на металлической подложке при ударе и эластичности при изгибе
Испытания по определению эластичности системы покрытия при изгибе проводили в соответствии с ГОСТ [7]. Сущность метода заключается в определении минимального диаметра металлического цилиндрического стержня, изгибание на котором металлической пластинки с покрытием не вызывает механического разрушения, трещин в месте изгиба, растрескивания и/или отслаивания покрытия от поверхности. Результаты испытаний системы защитного покрытия ОСПТ «Reline» по основным деформативным свойствам на металлической подложке после воздействия знакопеременных температур представлены в таблице 8.
Табл. 8. Деформативные свойства системы покрытия ОСПТ «Reline» на металлической подложке
По результатам испытаний система покрытия ОСПТ «Reline» на металле выдержала 30 циклов замораживания-оттаивания без изменений внешнего вида, дефектов защитного покрытия не обнаружено. Система покрытия ОСПТ «Reline» обладает высокими деформативными свойствами (эластичность при изгибе — не более 1 мм, прочность при ударе не менее 100 кг см). При воздействии знакопеременных температур деформативные свойства системы покрытия не изменяются и сохраняются на исходном уровне.
Выводы по результатам исследований по основным показателям коррозионной стойкости, срока службы и применения для вторичной защиты свайных фундаментов
Результаты испытаний системы защитного покрытия на основе противопучинной термоусаживаемой оболочки ОСПТ «Reline» по основным показателям приведены в обобщенной таблице 9.
Выводы по результатам исследований по основным показателям коррозионной стойкости, срока службы и применения для вторичной защиты свайных фундаментов
Результаты испытаний системы защитного покрытия на основе противопучинной термоусаживаемой оболочки ОСПТ «Reline» по основным показателям приведены в обобщенной таблице 9.
Табл. 9. Результаты испытаний системы ОСПТ «Reline» на бетоне и на металле по основным показателям качества
Полученные результаты испытаний системы защитного покрытия на основе противопучинной термоусаживаемой оболочки ОСПТ «Reline» позволяют сделать следующие выводы:
- система покрытия ОСПТ «Reline» по бетону является непроницаемой для углекислого газа;
- применение системы покрытия ОСПТ «Reline» полностью защищает бетон от проникновения в него хлорид-ионов из растворов;
- нанесение на поверхность бетона системы защитного покрытия ОСПТ «Reline» позволяет повысить марку бетона по морозостойкости с F₂150 до не менее F₂200;
- величина адгезии системы покрытия к бетону в исходном состоянии и после воздействия знакопеременных температур составляет 0,5 МПа;
- система покрытия ОСПТ «Reline» обладает высокими деформативными свойствами — после воздействия знакопеременных температур деформативные свойства системы покрытия не изменяются и сохраняются на исходном уровне;
- на основании полученных результатов установлено, что исследуемая термоусаживаемая оболочка ОСПТ «Reline» является надежным гидроизоляционным покрытием. Скорость коррозии бетона, защищенного покрытием, в хлоридных и сульфатных средах равна нулю;
- в соответствии с СП 2813330.2017 исследуемое покрытие ОСПТ «Reline» может применяться для защиты бетона в слабо-, средне- и сильноагрессивных жидких и твердых средах, группа покрытий в зависимости от степени агрессивности среды — IV а, х, тр;
- на основании полученных результатов испытаний на проницаемость полимерного покрытия ОСПТ «Reline» сделан вывод об отсутствии разрушающих факторов для бетона, защищенного указанным покрытием. Срок службы покрытия, в том числе в сложных грунтовых условиях, составляет от 50 лет и более.
Общий вывод
Испытанное противопучинное полимерное термоусаживаемое покрытие ОСПТ «Reline» удовлетворяет основным требованиям, предъявляемым к работе покрытий в грунтах, рекомендовано к применению в проектной практике для защиты элементов металлических и железобетонных фундаментов и свай при бурозабивном и буроопускном способе погружения, а также для защиты стволов винтовых свай, в том числе и в сезонно-талом (сезонно-мерзлом) слое как эффективное противопучинное мероприятие для снижения касательных сил морозного пучения грунтов, в соответствии со сроками службы проектируемых сооружений.
Результаты проведенных испытаний образцов с системой защитного покрытия на основе ОСПТ «Reline» по существенным показателям показателям качества коррозионной стойкости системы и сроку службы указывают на эффективность ее применения как в качестве противопучинного материала, так и для вторичной защиты свайных фундаментов.
Результаты проведенных испытаний образцов с системой защитного покрытия на основе ОСПТ «Reline» по существенным показателям показателям качества коррозионной стойкости системы и сроку службы указывают на эффективность ее применения как в качестве противопучинного материала, так и для вторичной защиты свайных фундаментов.
ЛИТЕРАТУРА
- СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М., 2012. 123 с.
- СП 24.13330.2011 Свод правил. Свайные фундаменты. М., 2011. 90 с.
- Рекомендации по учету и предупреждению деформаций и сил морозного пучения грунтов. М.: Стройиздат, 1986. 72 с.
- СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии. М., 2017. 118 с.
- ГОСТ 31383-2008 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. М.: Стандартинформ, 2008. 38 c.
- ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости. М.: Стандартинформ, 2014. 23 с.
- ГОСТ 31974-2012 Материалы лакокрасочные. Метод определения прочности покрытия при изгибе вокруг цилиндрического стержня. М.: Стандартинформ, 2014. 14 с.
- СТО 36554501-054-2017 Проектирование и устройство свайных фундаментов с противопучинной оболочкой ОСПТ «Reline». АО «НИЦ «Строительство», 2017.
Левин А.Д., Алявдин Д.В., Беляков В.М.
ЗАО «УЗПТ «Маяк», Озерск, Россия
uzpt@polymerpro.ru
ЗАО «УЗПТ «Маяк», Озерск, Россия
uzpt@polymerpro.ru
Ключевые слова
Для цитирования
Поступила в редакцию
фундамент, свая, морозное пучение, касательные напряжения, полиолефины, радиационная модификация, термоусаживание, сезонно-промерзающие грунты, деформации морозного пучения, пучинистый грунт, засоление грунтов
Левин А.Д., Алявдин Д.В., Беляков В.М. ОСПТ «Reline» — эффективный удар по морозному пучению грунтов // Экспозиция Нефть Газ. 2022. № 1. С. 44–50.
04.03.2022
Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88