Многие имеют в своем пользовании кирпичные или блочные постройки: гаражи, дачи , жилые дома. Возможный недостаток таких строений –сырость стен ,приводящая к их разрушению , порче обоев и штукатурки ,нарушению комфорта в жилых помещениях . Особенно заметно это проявляется в старых зданиях , а также в постройках ,где некачественно выполнены или нарушены средства гидроизоляции между стенами и фундаментом . В равной мере такой недостаток может относиться и к первым этажам современных кирпичных многоэтажных домов. Происходит это вследствие поднятия влаги из фундамента строений по капиллярам материала стен : кирпичу , шлакобетону ,строительному камню и т.п.
Это явление называется электроосмос.
Сушка стен теплом не всегда дает должный эффект ,так как на место испарившейся влаги из стен вода вновь поднимется по капиллярам из фундамента .Кроме того ,для проведения такой сушки требуется дополнительное количество топлива ,электроэнергии.
Поэтому ,чтобы уменьшить сырость стен помещений ,целесообразно воспользоваться таким процессом ,который снижает или вообще прекращает капиллярное поднятие поднятие влаги из фундаментов в стены.
Монтаж системы электроосмоса Dry Power в г. Астрахань
Как это можно сделать- подсказывает физическая химия.
Существует класс явлений ,которые называются одним словом – электрокинетика.
Сущность явлений, рассматриваемых в этом разделе физической химии, заключается во
взаимодействии электрического поля и движущихся растворов –электролитов.
Это явление называется электроосмос.
В частности ,из теории электрокинетических явлений известно, что под действием электрического поля влага в теле с капиллярной ,пористой структурой отсасывается от зоны с положительным электрическим зарядом и поступает в зону с отрицательным электрическим зарядом.
Используя эти явления ,можно снизить или даже вовсе прекратить понятие влаги из фундаментов строений в стены путем воздействия электрических полей .
Для предупреждения поднятия воды вверх по стене из-за капиллярных сил и обеспечения ее отсоса из стены ,электрический заряд последней должен быть положительным ,а заряд фундамента отрицательным. Вариантов технических решений по использованию этого явления для осушки стен известно несколько .
Первый вариант.
При изучении причин отсыревания стен уже давно было выяснено ,что на разных уровнях по высоте стены возникает разность электрических потенциалов по отношению к основанию фундамента.
Во время исследования этого явления было установлено , что при соединении этих зон проводником происходит перераспределение электрических зарядов на стен и на основании фундамента здания .таким образом ,что на стене образуется положительный электрический заряд ,а на основании фундамента –отрицательный.
Благодаря воздействию электрического поля такой полярности поднятие влаги по капиллярам из фундамента в стену прекращается .
Более того ,влага из стен начинает отсасываться обратно в фундамент и грунт , к области отрицательного электрического заряда .То есть стена начинает сохнуть.
Электроосмос — осушение и защита вашего подвала от грунтовых вод.
Конструктивно , такая схема осушения стен выполняется следующим образом (рис.1).
Рис.1. Схема пассивного осушения стен .
1 -стена здания, 2 – стержни-электроды из нержавеющей стали или меди в стене здания , 3-медный изолированный провод ,например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5-2,5 мм²
(соединяет электроды верхнего ряда ),4-фундамент здания,5-стержни-электроды из меди или нержавеющей стали в фундаменте здания, 6-медный изолированный провод ,например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5-2,5 мм² (соединяет электроды нижнего ряда ),7- медный изолированный провод ,например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5-2,5 мм² (соединяет электроды нижнего и верхнего рядов)
В стене 1 сантиметров на 10-15 выше уровня максимального поднятия воды сверлят дрелью отверстия диаметром приблизительно миллиметров 12-16 .До противоположной п оверхности стены они не доходят на 8-10 см.По ширине стены отверстия выполняют на расстоянии 50-70 см одно от другого .В отверстия вставляют металлические стержни –электроды 2. представляющие собой медные трубки или штыри диаметром 12-16 мм, После чего в отверстия запрессовывают строительный раствор ,состоящий из цемента , глины и песка в пропорции 1:1,5:1,5 соответственно .Таким образом выполняют верхний ряд электродов.
Электроды верхнего ряда соединяют между собой параллельно изолированным медным проводом 3. С целью исключения переходных сопротивлений в контактах соединение электродов целесообразно выполнить скруткой с последующей пропайкой соединений.
На боковых поверхностях фундамента 4 на расстоянии 10-15 см от его подошвы с шагом
50-70 см сверлят второй ряд отверстий диаметром также 12-16 мм.В эти отверстия вставляют стержни-электроды 5,изготовленные из медных трубок или штырей .После этого отверстия заполняют строительным раствором указанного выше состава. Электроды 5 с помощью изолированных медных проводов 6 соединяют между собой в одну общую цепь, как указано на рис.1.
Соединения целесообразно выполнить при помощи сварки или пайки. Общий провод из-под земли выводят наружу. Так выполняют нижний ряд электродов. Как уже отмечалось, стержни-электроды 3 и 5 могут быть изготовлены из меди или нержавеющей стали в виде трубок или прутка. Можно также для их изготовления использовать жилы поврежденного или демонтированного силового кабеля.
При использовании жил контрольного кабеля или обычных проводов следует предварительно их скрутить в один общий жгут , а затем пропаять его торцы. При соединении проводом 7 общих проводов 3и 6 с верхнего и нижнего ряда электродов соответственно в стене и в фундаменте постройки создается нужная полярность электрических зарядов : «плюс» на стене , а «минус»-на нижней части фундамента 4.
Под действием электрического поля такой полярности в стене и фундаменте возникает явление электроосмоса , которое не только препятствует дальнейшему поднятию воды вверх по капиллярам материала стен ,но и обеспечивает движение воды от зоны положительного заряда чрез капилляры и поры материала стены к зоне отрицательного заряда в фундаменте . То есть вода ,содержащаяся в порах материала стен ,под действием электроосмоса опускается вниз ,к расположенным в фундаменте электродам нижнего ряда. Таким образом, происходит сушка стен.
Провода 3,6,7 могут быть размещены в специально пробитом в стене пазу или штробе. После укладки провода паз заштукатуривают. Возможно также их размещение под декоративным покрытием стен. Монтаж электродов нижнего ряда ,расположенных в основании фундамента, может потребовать много времени в связи со значительными трудозатратами на земляные работы. В этом случае для ускорения вводы схемы в работу и для ее практического опробования в близи фундамента против места увлажнения стен могут быть вбиты в землю обрезки труб , стержней , которые используются вместо электродов нижнего ряда в основании фундамента . В этом случае эффективность работы схемы для осушения стен может оказаться ниже ,так как степень удаления воды из фундамента снижается .Однако схема начнет функционировать , а это время можно продолжать работы по установке электродов нижнего ряда в основании фундамента по основному принципу.
Более того , учитывая трудоемкость и сложность в осуществлении этой схемы , может оказаться целесообразным сначала проверить ее эффективность на одном –двух электродах , установленных в стене в самом сыром месте .При положительном результате такой проверки смонтировать схему в полном объеме.
При возведении нового здания ,особенно на увлажненном грунте или в низине , установка соответствующих электродов может оказаться целесообразной уже при строительных работах. Значительных дополнительных трудозатрат это не потребует ,а при необходимости штыри-электроды , вмонтированные заблаговременно в стены и в фундамент ,легко можно будет использовать в схеме осушения здания. Во всяком случае это не повредит.
Такой вариант сушки стен с использованием явления электроосмоса называется
пассивным.
Он абсолютно безопасен , процесс сушки идет непрерывно ,какого-либо обслуживания элементов схемы не требуется .Для его работы нет нужды в использовании какой-либо энергии .Сушка идет постоянно, но медленно .Заметные результаты появляются через 5-6 месяцев работы.
Второй вариант.
Инженеры Б.Матвеев и О.Фридман предложили более эффективный способ сушки отсыревших стен ,называемый активным(рис.2).
Рис.2.Схема активного способа осушения стен :
1 -стена здания, 2 – стержни-электроды из нержавеющей стали или меди в стене здания ,
3-медный изолированный провод ,например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5-2,5 мм² (соединяет электроды верхнего ряда ),4-фундамент здания, 5-стержни-электроды из меди или нержавеющей стали в фундаменте здания, 6-медный изолированный провод ,например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5-2,5 мм² (соединяет электроды нижнего ряда ),7,8- медный изолированный провод ,например, типа ПВ-2 или ПВ-3 сечением 1,5-2,5 мм² (соединяет электроды нижний и верхний ряды электродов с источником тока), 9 -источник тока ,например, аккумулятор.
Для его осуществления в стене 1 также устанавливают стержни-электроды 2, соединенные в одну группу изолированным медным проводом 3. А в фундаменте 4 здания устанавливают стержни-электроды 5 , соединенные в одну параллельную группу медными проводами 6.
Как видно ,эти элементы схемы аналогичны первому варианту. Но дальше существуют отличия от пассивной схемы ,описание которой приведено выше. Активная схема сушки стен работает от источника постоянного тока ,то есть для своей работы она требует электрическую энергию.
Для осуществления этой схемы собирают следующие электрические цепи: объединенную группу штырей-электродов 5 ,установленных в фундаменте здания , и объединенную группу штырей-электродов 2 в стене подключают общими изолированными медными проводами 7 и 8 соответственно к положительному и отрицательному полюсам источника постоянного тока 9, как показано на рис.2. Таким образом , с помощью постороннего источника постоянного тока 9 на фундаменте здания создается отрицательный электрический заряд, а на стене здания- положительный. При этом активная схема здания начинает работать . Под действием приложенного от внешнего источника электрического поля происходит более интенсивный процесс электроосмоса . Влага , преодолевая поверхностное натяжение ,удерживающее ее в капиллярах стен ,опускается вниз ,к фундаменту ,в зону расположения электродов нижнего ряда ,соединенных с отрицательным полюсом источника тока.
В качестве источника постоянного тока для работы активной схемы сушки стен могут быть использованы аккумулятор или источник питания ,подсоединенный с сети переменного тока .От источника питания или аккумулятора в схему активной сушки поступает напряжение постоянного тока. При питании схемы от сети с целью обеспечения электробезопасности источник питания должен иметь первичную и вторичную обмотки трансформатора, размещенные на различных стержнях его заземленного магнитопровода. Первичная обмотка подсоединяется к сети 220 вольт , со вторичной обмотки снимается Пониженное напряжение ,которое выпрямляется на полупроводниковом выпрямителе,в ходящем в схему источника питания .Выпрямленное напряжение поступает в активную схему сушки стен.
Между количественными характеристиками электроосмоса (электрокинетические явления) и напряженностью внешнего электрического поля ,приложенного к стене и фундаменту здания ,существует линейная зависимость.То есть , чем выше приложенное к штырям-электродам электрическое напряжение ,тем интенсивнее будет идти сушка стен под действием электрокинетического эффекта –электроосмоса.
В литературе указывается ,что напряжение , подаваемое на верхний и нижний ряды электродов схемы сушки стен в производственных условиях ,может достигать 30-40 Вольт постоянного тока.
Однако эти данные приводятся для промышленных зданий и производственных условий ,где имеется соответствующее оборудование ,обученные люди, проводящие операции по осушению стен , а также полностью исключается возможность нахождения людей в опасной зоне.
В бытовых условиях величина электрического напряжения ,подаваемого на верхний и нижний ряды электродов ,должна выбираться исключительно из условий электробезопасности. Целесообразно, если его величина не будет превышать 3-4 вольта .В качестве источника напряжения для этой цели удобнее использовать аккумулятор с таким же напряжением.
В схеме можно предусмотреть ключ для возможности подачи напряжения на схему или для снятия его .
С помощью ключа схема может переводиться в активный или пассивный режим работы.
В статье А.Рейша «У вас отсырели стены»(Техника и наука -1983-№9) приведен следующий пример , характеризующий работу такой схемы осушения стен сильно отсыревшего строения: «..В качестве источника напряжения использовали батарею напряжением 40В,емкостью 240 А/ч.Через каждые 65 часов аккумуляторы менялись .Питание на штыри подавалось непрерывно в течение 3 недель.В результате влажность стен уменьшилась в несколько раз и достигла нормы. После этого питание отключили и схему переоборудовали на пассивную систему. Одновременно произвели ремонт гидроизоляции…»
В рассмотренных вариантах сушки стен все электроды, устанавливаемые в верхний и нижний ряды ,соответственно в стену и в фундамент здания ,выполнены из одного металла. Схема по варианту1 работает без подвода к ней какого-либо вида энергии. Схема по варианту 2 для своей работы требует подвода электроэнергии от внешнего источника ,например, аккумулятора.
Однако ,возможны и иные схемы сушки стен с помощью электросмоса (Стены наделяют своим внутренним источником электрической энергии). В таких схемах штыри-электроды .устанавливаемые в стены здания ,и штыри-электроды, устанавливаемые в его фундамент, изготавливают из двух разных металлов. Известно ,что два разных металла ,погруженные в электролит, заряжаются электричеством ,и если их выступающие из электролита концы соединить проводом , то по нему пойдет электрический ток.
В нашем случае материал стен и зданий(кирпич, блоки и др.) представляет сбой пористую структуру .При наличии сырости поры в материале стен и фундаментов заполнены водой ,содержащей в растворенном состоянии различные соли и кислоты . То есть , по сути дела ,это электролит.
Следовательно, если в стену и основание фундамента установит стержни-электроды соответственно из разных металлов и соединит их попарно проводниками ,то эта система будет работать как группа гальванических элементов. В их цепях , состоящих из верхнего электрода ,отсыревшего участка стены и фундамента, стержня-электрода нижнего ряда и соединяющего и медного изолированного провода ,образуется электрический ток. Этот электрический ток и используется для получения эффекта электроосмоса для сушки стен. Следует отметить ,что эффективность работы схемы по этому варианту обусловливается правильным подбором и материалом электродов ,устанавливаемых в стене и в фундаменте ,что в бытовых условиях может вызвать определенные затруднения .
Кроме того, как во всяком гальваническом элементе , при работе схемы будет происходить электрохимическое разрушение ее электродов. В этом случае замена электродов сопряжена с определенными трудностями.
К сожалению, в литературе нет сведений о периоде работоспособности такой схемы.
Трудно судить о целесообразности применения в быту такого варианта схемы сушки стен помещений методом электроосмоса. Поэтому в статье конкретные подробности выполнения этой схемы не приведены. Интересующиеся такой схемой могут обратиться к книге Н.М.Сенченока «Техническая эксплуатация жилых зданий»(Киев,1974).
Источник: drymat.livejournal.com
Электроосмос как способ улучшения физических и механических свойств связных грунтов Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Алексеев С.И., Понедельников Д.Н., Копылов И.В., Курбанов Г.Р.
При строительстве сооружений в глубоких котлованах грунт необходимо закреплять, чтобы он не выдавил ограждение и не произошло выпора грунта, а следовательно, не произошла его просадка. При условии строительства в суглинках и глинах, имеющих большую водоудерживающую способность и незначительный коэффициент фильтрации, закрепление целесообразно производить электрохимическим методом. В рамках данной работы были выполнены компьютерное моделирование и лабораторные испытания, которые показали достоинства этого метода.
Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Алексеев С.И., Понедельников Д.Н., Копылов И.В., Курбанов Г.Р.
Устройство котлована в условиях сильно деформируемых грунтов при строительстве многоэтажного бизнес-центра с учётом обеспечения устойчивости близстоящих зданий и сооружений
Экспериментальная проверка применимости некоторых нелинейных моделей грунта для расчета ограждений котлованов
Определение технологических осадок фундаментов близлежащих зданий при устройстве стены в грунте, грунтовых анкеров и буроинъекционных свай
Electroosmosis as a means of improvement of physical and mechanical properties of cohesive soils
When constructing the buildings in deep pits, the soil walls of these pits need to be consolidated to prevent it from pressing the walls out and heave, and thus avoiding its subsidence. Consolidation is reasonable to be done by means of electrochemical method provided the construction is exercised in clays and clay loams having high water retention capacity and minor filtration coefficient. Within the frame of this work computer simulation and laboratory tests were performed. They revealed the advantages of this method.
Текст научной работы на тему «Электроосмос как способ улучшения физических и механических свойств связных грунтов»
Техника и технологии
^ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ
С. И. Алексеев, Д. Н. Понедельников, И. В. Копылов, Г. R Курбанов
Петербургский государственный университет путей сообщения
ЭЛЕКТРООСМОС КАК СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЯЗНЫХ ГРУНТОВ
При строительстве сооружений в глубоких котлованах грунт необходимо закреплять, чтобы он не выдавил ограждение и не произошло выпора грунта, а следовательно, не произошла его просадка.
При условии строительства в суглинках и глинах, имеющих большую водоудерживающую способность и незначительный коэффициент фильтрации, закрепление целесообразно производить электрохимическим методом.
В рамках данной работы были выполнены компьютерное моделирование и лабораторные испытания, которые показали достоинства этого метода.
анизотропия, агломерат, шпунт, противофильтрационная защита, электроосмос, анод, катод.
В последнее время электрохимическое закрепление грунтов не находит большого применения в области строительства сооружений. Причины этого — малая изученность метода, в том числе отсутствие полного представления о сущности происходящих процессов и влиянии различных факторов на эффект закрепления грунтового основания. Однако данный метод закрепления имеет свою область применения, в рамках которой он является наиболее рациональным способом закрепления грунтового основания. В данной работе планируется показать область применения метода электрохимического закрепления для решения инженерно-строительных задач путем обоснования различных параметров закрепления в ходе экспериментально-лабораторных испытаний, в том числе математического моделирования реальных инженерно-строительных задач.
1 Геотехническая область проблемы
Последние годы в центре Санкт-Петербурга активно ведутся строительство и реконструкция зданий, к уже существующим зданиям пристраиваются новые — «встройки», для которых часто предусматривается строительство подземных гаражей. Однако физико-механические, в частности деформационные, свойства слабых глинистых грунтов, расположенных в пределах селитебной территории Санкт-Петербурга, зачастую не могут рассматриваться в качестве надежного основания. Их мощность может доходить до полутора десятков метров. При строительстве новых зданий и сооружений эти грунты неизбежно вовлекаются в зону техногенного воздействия. Они характеризуются наличием слоистости, повышенной деформативно-стью, анизотропией свойств и фракционно изменяются от глин до супесей. В среднем по гранулометрическому составу они содержат: глинистых фракций — 17-53 %, пы-
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
леватых — 36-67 %, песчаных — 8-16 %, естественная влажность грунтов изменяется от 20 до 35 % [2].
Стабилизировать грунты в условиях нового строительства существенно проще, чем при реконструкции, это может быть осуществлено различным образом. Один из них предусматривает создание системы «грунт -вяжущее» путем использования природного грунта в качестве наполнителя и сырья при обезвоживании, инъектировании и уплотнении массива грунта, другой — коренное видоизменение исходного грунта. Так, С. В. Во-ронкевич [2] для нужд технической мелиорации грунтов разработал классификацию методов их искусственного улучшения, которая, в зависимости от исходных природных свойств грунтов, предусматривает мероприятия по их изменению. Использование методов искусственного улучшения зависит от свойств грунтов и вида реконструкционных работ в условиях плотной городской застройки. На успешность их применения существенно влияют такие свойства грунтов площадки, как проницаемость, пористость, гранулометрический состав, обводненность, активность породообразующих минералов.
Одним из хорошо известных способов улучшения строительных свойств грунтов является их осушение. Однако если этот способ эффективен для песчаных и даже супесчаных грунтов, то он не дает положительных результатов при суглинистых, глинистых, а также илистых грунтах, которые, вследствие своей большой водоудерживающей способности, не поддаются естественному осушению. Большинство же слабых глинистых
грунтов имеет незначительный коэффициент фильтрации. Таким образом, улучшение свойств влажных глинистых грунтов за счет осушения и инъектирования растворов невозможно; необходимы другие способы их упрочнения.
Одним из способов закрепления данных грунтов является обработка грунта постоянным электрическим током, при действии которого происходит электроосмотическое осушение грунта, а инъекционные растворы проникают в него в ионном виде. В результате такой электрохимической обработки слабые глинистые грунты становятся более прочными и водостойкими, а морозное выпучивание их значительно снижается [4].
Достоинствами способа электрохимического закрепления грунтов являются малая трудоемкость, высокая степень механизации и электрификации работ, возможность улучшения свойств грунта без его переработки, проведение работ во время эксплуатации сооружений.
Таким образом, исследование электрохимического способа закрепления грунта является актуальной геотехнической задачей.
2 Область инженерно-строительных
решений. Эффект электроосмоса
При строительстве сооружений в глубоких котлованах стенки этих котлованов для создания устойчивости обычно закрепляются шпунтовым ограждением. При послойной откопке котлована давление на стенки ограждения будет увеличиваться со стороны неразрабатываемого грунтового массива. Вследствие этого возможно нарушение устойчивости грунтового массива, что может привести к развитию осадочных явлений окружающего грунта и сооружений, расположенных на нём.
Необходимо, следовательно, закрепить грунт в основании котлована, что позволит уменьшить как горизонтальные смещения шпунтового ограждения при откопке котлована, так и вертикальные деформации (осадки) окружающего грунта.
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
Техника и технологии
При проведении подобных работ в суглинках и глинах, имеющих большую водоудерживающую способность и незначительный коэффициент фильтрации, закрепление основания наиболее целесообразно производить электрохимическим методом.
Для определения эффективности предложенного способа при решении инженерно-геотехнической задачи, связанной с откопкой глубоких котлованов (6.. .10 м) было выполнено математическое моделирование реальной инженерной задачи в программном комплексе Fem models.
3 Постановка задачи
Тоннельный коллектор наружным диаметром 1,5 м, выполненный бестраншейным способом проходческим комплексом фирмы «Херренкнехт» на глубине 6 м, был предназначен для переключения стоков канализации, сбрасываемых в р. Карповку, на Северную станцию аэрации Санкт-Петербурга.
Строительство коллектора проходило в условиях тесной городской застройки, вблизи зданий. Для обеспечения сохранности исторических зданий при устройстве рабочих камер коллектора использовали короткое (9 м) шпунтовое ограждение, которое после производства работ оставалось в грунтовом массиве. Устройство подобных камер производилось в слабых водонасыщенных грунтах, типичный характер напластования которых может быть представлен следующим образом:
1 — с поверхности до глубины 3 м залегают насыпные грунты техногенного происхождения (ИГЭ № 3);
2 — ниже, мощностью до 2.3 м, грунты представлены пылеватой супесью в мягкопластичном состоянии (ИГЭ № 4);
3 — следующий слой — суглинок пылеватый, ленточный, текучей и текучепластичной консистенции, мощностью от 6 до 7,5 м (ИГЭ № 5);
4 — ниже, мощностью до 4.5 м, пылеватая супесь в мягкопластичном состоянии с гнездами песка, гравия и гальки, на глуби-
не 15.16 м и ниже — тугопластичная (ИГЭ № 5а).
По проекту производства работ предполагалось расположить низ шпунтин в третьем слое грунта. В ходе расчетов было установлено, что при уровне подземных вод на глубине 2 м от поверхности этот слой не будет надежным основанием, в том числе и по фильтрационным свойствам. В целях создания надежной противофильтрационной защиты (ПФЗ), предотвращения возможного выпора грунта и осадки основания под окружающей застройкой по днищу возводимого котлована на глубине 6 м от поверхности было предложено применить технологию электросиликатизации.
Воздействию электросиликатизации подвергался слой пылеватого ленточного суглинка. Технология производства работ по улучшению свойств данного грунта осуществлялась в такой последовательности (рис. 1):
1) предварительно в шпунтовом ограждении откапывался трехметровый котлован;
2) с уровня дна данного котлована производилось погружение перфорированных труб-электродов;
3) электроды подключались к источнику постоянного тока со средним напряжением 70-80 В;
4) грунт обрабатывался переменным током (200-300 А) со сменой полярности;
5) откачивалась свободная поступающая вода из катодов;
6) выполнялась последовательная инъекция в аноды растворов силиката натрия и хлористого кальция;
7) перфорированные труб-электроды извлекались и производилось тампонирование скважин.
4 Математическое моделирование инженерно-строительной (геотехнической)задачи
Результат электрохимического закрепления грунта — улучшение его физико-механических свойств, которое зависит, в первую очередь, от времени прохождения тока. Рас-
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
смотрим в первом приближении результат электрохимического закрепления в виде улучшения физико-механических характеристик грунтового основания на 10 % и выполним математическое моделирование геотехнической задачи (рис. 1) для улучшенных и исходных значений грунтовых условий.
Математическое моделирование данной задачи было произведено с расчётными характеристиками грунта, указанными в табл. 1.
5 Лабораторные исследования
В результате лабораторных испытаний по закреплению грунта с помощью эффекта электроосмоса было выявлено улучшение механических характеристик грунта. Лабораторные испытания проводились с кембрийской глиной. Результаты пробных испытаний по закреплению глинистого грунта с помощью электроосмоса приведены в табл. 2.
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема производства работ по закреплению суглинка — грунтового днища сооружаемого котлована в шпунтовом ограждении, при высоком уровне грунтовых вод
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
Техника и технологии
ТАБЛИЦА 1. Расчётные характеристики грунта
№ ИГЭ Величина среднего сопротивления по конусу зонда, кПа Удельное сцепление, вычисленное, КПа Удельное сцепление по данным трехосных испытаний, кПа
ИГЭ 3 950 50 30
ИГЭ 4 2300 120 50
ИГЭ 5 3750 200 125
ИГЭ 5а 9000 450 220
Результаты моделирования без закрепления грунта показаны на рис. 2-5.
Рис. 2. Схема грунтового массива со шпунтовым ограждением без приложения усилий
Рис. 3. Эпюра перемещения шпунтового ограждения
Рис. 4. Эпюра моментов в шпунтовом ограждении
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
Рис. 5. Величина просадки окружающего грунтового массива
Результаты моделирования с учетом закрепления грунта (улучшения физико-механических свойств) на 10 % показаны на рис. 6, 7, 8.
Рис. 6. Эпюра моментов
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
Техника и технологии
Рис. 8. Эпюра перемещения шпунтового ограждения
ТАБЛИЦА 2. Результаты пробных испытаний по закреплению глинистого грунта с помощью эффекта электроосмоса
Наиме -нование грунта Способ испытания грунта Механические свойства грунта Параметры закрепления
Угол внутреннего трения Сцепление Сила тока Напряже- ние
Глина Без тока 22 0,5 0 0
м С пропусканием постоянного тока 25 1,1 70 30-110
м С пропусканием постоянного тока и с насыщением водным раствором NaCl 28 1,3 70 35-120
В результате закрепления указанные характеристики грунта улучшились на 12-18 %.
1. Результаты математического моделирования свидетельствуют о принципиальной возможности использования электрохимического закрепления грунта для решения инженерно-геотехнических задач, связанных с откопкой котлованов в слабых водонасыщенных глинистых грунтах.
2. Анализ результатов решения представленной задачи по итогам математического моделирования показал, что закрепление грунта в основании котлована с улучше-
нием физико-механических характеристик грунтового основания только на 10 % (вследствие электрохимического закрепления) позволяет:
2.1. Добиться уменьшения смещения шпунтового ограждения внутрь котлована, а также уменьшения осадки окружающего грунтового массива примерно на 7.. .10 %, что имеет важное значение при выполнении геотехнических работ в условиях плотной городской застройки.
2.2. Получить перераспределение эпюры моментов в шпунтовом ограждении с выравниванием ординат на участке откапываемого котлована и на участке в закреплённом грунте, что позволяет наиболее экономично использовать запроектируемую конструкцию.
Proceedings of Petersburg Transport University
Техника и технологии
3. Лабораторные испытания показывают возможность улучшения физико-механических характеристик и возможность регулирования показателей улучшения с помощью изменения времени пропускания тока и количества потраченной электрической энергии на удельный показатель грунта.
4. Для уточнения параметров закрепления, а также определения оптимальной методики улучшения свойств грунта планируется ряд дальнейших лабораторных исследований по закреплению глинистого грунта с помощью эффекта электроосмоса и химических добавок (хлористого кальция и хлористого натрия), с испытанием образцов грунта в приборах трехосного сжатия.
1. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. — Введ. 1985-01-01. — М., 1983. — 83 с.
2. Закрепление слабых грунтов в условиях Ленинграда / Г. Н. Жинкин, В. Ф. Калганов. -СПб. : Изд-во литературы по строительству, 1966. — 192 с.
3. Глубинное закрепление глинистых грунтов / С. В. Богов. — Ярославль, 1992. — 86 с.
4. Электрохимическое закрепление грунтов в строительстве / Г. Н. Жинкин. — СПб. : Изд-во литературы по строительству, 1969. — 107 с.
5. Электрохимическое закрепление грунтов / Б. А. Ржаницын // Гидрология и инженерная геология. — М. : Стройиздат, 1940. — 183 с.
УДК 629.4.083: 629.42.083
А. В. Грищенко, В. В. Грачев, В. А. Кручек, М. А. Шрайбер
Петербургский государственный университет путей сообщения
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ЛОКОМОТИВОВ
Предлагается поэтапный переход к системе обслуживания локомотивов по фактическому техническому состоянию. Он позволяет сократить затраты труда и материалов на ТО и ТР за счет устранения дефектов каждого контролируемого узла, предотвратить рост затрат при ускоренном старении парка локомотивов, снизить уровень повреждаемости диагностируемых узлов тягового подвижного состава и повысить экономичность эксплуатации локомотивов.
системы ремонта локомотивов, обслуживание локомотивов по фактическому техническому состоянию, контролепригодность.
На протяжении многих десятилетий в локомотивном хозяйстве железнодорожного транспорта России и других стран исполь-
зуется и совершенствуется система планово-предупредительного ремонта (ППР) тягового подвижного состава (ТПС), предусматривающая выполнение ремонта с нормативной периодичностью и регламен-
Источник: cyberleninka.ru
Электроосмос
В процессе электроосмоса к поверхности нанесения для контроля движения воды и влажности подводится электрический ток.
Впервые этот процесс был описан еще в начале XIX века. В настоящее время процесс электроосмоса используется при многих строительных работах, в том числе для очистки грунтовых вод от токсичных загрязнений и для осушения грунта.
Электроосмос также используется как эффективный инструмент гидроизоляции и контроля влажности наземных и подземных бетонных конструкций. В процессе электроосмоса генерируется импульсный постоянный ток, в результате чего катионы внутри бетона смещаются в направлении от сухой внутренней части конструкции к влажной наружной. Движение катионов увлекает за собой воду и влагу против движения потока под действием гидростатического давления, предотвращая проникновение воды в конструкцию.
Система электроосмотических импульсов для промышленного применения состоит из панели управления, которая напрямую соединена с обычной 110-вольтовой розеткой, проводя электрические импульсы к аноду (положительным электродам), расположенным в бетонной основе.
Отрицательный электрод (катод) помещают в грунт рядом с местом ремонта. Под действием тока вода перетекает от внутренней части конструкции к внешней.
Этот процесс подходит как для армированного, так и для неармированного бетона, он также эффективно улучшает качество воздуха, существенно уменьшая влажность в подвальных помещениях. Эта система также может использоваться как эффективный способ предотвращения проникновения воды в фундамент или подземные сооружения без необходимости извлечения и ремонта или замены существующих гидроизоляционных мембран. Стоимость работ относительно невысока, так как используется стандартное напряжение 110 В.
Установка
При помощи химических инъекционных растворов следует устранить все видимые трещины и протечки, по которым свободно течет вода. Работы по ремонту конструкций могут потребовать заливки эпоксидной смолы.
Катод (стальной стержень с медным покрытием) обычно вставляется в грунт снаружи: в бетонном полу или стене можно просверлить рабочее отверстие, чтобы установить катод с внутренней стороны. Затем отверстие запечатывается высокопрочным раствором.
Аноды (титановые стержни с керамическим покрытием) устанавливаются в отверстия, просверленные в бетоне, в количестве и в местах, указанных производителем. После установки анодов на место следует заделать отверстия высокопрочным раствором. Аноды и катоды подключаются в соответствии с местными электротехническими правилами и подсоединяются к панели управления.
Панель управления обычно бывает оснащена системой предупреждения, которая сообщает о неисправностях, в остальном система работает, не требуя участия человека.
Источник: www.uniexo.ru