При возведении подпорных стен и береговых опор мостов в качестве материала для обратной засыпки – заполнения свободного пространства в земле на финальном этапе работы – необходимо использовать водопроницаемые грунты. Чаще всего для этого применяют песок. Он хорошо пропускает воду и не обладает пучинистыми свойствами – не увеличивается в объеме при морозе. Однако песчаный грунт имеет слабое сцепление, он сыпучий, поэтому не может удерживать форму. Это создает сильное давление на ограждающие конструкции. Глинистый грунт обладает хорошим сцеплением, но практически не пропускает воду. Поэтому создание материала, который бы обладал одновременно сцеплением и водопроницаемыми свойствами, является актуальной задачей. Так ученые Пермского Политеха исследовали грунт, состоящий из смеси песка и силикона, и определили его прочностные и деформационные характеристики. Результаты эксперимента будут полезны для создания новых материалов, которые можно использовать в строительной практике.
Исследование пермских ученых опубликовано в журнале «Современные технологии в строительстве. Теория и практика», 2022. Работа выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
В основу исследования политехников легло предположение о схожести работы песка с силиконом и песка с наличием механических масел. Эксперименты различных технических масел для придания сцепления песку известны достаточно давно. Но они не получили широкого распространения из-за целого ряда недостатков, связанных в первую очередь с экологическим вредом.
В экспериментах пермских ученых использовался материал, состоящий из: 98% очищенного кварцевого песка; 1% силиконового полимера; 1 % красителя и пластика. Силиконовое связующее обволакивает частицы песка и соединяет их. Благодаря этому песок обладает сцеплением, сохранением заданной формы с одновременно плотной и пористой консистенцией.
В результате ученые Пермского Политеха пришли к выводу, что песок, обработанный силиконом, имеет большее сцепление и не теряет способность пропускать воду. Таким образом, этот материал может эффективно работать в качестве грунта обратной засыпки различных удерживающих конструкций в городском и транспортном строительстве. Использование песка, который обладает достаточным сцеплением, позволяет значительно уменьшить давление на подпорную стенку, что позволит облегчить конструкцию и снизить ее стоимость.Для определения характеристик прочности и деформируемости песка с силиконом мы провели серию испытаний с шестью образцами грунта цилиндрической формы на установке трехосного сжатия. В ней происходило деформирование образцов в условиях максимально приближенных к реальной работе грунта. Измерение деформации выполнялось с использованием датчиков перемещения, которые встроены в камеры давления, – рассказывает кандидат технических наук, доцент кафедры строительного производства и геотехники ПНИПУ Владимир Клевеко.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель – формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % –региональные университеты.