Василий Дмитриевич Кауркин, канд. геол.-минерал. наук, старший научный сотрудник лаборатории № 18
109428, г. Москва, Рязанский проспект, д. 59
Vasiliy D. Kaurkin, Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher of Laboratory No. 18
109428, Moscow, Ryazanskiy ave., 59
Андрей Игоревич Харичкин, канд. техн. наук, заведующий лабораторией № 18
109428, г. Москва, Рязанский проспект, д. 59тел.: +7 (926) 853-29-07
Andreу I. Kharichkin, Cand. Sci. (Engineering), Head of Laboratory No. 18
109428, Moscow, Ryazanskiy ave., 59
Андрей Викторович Иоспа, главный геолог лаборатории № 18
109428, г. Москва, Рязанский проспект, д. 59тел.: +7 (910) 445-24-31
Andrey V. Iospa, Senior Geologist of Laboratory No. 18
109428, Moscow, Ryazanskiy ave., 59
Введение. Устройство фундаментов из буронабивных свай – распространенная строительная технология. Она достаточно давно и успешно применяется также и в районах развития многолетнемерзлых грунтов. Однако тепловыделение при гидратации рассматривается как побочный эффект твердения цементной смеси и не применяется в практических целях, в частности при подготовке основания для использования мерзлых грунтов по Принципу II.Цель работы – экспериментальное исследование процесса гидратации цемента при твердении и оценка изменения его температуры, а в дальнейшем, с учетом полученных данных, выполнение теплотехнических и деформационных расчетов для практического применения при проектировании.Материалы и методы. Для решения поставленной цели был проведен анализ нормативной и научно-технической литературы. Выполнены экспериментальные лабораторные исследования для нескольких образцов цементной смеси. Обработаны и проанализированы полученные результаты, а также определены направления для дальнейших исследований и разработки рекомендаций при проектировании.Результаты. По итогам экспериментального исследования было установлено, что максимальное повышение температуры цементной смеси фиксируется примерно через сутки после укладки и в зависимости от ее состава и начальной температуры может составлять 8,2–29,9 °С. Теплотехнические и геотехнические расчеты для конкретного проектируемого объекта с применением полученных экспериментальных данных показали возможность использования принятого подхода при устройстве фундаментов. Это позволило заложить требования по минимальной температуре приготавливаемой цементной смеси и ориентировочным срокам формирования оттаивающего массива в основании здания в проектную документацию.Выводы. Проведенные исследования и численное моделирование показали, что при определенном подборе характеристик цементной смеси для буронабивных свай фундамента выделяемой тепловой энергии в процессе гидратации может быть достаточно для оттаивания высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов и подготовки основания для использования по Принципу II. Такой подход позволит оптимизировать сроки и финансовые затраты в процессе строительства.
Introduction. The use of bored piles in foundation works is a common construction technology, which has been successfully employed for construction in permafrost zones. However, up to the present time, the heat of hydration released during the hardening of cement mixes has been considered as an adverse event thus not being practically applied, particularly when preparing foundation soils according to Principle II, or the Active method.Aim: to study the process of cement hydration when hardening and to assess variations in its temperature in order to use the data obtained for thermal and deformation calculations in construction design.Materials and methods. An analysis of regulatory framework, as well as scientific and technical literature, was carried out. Experimental laboratory studies of different cement mixes were performed. The obtained results were analyzed, the directions for further studies were outlined along with design recommendations.Results. The experimental study showed the maximum increase in the temperature of cement mixes one day after laying to range between 8.2 and 29.9 °С depending on the composition and initial temperatures of the mixes. Thermal and geotechnical calculations for a particular designed project based on the obtained data proved the efficiency of the considered approach for foundation works. Hence, this allowed the requirements for a minimum temperature of a cement mix and an estimated period of soil thawing under the building foundation to be included in the design documentation.Conclusions. The conducted experiments and numerical calculations showed that, under a certain set of characteristics of cement mixes for bored pile foundations, the released heat of hydration can be sufficient for thawing permafrost soils and preparing the foundation soils for use in terms of Principle II. This approach ensures time and cost optimization during the construction period.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.