герб

√ќ—“ы

флаг

ћетодические рекомендации ћетодические рекомендации по технологии отеплени€ грунта пенистыми материалами при его зимней разработке

ћ»Ќ»—“≈–—“¬ќ “–ј Ќ —ѕќ–“Ќќ√ќ —“–ќ»“≈Ћ№—“¬ј

√ќ—”ƒј–—“¬≈ЌЌџ… ¬—≈—ќё«Ќџ… ƒќ–ќ∆Ќџ…
Ќј”„Ќ
ќ-» ——Ћ≈ƒќ¬ј“≈Ћ№— »… »Ќ—“»“”“
(—ќё«ƒќ–Ќ»»)

ћ≈“ќƒ»„≈— »≈ –≈ ќћ≈Ќƒј÷»»
ѕќ “≈’ЌќЋќ√»» ќ“≈ѕЋ≈Ќ»я √–”Ќ “ ј
ѕ≈Ќ»—“џћ» ћј“≈–»јЋјћ»
ѕ–» ≈√ќ «»ћЌ≈… –ј«–јЅќ“ ≈

ќ д обрен ы ћи нтр ансстр оем

ћосква 1 979

»зложены пр и нц ипы рационального и споль зовани€ быстротвердеющих синтетических пен (Ѕ“ѕ) и пенольда д л€ за щи ты грунта в карьерах от промерзани€ в зимнее врем€. ѕриведены данные по выбору рецептуры, механизаци и и технологии изготовлени€ пенистых покрытий, а также предложен расчет толщины отепл€ющих слоев. ƒано экономическое обоснование применени€ отеплени € грунта при его ра зработке в зимних услови€х строительства.

ѕредисловие

Ђћ е тодические рекомендации по технологии отеплени € грунта пенистыми материалами при его зимней разработкеї развивают положени€ действующих нормативных документов —Ќиѕ III - ƒ.5-73 и —Ќ 449-72, ка сающиес€ проведени€ з емл€ных работ в зимних услови€х.

¬ основу насто€щих Ђћетодических рекомендацийї положены исследовани€ Ћенинградского филиала —оюздорнии. »спользованы также материалы, полученные во ¬Ќ»»√ им . Ѕ . ≈. ¬еденеева, —ибЌ»» √иће, ¬Ќ»»Ќ≈–”ƒе, »– √»–≈ƒћ≈“е, ÷ Ќ»»—е и других организаци€х по изготовлению и применению синтетических бы стротвердеющ их пе н (Ѕ“ѕ) дл€ защиты грунта от промерзани€ в зимних услови€х. ¬ работе учтен опыт Ћ»—» по отеплени ю грунта з амерзающими водово зду шны ми пена ми (пен ольдом).

Ќасто€щие ЂЂћетодические рекомендацииї составлены канд . т ехн. н аук ¬. ћ. »евлевым при участии кандидатов технических н аук ё. я. јндрейченко (р азд. 5, прил ожени€ 3, 4) и ћ. ѕ.   остельо ва (разд. 6).

1 ќбщие положени€

1.1. Ђћетодические ре к оменд ации по технол огии отеплени€ грунта пенистыми материалами при его зимней разработкеї предназначены дл€ в озведени€ насы пей из грунтов карьеров и выемок, разрабатываемы х экскаваторами в зимнее врем€. ѕри этом допускаетс € некоторое промерзание грунта, обусловленное мощностью примен€емого экскаватора (20 - 25 см при емкости ковша экскаватора более 0, 65 м3).

1.2. ƒл€ защиты грунтов от промерзани€ в качестве основного т еплоизолирующего сло€ рекомендуетс€ примен€ть синтетическую бы стротвердеющую пену (Ѕ“ѕ ), изготовленную из мочевино-формальдег идны х (карбамидны х) смол. ƒл€ отеплени€ небол ьших площадей можно использовать дешевый товарный пенопласт и его отходы различного вида.

1.3. ¬о д овоздушны е замерзающие пены (пенолед) примен€ют дл€ усилени€ отепл€ющего действи€ пенопласта: в районах с суровым и холодным климатом - об€зательно; при дефиците снегового покрова в районах с умеренным климатом - во второй половине зимы.

1. 4. —интетическую пену следует укладывать в предзимний период при положительной температуре воздуха. ¬ услови€х морского климата, с частыми оттепел€ми в зимний период , пенопокрытие надлежит изолировать с поверхности водонепроницаемой пл енкой.

ѕолучение пенольда из водовоздушной пены возможно при устойчивой температуре воздуха ниже -7 ÷ -8 ∞—.

1.5. ѕенопласт, изготовленный из карбамидной см о лы, можно в последствии использовать дл€ улучшени€ структуры, почвы в сельском хоз€йстве, в частности дл€ повышени€ водоудерживаю щей способности песчаны х грунтов, дренажа болотистых почв, защиты почвы от эрозии под действием атмосферных осадков. ¬несение пены обогащает почву азотом, что повышает урожайность овощных культур.

2. »сходные материалы и состав пен

2.1. ƒл€ получени€ Ѕ“ѕ в полевых услови€х при годны любые типы мочевино-формальдегидны х (к арбамидны х) смол, выпускаемых отечественной промы шл енн остью.  роме смолы, в состав Ѕ“ѕ должны входить поверхностно-активные вещества (ѕј¬), катализатор отвер ждени€ (крепитель) и вода. ƒл€ изготовлени€ пенольда необходимы ѕј¬ и вода.

2 . 2. —тоимость и свойства различных типов смолы весьма близки (прилож ение 1 насто€щих Ђћ етодических рекоме ндацийї), поэтому при строительстве можно использовать их любые марки. Ќо если есть возмож ност ь выбора, предпочтение следует отдавать смолам, имеющим больший срок хранени€ и меньшую токсичность (ћ -48, ћ19 -62,  -2).

2.3. ƒл€ отверждени€ Ѕ“ѕ следует использовать быстродействующие катализаторы. Ќаибольшее распространение из них получили сол€на€, щавелева€ и ортофосфорна€ кислоты. ѕоскольку каждый тип смолы реагирует с одной или двум€ кислотами, катализатор приобретают только после его проверки на реактивность с имеющейс€ смолой (с м. п риложение 1) .

2.4. ƒл€ вспенивани€ Ѕ“ѕ можно примен€ть с амые различные типы ѕј¬, но наиболее удобны жидкие пожарны е пенообразователи (приложение 2).

¬ыбор типа пенообразовател€ диктуетс€ возможностью приобретени€, отпускной стоимостью, дальностью возки и т.д.

2.5. ќптимальный состав Ѕ“ѕ ( % ) следующий.

ћ очевино-формальдегидна€ смола ................................................................................. 35

—лабоконцентрированна€ кислота (4 Ц 5 %) ................................................................... 16

∆идкий пенообра з ователь ............................................................................................ 2 - 4

¬ода ..................................................................................................................................... 45

Ќапример, дл€ изготовлени€ 100 м 3 Ѕ“ ѕ кратностью 20 требуетс€ 1700 кг смолы ћ1 9-62, 40 кг сухой щавелевой кислоты, 200 л пенообразовател€ ѕќ-1ј и 4800 л воды.

ќбычно смолу используют в пено г енераторе в виде эмульсии с в одой и пенообразователем, а кислоту - в виде слабого 4 - 5 % -ного раствора.

2.6. ƒл€ отеплени€ небольших грунтовых площадо к и карьеров можно использ овать наиболее дешевые пено пласт ы фабричного изготовлени€, основные характеристики которых приведены в табл. 2.1. Ѕолее экономи чно оте пл€ть грунт отходами различных пен опл астов (обычно стоимостью 8 - 9 р уб./м3,), равномерно рас пределенными по поверхности грунта и облитыми Ѕ“ѕ, чтобы закрепить их и тем самым предохранить от раз дувани€ ветром.

“аблица 2.1

ќсновные характеристики фабричного пенопласта

ѕолистирольный пенопласт

‘торопластовый пенопласт ‘–ѕ-1, ‘–ѕ-2

 арбамидный пенопласт ћ‘ѕ

ѕ—Ѕ

ѕ—Ѕ—

ѕлотность, кг/м 3 ............................................................

20 - 30

25 - 30

30 - 100

10 - 25

  оэффиц иент теплопроводности, кк ал /м Ј ч Ј град. †

0,030 - 0,034

0,030 - 0,034

0 ,0 30 - 0,045

0 ,0 24 - 0,030

”дельна€ теп лопроводност ь, ккал/ кг Ј г рад. ............

0,32

0,35

0,35

0,30

—ебестоимость 1 м 3 , р уб. ............................................

20.67

20,67

39,73

8,10

2.7. ƒл€ изготовлени€ пе н ольд а пожарные пенообразователи ѕ ќ-1 и ѕќ-3 непригодны. Ќаиболее устойчив ый пенолед дают следующие составы воздуш ных пен:

а) 0,2 % -ны й водный раствор средства Ђ ¬олгонатї (ћ –“” 6-01″39- 65) с добавкой 0,05 к арбок си лметилцеллюлозы ( ћ÷);

б) 0,2 %-ный водный раствор эмульгатора ≈ -3 0 (производство √ƒ–) с добавкой 0,05  ћ ÷ или хоз€йственного мыла.

3. —редства механизации

3.1. —тандартные п еногенераторы , предназначенные дл€ изготовлени€ пенопластов в полевых усло ви€х, о течественной промышленностью не выпускаютс€. —ледует использовать либо наиболее удачные модели, разработанн ые отдельными организаци€ми, либо приспособить дл€ изготовлени€ синтетической пены механизмы, имеющиес€ в дорожно- строитель ны х организаци€х.

3.2. ƒл€ подготовки к зиме обычных и крупных дорожных карьеров можно примен€ть модернизированную установ ку дл€ отеплени€ грунта бы стротвердеющ ей пеной*) (рис. 3.1) .

*) ”становка разработана —ибЌ»»√ић ом, г.   расно€рск.

ќсновные характеристики машины.

≈мкость бака дл€ эмульсии .......................................................................................... 12 0 л

≈мкость бака дл€ кислоты ............................................................................................ 20 0 л

ƒавление воздуха дл€ вспенивани€

эмульсии ............................................................................................................... 5 - 7 к г/см2

ƒавление воздуха в ба к е дл€ кислоты ............................................................... 2 - 3 кг/см2

–асход сжатого воздуха ........................................................................................... 5 м 3 /мин

ѕр оиз водительность по пене ......................................................................... 70 - 80 м3/час

ћашину заправл€ют полностью рабочими р астворами за 30 - 35 мин насосами, смонтированными на раме автомобил€. ¬се узлы пеногенератора вместе с пу льт ом у пр авлени€ закреплены на платформе, котора€ установлена на автомобиле «»Ћ-157 . —илов ой установкой машины служит двигатель ав томобил€ и пр ицепной компрессор «»‘-55. ѕеногенератор позвол€ет пол уч ат ь к омпрессор пену кратностью от 10 до 40 - 60 и более.

–ис . 3 .1. —хе ма пеногенерирую щей установки —ибЌ»»√ ић а:

1 - компресс ор; 2 - указатели уровн€; 3 - ре дук тор; 4 - бак дл€ эмульсии; 5 - бак дл€ кислоты; 6 - расход омеры ; 7 - о братны е клапаны; 8 - насосы ; 9 - тара с кислотой; 10 - с меситель; 11 - тара со смолой (п ен ообразователем); 1 2 - перепу ск ной клапан; ⋈ - вентили; †- краны ; Ш - с чет чи ки-ли тро меры

3.3 —интетическую пену в небольших объемах можно изготовл€ть портативными эжекционными пеногенераторами*). ѕодобные аппараты собирают по двум основным схемам (р ис. 3.2).

*) ѕеногенератор разработан во ¬Ќ»»√ им. Ѕ. ≈. ¬еденеева, г. Ћенинград.

—хема ј. –аст в ор смолы и пенообразовател€ подают насосом в смеситель, где о пр ыскивают кислотой. «десь происходит предварительное вспенивание рабочей смеси, а окончательно структура пены формируетс€ в воздухосмесителе.

—хема Ѕ. ¬се растворы подают сжатым воздухом с помощью компрессора или баллона в смесители, где рабочую смесь вспенивают, а пену опрыскивают в конце системы, на выходе. ѕреимущество описанной схемы в том, что не происходит преждевременного схватывани€ смеси, благодар€ чему уменьшаетс€ опасность закупорки напорной линии и штуцеров затвердевшими кусками пены. Ёто способствует более качественному формированию структуры и получению пены высокой кратности.

ѕеногенераторы дл€ удобства пользовани€ следует монтировать на прицепных к автомобил€м или тракторам колесных тележках.

3.4. ќсновным элементом пеногенераторов подобного типа €вл€етс€ пеносмеситель эжекционного действи€. Ќаиболее проста€ модель предложена ¬Ќ»»√ им. Ѕ. ≈. ¬еденеева. ќптимальные параметры пеносмесител€ приведены в табл. 3.1.

¬ыходную часть насадки и входную диффузора при изготовлении п ен осмесител€ раззенковы вают под углом 45∞, а внутреннюю камеру полируют. ќси насадк и и диффузора должны строго совпадать. ¬о избежание быстрой коррозии пеносмеситель рекомендуетс€ изготовл €ть из нержавеющей стали.

“аблица 3.1

ќсновные параметры пеносмесител€

¬еличины параметров

ѕр оизводительность по пене, м3/мин .................................

1 - 1,5

5

10

ƒиаметр отверсти€ насадки d , мм ......................................

5,5

9

15

”г ол конусности насадки Lк ..............................................

13

13

13

ƒиаметр горловины диффузора d г , мм ...............................

5, 8

11

18

”гол конусности диффузора L к .........................................

6

6

6

ƒлина горловины l , мм .....................................................

30

50

90

3.5. ¬оздухосмеситель может быть з аимствован из противопожарных устройств либо изготовлен по аналогии, например, с воздухосмеси телем 3 (см. рис. 3.2), где смесь вспениваетс€ в конусной камере ( L к = 8,5 ∞), воздух в которую подаетс€ из отверстий, просверленных в стенках диффузора под углом 45∞ к его оси.

3.6. ќстальные элементы пено г енерирующей установки выбирают в соответствии с параметрами изготовленного пеносмесител€. ƒл€ того чтобы обеспечить производительность пеног енератора по пене 1 - 2 м3 /мин, необходимы компрессоры с рас ходом воздуха 1, 5 - 3 м3 /мин и давлением более 6 кг/см2, гидравлические насосы со скоростью подачи жидкости бо лее 2 - 3 м3 /час и т.д.  роме кранов, манометров, ресиве ров , желательно снабдить пеног ене раторы д вум€ доз аторами- расход оме рами, поддерживающими оптимальную дозировку компонентов в смесителе. Ѕак дл€ кислоты по объему должен быть в 5 - 6 раз меньше большого бака и иметь внутреннюю футеровку, защищ ающую металл от коррозии.

–ис . 3 .2. ќсновные схемы ( ј, Ѕ) эжекционн ых пеногенерато ров:

1 - ги дравлический насос; 2 - п енос мес ит ель; 3 - возд ухо смеситель; 4 - компрес сор (баллон); 5 - бак с раствором смолы и ѕќ; 6 - бак с кислотой; 7 - к ран с манометром (и реси вером); 8 - о братный клапан, d 1 , d 2 - д иаметры насадки и горловины (см. т абл. 3.1)

3.7. ѕри сборке пеногенератора все соед и нени€ необходимо тщательно подгон€ть, а герметичность системы провер€ть специальными гидравлическими испытани€ми под давлением, на 30 - 50 % превышающим рабочее давлени е напорной линии пеногенератора.

3.8. ƒл€ приготовлени€ водовоздушной пены можно использовать пожарные пенообразу ющ ие устройства малой производительности: стволы ручные воздушно-пенные (типа —¬ѕ и —¬ѕ Ё), пеног енера торы (типа ѕ—), автоцистерны, автополивщ ики с пеноген ерирующими насадками и т.д. ƒл€ получени€ водовоздушны х пен пригодны также любые генераторы Ѕ“ѕ. ¬ последнем случае в большой бак заливают воду с ѕќ, а кислотн ую линию отключают.

4. “ехнологи€ работ

4.1. ѕеред выездом на объект на базе отрабатывают оптимальный режим работы пеногенератора снач а ла на воде, затем на всех компонентах. ѕри испыта ни€х провер€ют правильност ь эжекции (пен ообразовани€) с контролем кратности выход€щей пены (н е меньше 20 - 30), скорости отверждени€ пены (20 - 30 мин), степени усадки пены (не более 10 - 15 % толщины сло€).

¬ процессе рабо т производ€т необходимую подрегулировку расходомеров и уточн€ют величины рабо чих давлений в основных узлах пеногенератора. ¬ первом приближении их принимают

в линии подачи эмульсии - 5 - 6 кг/см2;

в линии подачи кислоты - 2 - 3 кг/см2.

4.2. Ѕаки пеногенератора н аправл€ют рабочими компонентами и вместе с компрессором перемещают к месту отеплени€ грунта. «десь к п еног енератору подключают насосы, компрессор и начинают изготовл€ть пену. ѕор€док работ при этом следующий: после включени€ силовой установки открывают впускные вентили и давление в баках довод€т до расчетного. «атем открываю т входны е краны, в результате чего растворы попадают через дозаторы в смеситель (реактор) и образуетс€ пена. ѕо выходу работ допускаетс€ нек отора€ подрегул ировка приборов, обеспечивающа€ поддержание расчетных давлений и оптимальное дозировани е компонентов в смесител€х. — помощью шланга пену нанос€т на отепл€емую поверхность.

4.3. ¬о врем€ работы необходимо периодически очищать выводной рукав пено г енератора от кусков налипшей и затвердевшей пены. ƒл€ этого рукав отсоедин€ют от пеносмесител€ и продувают сжатым воздухом от компрессора. ¬ конц е смены и при остановке работ по той или иной прич ине баки пеноген ератора освобождают от растворов, а всю систему промывают гор€чей водой.

4.4. –асчетну ю толщину пенопокры ти € контролируют высотными шаблонами, которые следует устанавливать на поверхности карьера до начала работ. ѕену нанос€т на отепл€емую поверхность сло€ми толщиной 5 - 6 см. –озли в очередного сло€ допускаетс€ только после затвердени€ нижнего сло€ пены, т.е. через 30 - 40 мин после его укладки.

4.5. –озлив пены рекомендуетс€ вести при €сной и тихой погоде. ѕри скорости ветра свыше 7 - 10 м/ сек пену следует укладывать плотно, дл€ чего струю пены направл€ют под углом 45 - 60∞ к отепл€емой поверхности грунта. ¬ случае выпадени€ атмосферных осадк ов и при скорости ветра более 12 - 15 м/сек работы по из готовлению Ѕ“ѕ з апрещаютс€.

4.6. √идроизол€ци€ синтетической пены достигаетс€ либо розливом по ее поверхности карбами д ной смолы слоем 3 - 5 см, отверждаемой обычным способом, н о без в спенивани€, либо набры згом битумной эмульсии или другими способами. ¬о всех случа€х перед нанесением изол€ции пену высушивают на воздухе до возд ушно- сухого состо€ни€.

4.7. ¬одовоздуш ную пену рекомендуетс€ нанос ить на отепл€емую поверхность сло€ми толщиной 5 - 6 см при температуре воздуха от -7 до -15 ∞— и толщиной 8 - 10 см при температуре ниже -15 ∞—. ”кладка очередного сло€ допускаетс€ только после замерзани€ предыдущего.  ратность водовоздушной пены необходимо поддерживать в пределах 20 - 40. ¬о избежание раздувани€ пены при скорости ветра более 6 - 7 м/сек намораживание пенольда следует прекратить. –аста€вший пенолед можно впоследствии восстанавливать вторичны м намораживанием пены при понижении температуры воздуха до -7 ∞ —.

4.8. ќчищать поверхность карьера от отепл€ющих слоев в о избежание промерзани€ грунта следует лишь на площади , котора€ может быть раз работана экскаваторным звеном за 1 - 2 смены.

5. –асчет толщины теплоизолирующих слоев

5.1. Ќеобходима€ толщина теплоизолирующего сло€ зависит от закономерности изменени€ температуры во з духа за расчетный зимний период, начального распределени€ температуры по глубине отепл€емого грунта, температуры сло€ Ѕ“ѕ в момент его нанесени€, а также теплофизически х характеристик материала сло€ и грунта. ѕоэтому дл€ ра счета толщины защитного сло€ Ѕ“ѕ необходи мо знать:

климатическую характеристику места стро и тельств а, включающую ход изменени€ температуры воздуха по мес€цам в течение года;

вид и состо€ние грунта и его теплофизичес к ие свойства;

распределение температуры в грунте по глубине в момент его отеплени€;

тепл офизические характеристики отепл€ющего сло€;

график ра з работки карьера во времени.

5.2. “олщину теплоизолирующего сло€ рассчитывают по результатам теоретического решени€ операционным методом нестационарной задачи о двухслой ном полупространстве, представл€ющем собой слой теплоизол €ции конечной толщи ны, уложенный на грунтов ое полупространство (с м. п риложение 3 и рис. 5.1, ј ). ѕри постановке задачи прин€то, что в системе преобладает перенос тепла за счет теплопроводности; ми граци€ влаги в грунте и наличие снегового покрова на глу бину промерзани€ не вли€ют.

5.3. Ќачальную температуру теплоизолир ующего сло€ t 1 принимают посто€нной по его толщине и равной температуре воздуха в момент устройства сло€ Ѕ“ѕ (рис. 5.1 , Ѕ ).

5.4. √одовой ход температуры воздуха по мес€цам принимаетс€ на основе многолетних статистических данных (табл. 1 —Ќиѕ II -ј .6- 72) и предполагаетс€ из мен€ющимс€ по следующему закону (рис. 5.2):

, †††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5.1)

где t ср - † среднегодова€ температура воздуха , ∞—;

T - †† период изменени€ температуры воздуха за год, час; = 8760 час;

τ - ††† расчетное врем€ с момента нанесени€ сло€ Ѕ“ѕ до начала разработки грунта в к арь ере, час;

Δτ - врем€, отсчитываемое от момента п ере хода кривой температуры воздуха через 0 ∞ — до момента, с оответствующего началу отепле ни€ грунта, ч ас; Δτ беретс€ со знаком (+ ) при поло жительной t ср и со знаком ( -) - при отрицательной t ср ;

tm = 0,5 (t+max + t-max), ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5.2)

гд е t + max - максимальное значен и е средн емес€ч ной поло жи тельной темпе ратуры;

t + max - максимал ьное значени е среднемес€чн ой от рицатель но й те мпера ту ры, прини маемо й по та бл. —Ќи ѕ II -ј.6 - 72.

5. 5 . –аспредел ени е те мпера тур ы в грунте в момент нанесени€ сло€ Ѕ“ѕ принимаетс€ по форму ле (см. рис. 5.1, Ѕ):

– ис . 5.1. »с ходна€ модель дл€ ра счета теплоизолирующего сло€ :

ј - грунтовое полупространство с отепл€ющим слоем Ѕ“ѕ; Ѕ - начальное распр е делен ие температур в гру нте под Ѕ“ѕ

tzp ( Z ) = tzp - ( tzp - tzp 0 ) e - μZ , ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5.3)

где tzp - †† равновесна€ температура на глуб и не 3 - 6 м, ∞ —;

tzp 0 - †† температура на поверхности груза в момент укладки Ѕ“ѕ, ∞ —;

μ - ††††† посто€нный коэффициент; μ ≥ 0;

Z - ††††† глубина , м.

 оэффициент μ подбирают по данным распределени € температуры грунта по глубине.

–ис . 5 . 2.  рива€ изменени€ температуры воздуха (г. ¬олгоград)

5.6. «а момент нанесени€ сло€ Ѕ“ѕ на поверх н ость грунта в карьере рекомендуетс€ принимать момент, соответствующ ий переходу кривой температуры воздуха через 0 ∞—.

5.7. “ол щ ина теплоизолирующего сло€ должна обеспечивать полную защиту грунта от промерзани€, в св€ зи с чем температура грунта на контакте с теплоизол€тором [ t к ] д опускаетс€:

дл€ песка о т - 0, 3 до -0,6 ∞—;

дл€ суглинка от -0,9 до - 1, 4 ∞—;

дл€ глины от - 1, 8 до - 2,0 ∞—.

« дес ь [ t к ] - температура ль д ообразовани€ в грунте.

5.8. ѕри назначении толщины теплоизолирую щ его сл о€ и спользуют расчетн ые зн ачени€ сле дующих т еплофиз ич еских характеристик Ѕ“ѕ и грунта:

ко э ффициенты те плопроводности и тем перату ропроводности;

удельную теплоемкость .

«начени€ те пл офизи ческих характеристик Ѕ“ѕ и грунтов след ует определ€ть экспериментальным путем, например, по методике, пре длагаемой в Ђ ћетодических рекомендац и€х по п роек тированию и ус тройству теплоизолирующих слоев на пу чиноопасны х участках автомобильных дорогї (— оюздо рнии. ћ ., 1976 ).

ѕри от су тствии требуемой ап парату ры теплоф изические показатели материалов можно назн ачать по данным табл. 5.1 и рис. 5.3.

–ис. 5.3. «авис и мость коэ ффи циента теплоп роводности от объ емной массы Ѕ“ѕ

 о э ффициен т температуропроводности следуе т оп ре дел€ть по формуле

, ††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††† (5.4)

гд е λ - † ко э ффиц ие нт т епл оп роводности , ;

c - † удель н а€ теплоемкость, ;

γ - † объемна€ масса, кг/м 3 .

”дельна€ теплоемкость Ѕ“ѕ при и з менени и плотн ости материал а от 20 до 60 кг/м3 прини маетс€ 0,3 2 - 0,35 .

“аб ли ца 5.1

¬ид грунта

ќсновные характеристики влажного грунта

¬лажность, %

ќбъемна€ масса, кг/м3

”дельна€ теплоемкость,

 оэффициент теплопроводности,

 оэффициент температуропроводности, м2/час

ѕесок

10

1 700

0, 253

1,75

0 ,00407

20

1900

0, 336

1,9

0,0029 8

30

2171

0, 419

2,05

0,00225

40

2533

0, 50 2

2,22

0 ,00 175

—углино к

1 0

1711

0,258

1,4

0, 00317

20

1925

0,340

1,65

0, 00252

30

2200

0,422

1,96

0,00211

40

2567

0,505

2,31

0, 00178

√ли на

10

1 622

0,262

1,10

0,0025 9

20

1 825

0,344

1,39

0, 00211

30

2086

0,426

1,88

0,00196

40

2416

0,508

2,40

5.9. ќкончатель н ый расчет толщи ны теп лоизоли рую ще го сло€ из Ѕ“ѕ ведетс€ по формуле, при веденной в п рил ожении 3 насто€щих Ђћетодических рекомендацийї . ¬ ви ду трудоемкости расчета его рекомендуетс€ производи ть на Ё¬ћ*).

*) ¬ Ћенинградском филиале — оюзд орни и разработана программа расчета на Ё ¬ћ ЂЌ аи ри-2ї. ќна м ож ет бы ть в ыслана заи нтересованным организаци€м по за просу.

– ис . 5.4. ќпределение н еобход имой толщи ны Ѕ“ѕ, о бе спечив ающе й полн ую защ иту песчан ого (супе счаного) грунта от промерзан и€ при разли чн ой норм ативной глубине промерзани € грунта h 0 : 2,4 м (1 ); 1,9 м (2) ; 1 ,6 м (3) ; 1,4 м (4); 1, 2 м (5); 0 ,9 м (6)

5 . 10. ѕри отеплении карьера, сл оженного из песчаного или супесчаного грунта, толщину защ итного сло€ Ѕ“ѕ можно опред ел€ть по номограмме рис. 5.4 в соответствии с нормативной глубиной промерзани€ грунта, ука занной в приложении 4. Ќомограмма построена дл€ Ѕ“ѕ с объемной массой 60 кг/м3 . ƒл€ Ѕ“ѕ с 30 к г/м3 расчетную толщину отепл€ющего сло€ уменьшают в д ва раза. ¬ли€ние снегового покрова не учитываетс€.

5. 11 . ѕри использовании пенол ьда дл€ усилени € действи€ Ѕ“ѕ толщина последней может быть несколько снижена. ¬ этом слу чае необходимую толщину сло€ Ѕ“ѕ при нимают, исход€ не и з нормативной глуб ины промерзани€ грунта, а из глубины проме рзани€ грунта под снегом в соответствии с нормативной толщ иной снегового покрова ( рис. 5.5). —уммарна€ толщин а пенольда и снега дол жна превыша ть нормативную тол щину снегового покрова в декабре - €нваре.

– ис . 5.5. √луби на промерзани € грун та без утеплени€ (1 ) и под снегом или пенольдом при толщин е сло€ 0, 2 м (2 ); 0,2 - 0 ,4 м (3) ; 0,4 - 0 ,6 м (4); более 0,6 м (5 )

5.12. ƒл€ сокра щ ени€ ра схода отепл€ющего материала толщи ну Ѕ“ѕ следует рас считывать в соответст вии со сроком разработки грунта в карьере. ѕри эксплу атации к арьера в тече ние всего зимне го периода на основании расчетов ст роитс€ л иней ный график отеплени€ (рис. 5.6), в соответствии с которым и производ€т разбивку терри тории и розлив пены по поверхности карьера (см. п . 4.4).

– ис . 5.6. Ћин ейный графи к отепл ени € грун та с помощ ью Ѕ“ѕ (1) ; Ѕ“ѕ и снега и ли пенольд а (2); динамика нарастани€ снегового покрова (3)

Ќеобходимую толщину Ѕ“ѕ н аход €т по нижней части н омограммы (см. р ис. 5.4) дл€ каждого мес€ц а по ве личине нормативной глуби ны промерзани€ грунта h 0 .

6. —тоимость работ

6.1. —тоимость отеплени € грунта определ€етс€: отп ускн ой це ной исходных продуктов и дальностью дост авки к месту работ, степенью технологичности и механизаци и, плотностью (кратностью) пены, толщ иной за щит ных слоев и площадью отепл€емого карьера.

6.2. ѕри расчете ориентировочной стоимости синтетической пены, изготовленной с помощью передвижных пен ог енераторов из смол кла сса мочевино-фо рмальд егидны х, можно принимать, что по отношению к общей себестоимости пенопласта стоимость материалов составл €ет от 70 до 83 %, расходы на механизацию и оплату труда - от 5 до 15 %, прочие расходы (транспорт, п еребазировка и амортизаци€ механизмов) - 2 - 6 %.

6.3. ѕрим е рна€ калькул€ци€ себе стоимости 1 м3 пенопласта объ емной массой 30 - 40 кг/м3, изготовленно го на основе смолы ћ19 -62 с помощью пеног енерато ра —ибЌ»»√ић а, приведена в табл. 6.1 .

“аб лиц а 6.1

—тать€ затрат

–асход, кг

ќтпускна€, цена 1 кг, руб.

—уммарна€ стоимость, руб.

—мола ћ1 9- 62

17

0,18

3,06

ўавелева€ кислота (суха€)

0,4

1 , 60

0,64

ѕенообразователь ѕќ- 1ј

2

0,35

0 , 70

ћеханизаци€ и зарплата

-

-

0,60

“ранспортировка компонентов и перебаз и ровка машин

-

-

0,15

»того:

5,15

6.4. —еб е стоимость пен опласта можн о значительно снизить путем повышени€ кратности Ѕ“ѕ (рис. 6.1) . ќднако не рекомендуетс€ бесконечно повышать кратность пены, так как при этом резко падает прочность и растет усадка Ѕ“ѕ. ƒл€ рай онов —еве ро- «а пада ———– оптимальна€ кратность пены не более 30 - 40.

–и с. 6.1. «ависи мость стоимости пенопласта от толщ ин ы сло€ и кратн ости пены (цифры на кривых - кратность пены)

6 . 5. Ё кономическую эффективность отепл ени€ грунта синтетиче ской пеной и пенольд ом можно определить по номограмме рис. 6.2. «десь приведена стоимо сть как отеплени€, та к и рыхлени€ мерзлого грунта механи че ским способом в случае свободного п ромерзани€ грунта в карьере. —тоимость работ дана в зависимо сти от нормативной глубины промерзани€ грунта.

–ис. 6 . 2. Ёкономическое сравнение стоимости отепле ни€ и рыхлени€ мерзл ого грунта:

1 - отепление промышленным пенопластом (мипо ро й); 2 - от епл ение с помощью Ѕ“ѕ (γ = 80 - 90 кг/м3); 3 - ры хле ние шар- молотом или с помощ ью взрыва и последующ его дроблени€ и уплотнени€ мерз лых комьев; 4 - от епле ние Ѕ“ѕ (γ = 50 - 60 кг/ м3 ); 5 - рыхление навесным рыхлител ем с послед ующ им дроблением и уплотнением мерзлых комьев; 6 - засолени е хлористым натрием; 7 - отепле ние с помощью Ѕ“ѕ (γ = 20 - 30 кг/м3 ); 8 - о тепл ен ие пенольд ом

6.6. ѕолную стоимость отеплени€ карьеров в к аждом конкретном случае определ€ют, умножа€ себестоимость пенопласта (см. п . 6.3) на потребн ое количест во материала, подсчитанное по графику отепл ени€ карьера в зависимости от запланированного времени разработки грунта (см. р ис. 5.6).

7. “ехника безопасности

7.1. –азрешение на укладк у Ѕ“ѕ д аетс€ п осле проверки крепл ени€ всех узлов пеног енерат ора и проведени€ гидравлических испытаний под давлением. Ѕ аки дл€ растворов эмульсии, смол ы и кислоты не обходимо испытывать в соответствии с правилами кот ло над зо ра. ¬се дозирующие и контролирующие давление при бо ры должны быть исправны и соответствовать паспортным данным.

7.2. ѕри работе с к и сл отами следует собл юдать особую осторожность, рабочие должны иметь защитную одежду (резиновые перчатки, фартуки, сапоги, очки).

7.3. ¬ св€зи с возможностью выделени € при розливе пены свободного фо рмальдегида место работ необходимо ограждать, а рабочих снабжать противогазами или защитными масками.

7.4. –е м онтировать и закрепл€ть отд ельные элементы и узлы п еног енератора можно только после полной остановки машины и снижени€ д авлени€ в баках до 0.

7.5. “ранспо рт ировка материалов и приготовлен ие рабочих растворов должны осуществл€тьс€ в соответст вии с требовани€ми технических условий и √ќ—“ов на эти материалы.

ѕ– »Ћќ∆≈Ќ »я

ѕриложение 1

“ип карбамидных смол

ќсновные свойства смол

 онцентраци€, %, не менее

ѕреломление

¬€зкость, сек

—одержание свободного формальдегида, %, не более

 ислотное число pH

—рок хранени€, мес€цы

 атализатор (кислота)

по ¬3-1

по ¬3-4

ћ ‘ (ћ– “” 605-1006- 66) ..................

65

1,440 - 1,450

-

35 - 10 0

3

7,0 - 8,5

2

—ол€на€

ћ - 48 (¬“” 560-58) .............................

48 - 50

1,417 - 1, 425

-

13 - 20

0 , 9 - 1, 2

-

12

ћ ‘-17*) (ћ–“” 6-05-10 06-66) ........

70

1, 475 - 1,500

40 - 100

-

3

7,0 - 8,5

4

—ол€на€, щавелева€

” — *) (ћ–“” 6-05-1006-66) .............

70

-

40 - 100

-

1,2

7,5 - 9,0

2

‘осфорна€

ћ 19-6 2*) (ћ–“” 13-06- 4-67) ............

60 - 70

1, 456 - 1, 480

-

20 - 300

0,016

7,2 - 8,0

3

‘ осфорна€, щавел ева€

 ре п итель  -2*) (“” 84-166-70) ......

50 - 55

-

-

12 - 30

0,5

7,0 - 8,0

4

—о л€на€

*) ” казанные смолы испол ьзовал и д л€ получени€ Ѕ“ѕ дл€ отеплени€ грунтов. ќтпускн а€ це на смол - 180 - 220 р уб./т .

  о нт рольные испытани€ смолы

ћ очев ино-фо рмальд егидные смолы представл€ю т собой малов€зкие жид кости белого или желтоватог о цвета; х орошо раствор€ютс€ в воде.

ѕеред употреблением смол сле д ует определ€ть:

ре а ктив ность (10 м л водного раствора смолы помещают в пробирку, куда добавл€ют несколько капе ль метилоранжа и встр€хивают пробирку дл€ полу чени€ равномерн ой окраски. ¬ раствор вливают 2 мл концент рированной кислоты и, перем ешива€ его, определ€ют момент выпадени€ гел€ . Ёто врем€ в секундах и €вл€етс€ реактивностью. ќно не должно превышать 10 сек);

плотность провер€ют ареометром; она должна соответствовать паспортной (1,15 - 1,20 г/см3) ;

кислотное число pH , т.е. содержание свобод но го форм альд егида, определ€ют специальным испы танием (титрованием); pH должно быть не более 7,0 - 8, 5 %.

’ранить смолу с л едует в прохладных помещени €х. ѕри температуре воздуха выше 20 ∞— она быстро густеет, тер€ет способность раствор€тьс€ в воде, постепенно полимеризуетс€.

ѕриложение 2

“ип пенообразовател€

ќсновные характеристики пенообразовател€

ѕлотность, кг/м3

—одержание активного вещества, %

ќптимальна€ концентраци€ раствора, %

 ратность

—тойкость пены, мин

ќтпускна€ цена, руб./т

ѕќ-1 ј Ђѕрогрессї (—“” 49-18 75-6 4)

1100

Ѕолее 20

4

6

4

300 - 360

ѕќ-3 ј Ђ“ иполї (“” 38-10917-73)

1100

25 - 30

2 - 3

6

4

400

Ђ ¬олго натї (ћ–“ ” 6-0139- 65)

11 50

70

0,1

8

4

900 - 1000

ѕримечание . ѕќ-1ј и ѕќ-3ј - ж идк ости, Ђ¬о лгонатї - паста.

 онтрольные испытани€ пенообразователей

ѕри контрольных испытани€х пенообразователей определ€ют:

плотность - ареометром при температуре 20 ∞— ;

в€зкость (по Ёнглеру) - по метод и ке √ќ—“ 6 258- 52;

кратность пены - путем в з балтываний вод ного раствора пенообразовател€ оптимальной концентрации (100 с м3) в сосуде емкостью 1000 с м3 либо сбиванием его крыльчаткой в приб оре Ђи змельчитель тканейї. ќтношение объ ема пены к объему раствора считаетс€ кратностью пены;

стойкость пены - по секундомеру ; это врем€, в течение которого происходит разрушение пены на 1/ 5 своего объема.

ѕриложение 3

ƒл€ назначени€ толщины сло€ Ѕ“ѕ h при соот ве тствую щем времени отеплени€ грунта τ предлагаетс€ формула :

г д е ; ; †(β1 ≠ 0); β2 = 0,5(1 + β1); β3 = 1 - β1, erfcx = 1 - erfc;

erfx - функци€ ошибок √аусса.

ќстальные обозначени€ приведены в тексте раз д . 5.

«адава€сь толщиной сло€ Ѕ“ѕ h и временем отеплени € τ , р ассчитыва ют зн ачение [ t к ] , которое дл€ соответствующег о грунта должно находитьс€ в пределах, указанных в п. 5.7.

ѕоскольку в формулу н е включен член, учитыва ющ ий переходные процессы, удовлетворительные зн ачени€ [ t к ] соответствуют начальному врем е ни от епл е ни€ τ ≥ 2 50 час, к оторое и следует прин имать в к ачеств е исход ного.

„ис л о членов р€д ов n определ€ют исход€ из услови€ β n 1 A , где A - любое з аданное малое число, например A = 0,01 .

¬ приложени и 4 приведен ы необходимые при расчетах данные по отдельным городам ———–.


ѕриложение 4

√ород

—реднегодова€ температура воздуха tср, ∞—

јмплитудное значение температуры, отсчитываемое от среднегодовой tm, ∞—

¬рем€ от момента перехода кривой температуры воздуха через 0 ∞— до начала отеплени€ грунта Δτ, час

–азновесна€ температура грунта на глубине 3 - 5 м t φ = 0 ∞ C

 оэффициент, характеризующий начальное распределение температуры в грунте n

Ќормативна€ глубина промерзани€ no, см

—умма зимних градусо-дней Σ - tзим

—редн€€ толщина снегового покрова nсн, см

“олщина Ѕ“ѕ h, м

¬рем€ с момента отеплени€ до начала разработки грунта τ, час

јрхангельск

0,8

14 ,05

120

5,5

1,5

160

1525

66

0,05

600

0,075

8 00

0,10

1 000

0,15

1400

0,2 0

1750

0,25

2250

0,275

2500

0,30

3000

¬олгоград

7,6

1 6,7

72 0

1 5,0

1,75

110

781

-

0,025

500

0,05

1 000

0,0 75

1 700

0,085

2000

-

-

-

-

¬ологда

2,4

14,4

288

5,5

0,75

1 50

1 256

48

0,0 5

500

0,07 5

750

0,10

950

0,15

1200

0,20

1 750

0,225

2000

0,25

2250

0,275

2750

√орький

3,1

1 5,0

324

8,75

2,0

155

950

5 9

0,05

700

0,075

1 000

0,1 0

13 00

0,1 25

1500

0,15

1 875

0,1 75

23 75

-

-

Ћенинград

4,3

1 2,8

724

8,0

0,5

1 20

81 0

32

0,10

1 000

0,125

1 375

0,15

1 875

-

-

-

-

-

ћосква

4,8

14,3

600

7,0

1 ,5

140

986

48

0,05

600

0,075

875

0,10

12 00

0,125

1500

0,1 5

2000

-

-

-

ќмск

0

1 8,75

0

7,5

1 ,5

220

2000

24

0,025

250

0,05

62 5

0,10

1150

0,12 5

14 00

0,15

1600

0,1 75

1 800

0,2 0

2000

0,225

2250

0,25

2750

0,2 75

32 50

ќренбург

3,9

1 8,35

360

9,5

1 ,5

180

1 597

57

0, 025

350

0,05

62 5

0,075

900

0,1

1 200

0,15

1700

0,1 75

2125

0,2

2 500

-

ѕсков

4, 6

1 2,5

600

7,0

1,75

110

691

21

0,05

650

0,075

1 000

0,10

1400

0,125

1900

-

-

-

-

–ига

5,6

11,05

81 6

7,0

2,0

90

460

23

0,025

450

0,05

850

0,075

1300

0,09

1 750

-

-

-

-

–остов-на- ƒону

8 ,7

14,3

1 008

1 0,0

2,0

85

360

13

0,025

400

0, 05

900

0,055

1150

0,06

12 50

0,065

1500

0,07

1 600

-

-

—ыктывкар

0 ,3

1 5, 9

96

7,5

1 ,5

190

2737

54

0,10

1100

0,125

12 50

0,15

14 50

0,1 75

1 750

0,20

1900

0,225

2200

0,25

2500

-

“аллин

5,0

11 ,0 5

816

7 ,2

2,25

100

610

28

0,05

750

0,075

1 250

0,08

14 00

0,085

1 500

0,09

1750

0,095

1 900

0,10

1950

0,105

2050

“омск

0,6

1 8,6

0

7,5

1, 0

240

2215

60

0,075

750

0,10

950

0,15

1300

0,20

1 650

0,25

2 000

0,30

2 40 0

0,35

2700

-

ѕримечание . “олщина сло€ Ѕ“ѕ рассчитана дл€ отеплени€ песчаных и супесчаных грунтов ( w = 10 ÷ 15 %) с использованием пены плотностью 50 - 60 кг/м31 = 0,075 ккал/м Ј час Ј град; c = 0,32 ккал/кг Ј град) .


—ќƒ≈–∆јЌ»≈

ѕредисловие . 1

1 ќбщие положени€ . 1

2. »сходные материалы и состав пен . 2

3. —редства механизации . 3

4. “ехнологи€ работ . 6

5. –асчет толщины теплоизолирующих слоев . 7

6. —тоимость работ . 11

7. “ехника безопасности . 13

ѕриложени€ . 13

ѕриложение 1 . 13

ѕриложение 2 . 14

ѕриложение 3 . 15

ѕриложение 4 . 16

≈ще документы скачать бесплатно

»нтересное

√ост 10704 91 √ост 15150 √ост 8240 97 √ост бетон  алендарный план ћомент зат€жки болтов ѕериодичность технического обслуживани€ ѕлотность нефтепродуктов –мг 29 99 —варка арматуры гост —ортамент ƒвутавров —остав рабочей документации —остав рабочей документации в строительстве ”словные обозначени€ Ўвеллер сортамент