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, — актуальная задача.

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 процентов очищенного кварцевого песка; одного процента силиконового полимера; одного процента 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.

Установка трехосного сжатия / ©Пресс-служба ПНИПУ

«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.

Образец испытываемого грунта / ©Пресс-служба ПНИПУ

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.