Свая

Полезная модель относится к области строительства. Свая представляет собой вытянутое по длине тело вращения типа трубы постоянного или переменного сечения, полость которой заполнена по всей высоте или на части высоты трубы пенным наполнителем, образующим в полости трубы пробку. При этом пробка представляет собой полимерное цилиндрообразное тело пористой структуры, слой которого у наружной поверхности выполнен с закрытыми порами. 1 ил.

Полезная модель относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использована как при возведении новых, так и при усилении фундаментов ранее возведенных зданий и сооружений, а также при сооружении опор, воспринимающих знакопеременные нагрузки, или при устройстве шпунтового ограждения котлована из труб.

При строительстве зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты в качестве фундаментов широко используются сваи, выполненные из стальных труб, в том числе винтовые. Для обеспечения несущей способность свай необходимо предотвращение эрозии вечной мерзлоты. Для решения этой задачи полости свайных фундаментов согласно действующих нормативных документов должны заполняться после их установки цементными растворами. Учитывая специфику строительства в условиях вечной мерзлоты, когда строительство ведется большей частью в зимний период при отрицательных температурах воздуха, проблематично обеспечить выполнение этого типа работ, т.к. работы связаны с «мокрыми» строительными процессами. Возможно заполнение полости свай из стальных труб цементными растворами в заводских условиях с последующей поставкой их на объект, однако, при этом существенно увеличивается вес свай, что удорожает их транспортировку и установку.

Современные технологии позволяют решить эту задачу за счет использования полимерных материалов.

Так, например, известна свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения типа трубы постоянного или переменного сечения, полость которой заполнена по всей высоте или на части высоты трубы пенным наполнителем, образующим в полости трубы пробку, типа пенобетона или пенополистирола, или вспененного пенополистирола, или пенополистиролбетона, или пенополиретана, или пеноплекса, или твердого наполнителя из вспененных материалов (RU 89539, E02D 5/56, опубл. 10.12.2009).

Недостаток данного решения заключается в том, что при использовании вспененных полимерных композиций при заполнении полости трубы в образующейся пробке в процессе кристаллизации формируется неоднородная структура, при которой в пробке случайным образом образуются каналы, являющиеся проводниками эрозии вечной мерзлоты. Неоднородность структуры пробки приводит к образованию областей сваи с локализованной пенной зонами и зонами, открытыми для эрозии вечной мерзлоты. Это объясняется тем, что при существенно больших объемах полостей свай и небольших объемах поступления пенного наполнителя в полость трубы процесс кристаллизации происходит быстрее, чем происходит заполнение полости трубы пенным наполнителем из-за большой разницы температур (наружной и температуры выхода пенного наполнителя из емкости хранения).

Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по заполнению полости сваи пенным наполнителем, имеющим закрытую пористую структуру, исключающую формирование сквозных каналов, сообщающихся со стенкой трубы сваи.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных показателей и долговечности.

Указанный технический результат достигается тем, что в свае, представляющей собой вытянутое по длине тело вращения типа трубы постоянного или переменного сечения, полость которой заполнена по всей высоте или на части высоты трубы пенным наполнителем, образующим в полости трубы пробку, пробка представляет собой полимерное цилиндрообразное тело пористой структуры, слой которого у наружной поверхности выполнен с закрытыми порами. При этом в качестве пенного наполнителя использован вспененный полистирол.

Указанные признаки являются существенными и достаточными для получения требуемого технического результата.

Полезная модель поясняется чертежами, где

На фиг.1 - свая с пенным наполнителем.

Согласно настоящей полезно модели рассматривается конструкция сваи (фиг.1), используемой для строительства фундаментов в грунте. Свая состоит из полой трубы, представляющей собой полый цилиндрический ствол 1, на наружной поверхности которой может быть выполнена винтовая навивка 2 (на наружной боковой поверхности - боковой стенке) по всей его длине или на части его длины и с инструментом 3 на одном конце или без него (на чертеже не показано) приводом вращения (не показан) на другом конце.

При строительстве зданий и сооружений в условиях вечной мерзлоты в качестве фундаментов используются сваи, выполненные из стальных труб, в том числе винтовые. Для обеспечения несущей способность свай необходимо предотвращение эрозии вечной мерзлоты. Для решения этой задачи полости свайных фундаментов согласно действующих нормативных документов должны заполняться после их установки наполнителем 4 исключающим попадание в полость сваи воды и уменьшающим теплопередачу в мерзлый грунт.

С целью решения проблемы предлагается полное заполнение полости свай, выполненных из стальных труб, в том числе винтовых, по всей их высоте любыми пенными наполнителями (фиг.1) по всей высоте трубы сваи или по крайней мере на одной части высоты сваи, например такими как вспененный пенополистирол, Поскольку внутренняя полость сваи не подвержена никаким механическим нагрузкам, никаких требований к прочности материала-заполнителя не предъявляется. Такой материал имеет низкую теплопроводность, низкое водопоглащение и малый удельный вес, что позволяет резко сократить конвективную передачу тепла.

Согласно настоящей полезной модели в качестве пенного наполнителя используется вспененный пенополистирол, производство которого заключается в том, что наряду с основным полимерным материалом, в данном случае полистиролом общего назначения, добавляется тальк и вспенивающий агент - газ, например изобутан. Пузырьки талька являются своеобразными проводниками пузырьков газа.

В таком состоянии масса выходит из емкости хранения, где она была под большим давлением, и оказывается в среде с нормальным давлением. В этот очень короткий промежуток времени и происходят основные процессы вспенивания.. Данная технология получения пены из вспененного полистирола, является известной и описана, например, в RU 2133671, В29С 67/20, В29С 51/08, 27.07.1999.

Действие талька как нуклеирующей добавки основано на гомогенном распределении частиц в расплаве полимера и на способности захватывать пузырьки газа, образующиеся в момент вспенивания. Частицы талька, имеющие листоватую (чешуйчатую) структуру, захватывают пузырьки газа, они образовывают в расплаве полимера агрегаты из нескольких частиц, внутри которых размещаются пузырьки газа. В связи с этим становится возможным достичь равномерное распределение газовых пузырьков в массе полимера. В результате получают пену с близкой к однородной пористой структурой.

Примерами особенно подходящих пенообразователей являются алифатические углеводороды, содержащие от 2 до 6 атомов углерода, такие, как пропан, бутан, н-пентан, изопентан, гексан, циклогексан и т.д. которые могут использоваться либо как индивидуальные соединения, либо в смеси, петролейный эфир и галогенированные производные C₁ -С₃ алифатических углеводородов, таких, как различные хлор-фтор-производные метана, этана и этилена, такие, как дихлор-дифторметан, 1,2,2-трифторэтан, 1,1,2-трихлорэтан и т.д. Пенообразователь обычно используется в количестве от 2 до 20 и предпочтительно в пределах от 4 до 10 по весу относительно полимера.

Антистатики являются такими соединениями, которые обычно используются для того, чтобы улучшить поверхностные свойства, отделочные, способность к свободному течению, и технологичность частиц стирольных полимеров. Такие антистатики хорошо известны и описаны в технической литературе, в качестве примера можно упомянуть здесь K.Johnson, Antistatic Compositions for Textiles and Plastics, Noyes Data Corporation, Park Ridge N.J. 1976. Примерами антистатиков, которые могут использоваться в способе согласно настоящему изобретению, являются: эфиры жирных кислот, такие, как бутил стиарат, моно-гидрокси или полигидрокси спирты, такие, как глицерин, амины, такие, как, например, этоксилированный третичный алкиламин, диалканоламин жирной кислоты, амиды, такие, как, например, N,N-бис-(2-гидроксиэтилстеарамид), полиоксиэтиленовые производные, такие, как например, гексадециловый эфир полиэтиленгликоля, этилен оксид/пропилен оксид сополимеры, аминированные мыла, такие, как, например, октадециламиновая соль стеариновой кислоты, аминные соли алкилсульфатов, такие, как, например, октадецилсульфатная соль гуанидина, четвертичные аммониевые соединения, такие, как, например, октадецил-триметил аммоний хлорид, алкилфосфаты, такие, как, например, бис-додецил кислый фосфат, аминные соли алкилфосфиновых кислот, такие, как, например, соль октадецилфосфиновой кислоты с триэтаноламином и т.д.

Антистатики, которые предпочтительны для использования, представляют собой: блок этилен оксид/пропилен оксид блок сополимеры с содержанием этилен оксида в пределах от 10 до 50 весовых и молекулярным весом в пределах от 1000 до 5000, известные в маркете под торговой маркой GIENDION^(R) или этоксилированный третичный алкиламин, известный в маркете под торговой маркой 1.С.1. Количество антистатика обычно составляет не более, чем 1 относительно полимера, т.е. оно находится в пределах от 0,001 до 0,5 и предпочтительно, от 0,010 до 0,1 по весу относительно полимера. Покрытие частиц антистатиком облегчает дальнейшую стадию просеивания, которая дает возможность получить различные фракции, каждая из которых имеет контролируемый размер частиц и предназначается для различных применений.

Полимеризация стирола, предпочтительно в водной суспензии, добавление пенообразователя, предпочтительно во время полимеризации и превращение частиц в формованные изделия путем формования внутри закрытых форм выполняются техническими средствами, которые широко известны в литературе и широко описаны, например, в "Rigid Plastic Foams" By T.N.Fezzigno Reinhold Publishing Corp. New York, USA. (1963). Так как процесс полимеризации происходит на открытом воздухе, то в момент выхода расплава из головы осуществляют интенсивный обдув холодным воздухом наружных слоев пены в местах ее контакта с поверхностью стенки трубы, образуя, таким образом, поверхностные слои с закрытыми порами. Внутри поры остаются открытыми, и образуют каналы сообщения между собой.

Таким образом, при заполнении полости трубы сваи образуется пена со структурой, в которой наружно расположенные слои 5 выполнены с закрытыми порами, а внутренне расположенный слой 6 (сердцевина) выполнен с открытыми порами, которые сообщены между собой, но локализованы от стенки трубы слоем с закрытыми порами, что исключает эрозию вечной мерзлоты через эти каналы..

Настоящая полезная модель промышленно применима. Эффективность применения трубы с пенным наполнителем подтверждена проведенными строительными работами по формированию свайного фундамента и устройства ограждающих и ограждающе-несущих конструкций котлованов в северных регионах страны.

1. Свая, представляющая собой вытянутое по длине тело вращения типа трубы постоянного или переменного сечения, полость которой заполнена по всей высоте или на части высоты трубы пенным наполнителем, образующим в полости трубы пробку, отличающаяся тем, что пробка представляет собой полимерное цилиндрообразное тело пористой структуры, слой которого у наружной поверхности выполнен с закрытыми порами.

2. Свая по п.1, отличающаяся тем, что в качестве пенного наполнителя использован вспененный полистирол.