Стык

 

Изобретение относится к горному делу и м.б. применено при строительстве тоннелей . Цель - повышение адгезии стыкуемых поверхностей, водонепроницаемости, морозостойкости и способности выдерживать без разрушения циклические растягивающие и сжимающие нагрузки, нагрев и охлаждение. Стык имеет клеевой шов между стыкуемыми поверхностями и образованную в зоне клеевого шва стыковочную полость, заполненную бетоном. Клеевой шов выполнен толщиной не более 1 мм из герметика, модифицированного добавками, а стыковочная полость заполнена свежеукладываемым цементным раствором с полимерными добавками. В качестве герметиков применяются тиоколовые, силоксановые герметики с модифицирующими добавками, которыми служат кремнийорганические промоторы адгезии. В качестве полимерных добавок к безусадочному цементу применяются эмульсии каучуков или силоксановые жидкости с пластификатором. 2 з.п.ф-лы, 5 табл., 3 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е.21 D 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4774778/03 (22) 28,12.89 (46) 30,09.92. Бюл. ЛЬ 36 (71) Минская научно-исследовательская лаборатория по водозащите тоннельных сооружений (72) Д,Я. Френкель, Л,Я. Лаврега, В.Н. Зимитинг, B.Ñ. Нехай и И,Д, Френкель (56) Авторское свидетельство СССР

М 159564, кл, Е 21 D 11/00, 1986, Стрелецкий Н.Н. Сталежелезобетонные пролетные строения мостов, М,; Транспорт, 1981, гл.2,4, с.52 — 60, (54) СТЫК (57) Изобретение относится к горному делу и м.б, применено при строительстве тоннелей. Цель — повышение адгезии стыкуемых поверхностей, водонепроницаемости, моИзобретение относится к горному делу, а именно к сооружениям и креплениям горных выработок, и может быть использовано в подземном, транспортном строительстве для замоноличивания стыков, сборных железобетонных конструкций, холодных швов при возведении монолитно-прессованных обделок, при ремонтных бетонных работах, а также может быть применено для устройства стыков гражданских и гидротехнических сооружений, Известны стыки железобетонных сборных элементов, классифицируемые по характеру работы на гибкие и жесткие.

Растянутые стыки выполняют сваркой стальных закладных деталей, сваркой выпусков арматуры, пропуском через каналы или пазы стыкуемых элементов стержней арматуры или болтов с последующим натяжени!

Ж,, 1765434 А1 розостойкости и способности выдерживать без разрушения циклические растягивающие и сжимающие нагрузки, нагрев и охлаждение.

Стык имеет клеевой шов между стыкуемыми поверхностями и образованную в зоне клеевого шва стыковочную полость, заполненную бетоном. Клеевой шов выполнен толщиной не более 1 мм из герметика, модифицированного добавками, а стыковочная полость заполнена свежеукладываемым цементным раствором с полимерными добавками. В качестве герметиков применяются тиоколовые, силоксановые герметики с модифицирующими добавками, которыми служат кремнийорганические промоторы адгезии. В качестве полимерных добавок к безусадочному цементу применяются эмульсии каучуков или силоксановые жидкости с пластификатором. 2 з.п.ф-лы, 5 табл., 3 ил, ем их и заполнением швов и каналов мелкозернистым раствором, склеиванием элементов конструкционными полимеррастворами с использованием соединительных деталей из стержневой арматуры. Гибкие стыки в местах деформационных швов выполняют в виде металлического или резинового компенсатора, заделанного своими концами в стыкуемые части конструкций, или в виде компенсатора из резины, деревянных брусков, а также посредством разнообразных полимерных и битумных герметиков. Выполняя свое функциональное назначение, указанные стыки характеризуются сложностью конструкции, трудоемкостью исполнения и являются зачастую водопроницаемыми. Применяющиеся стыки, заполненные герметиком в начальный период эксплуатации, отличаются высокой адгезией шва и непроницаемо1765434 стью, но со временем, как показал опыт, адгезия уменьшается до минимума, шов стареет и становится проницаемым. Заполнение швов растзором на напрягающем цементе с большим расширением и самонапряжением приводит к напряжениям в стыке, приводящим к скалыванию и разрушению железобетонных конструкций и бетона стыка, Для повышения надежности стыков известно послойное нанесение битумно-латексной проклейки и цементного раствора, выполнение фигурных швов в виде пятиугольников и др, с заполнением образовавшейся полости сборными элементами с проклейкой их битумной мастикой и др, Однако перечисленные стыки не обеспечивают прочного адгезионного сцепления междубетонными склеиваемыми или соединяемыми элементами ввиду низкой адгезии битума к бетону, а жесткое заполнение не обеспечивает необходимой деформативности соединения.

Наиболее близким к предлагаемому является стык, включающий клеевой шов между стыкуемыми поверхностями и образованную в зоне клеевого шва стыковочную полость, заполняемую монолитным железобетоном или сборными железобетонными плитами, проклеенные битумной мастикой, Недостатками известного стыка являются трудоемкость выполняемого соединения, низкая адгезия клеевого шва к бетону, водопроницаемость заполняемой стыковой полости и низкая деформативность шва, не обеспечивающая достаточной компенсации при попеременном механическом и тепловом воздействии, что приводит к появлению трещин и проницаемости швов, Целью изобретения является получение .стыка, характеризуемого высокой адгезией к стыкуемым поверхностям, водонепроницаемостью. морозостойкостью и высокой деформативностью, обеспечивающей необходимую подвижность и компенсационность при воздействии нагрузок, Это достигается тем, что клеевой герметизирующий шов между стыкуемыми бетонными поверхностями выполняется из модифицированного тиокалового либо силоксанового герметика толщиной до 1 мм.с заполнением стыковочной полости различной толщины безусадочным .цементным раствором с полимерными добавками.

Применение для клеевого шва тиоколового либо силоксанового герметиков, модифицированных специальными добавками— промоторами адгезии — обеспечивает высокую, незатухающую адгезию герметика к бетону, интенсификацию твердения и совулканизацию системы бетон — герметик как в свежеуложенном, так и в затвердевшем состоянии. Заполнение полости шва безуса5 дачным материалом из цементно-песчаной смеси с полимерными добавками, обладающим высокой прочностью и непроницаемостью, образует совместно с клеевым швом компенсационный стык, сохраняющий свою

10 прочность и непроницаемость при воздействии поперечных растягивающих и сжимающих нагрузок, нагреваний и охлаждений, причем толщина клеевого герметизирующего шва находится в пределах 0,1-1 мм, но не

15 более 1 мм, что позволяет указанный стык применять в несущих, нагруженных конструкциях и полностью передавать продольные сжимающие или растягивающие усилия.

20 На фиг.1-3 показана схема предлагаемого устройства.

Пример. Были изготовлены образцы стыков согласно прототипу и изобретению, представляющие собой балочки 40 х 40 х 75

25 мм, выполненные из обычного бетона марки

"400", В/ц = 0,4 с замоноличенными в них по центру металлическими втулками 1 с резьбовыми отверстиями (фиг.1) и армирующими стержнями 2. После бетонирования

30 балочки пропаривались по режиму 3+ 3+5

+ 4 при 75 С и устанавливались в металлио чес кую форму 4 х 4 х 16 см, в которой поверхности 3 и 4 балочек смазывались герметиком толщиной 0,5, 1 и 2 мм, после

35 чего оставшаяся полость толщиной 7,5-9 мм сразу же заполнялась свежим безусадочным цементным раствором марки "600" с полимерными добавками, Составы герметиков и безусадочных цементных растворов и

40 их свойства представлены в табл.1 — 4.

Образцы твердели 7 сут при 20 C «+ 5 и относительной влажности воздуха 100 в камере нормально-влажного твердения, после чего испытывались на прочность при

45 разрыве (согласно ГОСТ 10060-76), прочность при изгибе (согласно ГОСТ 10180-78), прочность на удар (согласно ГОСТ 1423560), величину адгезии стыкового соединения по прочности на разрыв (ГОСТ

50 10060-76), Стойкость стыка кмногократным циклическим нагреваниям и охлаждениям определялась путем выдержки образцов, выполненных в течение 4 ч при 70 С в тер55 мокамере и 4 ч в морозильной камере при температуре минус 20 С с последующим нагревом на воздухе в течение 16 ч при плюс

20 С «+ 5 С. После t00 циклов нагревания и охлаждения образцы испытывались на прочность при разрыве, величину адгезии и

1765434 на изгиб. При этом в металлическую втулку с резьбой завинчивался металлический штырь 5 для обеспечения захвата образцов при испытании.

Стойкость герметизирующего шва к многократным циклическим воздействиям (растяжение — сжатие) определяли по унифицированной методике, принятой в странах — членах СЭВ, Образцы-модели (фиг.2) состояли из двух параллельных объемных бетонных плит размерами 150 х 300 х 200 мм, на внутренние поверхности которых наноился герметик толщиной до 1 мм, а затем полость между плитами заполнялась цементными безусадочными растворами с полимерными добавками толщиной 9 мм с установкой плит в специальную форму.

Образцы твердели в течение 7 сут в нормально-влажностных условиях.

Испытания водонепроницаемости стыков проводились на специальных образцах, представленных на фиг.3.

В специальной форме, разделенной полиэтиленовыми стенками, бетонировались сегменты из безусадочного раствора и пропаривались по режиму 3 + 3 + 5 + 4, затем разделительные стенки выбивались и образовавшиеся швы заполнялись герметизирующими составами с промазкой внутреннего кольца герметизирующим составом толщиной 0,5 — 1 мм и немедленным заполнением цилиндрической части теми же безусадочными цементными растворами с полимерными добавками. Образцы испытывались на водонепроницаемость согласно ГОСТ

12730-5-84.

Количество каждой партии образцов согласно изобретению составило 15 х 3 с варьированием герметизирующих составов и безусадочных растворов.

Образцы согласно прототипу изготавливались аналогично с выполнением клеевого (герметизирующего) шва из битумной мастики и заполнением образовавшейся полосы либо кольца мелкозернистым бетоном марки "400", Результаты испытаний образцов представлены в табл. 5, Анализ результатов испытаний показывает, что стык согласно изобретению обеспечивает высокие прочностные показатели соединения (в 2 раза больше, чем у прототипа), адгезию как к свежеуложенному, так и к затвердевшему бетону, превышая эти показатели в исходном положении примерно в 10 раз, больше сохраняют адгезию после длительных температурных деформаций. Этот показатель выше прочности бетона на разрыв.

Клеевой шов выдерживает многократные циклические растяжения и сжатия (в

55 среднем 5000 циклов), в то время как клеевой шов согласно прототипу во многом теряет свои свойства. Морозостойкость и водонепроницаемость стыка в несколько раз лучше, чем у прототипа, Наблюдаемые высокие физико-механические и деформативные свойства стыка объясняются применением как предлагаемых материалов (герметика и безусадочного раствора), так и конструкцией стыка.

Благодаря предлагаемой конструкции твердение безусадочного раствора стыка и вулканизация герметика клеевого шва протекает одновременно за счет щелочной среды цементного камня и наличия в нем окислов СаО, А гОЗ, РегОЗ, вулканизирующих и упрочняющих герметик, Интенсификация вулканизации герметика и его упрочнение происходят дополнительно за счет наличия жидкой фазы в свежеуложенном безусадочном растворе (герметики силоксанового типа), Выделяющаяся же при вулканизации герметика влага (в тиоколовых герметиках) связывается свежеуложенным раствором и не ослабляет шва.

Входящие в составы герметиков добавки— промоторы адгезии силанового и силанольного типа (аэросилы, тетраэтоксисиланы) оказывают ускоряющее воздействие на твердение безусадочных растворов, модифицированных полимерными добавками, образуют дополнительные связи на границах раздела, причем, поскольку возникновение этих связей происходит в присутствии влаги и носит обратимый характер, шов характеризуется незатухающим ростом адгезии со временем.

Толщина герметизирующего шва, как показали эксперименты, не должна превышать 1 мм (см, сравнение результатов табл.5). Это обьясняется ускорением вулканизации с уменьшением толщины, а также уменьшением внутренних напряжений при отверждении и ориентационных эффектов, приводящих к анизотропии шва.

Сущность изобретения состоит в том, что клеевой шов и полость стыка выполнены из взаимодействующих материалов, вызывающих совулканизацию герметика и раствора стыка и твердение цементного камняи обладающих достаточно высокими прочностными и деформативными свойствами.

Экономический эффект от применения предлагаемого компенсационного стыка по предварительным расчетам составит только за счет замены традиционных стыков в метростроении 13 руб. на 1 п.м.

Формула изобретения

1.Стык, включающий клеевой шов между стыкуемыми поверхностями и образован1765434

Таблица1

Герметизирующие составы для нанесения на поверхность стыка

Расхо, мас.

Наименование компонентов

54,08

0,82

1,62

0,18

0,4

43,30

0,2

65,6

7,9

0,3

26,0

89,0

10,6

Итого:

100,0

100,0

100,0 ную в зоне клеевого шва стыковочную полость, заполненную бетоном, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения адгезии стыкуемых поверхностей, водонепроницаемости, морозостойкости и способности выдерживать без разрушения циклические растягивающие и сжимающие нагрузки, нагрев и охлаждение, клеевой шов выполнен толщиной не более 1 мм из герметика, модифицированного добавками, а стыковочная полость заполнена свежеукладываемым безусадочным раствором с полимерными добавками.

Герметизирующая паста КГ-1 (ТУ 38-105-1131-77) Вул канизирующая паста Б-1 (ТУ 30 — 105 — 1131 — 77) Уайт-спирит (ГО СТ 3134 — 82) Аэросил А — 175 (ГО СТ 14922 — 77) или его отходы

Каменноугольная смола (ГО СТ 4492-69) Герм етизирующая паста ТФ-1 (ТУ 38 — 105 — 12-91-84) Вул канизирующая паста М1 (ТУ 38 — 105 — 12 — 91 —.84) Дифинилгуандин (ДФГ) (ГОСТ 40 — 80) Бутилацетат(30) + ксилол (10) + толуол (60) (P — 12) (ГОСТ 78 — 27 — 74) Эластосил 11 — 06

Тетразтоксисилан (М РТУ 6 — 02 — 415 — 63) 2.Стык по п.1, отличающийся тем, что в качестве герметика применяется тиоколовый или силоксановый герметики, а в качестве их модифицирующих добавок—

5 кремнийорганические промоторы адгезии.

3.Стык поп.1, отличающийся тем, что в качестве полимерных добавок к без10 усадочному элементу использованы эмульсии каучуков или силоксановые жидкости с пластификатором.

1765434

Составы безусадочных цементных растворов

Основные свойства герметизирующих составов

Таблица2

ТаблицаЗ

1765434

Таблица4

Основные физико-механические свойства безусадочных цементных растворов ица

Величина

Показатель

Прототип

Предлагаемый объект

Прочность образцов при разрыве, МПа

4,0-5,4

2,1

3,7

Прочность образцов при изгибе, МПа

8,6

10,4

0,6

Прочность на удар, Дж/смз

0,2

4500-5500

1000

3000

Кст по прочности при разрыве

0,45

0,85

0,91-0,99

Кс по прочности при изгибе

0,8

0,95-1,0

0,5 адгезия после циклических испытаний

Водонепроницаемость, атм

Адгезия клеевого шва к свежему и затвердевшему бетону, МПа

Стойкость к многократным циклическим воздействиям, растяжение - сжатие, циклов

Стойкость к многократным циклическим нагреваниям, и охлаждениям после

100 циклов

Морозостойкость стыкового соединения, количество циклов

Полная потеря адгезии

0 герметизирующего слоя до

1 мм l 3,5-16, 0

1,7-2,3

Выше прочности бетона на разрыв

Выше прочности бетона на разрыв

370-500

3 герметизирующего слоя 2 мм

Выше прочности бетона на разрыв

Выше прочности бетона на разрыв

1765434

4О

1765434

Составитель Д.Френкель

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор ОЛОрковецкая

Редактор З,Ходакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3366 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5