Способ пропитки строительных элементов, конструкций и сооружений и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ правленной на повыш сти, несущей способно НИЯ ИМ СВОЙСТВ биостойкости, водоста ние их долговечноти, а также придаогнестойкости, йкости, прочности,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский государственный институт по проектйрованию водохозяйственногои мелиоративногостроительства "Ленгипроводхоз" .(56) Авторское свидетельство СССРЬЬ 293687, кл, В 27 К 3/02, 1972.Патент Великобритании М 1399510,кл. Е 02 О 3/10, 1975.Авторское свидетельство СССРМ 370047, кл. В,27 К 1/02, 1973,Артоболевский И.И,. Механизмы в современной технике, М Наука, 1981, т. 7, с. 751.(54) СПОСОБ ПРОПИТКИ СТРОИТЕЛЬНЫХЭЛЕМЕНТОВ, КОНСТРУКЦИЙ И СОО РУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: в строительстве и технической мелиорации,: а также для защитной обработки строительных элементов иконструкций, направленной на повышениеих долговечности, несущей способности.Сущность изобретения. Подачу пропиточного раствора и пропитку конструкции осуще ствляют циклически путем чередованияпериодов нагнетания и сброса давленияпри соотношении времени периодовхнгс.д., где т, - длительность периодасброса давления пропиточного раствора, с;тс,д, - длительность периода сброса давлеИзобретение относится к строительству и технической мелиорации и может быть использовано для защитной обработки строительных элементов и конструкций, на 5 Ы 1784461 А В 28 В 11/00// Е 04 В 1/62ния и отвода избытка пропиточного раствора, с, При этом в процессеподачи осущестВляют контроль расхОда пропиточ ного раствора с помощью расходомера и заканчивают пропитку после дОсти)кения макси мального расхода пропиточного раствора при прохождении его через расходомер при постоянной скорости. Устройство для пропитки содержит йстбчййк"создания избыточного давления пропигочного раствора, расходомер, сливную и газораспределительную емкости;"србдсгвадля пбдачи раствора к и ройитываемому телу, промежутоЧную емость,:. разделейную на две полости подвижной перегородкой со штангой, а также соединительные массоп- ф роводы с арматурой, при этом промежуточная емкость снабжена связанным со штангой электромагйитным приводом, содержащим задатчикдлйтельности"его включения и выключенВя; и выпбл"нейа С тремя Б входными отверстиямй;Два"изкоторых рас- положены на концах и соединены через тру- бопроводы с источйикомсозданияизбыточного давления и сливной емкостью, а третье отверстйе"распбложено в Средней части" йромежуточйой емкости и подсоеди- Ь нено ксредствудлМподачй"РаствОра, Уст- Ф ройство содержит средство" для подачи О раствора, выпблненное вбйде герметичной й емкОсти расположейной между промежуточной и газораспределительной емкостями, 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 2 ил.ченные возможности применения. Они предназначены для пропитки отдельных ограниченных по габаритам элементов и изделий из пористых материалов и не могут быть 30 использованы для обработки значительныхпо объему пористых сред, например, оснований и фундаментов уже построенных зданий, сооружений. Известен способ, предназначенный для 35 введения под вакуумом цементирующего раствора в жидком или полужидком состоянии непосредственно в трещины или крупные пустоты в искусственном или естественном сооружении. Способ включает подготовку поверхности, размещениестроительного элемента во влагонепроничаемой камере, подачу пропиточного раствора и йропитку йри перепаде давления. 45 Однако данное техническое решение не обеспечивает ускорение процесса пропитки и удаление пузырьков воздуха из внутренних слоев пропитываемого элемента, что снижает эффективность процесса в це 50 лом и технологические возможности способа. Известно устройство для возможности пропитки пористых сред, содержащее источник создания избыточного давления пропиточного раствора, расходомер, сливную и гаэораспределительную емкости, средства для подачи раствора к пропитываемому телу, промежуточную емкость, разде 55 ленную на две полости подвижной сопротивляемости атмосферным воздействиям и агрессивным средам,Известен способ пропитки древесных строительных материалов путем нагнетания в них пропиточного раствора, подавае мого под давлением.Данный способ предназначен, главным образом, для пропиткй короткометражной древесины пористых лиственных пород в сочетании с операцией глубокого вакууми роваййядо 380 мм рт,ст.давления до 8 кгс/см вте 4 ейие.40 мин;Однако способ не удаляет большую часть воздуха, находящегося в межпоровом пространстве древесины, и не может быть 15 использован для обработки крупных строительных изделий и сооружений после их возведения на месте, например, оснований и фундаментов, построенных сооружений.Устройства, используемые для реалиэа ции аналогичных способов содержат пропиточную камеру; системы нагнетания и отвода пропиточного раствора. систему вакуумирования и механизм управления работой систем, 25Одйако эти устройства имеют ограниперегородкой со штангой, а также соединительные трубопроводы с арматурой.Однако при непрерывном давлении пропиточного раствора, вводимого в пористые среды, данное устройство не обеспечивает вывод пузырьков воздуха, скапливающихся в паровой системе пропитываемых сред, что препятствует дальнейшему распространению раствора в среде, увеличивает продолжительность пропитки, повышает расход энергии и пропиточного раствора, что влияет на эффективность и производительность установки в целом.Цель изобретения - ускорение процесса пропитки и повышение производитель. ности установки. осуществляющей способ.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу пропитки строительных элементов, конструкций и сооружений, включающему подготовку поверхности, размещение элемента во влагонепроницаемой камере, подачу пропиточного раствора и пропитку, процессы подачи пропиточного раствора и пропитки пористых сред осуществляют циклически путем чередования периодов нагнетания и сброса давления при соотношении времени периодовхнхс.д:.где х, - длительность периода нагнетания пропиточйого раствора, с;хс.д, - длительность периода сброса давления и отвода избытка пропиточного раствора вместе с пузырьками воздуха, с, а в процессе подачи осуществляют контроль расхода пропиточного раствора с помощью расходомера и заканчивают пропитку после достижения максимального расхода пропиточного раствора при прохождении его через расходомер при постоянной скорости.В устройстве для реализации данного способа, включающем источник создания избыточного давления пропиточного раствора, расходомер, сливную и газораспределительную емкости, средства для подачи раствора к пропитываемому телу, промежуточную емкость, разделенную на две полости подвижной перегородкой со штангой, а .также соединительные массопроводы с ар-. матурой, промежуточная емкость снабжена связанным со штангой электромагнитным приводом с задатчиком длительности его включения и выключения и выполнен с тремя входными отверстиями, два иэ которых расположены на концах и соединены через массопроводы с источником создания избыточного давления и сливной емкостью, а третье отверстие расположено в средней части промежуточной емкости и подсоединено к средству для подачи раствора,Кроме того, средство для подачи рас- дить пузырьки"воздуха йз"пористой среды твора выполнено в аиде герметичной емко- вместе с избыточным пропиточным раствости, расположенной между промежуточной ром, что позволяет сократить продолжи- и газораспределительной емкостями. тельность пропитки и улучшить ее качество.На фиг. 1 изображена принципиальная 5 Продолжительность периода сброса схема устройства для пропитки строитель- давления (вывода из среды пузырьков возных элементов, конструкций и сооружений; духа) зависит от характера пропиточного на фиг,2 - принципиальная схема для про- раствора (композиции) и обрабатываемой питкистроительныхэлементови изделий из среды; ее фильтрационных свойств, пори- пористых материалов, помещаемых в гер стости и других показателей, которые опре метичную емкость,: деляются известными методами, например,Устройство для пропитки строительных . по известной формуле элементов, конструкций и сооружений состоит из источника йапора 1, подключенно-п + : 1, А - Р Щщщ" ."щщ Юд ш щз И ")Гтттц- - ,Н,Гс,д, 5 -Н - 1+ ( А - Р )1 д расходомер 3 и штуцер 4 к золотнику (про-:(1) межуточной емкости, разделенной на две где Р - максимальная высота капиллярного полости подвижной перегородкой со штан-подъема пропиточного раствора в пористой гой) 5; массопроаода 6, подключенного че- среде, см вод.ст рез штуцер 7 к золотнику 5 и емкости 8 для 20 А - амплитуда колебания пропиточного сбора и сброса воздуха автоматическим ус- раствора при нагнетании и сбросе даалетройством 9; массопровода 10 с запорным ния, см вод.ст устройством 11, связывающего емкость 8 с К - коэффициент фильтрации пористой распределительным, устройством 12, уста- среды пропитывающим раствором, см/с; новленным в пористом теле 13; сливного 25 и - свободная пористость пропитываемассопровода 14, подключенного к сливно. - мой среды; му бачку 15 через штуцер 16 к золотнику; 1 - глубина(длина) пропитываемогослоя, электромагнита 17, связанного с эолотйи- пористой среды, см; ком и программным устройством 18, содер- " Н - высота подъема пропиточного расжащего задатчик 19 длительности команд 30 твора и пузырьков воздуха при сбросе даапериодов нагнетания и сброса давления лейия в системе, см;при помощи золотника материальнымй по- тс.д, - время сброса давления, с мин). токами: герметичной камеры 20 с пропиты-При этом длительность периода нагневаемым элементом 21, тайия пропиточното раствора в пористуюСпособ пропитки пористых сред заклю среду принимают по технологическим усло. чается в следующем.: . : виям равной или меньшей длительности пеВ подготовленную пористую структуру, риода сброса давления. например, строительных элементов, конст- Примеры осуществления способа с порукций и сооружений под избыточным даа- . мощью предлагаемого устройства. лением подают пропиточный раствор до,40 П р и м е р 1, Требуется повысить проч- . полного их насыщения. Проникая в глубьность, водостойкость и устойчивость против среды по межпоровому пространству (в бе- . агрессивных сред сооружения из кирпичной тонной или кирпичной среде) или капилля- кладки(фиг, 1, поз. 13), содержащей трещирам (в деревянных конструкциях) ны и пустоты, пропиточный раствор перемещает пузырь Для этой цели используют, например, . ки воздуха в более отдаленные слои матери-. известный 2550% раствор полимеризоала и сжимает их, Образующееся ванного полифенилполиметиленполиизопротиводавление защемленного воздуха ционата, который с помощью насоса, препятствует дальнейшему распростране- заливают в бак 1 (фиг. 1), выполняющий фуннию а пористой среде пропиточного раство кцию источника напора, ра. При заметном замедлении скорости . Способ пропитки сооружения осущестпроникновения пропиточного раствора в вляют а следующей последовательности: пористуюсреду,сбрасываютдавлениеивы- подготавливают зону пропитки в сооружедерживают пропитываемое тело в обычных нии(поз, 13) из кирпичной кладки; устанавусловйях в течение времени, необходимом 55 ливают в поврежденный участок для удаления пузырьков воздуха. Затем сооружения распределитель (поз, 12) для снова подают пропиточный раствор под подачи пропиточногораствора, подключен- давлением и снова сбрасывают его избыток., ный к системам нагнетания и сброса даалеЧередованиепериодоанагнетанияисброса ния (фиг. 1); устанавливают в зонах давления позволяет периодически выво- пропитки и соприкосновения пропитывае1784461 ЬЧ Ъх 187 -80 ы системы иментальн мин устана С помощь 7мого тела (сооружения) с окружающей средой влагонепроницаемое ограждение, либо влагонепроницаемое покрытие для предот.вращения выхода пропиточного раствора наружу; заделывают зону соприкосновения 5 распределителя (поз. 12) и пропитываемого тела (поз. 13) цементирующим раствором; пропитывают цементирующим материалом зону соприкосновения основания сооружения с грунтом до водонепроницаемого со стояния для исключения потерь пропиточного раствора в окружающую среду; нагнетают через распределитель пропиточный раствор в пропитываемое тело под давлением напора с помощью системы на гнетания (фиг. 1); нагнетают пропиточный раствор циклически путем чередования периодов нагнетания и сброса давленйя за счет переключения золотника с помощью программного устройства (поз, 18) на задан ный технологический режим; определяют период сброса давления и вывода пузырьков воздуха из пропитываемого тела по формуле (1); подставляют для кирпичной кладки и технологического режима способа число вые значения в формулу (1) и получают гс, .-( 50- 100 + ( 175 - 70 ) п0,57 с,д. -175 - 70 30 175 - 7 +50 1 03 =3400 с. 57 мин; определяют длительность периода нагнетания пропиточного раствора из соотноше 35г гд, .=57 мин; принимают длительность периода нагнетания гн = 5 мин и уточняют экспериментально период сброса давления после пуска . системы в работу; устанавливают на программном устройстве (поз, 18) и на задатчике времени (поз, 19) уставки длительности нагнетания 5 мин и периода сброса давле. ния 57 мин, полученные расчетным путем, по формуле(1) и соотношения (2); запускают 4 системы нагнетания и сброса давления на непрерывный автоматический режим работы путем подачи команды (электрического сигнала) на электромагнит (поз. 17) от программного устройства (поз, 18); уточняют. экспериментально длительность периода нагнетания пропиточного раствора путем фиксирования момента окончания сниже ния уровня пропиточного раствора в расходном баке (поз. 1), которая составила около 4 мин.; уточняют экспериментально длительность периода сброса давления в системе путем фиксирования момента окон чания поеышения уровня пропиточного раствора в сливном бачке (поз. 15), которая составила для конкретного объема 25 мин; устанавливают на задатчике времени (поз.19) уточненные временные новые уставки длительности периодов нагнетания и сброса давления в системе, соответственно 4 и 25 мин; запускают предлагаемое устройство в работу на основной технологический режим и осуществляют пропитку сооружения; удаляют пузырьки воздуха из пропитываемого тела в период сброса давления, одновременно с отводом избытка пропиточного раствора обратно в систему через автоматическое устройство (поз. 9); устанавливают сроки окончания пропитки сооружения путем определения максимального расхода пропиточного раствора, проходящего через расходомер (поз. 3) при постоянной скорости, либо определяют максимальный расход раствора в системе(при полном насыщении капиллярной системы жидкостью) по формуле (2): где 0 - максимальный расход раствозоа в конце пропитки в единицу времени, см /с;Ь Ч - объем пропиточного раствора из расходного бака (поз, 1) поступившего в пористую среду за время Ь, смз;Ь х - время истечения раствора (композиции) объемом из бачка (поз. 1), с;заканчивают пропитку и останавливают работу устройства, реализующего способ.П р и м е р 2. Требуется повысить прочность, морозо- и коррозионную стойкость сооружения из бетона (фиг. 1, поз, 13),Для этой цели используют, например, отечественную композицию, включающую эпоксидную смолу и аминный отвердитель.Технологическую подготовку и пропитку сооружения из бетона осуществляют аналогично примеру 1. При этом временные уставки для программного устройства (поз.18) и задатчика времени (поз, 19) определяют вначале по формуле (1), а затем также уточняют экспериментально.По расчету находят для бетона: гс,д. й,50 - 100 + (187 -80х . + )=25 мИз условия надежной рабпропитки в целом принимаютхн 5 25 минДалее, уточненные экспуставки гд, 15 мин их 3,5ливают на задатчике временипрограммного устройства (поз. 18), и золотника (поз, 5) осуществляют работу системы.реализующей способ, в заданном технологическом режиме пропитки конкретного бетонного сооружения до полного насыщенияего капиллярной системы принятым пропиточным раствором в заданной зоне,П р и м е р 3. Требуется повысить прочность и водостойкость новых ячеистобетонных строительных элементов и изделий(фиг, 2, поз. 21).С этой целью изделия погружают в герметичную камеру(поз. 20), заполненную, например, подогретой до температуры60.80 С 5961 водной эмульсией угЛеводородформальдегидной смолы, и пропитывают их по предложенному способу, чтопозволяет сократить время пропитки (припрочих равных условиях) с 2030 мин до3.6 мин, что более эффективно и производительнее по сравнению с известными техническими решениями,При этом герметичная камера смонти, рована с воэможностью размещения в нейэлемента строительнойконструкции, подключения золотника. создания необходимого режима пропитки, подвода и отводапропиточйой жидкостичерез газораспределительную емкость (поз, 8).Работа устройства пропитки строительных элементов, конструкций, сооруженийосуществляется следующим образом.Заливают в бак 1, выполняющий функцию источника напора, например, насосомнеобходимое количество пропитывающегораствора. Определяют с помощью формулы(1) длительность периода сброса давления сучетом известных физических характеристик фильтрационных свойств строительного материала и найденных(экспериментально) параметров, входящихв формулу, Устанавливают временные уставки на задатчике времени 19 и включаютпрограммно-временное устройство 18, которое подает команды на электромагнит 17для перемещения штока с поршнем золотника 5.В крайнем нижнем положении штуцер16 перекрыт. Из источника напора 1 пропитывающйй раствор подают под напором впористое тело 13 через массопровод 2, расходомер 3, штуцер 4, золотник 5, штуцер 7,массопровод 10, вентиль 11 и распределительное устройство 12, выполненное в видеполой трубы с отверстиями по периметру инаконечником, Расход раствора контролируют расходомером 3 и по уровню в баке 1.В период нагнетания раствор постепеннозаполняет как мелкие, так и крупные капиллярные каналы и трещины, При этом пу зырьки воздуха, имеющиеся в пористой среде, скапливаются, в основном, в крупных порах, препятствуя дальнейшему проникновению жидкости в пропитываемое тело 13,5 По истечении заданного времени, программное устройство 18 с помощью электромагнита 17 перемещает шток с поршнем золотника 5 в крайнее верхнее положение и перекрывает штуцер 4 с напорным массоп 10 роводом 2, В этом периоде осуществляют сброс давления в поровой системе пропитываемого тела 13, а избыток жидкостй вместе с пузырьками воздуха сбрасывают в сливной бачок 15 по массопроводу 14 через открытый штуцер 16 в золотник 5. При этом золотник является составной частью сообщающейся системы(распределитель 12, емкость 8, бачок 15, причем воздушные пузырьки удаляются автоматически из емкости 8 через устройство 9,20 Циклы нагнетания и сброса давления осуществляют с помощью данного устройства (фиг. 1) до полного насыщения капиллярной системы пористого тела пропитывающей жидкостью,25 При полном насйщении тела 13 скорость фильтрации и расход раствора через пористую среду максимальны и постоянны, что устанавливают по расходомеру 3, В этом останавливают работу золотника, закрывают вентиль 11 и прекращают процесс пропитки.Величину максимального расхода раствора в системе (при полном насыщении капиллярной системы жидкостью) контро .;лируют по известной формуле (2),Применение данного технического ре;шения позволяет: повысить производительность в 23 раза за счет сокращения периода обработки, а также улучшить качество пропитки за счет более полного удаления воздуха из капиллярной системы пористых сред и заполне 40 ния освободившихся пустот внутри объема сооружения закрепляющим необходимым раствором;заполнять поровое пространство материала при небольшом напоре (150.300 мм вод.ст,) эа счет циклического режима про 50 питки, что энергетически и аппаратурно экономичнее и эффективнее (чем непрерывно повышать давление нагнетаемого раствора) в 3,5 раз по сравнению с известными тех 55 ническими решениями; наносить плотный влагонепроницаемый поверхностный слой на заданную глубину обработки, обеспечивающий сборным железобетонным и бетонным элементам и иэделиям (панели подвальнык и цокольных 30 случае отключают программное устройство,этажей зданий; ограждающие конструкции нагнетания пропиточного раствора, с; т,д, разного рода емкостей и резервуаров; сбор- - длительность периода сброса давления ныеэлементы заглубленных насосных стан- и отвода избытка пропиточного раствора, . ций, камер переключения; лотки и камеры с, причем в процессе подачи осуществлятеплосетей; сборные элементы канализаци ют контроль расхода пропиточного раствоонных очистных сооружений, могильников ра с помощью расходомера и заканчивают радиоактивных и химических отходов и др.) пропитку после достижения максимального повышенную сопротивляемость воздейст- расхода пропиточного.раствора при провию влаги, агрессивных сред, мороза и т.д.; хождении его через расходомер при постовосстановить несущую способность и 10 янной скорости.водонейроницаемость существующих мас. Устройство пролитки строительных сивйых бетонных и железобетонных конст- элементов; конструкций и сооружений, сорукций и элементов гидротехнических держащее источник создания избыточного сооружений (доки, эллинги, причалы. мо- давления пропиточного раствора, расходогильники радиоактивных и других особо 15 мер,сливнуюигазараспределительнуюем- вредных веществ), получивших в процессе кости, средство для подачи раствора к эксплуатации деформации и трещины; пропитываемому телу, промежуточную ем-укрепить естественные основания от- кость, разделенную на две полости подвижветственных сооружений (гидротехниче- ной перегородкой со штангой, иских сооружений, опор мостов и т.п.); 20 соединительные трубопроводы с вентиляантисептировать древесину и изделия . ми, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью из дерева (деревянные шпалы, различные повышения производительности, промежу. строительные ответственные элементы и точная емкость снабжена связанным со т,д.), что в целом, по мнению заявйтеля, по- штангой электромагнитным приводом с зазволяет получить высокий народнохозяйст датчиком длительности его включения и вы-.венный эффект. - : ключения и выполнена с тремя входнымиФ о р му л а и-э о б р е те й и я отверстиями, два из которых расположены 1. Способ пропитки строительных эле- на концах и соединены через трубопроводы ментов. конструкций и сооружений. включа-с источником создания избыточного давлеющий подготовку поверхности, 30 ния и сливной емкостью, а третье отверстие размещение элемента во влагонепроницае-: расположено в средней части промежуточмой камере, подачу пропиточного раствора и ной емкости и подсоединено к средству для пропитку при перепаде давления, о т л ич а- подачи раствора.ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения 3. Устройство по и, 2, о т л и ч а ю щ е епроцесса, подачу пропиточного раствора и 35 с я тем, что средство для лодачи раствора .пропитку осуществляют циклически путем . выполнено в вйде герметичной емкости, чередования периодов нагнетания и сброса расположенной между промежуточной и гадавления при соотношении времени перио- . зораспределительной емкостями,дов г Я гс.д., гдето -длительность периода1784461 Составитель В.Гибянскидактор Е. Егорова . Техред М,Моргентал Кор алк Заказ 4339 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКНТ ССС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10