Стык

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1765434 А Е 21 О 11/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Минская научно-исследовательская лаборатория по водозащите тоннельных сооружений(56) Авторское свидетельство СССРМ 159564, кл, Е 21 О 11/00, 1986,Стрелецкий Н,Н. Сталежелезобетонныепролетные строения мостов, М,; Транспорт,1981, гл.2,4, с.52 - 60,(57) Изобретение относится к горному делуи м.б, применено при строительстве тоннелей. Цель - повышение адгезии стыкуемыхповерхностей, 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 натяженирозостоикости 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,(Л 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 непроницаемостью, но со временем, как показал опыт, адгезия уменьшается до минимума, шовстареет и становится проницаемым. Заполнение швов растзором на напрягающем цементе с большим расширением исамонапряжением приводит к напряжениям в стыке, приводящим к скалыванию иразрушению железобетонных конструкцийи 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 спроклейкой их битумной мастикой и др, Однако перечисленные стыки не обеспечивают прочного адгезионного сцеплениямеждубетонными склеиваемыми или соединяемыми элементами ввиду низкой адгезиибитума к бетону, а жесткое заполнение необеспечивает необходимой деформативности соединения.Наиболее близким к предлагаемому является стык, включающий клеевой шов между стыкуемыми поверхностями иобразованную в зоне клеевого шва стыковочную полость, заполняемую монолитнымжелезобетоном или сборными железобетонными плитами, проклеенные битумноймастикой,Недостатками известного стыка являются трудоемкость выполняемого соединения, низкая адгезия клеевого шва к бетону, водопроницаемость заполняемой стыковойполости и низкая деформативность шва, необеспечивающая достаточной компенсации при попеременном механическом и тепловом воздействии, что приводит к появлениютрещин и проницаемости швов, Целью изобретения является получение,стыка, характеризуемого высокой адгезией к стыкуемым поверхностям, водонепроницаемостью, морозостойкостью и высокойдеформативностью, обеспечивающей необходимую подвижность и компенсационность при воздействии нагрузок,Это достигается тем, что клеевой герметизирующий шов между стыкуемыми бетонными поверхностями выполняется измодифицированного тиокалового либо силоксанового герметика толщиной до 1 мм.с заполнением стыковочной полости различной толщины безусадочным .цементнымраствором 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 затвердевшемсостоянии, Заполнение полости шва безуса 5 дачным материалом из цементно-песчанойсмеси с полимерными добавками, обладающим высокой прочностью и непроницаемостью, образует совместно с клеевым швомкомпенсационный стык, сохраняющий свою10 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 не15 более 1 мм, что позволяет указанный стыкприменять в несущих, нагруженных конструкциях и полностью передавать продольные сжимающие или растягивающиеусилия.20 На фиг,1-3 показана схема предлагаемого устройства.П р и м е р. Были изготовлены образцыстыков согласно прототипу и изобретению,представляющие собой балочки 40 х 40 х 7525 мм, выполненные из обычного бетона марки"400", В/ц = 0,4 с замоноличенными в нихпо центру металлическими втулками 1 срезьбовыми отверстиями (фиг,1) и армирующими стержнями 2, После бетонирования30 балочки пропаривались по режиму 3+ 3+5+ 4 при 75 С и устанавливались в металлиочес кую форму 4 х 4 х 16 см, в которой поверхности 3 и 4 балочек смазывалисьгерметиком толщиной 0,5, 1 и 2 мм, после35 чего оставшаяся полость толщиной 7,5-9 ммсразу же заполнялась свежим безусадочным цементным раствором марки "600" сполимерными добавками, Составы герметиков и безусадочных цементных растворов и40 их свойства представлены в табл,1 - 4.Образцы твердели 7 сут при 20 С + 5 иотносительной влажности воздуха 1007 ь вкамере нормально-влажного твердения, после чего испытывались на прочность при45 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 (ГОСТ50 10060-,76),Стойкость стыка кмногократным циклическим нагреваниям и охлаждениям определялась путем выдержки образцов,выполненных в течение 4 ч при 70 С в тер 55 мокамере и 4 ч в морозильной камере притемпературе минус 20 С с последующим нагревом на воздухе в течение 16 ч при плюс20 С+ 5 С. После 100 циклов нагревания иохлаждения образцы испытывались напрочность при разрыве, величину адгезии ина 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 наносился 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 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 среднем 5000 циклов), в то время как клеевой шов согласно прототипу во многом теряет свои свойства. Морозостойкость иводонепроницаемость стыка в несколькораз лучше, чем у прототипа,Наблюдаемые высокие физико-механические и деформативные свойства стыкаобъясняются применением как предлагаемых материалов (герметика и безусадочногораствора), так и конструкцией стыка.Благодаря предлагаемой конструкциитвердение безусадочного раствора стыка ивулканизация герметика клеевого шва протекает одновременно за счет щелочной среды цементного камня и наличия в немокислов СаО, АгОз, РегОз, вулканизирующих и упрочняющих герметик, Интенсификация вулканизации герметика и егоупрочнение происходят дополнительно засчет наличия жидкой фазы в свежеуложенном безусадочном растворе (герметики силоксанового типа), Выделяющаяся же привулканизации 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 натвердение безусадочных растворов, модифицированных полимерными добавками,образуют дополнительные связи на границах раздела, причем, поскольку возникновение этих связей происходит в присутствиивлаги и носит обратимый характер, шов характеризуется незатухающим ростом адгезии со временем.Толщина герметизирующего шва, какпоказали эксперименты, не должна превышать 1 мм (см, сравнение результатовтабл.5). Это обьясняется ускорением вулканизации с уменьшением толщины, а такжеуменьшением внутренних напряжений приотверждении и ориентационных эффектов,приводящих к анизотропии шва.Сущность изобретения состоит в том,что клеевой шов и полость стыка выполненыиз взаимодействующих материалов, вызывающих совулканизацию герметика и раствора стыка и твердение цементного камняи обладающих достаточно высокими прочностными и деформативными свойствами.Экономический эффект от примененияпредлагаемого компенсационного стыка попредварительным расчетам составит толькоза счет замены традиционных стыков в метростроении 13 руб. на 1 п.м.Формула изобретения1.Стык, включающий клеевой шов между стыкуемыми поверхностями и образован1765434 Таблица 1 Герметизирующие составы для нанесения на поверхность стыка Расхо, мас,ф Наименование компонентов54,08 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 ющ и й с я 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(ТУ 38-105-1131-77) Вул канизирующая паста Б(ГО СТ 14922 - 77) или его отходы Каменноугольная смола(ТУ 38 - 105 - 12-91-84) Вул канизирующая паста М 12,Стык по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что в качестве герметика применяется тиоколовый или силоксановый герметики, а в качестве их модифицирующих добавок - 5 кремнийорганические промоторы адгезии. З.Стык по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что в качестве полимерных добавок к без 10 усадочному элементу использованы эмульсии каучуков или силоксановые жидкости спластификатором,Составы безусадочных цементных растворов 1765434 Основные свойства гермети щих соста 10 Та бл и ца 2 Та бл12 1765434 Таблица 4 Основные физико-механические свойства безусадочных цементных растворов ица Величина Показатель Прототип Предлагаемый объект ющ и Прочность образцов приразрыве, МПа 4,0-5,4 2,1 3,7 Прочность образцов приизгибе, МПа 8,6 10,4 0,6 Прочность на удар, Дж/смз 0,2 4500-5500 1000 3000 Ксг по прочности приразрыве 0,45 0,85 О, 91-0, 99 Кс по прочности приизгибе 0,8 0,95-1,0 0,5 адгезия после циклических испытаний Водонепроницаемость, атм Адгезия клеевого шва ксвежему и затвердевшемубетону, МПа Стойкость к многократнымциклическим воздействиям,растяжение - сжатие,циклов Стойкость к многократнымциклическим нагреваниям, и охлаждениям после100 циклов Морозостойкость стыковогосоединения, количествоциклов Полнаяпотеряадгезии 1502герметизирующего слоя до1 мм 13,5-16,01,7-2,3 Выше прочностибетона на разрыв Выше прочностибетона на раз- рыв 370-50018 о герметизирующего слоя 2 мм Выше прочностибетона на разрыв Выше прочности бетона на раз- рыв1765434 оставитель Д.френкехред М,Моргентал едактор З,Ходаков Корректор О.Юрковецка Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 3366 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5