Изобретение 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 натяжением их и заполнением швов и каналов мелкозернистым раствором, склеиванием элементов конструкционными полимеррастворамис 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 непроницаемоVIOs СЛ
GJ 4
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-ла- тексной 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 между бетонными склеиваемыми или соединяемыми элементами ввиду низкой адгезии битума к бетону, а жесткое заполнение не обеспечивает необходимой деформативно- сти 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 компенсацион- ность при воздействии нагрузок,
Это достигается тем, что клеевой герметизирующий шов между стыкуемыми бетон- ными поверхностями выполняется из модифицированного тиоколового либо си- локсанового 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 совулка- низацию системы бетон-герметик как в свежеуложенном, так и в затвердевшем состоянии. Заполнение полости шва безусадочным материалом из цементно-песчаной смеси с полимерными добавками, обладающим высокой прочностью и непроницаемостью, образует совместно с клеевым швом компенсационный стык, сохраняющий свою
0 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
5 более 1 мм, что позволяет указанный стык применять в несущих, нагруженных конструкциях и полностью передавать продольные сжимающие или растягивающие усилия.
0 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
5 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
0 балочки пропаривались по режиму 3 + 3+5 + 4 при 75°С и устанавливались в металлическую форму 4 х 4 х 16 см, в которой повер- хности 3 и 4 балочек смазывались герметиком толщиной 0,5, 1 и 2 мм, после
5 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
0 их свойства представлены в табл. 1-4.
Образцы твердели 7 сут при 20°С + 5 и относительной влажности воздуха 100% в камере нормально-влажного твердения, после чего испытывались на прочность при
5 разрыве (согласно ГОСТ 10060-76), прочность при изгибе (согласно ГОСТ 10180-78), прочность на удар (согласно ГОСТ 14235- 60); величину адгезии стыкового соединения по прочности на разрыв (ГОСТ
0 10060:76).
Стойкость стыка кмногократным циклическим нагреваниям и охлаждениям определялась путем выдержки образцов, выполненных в течение 4 ч при 70°С в тер5 мокамере и 4 ч в морозильной камере при температуре минус 20°С с последующим нагревом на воздухе в течение 16ч при плюс 20°С + 5°С. После 100 циклов нагревания и охлаждения образцы испытывались на прочность при разрыве, величину адгезии и
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 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 нор- мально-влажностных условиях.
Испытания водонепроницаемости стыков проводились на специальных образцах, представленных на фиг.З.
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
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
0 раствора), так и конструкцией стыка.
Благодаря предлагаемой конструкции твердение безусадочного раствора стыка и вулканизация герметика клеевого шва протекает одновременно за счет щелочной сре5 ды цементного камня и наличия в нем окислов СаО, А120з, Ре20з, вулканизирующих и упрочняющих герметик. Интенсификация вулканизации герметика и его упрочнение происходят дополнительно за
0 счет наличия жидкой фазы в свежеуложенном безусадочном растворе (герметики си- локсанового типа). Выделяющаяся же при вулканизации герметика влага (в тиоколо- вых герметиках) связывается свежеуложен5 ным раствором и не ослабляет шва. Входящие в составы герметиков добавки - промоторы адгезии силанового и силаноль- ного типа (аэросилы, тетраэтоксисиланы) оказывают ускоряющее воздействие на
0 твердение безусадочных растворов, модифицированных полимерными добавками, образуют дополнительные связи на границах раздела, причем,поскольку возникновение этих связей происходит в присутствии
5 влаги и носит обратимый характер, шов характеризуется незатухающим ростом адгезии со временем.
Толщина герметизирующего шва, как показали эксперименты, не должна превы0 шать 1 мм (см, сравнение результатов табл.5). Это объясняется ускорением вулканизации с уменьшением толщины, а также уменьшением внутренних напряжений при отверждении и ориентационных эффектов,
5 приводящих к анизотропии шва.
Сущность изобретения состоит в том, что клеевой шов и полость стыка выполнены из взаимодействующих материалов, вызывающих совулканизацию герметика и рас0 твора стыка и твердение цементного камня и обладающих достаточно высокими прочностными и деформативными свойствами.
Экономический эффект от применения предлагаемого компенсационного стыка по предварительным расчетам составит только
5 за счет замены традиционных стыков в метростроении 13 руб. на 1 п.м.
Формула изобретения 1.Стык, включающий клеевой шов между стыкуемыми поверхностями и образованную в зоне клеевого шва стыковочную полость, заполненную бетоном, отличающийся 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.
2.Стык по п.1, от л и ч а ю щи йся тем, что в качестве герметика применяется ти- околовый или силоксановый герметики, а в качестве их модифицирующих добавок - кремнийорганические промоторы адгезии.
3. Стык по п.1, от л и ч а ю щи йся тем, что в качестве полимерных добавок к без- усадочному элементу использованы эмульсии каучуков или силоксановые жидкости с пластификатором.
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 кремнийор- ганические 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
Герметизирующие составы для нанесения на поверхность стыка
Т а б л и ц а 1
Составы безусадочных цементных растворов
Основные свойства герметизирующих составов
Таблица2
ТаблицаЗ
11176543412
Таблица4 Основные физико-механические свойства безусадочных цементных растворов
Таблица 5
ггти
§
Ґ
/
/ / //
У
о
Ш79911
J
7ЪЗ
i&SO
| 0 |
|
SU159564A1 | |
| Выбрасывающий ячеистый аппарат для рядовых сеялок | 1922 |
|
SU21A1 |
| Стрелецкий Н.Н | |||
| Сталежелезобетонные пролетные строения мостов | |||
| М.: Транспорт, 1981, гл.2,4, с.52-60. | |||
