Деформационный шов Советский патент 1993 года по МПК E02B3/16 E02B5/02 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к устройствам для герметизации деформационных швов облицовок каналов, прудов, водохранилищ и других строительных объектов.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности конструкции шва. .-- На фиг, 1 приведена конструкция предлагаемого деформационного шва, устроенного в зимний период времени (разрез); на фиг. 2 - то же в летний период времени.

Деформацион ый шов в форме перевернутой трапеции содержит размещенный на постилающем облицовку грунте упругий элемент, выполненный, например, из вулканизированной резины. Основание 1 упругого элемента пригружено с боков тыльной поверхностью,образующих шов плит 2,при этом основание 1 упругого элемента шириной, например, 150.,,200 мм, имеет волнистую верхнюю поверхность, причем толщина выпуклых участков находится, например, в пределах 3...4 мм, а вогнутых 1,5...2,0 мм. Кроме того, упругий элемент снабжён сообщенными со средней частью основания 1, например, через 400...700 мм, анкерами 3, которые размещены п центральной части полости шва в расширяющемся элементе 4, например, в песчано-цементном растворе, причем в местах сообщения с анкерами 3 основание 1 армировано в целях усиления жестким стержнем 5, например, металлическим или пластмассовым. Зона контакта упругого элемента с боковой поверхностью плит 2 и тыльной поверхностью плит 2 с основанием 1 упругого элемента содержит антифрикционный состав 6, например, пластичную смазку-солидол, пушечную смазку.

Х1

00

00

со

о

технический разелии и т.д. Кроме того, расширяющийся элемент 4 выполнен с учетом максимально возможного его сдвига в вертикальной плоскости в полости шва при линейной температурной деформации плит 2 до положения заподлицо с верхней плоскостью облицовки.

Другим вариантом конструкции предлагаемого деформационного шва является то, что боковая поверхность, образующих шов плит 2 и упругий элемент выполнены из антифрикционного эластомера. При этом варианте антифрикционный состав 6 из конструкции шва можно исключить.

Деформационный шов устраивают в зимний период времени следующим образом:

на подготовленное грунтовое ложе канала укладывают посредством автокрана вначале донные сборные железобетонные плиты 2, До контакта плиты 2 с грунтом под ее тыльную поверхность на дно канала рас- тилают упругий элемент, верхнюю поверхность основания 1, которого предварительно покрывают 1...2.ММ слоем анти- фрикционного состава б, в качестве которого используют, например, пластичную сма,зку, Затем производят пригрузку основания 1 упругого элемента плитой 2, При ширине основания 1 упругого элемента в пределах 150...200 мм его пригружают плитой 2 на 50...75 мм с таким расчетом, чтобы ширина нижней части образуемого деформационного шва составляла примерно 50 мм (наиболее распространенный размер шва), а анкер 3 упругого элемента размещался в центральной части полости шва. При этом, если деформационные донные швы совпадают с откосными, то упругий элемент рзстилают по всему периметру земляного ложа канала, в противном случае длину упругого элемента ограничивают размерами соответствующих деформационных швов (донных или откосных). Вслед за укладкой донных плит 2 производят укладку откосных плит 2 на подготовленное ложе канала с пригрузкой ими основания 1 упругого элемента по описанной выше технологии.

После завершения работ по укладке в грунтовое ложе канала облицовочных плит 2 производят дальнейшее обустройство деформационного шва в нижеследующей последовательности:

боковую поверхность, образующих де- формационный шов плит 2 покрывают анти- фрикционным составом 6 (пластичной смазкой) слоем 1...2 мм..Затем производят заполнение полости шва расширяющимся элементом -1 (цементно-песчаным раствором). Толщина слоя расширяющего элемента 4 (Н) в полости шва определяется зависимостью:

H ri-Ah где h - толщина плиты, мм;

Ah - максимальная величина сдвига расширяющегося элемента в вертикальной плоскости в летний период времени под воздействием линейных температурных деформаций плит, мм.

Величину h определяют исходя из нижеследующей расчетной схемы:

схема, составленная исходя из условия, в соответствии с которым максимальное увеличение (уменьшение) ширины деформационного шва составляет 20 мм на 18 погонных метров сборных железобетонных плит, приведена на фиг. 3.

Alodiu + Alnp, Д1лев Al

Jnp

Д 1общ -температурно-линейное расширение обеих плит;

Д 1лев - температурно-линейное расширение левой плиты;

д пр - температурно-линейное расширение правой плиты;

L - угол Наклона боковой грани бетонной плиты.

С С Из ЛСТС видно, что tgtf

где: С С Ah, CF или tg a -рДt Inp

Отсюда Ah А1Пр tg a Пример: при 10 мм

Тогда, в соответствии с приведенным примером, при угле с 45° и толщине плиты h 80 мм, толщина слоя, вносимого в полость шва расширяющегося элемента (Н) должна составить 70 мм (Н h- Ah 80- ). При интервале между деформационными швами б и 12 м Ah составит соответственно 3,33 и 6,66 мм при Н 73,66 и 76,33 мм. После внесения в полость шва расширяющегося элемента 4 работы по обустройству деформационного шва заканчивают.

Деформационный шов работает следующим образом:

В весенне-осенний и летний период времени в связи с возрастанием температур происходит сдавливание расширяющегося элемента 4 в полости, устроенного в зимний период деформационного шва плитами 2. Благодаря наличию антифрикционного составп 6 в зоне контакта боковой поверхности плиты 2 с расширяющимся элементом 4, сопровождается его выдавливанием из полости шва без физических разрушений (как известно, в обычных условиях расширяющийся элемент 4, представленный песчано- цементным или бетонным раствором вследствие своей несживаемости при сдавливающем воздействии плит 2 подвергается физическим разрушением, появляются трещины через которые затем проникают сорняки и происходят фильтрационные потери вода из каналов).

Аналогично этому, наличие антифрикционного состава б в зоне контакта тыльной стороны плиты 2 с основанием 1 упругого элемента обеспечивает скольжение первого из них по поверхности второго без деформации последнего,

Антифрикционный состав б может быть исключен из конструкции предлагаемого деформационного шва в случае выполнения упругого элемента и образующих деформационный швов боковых поверхностей плит 2 из антифрикционного эластомера (скользкая резина). Присадка к боковым поверхностям плит 2 полос антифрикционного эластомера может быть произведена, например, посредством приклеивания их к ней. Указанный материал, сохраняя все преимущества обычных резин,обладает весьма малой прилипаемостью к металлам, керамике, дереву и другим материалам, благодаря которой коэффициент трения скользкой резины почти на порядок меньше, чем у обычных эластомеров. Благодаря этому резко повышается надежность многочисленных устройств, периоды активной работы которых чередуются с длительными паузами, что особенно важно для механизмов, работающих, например, в морской воде. Из- за своей химической инертности антифрикционные эластомеры более стерильны и гигиеничны, сохраняются значительно лучше и оказываются более стойкими по сравнению с обычными резинами,

В Советском Союзе на скользкую резину переведен ряд нефтяных трубопроводов, в том числе нефтепровод Дружба.

При максимально возможном сдвиге в летний период расширяющегося элемента 4 в полости деформационного шва его верхняя поверхность, в соответствии с вышеприведенным расчетом будет находиться примерно заподлицо с верхней плоскостью облицовки. Выдавливание расширяющегося элемента 4 из полости шва ведет к растя- жению ножки 7 анкера 3 и аккумулированию ею энергии сдавливающего воздействия плит 2. Растяжение ножки 7 анкера 3 не влечет за собой деформации основания 1 упругого элемента, в виде его прогиба и смещения в полость деформационного шва, так как этому явлению препятствует 5 наличие в основании 1 жесткого стержня 5. Аккумулирование ножкой 7 анкера 3 энергии сдавливающего воздействия плит 2, обусловлено свойствами материала, из которого он исполнен. В частности, выполнен10 ный из эластомера упругий элемент имеет высокую эластичность, то есть способность к большим обратным деформациям, до 500%. При исходной длине ножки 7 анкера 3 равной, например, 25 мм при максимально

5 полном выдавливании расширяющегося элемента 4 из полости шва в летний период времени ее длина составит для вышеприведенного примера 35 мм, т.е. увеличится на 40%. При эластичности материала, напри0 мер, равной 350% указанная величина растяжения свидетельствует 6 реализации свойства эластичности лишь на 140% или в 2,5 раза меньше возможной. Следовательно, материал будет работать далеко от пре5 дела своих возможностей, что гарантирует длительное и надежное его функционирование. При снижении температуры окружающей среды в связи со сменой, например, время года, будет происходить температур0 ное сжатие плит 2 с соответствующим увеличением ширины полости шва. В результате расширяющийся элемент 4, размеры которого практически остаются неизменными, входит в полость шва, заполняя

5 собой образующийся в процессе увеличе-. ния ширины шва, зазор. Такое вхождение расширяющегося элемента 4 в полость шва происходит как под воздействием их собственного веса, так и, в особенности, вследст0 вне вдвитания его. в шов анкером 3 в

результате обратимой деформации ножки 7,

сообщенной с основанием 1 упругого эле мента. . .

5 Попеременное вхождение расширяющегося элемента 4 в полость шва и выдавливание его из него во времени протекает очень медленно, так как смена времен года носит длительный характер. Суточные же

0 колебания температур, связанные со сменой дня и ночи также протекают постепенно и не имеют столь большой амплитуды, как во временах года. Это, а также наличие антифрикционного состава б снижающего

5 коэффициент трения подвижных трущихся поверхностей является фактором, обуславливающим надежную работу предложенного деформационного шва, при этом благодаря антифрикционному составу 6 устраняется пристенный эффект, т.е. затекание воды в зону контакта расширяющегося элемента А с боковой поверхностью плит 2. В качестве антифрикционного состава б может быть использована, например, такая пластичная смазка, как солидол синтетический (ГОСТ 4366-76) или жировой (ГОСТ 1033-79), Выбор этих смазок обусловлен их низкой стоимостью широкой распространенностью, экологической безвредностью, долговечностью и хорошими технологическими свойствами, Солидолы являются про- дуктами синтетических жирных кислот, имеют широкий интервал работы от -50 до +70°С. Предел прочности солидолов велик, что позволяет применять их в подшипниках качения при частоте вращения до 1...3 тыс. мин. без сброса с движущихся дета-: лей. Солидолы хорошо сопротивляются смыванию с открытых поверхностей дождем, длительное же пребывание в воде не изменяет их внешний вид и свойства (см.В.В.Син ицын. Пластичные смазки в СССР. М., Химия, 1984, с.25..29). При отсутствии солидолов их можно изменить любой другой пластичной смазкой, например, ПУ шечной,литолом, зимолом, техническим вазелином и т.д.;... . :

. Высокий противофильтрационный эффект предложенного шва обусловлен также свойствами хорошего копирования поверхности контактирующего с ним тела, то есть упругим элементом, выполненным из вулканизированной резины. Прижатый к твердой поверхности (тыльной поверхности плиты) эластомер как бы вписывается в эту поверхность, точно повторяя, только негативно, все свойства ее рельефа. Это свойство резины широко используется для уплотнения м герметизации различных технических устройств и сооружений. В связи с этим основание 1 упругого элемента, верхняя поверхность которого для повышения эффекта герметизации шва имеет волнистую поверхность в поперечном сечении, плотно прилегая к тыльной стороне плиты, является существенным фактором снижающим величину фильтрационных потерь воды из каналов.. .

Дополнительной положительной особенностью предложенного деформационного шва является то, что благодаря плотному прилеганию основания 1 упругого элемента к тыльной стороне плит 2 устраняется возможность внедрения проростков

сорных растений через зазоры в деформационный шов. Проникновение же сорняков в шов непосредственно через основание 1 упругого элемента, разрушив его целостность, представляет для них непосильную задачу, так как его толщина находится в пределах 1,5...4 мм, В частности, опыты Тур- кменНИИГиМ показали, что через полиэтиленовые листы высокого давления

толщиной 1,0...1,0 мм в течение 2-х лет наблюдений сорная растительность не прорастала. Фактором, снижающим вероятность прорастания через шов сорняков является также нал.ипание антифрикционного состава 6 в конструкции шва, так как она (пластичная смазка) обладает свойствами контактного гербицида.

Таким образом, предложенная конструкция деформационного шва, позволяет

избежать разрушения герметизирующего материала шва под воздействием физических и биологических факторов и тем самым дает возможность повысить его противофильтрационный эффект, а следовательно,

и надежность работь;.

Формула изобретения

1. Деформационный шов, выполненный в форме неправильной трапеции и включающий упругий и расширяющийся элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности шва, упругий элемент снабжен сообщенными с его основанием, размещенными в расширяющемся элементе и равноотстоящими друг от друга анкерами, причем верхняя поверхность основания упругого элемента вы- полнена в поперечном сечении волнообразной и пригружена с боков тыльной стороной образующих шов.плит, а в местах сообщения с анкерами основание армировано жестким стержнем, при этом зона контакта боковой поверхности плит с расширяющимся элементом и упругого элемента с тыльной стороной плит содержит антифрикционный состав, а расширяющийся элемент выполнен с возможностью его перемещения в вертикальной плоскости при линейной температурной деформации

плит.

2. Шов по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, боковая поверхность образующих шов плит и упругий элемент выполнены из антифрикционного эластомера.

Использование: для герметизации деформационных швов облицовок каналов; прудов, водохранилищ и других строительных объектов. Сущность изобретения: упругий элемент деформационного шва, выполненного в форме неправильной трапеции, имеет основание, верхняя поверхность которого выполнена в поперечном сечении волнообразной и пригружена с боков тыльной стороны образующих шов плит. Кроме того, упругий элемент снабжен равноотстоящими друг от друга анкерами, размещенными в расширяющемся элементе, причем в местах сообщения с анкерами основание армировано жестким стержнем, при этом зона контакта боковой поверхности плит с расширяющимся элементом и упругого элемента с тыльной поверхностью плит содержит антифрикционный состав, например, пластичную смазку, причем расширяющийся элемент выполнен с учетом возможного его сдвига в вертикальной плоскости при линейной температурной деформации плит. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.