Способ пропитки строительных элементов, конструкций и сооружений и устройство для его осуществления
Использование: в строительстве и технической мелиорации, а также для защитной обработки строительных элементов и конструкций, направленной на повышение их долговечности, несущей способности. Сущность изобретения Подачу пропиточного раствора и пропитку конструкции осуществляют циклически путем чередования периодов нагнетания и сброса давления при соотношении времени периодов TH Тсд , где гн - длительность периода сброса давления пропиточного раствора, с; Тс д - длительность периода сброса давления и отвода избытка пропиточного раствора , с. При этом 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. Устройство для пропитки содержит источник создания избыточного давления пропи гочного раствора, расходомер, сливную и газораспределительную емкости, СрёдЬтЁа для подачи раствора к пропитываемому телу, промежуточную емкость, разделенную на две полости подвижной перегородкой со штангой, а также соединительные массопроводы с арматурой, при этом промежуточная емкость снабжена связанным со штангой электромагнитным приводом, содержащим задатчик длительности его включения и выключения, и вьТЙШТн нга с тремя входными отверстиями,Два из которых расположены на концах л соединены через трубопроводы с источником создания избыточного давления и сливной емкостью, а третье отверстие расположено средней части промежуточной ёмкости и подсоединено к средству дли rfouaWpacTBOpa. Устройство содержит средство для подачи раствора, выполненное в виде герметичной емкбстй, расположенной между промежуточной и газораспределительной емкостями , 2 с и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С 4 00 4 О
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
4
IQQ
Ф фь
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763968/33 (22) 05.12.89 (46) 30.12.92, Бюл. N 48 (71) Ленинградский государственный институт по проектйрованию водохозяйственного и мелиоративного строительства "Ленгипроводхоз" (72) В.Л,Гибянский, В.М.Иванов и А.Я.Кулик (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 293687, кл. В 27 К 3/02, 1972.
Патент Великобритании N 1399510, кл. Е 02 D 3/10, 1975.
Авторское свидетельство СССР
N 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 СТРОИТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ, КОНСТРУКЦИЙ И СООРУЖЕНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: в строительстве и технической мелиорации,: а также для защитной обработки строительных элементов и конструкций, направленной на повышение их долговечности, несущей способности.
Сущность изобретения. Подачу пропиточного раствора и пропитку конструкции осуще„ ствляют циклически путем чередования периодов нагнетания и сброса давления при соотношении времени периодов гн гс.д., где тн — длительность периода; сброса давления пропиточного раствора, с;
r<.д, — длительность периода сброса давлеИзобретение относится к строительству и технической мелиорации и может быть использовано для защитной обработки строительных элементов и конструкций, на„„5U -1 784461 А1
<я)ю В 28 В 11/00// Е 04 В 1/62 ния и отвода избытка пропиточного раствора, с, При этом в процессе подачи осуществляют KQHTpoëь расхода пропиточ ного раствора с помощью расходомера и заканчивают пропитку после дОстижения Макси мального расхода пропиточного раствора при прохождении его через расходомер при постоянной скорости. Устройство для пропитки содержит Йстбчййк"создания избыточного давления пропитанного раствора, расходомер, сливную и газораспределительную емкости,"србдсгва для пбдачи раствора к и ройитываемому" телу, промежуточную емкость,. разделейную на две полости подвижной перегородкой со штангой, а также соединительные массопроводы с арматурой, при этом промежуточная емкость снабжена связанным со штангой электромагйитным приводом, содержащим задатчик длйтельности его включения и выключения; и выпблнейа С тремя входными отверстиямй ;Два"из которых рас- положены на концах и соединены через трубопроводы с источйиком создания избыточного давления и сливной емкостью, а третье отверстие распбложено в Средней части" йромежуточйой емкости и подсоединено к средству для подачи раствОра. Устройство содержит средство" для подачи (,Ь раствора, выпблненное в вйде герметичной емкОсти расположейной между промежуточной и газораспределительной емкостями, 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 2 ил. правленной на повышение их долговечности, несущей способности, а также придания им свойств огнестойкости, биостойкости, водостайкости, прочности, 1784461
20 той систем. 25
Одйако эти устройства имеют ограни30
Известен способ, предназначенный для 35
50
55 сопротивляемости атмосферным воздействиям и агрессивным средам, Известен способ пропитки древесных строительных материалов путем нагнетания в них пропиточного раствора, подаваемого под давлением.
Данный способ предназначен, главным образом, для пропиткй короткометражной . древесины пористых лиственных пород в сочетании с операцией глубокого вакуумироваййя до 380 мм рт.ст. и давления до 8 кгс/см в те4ейие.40 мин, Однако способ не удаляет большую часть воздуха, находящегося в межпоровом пространстве древесины, и не может быть использован для обработки крупных строительных изделий и сооружений после их возведения на месте, например, оснований и фундаментов, построенных сооружений.
Устройства, используемые для реалиэации аналогичных способов содержат пропиточную камеру; системы нагнетания и отвода пропиточного раствора. систему вакуумирования и механизм управления рабоченные возможности применения. Они предназначены для пропитки отдельных ограничен ных по габаритам элементов и изделий из пористых материалов и не могут быть использованы для обработки значительных по обьему пористых сред, например, оснований и фундаментов уже построенных зданий, сооружений. введения под вакуумом цементирующего раствора в жидком или полужидком состоянии непосредственно s трещины или крупные пустоты в искусственном или естественном сооружении. Способ включает подготовку поверхности, размещение строительного элемента во влагонепрони-. цаемой камере. подачу пропиточного раствора и йропитку йри перепаде давления.
Однако данное техническое решение не обеспечивает ускорение процесса пропитки и удаление пузырьков воздуха из внутренних слоев пропитываемого элемента, что снижает эффективность процесса в целом 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, разделенную на две полости подвижной
15 перегородкой 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 пе-. риодов нагнетания и сброса давления при соотношении времени периодов fg < tc.д:. где тн — длительность периода нагнетания пропиточйого раствора, с; т .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.
B 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 íà 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.
1784461
Кроме того, средство для подачи рас- дить пузырьки"воздуха из пористой среды твора выполнено в аиде герметичной емко- вместе с избыточным пропиточным раствости, расположенной между промежуточной ром, что позволяет сократить продолжии 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, порипористых материалов, помещаемых в гер- 10 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- - ri + (: 1:. A — P — +(— ) .- —, -,— -
Г,.л. -(н — +(А — Р) 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; массопровода 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 давлетройством 9; массопровода 10 с запорным ния, см вод.ст„ устройством 11, связывающего емкость 8 с K — 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; t глубина(длина) пропитываемого слоя, электромагнита 17, связанного с эолотйи- пористой среды, см; ком и программным устройством 18, содер- Н вЂ” высота подъема пропиточного расжащего задатчик 19 длительности команд 30 твора и пузырьков воздуха при сбросе давпериодов нагнетания и сброса давления лейия в системе, см; при помощи золотника материальнымй flo- тс.д, — время сброса давления, с (мин). токами: герметичной камеры 20 с пропиты- При этом длительность периода нагневаемым элементом 21, тайия пропиточното раствора в пористую
Способ пропитки пористых сред заклю- 35 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 дав- . мощью предлагаемого устройства. лением подают пропиточный раствор до,40 Пример 1, Требуется повысить проч. полного их насыщения. Проникая в глубь ность, водостойкость и устойчиво ть против среды по межпоровому пространству (в бе- . агрессивных сред сооружения из кирпичной тонной или кирпичной среде) или капилля- кладки (фиг, 1, поз. 13), содержащей трещи- рам (в деревянных конструкциях) ны и пустоты, пропиточный раствор перемещает пузырь- 45 Для этой цели используют, например, . ки воздуха в более отдаленные слои матери- известный 25...50% 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 в пористой среде пропиточного раство- 50 кцию источника напора. ра. При заметном замедлении скорости . Способ пропитки сооружения осущестпроникновения пропиточного раствора в вляют в 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, подключендавлением и снова сбрасывают его избыток.. ный к системам нагнетания и сброса давле- .
Чередованиепериодовнагнетанияисброса ния (фиг. 1); устанавливают в зонах давления позволяет периодически выво- пропитки и соприкосновения пропитывае1784461
40
45 18) и задатчика времени (поз, 19) определяют вначале по формуле (1), а затем также уточняют экспериментально.
По расчету находят для бетона:
50 068 сс,д. . (50 — 100 + (187 - 80 ) Iр д . ° -з
187 — 80 х . + ) =25 мин;
Из условия надежной работы системы
55 пропитки в целом принимают н «25 мин
Далее, уточненные экспериментально уставки т,.д. -15 мин vt> -3,5 мин устанавливают на задатчике времени, С помощью
7 мого тела (сооружения) с окружающей средой влагонепроницаемое ограждение, либо влагонепроницаемое покрытие для предот.вращения выхода пропиточного раствора
: наружу; заделывают зону соприкосновения распределителя (поз. 12) и пропитываемого тела (поз. 13) цементирующим раствором; пропитывают цементирующим материалом зону соприкосновения основания сооружения с грунтом до водонепроницаемого состояния для искл ючения потерь пропиточного раствора в окружающую среду; нагнетают через распределитель пропиточный раствор в пропитываемое тело под давлением напора с помощью системы нагнетания (фиг. 1); нагнетают пропиточный раствор циклически путем чередования периодов нагнетания и сброса давленйя за счет переключения золотника с помощью программного устройства(поз, 18) на заданный 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
te, . — (50 - 100 + (175 — 70 ) In
0,57
С,д.— х
175 — 70
) =3400 с. 57 мин; определяют длительность периода нагнетания пропиточного раствора из соотношения: т „ t .д, ==57 мин; принимают длительность периода нагнетания r = 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 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 повышения уровня пропйточного раствора в сливном бачке (поз. 15), которая
20 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 раствооа в конце пропитки е единицу времени, см /с; . Л V — объем пропиточного раствора из расходного бака (поз, 1) поступившего в пористую среду за время 6 t, смз;
Л t — время истечения раствора (композиции) объемом из бачка (поз. 1), с; заканчивают пропитку и останавливают работу устройства, реализующего способ.
Пример 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
1784461
10 программного устройства (поз. 18). и золотника (поз, 5) осуществляют работу системы, реализующей способ, в заданном технологическом режиме пропитки конкретного бетонного сооружения до полного насыщения
его капиллярной системы принятым пропиточным раствором в заданной зоне.
Пример 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 температуры
60...80ОС 59...61 водной эмульсией yrheaoдородформальдегидной смолы, и пропитывают их по предложенному способу, что позволяет сократить время пропитки (при прочих равных условиях) с 20...30 мин до
3...6 мин, что более эффективно и производительнее по сравнению с известными техническими решениями.
При этом герметичная камера смонти, рована с воэможностью размещения в ней элемента строительной конструкции, подключения золотника. создания необходимого режима пропитки, подвода и отвода пропиточйой жидкостичерез газораспределительную емкость (поз. 8).
Работа устройства пропитки строительных элементов, конструкций, сооружений осуществляется следующим образом.
Заливают в бак 1, выполняющий функцию источника напора, например. насосом необходимое количество пропитывающего раствора. Определяют с помощью формулы (1) длительность периода сброса давления с учетом известных физических характеристик фильтрационных свойств строительного материала и найденных (экспериментально) параметров, входящих в формулу. Устанавливают временные уставки на задатчике времени 19 и включают программно-временное устройство 18, которое подает команды на электромагнит 17 для перемещения штока с поршнем золотника 5.
В крайнем нижнем положении штуцер
16 перекрыт. Из источника напора 1 пропитывающйй раствор подают под напором в пористое тело 13 через массопровод 2, расходомер 3, штуцер 4, золотник 5, штуцер 7, массопровод 10. вентиль 11 и распределительное устройство 12, выполненное в виде полой трубы с отверстиями по периметру и наконечником. Расход раствора контролируют расходомером 3 и по уровню в баке 1.
В период нагнетания раствор постепенно заполняет как мелкие, так и крупные капиллярные каналы и трещины, При этом пузырьки 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 массоп10 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.
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 2...3 раза за счет сокращения периода обработки, а также улучшить качество пропитки за счет более полного удаления воздуха из капиллярной системы пористых сред и заполне40 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 про50 питки, что энергетически и аппаратурно экономичнее и эффективнее (чем непрерывно повышать давление нагнетаемого раствора) в 3...5 раз по сравнению с известными тех55 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, 1784461
1
1 этажей зданий; ограждающие конструкции разного рода емкостей и резервуаров; сборные элементы заглубленных насосных станций, камер переключения; лотки и камеры теплосетей; сборные элементы канализаци- 5 онных очистных сооружений, могильников радиоактивных и химических отходов и др.) повышенную сопротивляемость воздействию влаги, агрессивных сред, мороза и т.д.; восстановить несущую способность и 10 водонейроницаемость существующих массивйых бетонных и железобетонных конструкций и элементов гидротехнических сооружений (доки, эллинги, причалы, могильники радиоактивных и других особо 15 вредных веществ), получивших в процессе эксплуатации деформации и трещины;
° . укрепить естественные основания ответственных сооружений (гидротехниче ских сооружений, опор мостов и т.п.); 20 антисептировать древесину и изделия . из дерева (деревянные шпалы, различные
: строительные ответственные элементы и т.д.), что в целом, по мнению заявителя, позволяет получить высокий народнохозяйст- 25 венный эффект.
Ф о р м у л а и -э о б р е т е и и я
1. Способ пропитки строительных элементов. конструкций и сооружений. включающий подготовку поверхности, 30 размещение элемента во влагонепроницаемой камере, подачу пропиточного раствора и пропитку при перепаде давления, о т л и ч ае шийся тем, что. с целью ускорения процесса, подачу пропиточного раствора и 35 пропитку осуществляют циклически путем чередования периодов нагнетания и сброса давления при соотношении времени периодов г Я гс.д., гдето -длительность периода нагнетания пропиточного раствора, с; r<.д. — длительность периода сброса давления и отвода избытка пропиточного раствора, с, причем 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.
2. Устройство пролитки строительных элементов; конструкций и сооружений, содержащее источник создания избыточного давления пропиточного раствора, расходо- . мер, сливную и газараспределительную ем - . кости, средство для подачи раствора к пропитываемому телу, промежуточную емкость, разделенную на две полости подвижной перегородкой со. штангой; и соединительные трубопроводы с вентилями, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что. с целью повышения производительности, промежуточная емкость снабжена связанным со штангой электромагнитным приводом с задатчиком длительности его включения и вы-. ключения и выполнена с тремя входными отверстиями, два из которых расположены на концах и соединены через трубопроводы с источником создания избыточного давления и сливной емкостью, а третье отверстие расположено s средней части промежуточной емкости и подсоединено к средству для подачи раствора.
3. Устройство поп.2,отл ича ю щеес я тем, что средство для додачи раствора . выполнено в вйде герметичной емкости, расположенной между промежуточной и газораспределительной емкостями, 1784461
Составитель В.Гибянский
Техред М.Моргентал Корректор З,Салко
Редактор Е.Егорова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 4339 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
