Файл: Литвин, А. Н. Железобетонные конструкции с полимерными покрытиями.pdf

времени, измеряемого в большинстве случаев секунда­ ми и редко — минутами [6]. Учитывая, что литьевые машины представляют собой крупногабаритное тяжелое оборудование, а литьевые формы тоже очень массивны и дороги, целесообразно изготовлять воротники для полимержелезобетонных труб диаметром более 700 мм другими методами, например пневматическим или ва­ куумным формованием. Обычно эти методы применяют для изготовления разнообразных изделий из листовых полимерных материалов [71].

Следует отметить, что при изготовлении из прямо­ угольных полимерных листов воротников, имеющих круглую форму с большим внутренним отверстием, из­ лишки полимерного материала после формования зна­ чительны. Хотя их можно повторно использовать для изготовления листов, а одновременно можно формовать несколько воротников для труб разного диаметра с тем, чтобы частично использовать лишний материал, распо­ ложенный над отверстием воротника, тем не менее та­ кой способ производства представляется менее совер­ шенным, чем формование из отрезков гладких рукавов. В этом случае гладкие рукава могут быть изготовлены па том же оборудовании, на котором изготовляют про­ филированные рукава, с заменой лишь одного формо­ вочного кольца. Из каждого отрезка рукава одновре­ менно формуют два воротника и при этом получается минимальное количество отходов. Технология изготов­ ления воротников из отрезков гладких рукавов относи­ тельно проста и заключается в следующем. Отрезок гладкого рукава вставляют во внутреннюю часть двух­ стенной формы и зажимают по краям с помощью конус­ ных колец и резиновых уплотнений. Внутрь формы вво­ дят нагреватель, который за счет излучения в течение нескольких минут разогревает отрезок рукава до высо­ коэластического состояния. Вслед за этим в простран­ стве между стенками формы и заготовкой за счет при­ соединения к вакуумной сети создается разрежение и атмосферное давление почти мгновенно прижимает разогретый полимерный материал к стенкам формы. Перед этим нагреватель выключается и поэтому отфор­ мованное изделие охлаждается о стенки формы и за­ твердевает. После разъема формы изделие извлекают и разрезают на два воротника. Таким способом можно из­ готовлять воротники как для раструбного, так ц для буртового концов полимержелезобетонных труб,

91

Край воротника для буртового конца трубы, который будет заходить под бурт, в дальнейшем перфорируют. Диаметр отверстий при перфорации следует делать рав­ ным 15—20 мм. Размещать отверстия нужно с таким расчетом, чтобы они полностью закрывались буртиком. Связь последнего с телом трубы через такие отверстия получается достаточно надежной, особенно если здесь размещают один или два витка стальной проволоки.

СВАРКА ЗАГОТОВОК ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОЛИМЕРЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

При изготовлении профилированных рукавов диа­ метром более 1000 мм или профилированных листов ши­ риной более 3140 мм возникает необходимость сварки их из разрезанных вдоль профилированных рукавов меньшего диаметра. Надобность в сварке полимеров возникает и при изготовлении заготовок для других полимержелезобетонных конструкций, и при омоноличивании полимерных слоев в сооружениях, возводимых из сборных полимержелезобетонных элементов.

Для сварки полимерных материалов разработано множество разнообразных приспособлений и машин, а также рациональных режимов [55, 75, 82, 92].

Для сварки полимерных материалов в условиях из­ готовления и применения полимержелезобетонных кон­ струкций может быть использована лишь небольшая часть известных устройств, к тому же с существенными их изменениями. Поэтому будут рассмотрены в основ­ ном лишь те способы и оборудование, которые уже бы­ ли использованы при изготовлении и применении поли­ мержелезобетонных конструкций. Наибольшее распро­ странение для сварки полимерных заготовок, применяемых в полимержелезобетонных конструкциях, приобрел способ сварки с помощью экструдируемой при­ садки. Сущность этого способа состоит в нанесении полу­ чаемой при помощи экструзии струи расплава полимер­ ного материала на стыковые поверхности свариваемых заготовок из того же полимера. В ряде случаев тепла, вносимого струей экструдируемого расплава, оказывает­ ся достаточно для того, чтобы разогреть свариваемые поверхности до температуры, при которой процесс диф­ фузионной сварки протекает вполне удовлетворительно.

92

зуемых в полпмержелезобетопных конструкциях, вполне успешно применяется полуавтоматическое устройство для экструзионной сварки (рис. 32). В этом устройстве сварку ведут па длинном сварочном столе, вдоль кото­ рого посередине уложена в паз и натянута лента 2 из фторопласта, шириной 50 мм и толщиной 2 мм. По кон­ цам стола расположены прижимные винты 12, позво­ ляющие приподнимать и опускать швеллеры 10, которы­ ми свариваемые листы прижимаются по всей длине к сва­ рочному столу. Листы 5 закладывают с таким расчетом, чтобы их стык приходился над серединой фторопластовой ленты и между ними получался зазор ширимой 2—5 мм. На поверхности зажимных швеллеров 10 закреплены на­ правляющие из стали квадратного сечения, по которым, как по рельсам, может двигаться самоходная тележка со смонтированным на ней экструзионным устройством 7. Это устройство представляет собой шнек диаметром 20 мм, длиной 240 мм, размещенный в цилиндрическом корпусе п на части длины обогреваемый электрическими нагревателями. Над начальной частью шнека располо­ жен загрузочный бункер 6 вместимостью около 1 л, ниж­ няя часть которого охлаждается воздухом. Шнек при­ водится во вращение электромотором 3 через редуктор 4, снижающий частоту вращения с 1460 до 90 мин-1. Гра­ нулы полиэтилена продвигаются шнеком вдоль цилинд­ рического корпуса экструдера, нагреваются до тем­ пературы порядка 200—250° С и, превратившись в перегретый расплав, поступают вниз через сопло 8, за­ канчивающееся двухкамерным наконечником 11 из фто­ ропласта, который во второй камере имеет выходную прорезь, соответствующую форме сечения сварного шва. В первой камере кромки свариваемых листов подогрева­ ются горячим воздухом. Для фиксации правильного по­ ложения свариваемых листов впереди корпуса экструде­ ра закреплен фторопластовый ползунок 9, имеющий про­ рези, в которые входят крайние ребра свариваемых профилированных листов. Расстояние между прорезями в ползунке тоже выбрано таким образом, чтобы между листами в месте сварки образовался зазор шириной

2—5 мм.

Помимо фиксации положения листов ползунком, рас­ положенным впереди экструдера, на всем протяжении самоходной тележки от направляющего ползунка и до конца тележки к поверхности свариваемых листов, сразу

95

за пределами шва, прижимаются две подпружиненные, связанные между собой и установленные на ребро сталь­ ные полосы 1, прижимающие свариваемые листы к фто­ ропластовой ленте во все основное время охлаждения наложенного шва, которое ускоряется обдувкой возду­ хом. Для возврата тележки после окончания сварки име­ ется рычажное приспособление, приподнимающее всю самоходную тележку и устанавливающее ее на дополни­ тельные колесики, позволяющие быстро возвращать ее в исходное положение. На этом устройстве скорость свар­ ки составляет около 0,4 м/мин. Температура расплава регулируется изменением напряжения электрического тока, питающего нагреватели с помощью автотрансфор­ матора. Температуру контролируют с помощью термопа­ ры, установленной вблизи места выхода расплава.

Сварку профилированных полимерных рукавов диа­ метром более 1000 мм из двух разрезанных вдоль рука­ вов меньшего диаметра тоже можно вести с помощью описанного полуавтоматического сварочного устройства, но стол должен иметь одну надежно закрепленную, а вторую откидную опоры.

Для контроля сплошности и непроницаемости свар­ ных швов обычно используют искровой дефектоскоп «ДИ-64», серийно изготовляемый московским заводом «Контрольприбор».

Для сварки профилированных полимерных рукавов и листов в полевых условиях, а также для сварки швов полимерных слоев смежных элементов различных полимержелезобетонных конструкций, в том числе и в труд­ нодоступных местах, может применяться ручной свароч­ ный инструмент для сварки экструдируемой присадкой (рис. 33). С помощью этого инструмента сварку ведут в самых разнообразных положениях, поэтому для полу­ чения расплава используется не гранулированный по­ лимерный материал, а заранее изготовленный экструзи­ ей полимерный жгут диаметром около 4 мм, намотанный на катушки (рис. 34).

Для получения струи расплавленного полимерного материала в ручном инструменте для сварки экструди­ руемой присадкой используют принцип непрерывной по­ дачи полимерного жгута через трубку, нагреваемую электричеством. Жгут со скоростью около 1,5 м в 1 мин подают с помощью роликов, приводимых во вращение электрическим или пневматическим двигателем. Приме-

96

Няемая металлическая трубка с диаметром отверстия около 6 мм имеет длину 180 мм.

На рис. 35 схематически показан разрез ручного ин­ струмента с пневматическим приводом. Пневматический двигатель 15 через червячную передачу 14 приводит во вращение ведущий парный рифленый ролик 13, образую­ щий углубление, предназначенное для фиксации поло-

Рпс. 35. Схематический разрез ручного инструмента 'с пневматическим приводом для сварки полимерных ма­ териалов экструдируемой присадкой

жения сварочного полимерного жгута, поступающего че­ рез входную направляющую трубку 2. К ведущему риф­ леному ролику жгут прижимается гладким подпружи­ ненным роликом 4, смонтированным на крышке 3 кор­ пуса 12, где расположен также винт 6 для регулирования усилия прижима. Продвижение жгута начинается как только он прижмется гладким роликом 4 к рифленому ведущему ролику 13 при закрытой крышке 3 и фиксации ее положения с помощью защелки 1. Трубка 11, в кото­ рую через наконечник 5 подается жгут, снабжена элек­ трическим нагревателем 9 мощностью около 500 В. Вы­ ходит расплав через двухкамерный наконечник 8, изго­ товленный из фторопласта. В первую камеру этого наконечника по трубке 7 поступает воздух, нагреваемый в пространстве между кожухом инструмента 10 и труб­ кой 9. Немного лучшие результаты дает нагрев воздуха при подаче его через другую, отдельно нагреваемую трубку. Для выхода воздуха в первой камере наконеч­

98

ника предусмотрено отверстие. Во второй камере нако­ нечника, в которую поступает расплав полимерного ма­ териала, имеется выходное отверстие, форма сечения которого соответствует требуемой форме сварного шва. В первой камере наконечника кромки свариваемых ли­ стов предварительно разогреваются, а во второй — рас­ плав накладывается на нагретый материал с некоторым давлением.

Ручной инструмент с электрическим приводом имеет в основном такое же устройство. Различие сводится лишь к изменениям в передаче вращения к ведущему рифленому ролику и к несколько иному расположению двигателя.

При использовании электрического привода приме­ няют асинхронный ■конденсаторный электродвигатель Д-32 мощностью 12 Вт с частотой вращения 24 мин-1. Применяемый конденсатор имеет емкость 1 мкФ. Для удобства пользования инструментом с электрическим приводом он снабжен рукояткой от стандартного элект­ рического паяльника-пистолета мощностью 50 Вт, на ко­ торую выведена кнопка электрического выключателя.

Скорость сварки экструдируемой присадкой с по­ мощью ручных устройств и при использовании полиэти­ лена низкой плотности около 0,25 м/мин. При несколь­ ко измененном температурном режиме почти с такой же скоростью вполне успешно сваривается и полипро­ пилен.

Для ремонтных работ и в отдельных случаях для при­ хватки и сварки полимерного слоя в полимержелезобетонных конструкциях могут быть использованы также другие разнообразные инструменты и приспособления, широко применяющиеся для сварки пластмасс, в том числе сварочная горелка типа ГЭП-1Б-67, изготовляемая Московским заводом кислородного машиностроения. Масса такой горелки (рис. 36) составляет всего 680 г.

Скорость сварки при применении этой горелки обыч­ но не превышает 10—15 м/ч при относительно невысоком качестве шва, в значительной мере зависящем от квали­ фикации сварщика. Дополнительным недостатком таких инструментов является высокая температура их корпуса, что иногда при неосторожном пользовании приводит к ожогам или к проплавлению слоя полимерного мате­

риала при случайном прикосновении к нему корпусом инструмента. . . . .

раль 3. Здесь газ нагревается и по центральной труб­ ке 4 поступает к месту сварки. Со стороны рукоятки 11 внутренний кожух 2 закрыт крышкой 6. Сквозь крыш­ ку 6 и наружную крышку 7 в специальных изоляторах пропущена электрическая проводка 9, проходящая че­ рез кнопочный выключатель 8. Так как подаваемый воз­ дух омывает снаружи все нагревательные устройства, заключенные во внутренний кожух, то за корпус этого инструмента во время работы можно браться руками, не опасаясь ожога, п даже класть его на свариваемый ма­ териал, не опасаясь расплавления последнего.

При необходимости сваривания слоев полимерных материалов, характеризующихся тангенсом угла диэлек­ трических потерь порядка 0,01 и более, успешно может быть использован метод сварки с использованием нагре­ ва токами высокой частоты [75, 82]. Этот метод основан на том, что при воздействии на полимерный материал поля высокой частоты в нем выделяется тепло, количест­ во которого можно определить по формуле:

стоты при сварке является то обстоятельство, что тепло выделяется равномерно по всей толще материала в те­ чение нескольких секунд. Поэтому процесс сварки тока­ ми высокой частоты высокопроизводителен, а качество сварных швов хорошее. Этот метод несомненно перспек­ тивен для сваривания заготовок из таких полимерных материалов, как пластифицированный поливинилхлорид, полиамиды и др.

Сущность сварки токами высокой частоты состоит в том, что сначала материал быстро нагревают электро­ дами, к которым подведен ток высокой частоты (по­ рядка 40 МГц), а затем разогретое место обжимают обычно теми же электродами. Для получения токов вы­ сокой частоты используют те или иные генераторы, выпу­ скаемые промышленностью.

101