Файл: Павлович, С. А. Применение пластических масс в гидротехнических сооружениях лекции для студентов специальности 1203.pdf

Применение полимерных пленочных экранов в гидротехничес­ ких и мелиоративных сооружениях обусловлено долговечностью этих материалов. Долговечность зависит от скорости старения пленок, т. е. изменения с течением' времени их физико-механи­ ческих свойств. Старение полимеров происходит в результате повышения температуры, воздействия на пленку ультрафиолето­ вых лучей, химических и биологических реагентов, а также ме­ ханических воздействий. Полимерные пленки обычно служат 2— 3 года. Для увеличения срока службы в состав полимеров вво­ дят антиоксидианты, стабилизаторы и другие антистарители, увеличивающие сроки службы до 35—40 лет (данные ВНИИГ и

0,2—0,6 мм. Полиэтиленовые пленки толщиной до 0,2 мм выпус­ каются по ГОСТ 10354-63, толщиной от 0,2 до 0,6 мм — в соот­ ветствии с ТУ 67-65.

Поливинилхлоридные пленки уступают полиэтиленовым: они быстрее стареют и менее морозоустойчивы.

С целью увеличения прочности пленки между слоями поли­ этилена прокладывают нейлоновую, хлопчатобумажную или льняную ткань. Такой способ армирования пленки применяется в Англии.

ПОЛИМЕРБЕТОНЫ И ПЛАСТБЕТОНЫ

С целью повышения водонепроницаемости, прочности, кави­ тационной стойкости в бетонные смеси в последнее время нача­ ли вводить синтетические смолы. Появились новые виды бето­ нов — пластбетоны и полимербетоны.

В пластбетонах в качестве связующего применяются синте-

тйческие смолы эпоксидные, фенол-формальдегидные, полиамид­ ные, а наполнителем служит песок, гравий, щебень.

В полимербетонах связующее состоит из цемента и синтети­ ческих смол (эпоксидной, фенол-формальдегидной, поливинил­ хлоридной, поливинилацетатной и др.). Полимербетонам и пластбетонам присущи все положительные и отрицательные свойства пластмасс: они химически — водостойки, обладают высокой прочностью, но подвержены ползучести и усадке. Пластбетоны хорошо работают на сжатие, хуже — на растяжение и требуют армирования.

Пластбетоны, изготовленные на эпоксидной или полиэфирной смолах, обладают высокой прочностью на растяжение. Широко­ му применению пластбетонов на этих смолах препятствует их высокая стоимость, превышающая в 10—20 раз стоимость обыч­ ных бетонов. Наиболее дешевыми являются пластбетоны на фурфуралацетоновых смолах, стоимость которых в 4 раза ниже стоимости спецбетонов, а прочность выше в 1,5—2 раза. Фурфуралацетоновый пластбетон стоек к воздействию кислот, щело­ чей, нефтепродуктов и некоторых органических растворителей. Находит применение при строительстве коллекторов сточных вод и облицовке водосливных устройств гидросооружений.

Результаты сравнительных испытаний полимербетонов раз­ личного состава в воде, растворах серной и соляной кислот, про­ веденные в НИСе Гидропроекта и НИИЖбе, показали, что наи­ большей стойкостью обладает полимербетон следующего соста­ ва: щебень гранитный — 52%, андезит молотый — 33,6%, моно­ мер ФАМ — 12%, бензолсульфокислота — 2,4%.

В результате длительного пребывания в жидкой среде проч­ ность полимербетона снижается на 10%.

Наиболее подходящим материалом для ремонта железобетон­ ных конструкций гидротехнических сооружений являются эпок­ сидные полимеррастворы и полимербетоны, способные к отверде-

Таблица 4

10

Г л а в а II

СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПЛАСТМАСС

Соединение элементов в конструкциях из пластмасс произво­ дится главным образом путем склеивания и сваривания. Эти способы соединения являются наиболее рациональными, высоко­ производительными и обеспечивают надежную работу конструк­ ций.

Болтовые и заклепочные соединения применяются обычно при Монтаже.

КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Способность синтетических клеев прочно склеивать между собой как однородные, так и неоднородные материалы широко используется при изготовлении конструкций из пластмасс.

Склеиванию поддаются элементы, выполненные на основе термореактивных и термопластичных смол. Клеевые соединения обладают рядом преимуществ перед соединениями на болтах, заклепках и нагелях.

Основные достоинства клеевых соединений следующие: отсут­ ствие ослаблений в расчетном сечении и связанной с этим кон­ центрации напряжений; равномерная по всей площади склеива­ ния передача усилий от одного элемента к другому; вибростой­ кость; водо- и биостойкость.

В зависимости от смолы клеи делятся на термопластичные и термореактивные; по характеру отвердения — на холодного, теп­ лого и горячего отвердения.

Самым распространенным является холодный способ отвер­ дения, при котором склеиваемые элементы выдерживаются под удельным давлением 0,5—3 кг/см2 в запрессованном виде при температуре 16—30°С в течение 24—36 часов.

С целью ускорения применяется теплый способ отвердения, при котором склеиваемые элементы выдерживаются при темпе­ ратуре 40—90° С, при этом время запрессовки сокращается до 2 часов.

При горячем способе отвердения-температура поднимается до

100—160° С.

12

Наибольшее распространение в нашей стране получили клеи на основе фенол-формальдегидных смол. Клеи этой группы во­ достойки, химически стойки, дешевы, могут применяться как при холодном, так и горячем способе отвердения.

Широкое распространение получили эпоксидные клеи марок ЭПЦ-1 и ЭПЦ-2 на смолах ЭД-5, ЭД-6, бутварно-фенольные клеи марок БФ. Эти клеи относятся к числу универсальных и при­ меняются для склеивания разнородных материалов: стали, алю­ миния, асбестоцемента, стеклопластиков и других материалов.

В гидротехническом строительстве особый интерес представ­ ляет склеивание железобетонных конструкций. Впервые клеевые соединения были применены в СССР в 1964 году при строитель­ стве железобетонных мостов. Мосты через реки Москву, Днепр, Оку также выполнены с помощью клеевых соединений. В резуль­ тате исследовательских работ, проведенных НИСом Гидропроек­ та, установлено, что с помощью эпоксидных клеев можно полу­ чить равнопрочное с бетоном соединение. Клеевые соединения на эпоксидных смолах обеспечивают высокую прочность в интерва­ ле температур от —50 до + 100° С. Разрушение, как правило, происходит по железобетону.

Термопластмассы можно склеивать с помощью растворите­ лей. Растворитель, в состав которого входит 2—4% смолы, на­ носится на склеиваемую поверхность, которая под действием растворителя набухает и становится клейкой. Недостатком это­ го способа являются внутренние напряжения в околошовной зо­ не. Клеевые соединения хорошо работают на сдвиг и значитель­ но хуже сопротивляются отрыву и отдиранию.

СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Сварка применяется только в элементах из термопластич­ ных материалов и основана на свойствах термопластов перехо­ дить при определенной температуре (около 200° С) в вязкотеку­ чее состояние, при котором происходит самослипание мате­ риалов.

Разработаны следующие способы сварки: высокочастотный, контактный, нагретым воздухом или газом, механический и ультразвуковой.

Сваривание токами высокой частоты производится на специ­ альных машинах, рабочие электроды которых представляют со­ бой конденсаторы в форме сварного шва, производящие давле­ ние на шов и уплотняющие его в момент остывания. При сварке тонких листов и пленок применяются рабочие электроды в виде роликов, между которыми протягиваются свариваемые материа­ лы. Токами высокой частоты хорошо свариваются винипласт и

полиамиды, удовлетворительно сваривается полиметилметакри- ,лат.

13

Г л а в а III

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ПЛАСТМАСС

Элементы и конструкции из пластмасс рассчитываются на си­ ловые воздействия по методу предельных состояний в соответ­ ствии со СНиП II—А. 10—71.

Предельные состояния подразделяются на две группы:

I группа — по потере несущей способности или непригодно­ сти к эксплуатации: общая потеря устойчивости формы, потеря устойчивости положения, потеря несущей способности, резонанс­ ные колебания;

II группа — по непригодности к нормальной эксплуатации, вследствие появления недопустимых перемещений, прогибов, осадки, углов поворота.

Требования норм расчета заключаются в том, чтобы величи­ ны усилий, напряжений, деформаций, перемещений не превы­ шали предельных значений, установленных нормами проектиро­ вания. При расчете элементов из пластмасс по методу предель­ ных состояний, кроме общепринятых коэффициентов (коэффи­ циента однородности — К, коэффициента условия работ — ш, коэффициента перегрузки — я), вводятся коэффициент длитель­ ности загружения — /Сдл ; коэффициент, учитывающий влияние повышенной влажности, — Kw и коэффициент, учитывающий из­ менение температуры, —Kt■Величина расчетного сопротивления для пластических масс при любом виде напряженного состояния определяется по формуле

где RH— величина нормативного сопротивления.

Величина расчетного сопротивления материала пластмасс R принимается по таблицам «Указаний по проектированию и рас­ чету строительных конструкций с применением пластмасс» (см. табл. 1).

Расчет элементов по первой группе предельных состояний ведется от расчетных нагрузок. Расчетная нагрузка равна нор­ мативной нагрузке, умноженной на коэффициент перегрузки

15