ПЛИТА ДЛЯ ЗАКРЫТИЯ КАБЕЛЯ

Полезная модель относится к устройствам для защиты и предупреждения от случайного повреждения при проведении строительных и ремонтных работ подземных коммуникаций, в том числе электрических кабелей, работающих под напряжением.
Известна плита для закрытия кабеля (RU 95187, МПК H02G 3/04, опубл. 10.06.2010 г.), имеющая прямоугольную форму в плане и выполненная из термопластичного полимера с минеральными наполнителями. В качестве термопластичного полимера использован полиэтилен низкого давления, а в качестве минеральных наполнителей - измельченный волластонит и кварцевый песок при следующем соотношении компонентов, масс. %: полиэтилен низкой плотности - 20-40, волластонит - 10-20, кварцевый песок - 50-60. В качестве полиэтилена низкой плотности используют отходы производства полиэтиленовых изделий и/или вторичное сырье из полиэтилена. Нижняя сторона плиты может быть вогнута в виде свода цилиндрической формы. На верхней стороне плиты методом формования может быть выполнена маркировочная и/или предупредительная надпись.
К недостаткам описанной плиты для закрытия кабеля можно отнести низкую механическую и электрическую прочность, а также шероховатость лицевой стороны плиты.
В качестве ближайшего аналога принята плита для закрытия кабеля (RU 134703, МПК H02G 3/04, опубл. 20.11.2013 г.), имеющая прямоугольную форму в плане и выполненная из термопластичного полимера с минеральным наполнителем и пигментом. В качестве термопластичного полимера использована смесь полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности в соотношении, масс. %: полиэтилен низкой плотности - 0-50, полиэтилен высокой плотности - 0-100, а в качестве минерального наполнителя использован строительный песок при следующем соотношении компонентов, масс. %:
смесь полиэтилена низкой плотности и высокой плотности
- 15-40,
строительный песок
- 59,5-84,5,
пигмент
- 0,5-1,0.
В качестве пигмента использован железоокисный или диоксид титана.
Вышеописанная плита для закрытия кабеля обладает недостаточной прочностью на растяжение при изгибе, что выражается в потере целостности плиты при приложении изгибной ударной нагрузки во время осуществления земляных работ. Это происходит, в том числе, из-за наличия концентраторов напряжений, которыми являются участки пересечения ребер жесткости, расположенных на нижней стороне плиты, с ребрами жесткости, расположенными по периметру плиты. Именно в этих местах происходит разрушение плиты при приложении изгибающей ударной нагрузки.
Полезная модель решает задачу улучшения механических свойств плиты для закрытия кабеля, в частности, повышения прочности на растяжение при изгибе, без повышения ее стоимости, за счет использования вторичного сырья из полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности и добавок для улучшения свойств вторичного сырья, использования дополнительного минерального наполнителя и снижения концентрации напряжений на пересечении ребер жесткости, расположенных на нижней стороне плиты, с ребрами жесткости, расположенными по периметру плиты.
Для получения необходимого технического результата в плите для закрытия кабеля, имеющей прямоугольную форму в плане, ребра жесткости, расположенные на нижней стороне и по периметру плиты, и выполненную из термопластичного полимера, в качестве которого использована смесь полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности, взятых в пропорции 1:1, минерального наполнителя, в качестве которого использован ван строительный песок, и железоокисного пигмента предлагается выполнить высоту ребер жесткости, расположенных на нижней стороне плиты, меньше высоты ребер жесткости, расположенных по периметру плиты. В качестве термопластичного полимера предлагается использовать вторичное сырье из полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности, добавить антиокислитель 10886 и компонент минерального наполнителя - измельченный базальт, при следующем соотношении компонентов, масс. %:
смесь из вторичного сырья полиэтилена
низкой плотности и полиэтилена высокой плотности
- 39;
измельченный базальт (<0,14 мм)
- 5;
строительный песок 1 класса (<0,7 мм)
- 55;
антиокислитель 10886
- 0,5;
пигмент
- 0,5.
В техническом решении предлагается использовать песок 1 класса, мелкий, размер частиц которого не превышает 0,7 мм. Именно такой песок, как показали проведенные испытания образцов материала, обеспечивает необходимое улучшение механических свойств материала, т.к. размеры частиц песка соизмеримы с размерами дополнительно введенного минерального наполнителя, что делает состав однородным и улучшает его свойства.
На прилагаемых к описанию полезной модели схемах изображено:
на фиг. 1 - предлагаемая плита для закрытия кабеля, вид сверху;
на фиг. 2 - то же, вид снизу.
На фиг. 2 приняты следующие обозначения:
1 - ребро жесткости, расположенное по периметру плиты для закрытия кабеля;
2 - ребро жесткости, расположенное на нижней стороне пли ты для закрытия кабеля;
3 - участок пересечения ребра жесткости, расположенного на нижней стороне плиты, с ребром жесткости, расположенным по периметру плиты.
Предлагаемая плита для закрытия кабеля имеет прямоугольную форму в плане. На верхней стороне плиты методом прессования нанесена предупредительная надпись - «ОСТОРОЖНО КАБЕЛЬ». На нижней стороне плиты выполнены ребра жесткости. Высота ребер жесткости, расположенных на нижней стороне плиты, меньше высоты ребер жесткости, расположенных по периметру плиты. Как показали испытания изготовленных образцов плит, уменьшение высоты ребер жесткости на нижней стороне плиты приводит к уменьшению площади их сопряжения с ребрами жесткости, расположенными по периметру плиты, что обеспечивает понижение концентрации напряжений на участке пересечения ребер.
Плита изготавливается следующих типоразмеров: 480×240×16 (мм) весом 1,6±1% кг, 480×360×16 (мм) весом 2,4±1% кг, 480×480×16 (мм) весом 3,2±1%кг.
Плита выполнена из смеси вторичного сырья из полиэтилена низкой плотности 9ТУ 2243-176-00203335-2007 и полиэтилена высокой плотности ГОСТ 16337-77, измельченного базальта (с размерами <0,14 мм) (ТУ 5769-004-80104765-2008), строительного песка 1 класса (с размерами <0,7 мм) (ГОСТ 8736-93), антиокислителя 10886 (Корпорация Ampacet, Бельгия), пигмента красного - железоокисного (торговая марка BAUFERROX производитель Lainxess Deatscland GmbH) (цвет актуален при прокладке кабеля в светлых песчаных грунтах).
Использование вторичного сырья из полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности, как показали испытания, может обеспечивать хорошие электроизоляционные свойства и механические свойства плиты для закрытия кабеля при добавлении в состав антиокислителя 10886.
Антиокислитель 10886 введен в состав рецептуры с целью воспрепятствовать окислительным процессам в термопластичном полимере, которые приводят к потере механической прочности и изменению цвета полимеров. В предлагаемом техническом решении используемое вторичное сырье частично восстанавливает утраченные первоначальные свойства под воздействием антиокислителя 10886. Проведенные испытания механических свойств образцов с использованием антиокислителя 10886 показали, что он улучшает физико-химические свойства вторичного полиэтилена и приближает их к свойствам исходных полиэтиленов, что положительно сказывается на механической прочности плиты.
Предлагается ввести дополнительный минеральный наполнитель в виде измельченного базальта. Использование измельченного базальта в рецептуре с размерами частиц не превышающих 0,14 мм повышает устойчивость плиты к деформации и образованию трещин, повышает ударопрочность. Образцы плит с добавлением базальта с размерами частиц более 0,14 мм, как показали проведенные испытания, уступали по механическим свойствам образцам плит с базальтом, в котором размеры частиц не превышали 0,14 мм. Применение дополнительного компонента минерального наполнителя в виде измельченного базальта с размерами частиц <0,14 мм, имеющего волокнистую форму, обеспечивает увеличение изгибающего напряжения плиты на 60-65%, ударной вязкости в 1.5 раза и твердости по Бринеллю на 40-43%. Размер частиц базальта <0,14 мм выбран экспериментальным путем и является наиболее оптимальным для получения однородной массы при изготовления плиты для закрытия кабеля.
Использование предлагаемого железоокисного пигмента также способствует улучшению механических свойств вторичных полиэтиленов.
Изготовление предлагаемой плиты может быть осуществлено в известных плавильно-нагревательных агрегатах в соответствии с технологическим процессом.
Изготовленная плита в соответствии с предлагаемым техническим решением с выполнением высоты ребер жесткости на нижней стороне плиты в 2 раза меньше по высоте, чем высота ребер жесткости, расположенных по периметру плиты, обладала следующими техническими характеристиками:
Средняя плотность, г/см<sup>3</sup>
- 0,92-0,95
Прочность на сжатие, кг/см<sup>3</sup>
- 327
Прочность на растяжение при
изгибе, кг/см<sup>2</sup>
- 36
Относительное разрывное
удлинение, %
- 70-83
Ударная вязкость, кДж/м<sup>2</sup>
- 6,7-8,5
Водопоглощение (по массе)
не более, %
- 0,07
Марка по морозостойкости,
не менее
- F 300
В предлагаемой плите для закрытия кабеля значительно понизилось водопоглощение, по сравнению с плитой - ближайшим аналогом в 28,6 раза, что очень положительно сказывается на морозостойкости.
Таким образом, изготовленная плита, благодаря отличительным признакам, обладает повышенной по сравнению с ближайшим аналогом механической прочностью, а именно:
Прочность на сжатие повысилась в 1,31 раза;
Прочность на растяжение при изгибе повысилась в 2 раза;
Водопоглощение (по массе) понизилось в 28,6 раза;
Морозостойкость повысилась в 1,5 раза.
При этом, стоимость предлагаемой плиты по сравнению с плитой - ближайшим аналогом уменьшилась, т.к. при приготовлении термопластичного полимера используется вторичное сырье из полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности, а не гранулированный полиэтилен низкого давления и полиэтилен высокого давления, поставляемый с завода по цене 93000-98000 руб/тн. Вторичное сырье из полиэтилена низкой плотности и полиэтилена высокой плотности извлекают при переработке твердых бытовых отходов, одновременно решается проблема переработки бытовых отходов. Масса базальта (5%), антиокислителя 10886 (0,5%) в процентном отношении невелика и на стоимости плиты отражается очень незначительно.