УЗЕЛ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ВВОДОВ ИНЖЕНЕРНЫХ КОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
UNIT OF SEALING OF INPUTS OF ENGINEERING COMMUNICATIONS FOR BUILDING STRUCTURES

Изобретение относится к области строительства, а именно - к водонепроницаемым уплотнениям вводов инженерных коммуникаций преимущественно в районах с высокой сейсмичностью.
Известен узел герметизации вводов инженерных коммуникаций для строительных конструкций, содержащийстальную коммуникационную трубу, размещенную внутри внешней трубчатой оболочки, которая установлена в соответствующем проеме в строительной конструкции, при этом между ними в зонах торцов оболочки на коммуникационной трубе установлены гидроизолирующие элементы из полимерного материала (патент RU 182643, МПК F16L 59/06 (2006.01), F16L 9/14 (2006.01), Опубликовано: 24.08.2018 Бюл. №24).
Недостатком известного соединения является ограниченный срок службы и ненадежная гидроизоляция при сейсмическом воздействии.
Цель изобретения - создать надежное средство для гидроизоляции мест ввода инженерных коммуникаций в здания, сооружения и строительные конструкции, и гидросистемы, которое обладает высокой ремонтопригодностью и воспринимает деформации одновременно во всех плоскостях, даже при эксцентричном положении смежных элементов строительных конструкций, изделий и коммуникаций.
Технический результат использования изобретения заключается в повышении срока службы и надежности гидроизоляции при сейсмическом воздействии.
Ниже раскрыты все общие и частные существенные признаки изобретения, характеризующие их причинно-следственную связь с указанным техническим результатом, достаточные для осуществления специалистом в данной области техники.
Узел герметизации вводов инженерных коммуникаций для строительных конструкций содержит стальную коммуникационную трубу, размещенную внутри внешней трубчатой оболочки, которая установлена в соответствующем проеме в строительной конструкции. Между ними в зонах торцов оболочки на коммуникационной трубе установлены гидроизолирующие элементы из полимерного материала. Оболочка выполнена из стальной трубы, замоноличенной в указанном проеме строительной конструкции. Гидроизолирующие элементы выполнены в виде составных мембран из разнотолщинных круговых рядов шпонок, образованных из плоских полос прямоугольного сечения из вспененного эластичного водонепроницаемого этиленвинилацетата (ЭВА), с возможностью порядного скрепления рядов шпонок посредством последовательной вклейки их полос при температуре от +5°С до +40°С путем заполнения эпоксидным компаундом адгезионных борозд, выполненных на лицевой и тыльной сторонах полос. Мембраны уложены с уменьшением толщины шпонок от внешней оболочки до коммуникационной трубы и с тангенциальным смещением стыков соседних полос шпонок. С внутренней стороны узла герметизации может быть установлен защитный диск из безусадочного ремонтного состава. С наружной стороны узла герметизации может быть установлен защитный кожух. Между мембранами может быть размещен теплоизолирующий слой. Снаружи внешней трубчатой оболочки в теле строительной конструкции с одной стороны узла герметизации может быть установлена одна дополнительная шпонка. Снаружи внешней трубчатой оболочки в теле строительной конструкции с внешней и внутренней сторон узла герметизации могут быть установлены две дополнительные шпонки. Внутренний торец узла герметизации не выступает за внутреннюю поверхность строительной конструкции.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг. 1 показано продольное сечение колодца для сброса ливневых и технических вод с гидроизоляцией вводов подземных коммуникаций узлом герметизации: на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид I на фиг. 1; на фиг. 4 - вариант коммуникационной трубы с теплоизолирующим слоем; на фиг. 5 - вид II на фиг. 5; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - элемент полосы 5 шпонки 4; на фиг. 8 - вариант расположения шпонок с одной стороны узла; на фиг. 9 - вариант расположения шпонок с двух сторон узла.
Узел герметизации вводов инженерных коммуникаций для строительных конструкций содержит стальную коммуникационную трубу 1, размещенную внутри внешней трубчатой оболочки 2, которая установлена в соответствующем проеме в строительной конструкции.
Между ними в зонах торцов оболочки 2 на коммуникационной трубе 1 установлены гидроизолирующие элементы из полимерного материала.
Оболочка 2 выполнена из стальной трубы, замоноличенной в указанном проеме строительной конструкции.
Гидроизолирующие элементы выполнены в виде составных мембран 3 из разнотолщинных круговых рядов шпонок 4, образованных из плоских полос 5 прямоугольного сечения из вспененного эластичного водонепроницаемого этиленвинилацетата (ЭВА), с возможностью порядного скрепления рядов шпонок 4 посредством последовательной вклейки их полос 5 при температуре от+5°С до+40°С путем заполнения эпоксидным компаундом адгезионных борозд 6, выполненных на лицевой и тыльной сторонах полос 5.
Мембраны 3 уложены с уменьшением их толщины от внешней оболочки 2 до коммуникационной трубы 1 и с тангенциальным смещением стыков L соседних полос 5 шпонок 4.
С внутренней стороны узла герметизации может быть установлен защитный диск 7 из безусадочного ремонтного состава (фиг. 3).
С наружной стороны узла герметизации может быть установлен защитный кожух 8 (фиг. 3).
Между мембранами 3 может быть размещен теплоизолирующий слой 9.
Снаружи внешней трубчатой оболочки в теле строительной конструкции с одной стороны узла герметизации может быть установлена одна дополнительная шпонка 4 (фиг. 8).
Снаружи внешней трубчатой оболочки 2 в теле строительной конструкции с внешней и внутренней сторон узла герметизации могут быть установлены две дополнительные шпонки 4 (фиг. 9).
Внутренний торец узла герметизации не выступает за внутреннюю поверхность строительной конструкции.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета, в основной и смежной рубриках не выявило средство, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения.
Т.е., совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Техническое решение работоспособности осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки изобретения позволяют получить заданный технический результат по созданию узлов герметизации вводов инженерных коммуникаций для строительных конструкций.
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в описании изобретения и названии указано его назначение, оно может осуществлено промышленным способом и использовано при строительстве жилых, общественных и промышленных сооружений.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в прототипе - патенте RU 182643, ставшим общедоступным до даты приоритета изобретения.
Изобретение осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки, приведенные в формуле изобретения относятся к существенным, поскольку они влияют на возможность решения указанной в заявке технической проблемы и получение обеспечиваемого изобретением технического результата, то есть находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом и, поэтому являются существенными.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует условию патентоспособности "промышленная применимость".
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенное техническое решение не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками, а в выявленных таких решениях не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат.
Т.е. заявленное решение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат - повышение срока службы и надежности гидроизоляции при сейсмическом воздействии.
Следовательно, предложенное техническое решение может быть получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. имеет изобретательский уровень по сравнению с существующим уровнем техники.
Осуществление заявленного изобретения достигается реализацией указанного назначения.
Для подтверждения возможности осуществления изобретения ниже приводятся сведения о работе устройства, раскрывающие, как может быть осуществлено изобретение с реализацией указанного заявителем назначения и с подтверждением возможности достижения технического результата при осуществлении изобретения.
Настоящее решение разработано в развитие стандарта организации ООО «ИПЦ ИнтерАква» СТО 11670666-005-2013 «Гидроизоляция деформационных швов строительных конструкций с применением эластичных шпонок системы WS» (ред. 2018 г.) для герметизации вводов инженерных коммуникаций в различных сооружениях, в том числе расположенных в районах с высокой сейсмичностью.
В данном решении осуществлена технология гидроизоляции вводов подземных коммуникаций (труб) 1 на примере колодцев для сброса ливневых и технических вод (фиг. 1).
Эти колодцы представляют собой цилиндрические железобетонные конструкции 10 с замоноличенными в стены стальными оболочками 2 диаметрами от 400 до 1200 мм для ввода в них и вывода стальных труб 1 диаметрами от 50 до 800 мм. Номинальные величины зазоров между стенками труб 1 и оболочкой 2 в диапазоне от 50 до 250 мм.
Для уплотнения зазоров между оболочкой 2 и коммуникационной трубой 1 изготовлены два независимо работающих водонепроницаемых эластичных контура мембраны 3 - у внешнего (со стороны грунта) и внутреннего (со стороны колодца) края оболочки 2 (фиг. 4).
Эти мембраны 3 способны упруго воспринимать многократные деформации одновременно в продольном и поперечном направлении, а также кручение, сохраняя герметичность, что позволяет использовать изобретение в районах с высокой сейсмичностью.
Также система сохранит герметичность при возможных смещениях трубы 1 относительно оболочки 2 во время обратной засыпки грунта и при сезонных температурных перепадах.
В узле герметизации использованы следующие материалы.
Компания ИПЦ «ИнтерАква» разработала и изготовила шпонки WS 4 для гидроизоляции мест вводов инженерных коммуникаций для районов с высокой сейсмичностью. В отличие от стандартной продукции увеличено количество адгезионных борозд 6 и они расположены не на боковых гранях полосы 5 шпонки 4, а на лицевой и внутренней поверхностях, что позволяет избежать скручивания материала при монтаже на небольших диаметрах.
Кроме того, изготовлен образец толщиной 75 мм. Таким образом, при устройстве гидроизоляции вводов можно комбинировать различные сочетания по толщинам 25, 50, 75 мм. Это может сократить сроки производства работ на 15-20% и снизить расход компаунда ориентировочно на 15% за счет уменьшения количества швов.
Шпонка WS 4 - представляет собой полосу 5 прямоугольного сечения из эластичного водонепроницаемого материала этиленвинилацетата (ЭВА) с бороздами 6 на двух боковых поверхностях для герметизации мест ввода инженерных коммуникаций применяются шпонки 4, изготовленные из листов вспененного этиленвинилацетата (ЭВА), в соответствии с СТО 11670666-005-2018.
Особенностью таких шпонок 4 является то, что их сечение обязательно прямоугольное (фиг. 7), где горизонтальная поверхность (ширина) больше вертикальной (высота, толщина), а борозды 6 под нанесение компаунда выполнены на горизонтальных (широких) поверхностях. Это позволяет шпонке 4 равномерно разместиться в обойме 2, избегая выкручивания при малых диаметрах.
Вспененный этиленвинилацетат (ЭВА) за счет высокой растяжимости обеспечивает надежную гидроизоляцию деформационных швов и сопрягаемых конструктивных элементов, что подтверждено возведением и ремонтом разнообразных подземных конструкций и других сооружений.
Отмечено, что физико-механические и физико-химические характеристики ЭВА существенно меняются в зависимости от содержания в нем мономера винилацетата (в диапазоне 10-40%).
С увеличением содержания винилацетата повышается стойкость ЭВА к техническим смазкам, автомобильным маслам, бензину, растворителям и кислотам с высокой концентрацией, что позволяет рекомендовать их к применению на предприятиях нефтепереработки, для канализационных сооружений, в химической промышленности и др.
Доказана возможность применения вспененного ЭВА для изготовления специальных вкладышей (шпонок 4), герметизирующих вводы инженерных коммуникаций в помещениях через ограждающие конструкции, в том числе подземные (Давидюк А.Н., Кравченко Д.И., Николаев С. В. и др. Применение вспененного этиленвинилацетата в сопрягаемых элементах строительных конструкций// Строительные материалы, 2018, №9).
Такие шпонки 4 могут быть установлены в опалубку стен и перегородок перед их возведением либо в проем, выполненный в существующей конструкции. Шпонки 4 из высокоэластичного вспененного ЭВА обеспечивают герметизацию зазоров между различными конструктивными элементами, в том числе и в местах ввода инженерных коммуникаций.
Борозды 6 в теле шпонок 4 (полос 5, из которых они изготовлены) предусмотренные для последующего инъектирования в них гидроактивной полиуретановой смолы обеспечивают высокую ремонтопригодность и долгосрочную надежную гидроизоляцию.
Применение таких шпонок 4 для гидроизоляции мест ввода коммуникаций позволяет обеспечить герметичность даже при эксцентричном расположении проходки относительно обоймы.
Для районов с высокой сейсмичностью, где требуются увеличенные зазоры между конструктивными элементами, эта задача решается подбором и установкой нескольких шпонок 4 различной толщины.
Монтаж выполняется последовательно от большего диаметра к меньшему. Некратные участки, образованные эксцентричным расположением трубной проходки, заполняют клиновидным отрезком шпонки 4 по месту.
Таким образом, в зазоре создается эластичная водонепроницаемая мембрана 3, способная упруго воспринимать многократные деформации одновременно в продольном и поперечном направлении, а также и кручение, сохраняющая герметичность.
Система шпонки WS 4 и используемого эпоксидного компаунда ИнтерЭпокси химически стойка, в том числе, к концентрированным кислотам, нефтепродуктам и солям, применяемым в противогололедных составах. Диапазон допустимой температуры эксплуатации данной гидроизоляционной системы от -50°С до +120°С при сроке службы не менее 25 лет.
Гидроизоляционные мембраны 3 изготовлены последовательной вклейкой полос 5 шпонки WS 4 при температуре от +5°С до +40°С на универсальный эпоксидный компаунд ИнтерЭпокси либо на полиуретановый аэрозольный клей Полиадгезив.
Для монтажа гидроизоляционной системы при низкой температуре (от -10°С до +5°С) применяют специальную зимнюю модификацию ИнтерЭпокси.
Указанные клеи обеспечивают надежное соединение шпонки WS 4 и имеют хорошую адгезию (>2 МПа) к стальной поверхности, а после полимеризации обеспечивают высокое сцепление с основанием, высокую прочность на сжатие и на изгиб.
1.При осуществлении изобретения применена следующая последовательность работ:
1.1. Измерение зазоров между трубой 1 и оболочкой 2 и заготовление необходимого количества полос шпонки WS 4.
1.2. Удаление шпателями, металлическими щетками загрязнения и слабо держащихся покрытий (при наличии) с внутренней поверхности оболочки и внешней поверхности коммуникационной трубы 1 на глубину вклейки шпонки 4. При наличии масляных пятен поверхность тщательно обезжиривается чистой ветошью, смоченной изопропанолом. Обеспыливание поверхности трубы 1 и оболочки 2 в зоне работ чистой сухой ветошью.
1.3. Вложение первой полосы шпонки 4 в оболочку 2 таким образом, чтобы образовалось почти замкнутое кольцо (не вместившийся в оболочку свободный конец полосы остается снаружи; визуально напоминает шайбу Гровера); отметка места замыкания кольца шпонки 4 маркером. Выбор длины первой полосы шпонки 4 большей на 3-5% (например, для оболочки с внутренним диаметром 800 мм полоса шпонки 4 принимается большей примерно на 70 мм). Далее, осуществляют обрезание ножовкой, причем срез должен быть ровным, аккуратным, перпендикулярным главной оси шпонки 4. Длина плети принимается большей для того, чтобы шпонка 4 укладывалась в полость с некоторым сжатием, плотно прилегая к оболочке 2 и, компенсируя ее локальные неровности. После обрезки полосы 5 полностью ее помещают в оболочку 2 таким образом, чтобы она была равномерно сжата и образовала замкнутое кольцо.
Если длины полосы 5 не хватает для замыкания ее кольцом в оболочке 2, то необходимо предварительно сварить две полосы 5 в одну, то есть нарастить длину (см. п 1.7).
1.4. Аналогичным образом (см. п. 1.3) устанавливают в полость между оболочкой 2 и трубой 1 необходимое количество полос 5 шпонки 4, пока они не образуется сплошная мембрану 3.
1.5. Затем маркируют полосы 5 шпонки 4, извлекают из полости и откладывают.
1.6. Аналогичным образом (см. п. 1.3 - 1.5) делают заготовки попос 5 шпонки 4 для мембраны 3 второго контура.
1.7. Концы каждой заготовленной полосы 5 шпонки 4 сваривают между собой таким образом, чтобы из каждой полосы 5 получилось кольцо.
1.8. Для этого равномерно разогревают торцевые поверхности полосы 5 строительным феном (250-300°С) до приобретения ими характерного темного цвета - оплавления и немедленно прижимают их друг к другу примерно на одну минуту, поправляя при этом место стыка по контуру.
1.9. Комплект колец шпонки 4 для внешней гидроизоляционной мембраны 3 надевают на компенсационную трубу 1 и смещают в сторону ее центра.
1.10. Готовят эпоксидное связующее в соответствии с инструкцией производителя. Рекомендуется готовить порциями по 250 мл и разделять их на две порции (далее приготовление не указывается, готовить по мере необходимости).
1.11. Наносят эпоксидное связующее на внутреннюю поверхность оболочки 2 в месте расположения шпонки 4.
1.12. Наносят эпоксидное связующее на внешнюю поверхность большего кольца шпонки 4.
1.13. Установка этого кольцо шпонки 4 в оболочку 2 и расправить таким образом, чтобы она имела равномерное сжатие.
1.14. Нанесение эпоксидного связующего на внутреннюю поверхность установленной в оболочку 2 шпонки 4 и на внешнюю поверхность следующего по размеру (большей из оставшихся заготовок для данной мембраны 3) кольца шпонки 4.
1.15. Далее: поместить указанное кольцо шпонки 4 внутрь ранее установленного кольца и расправить таким образом, чтобы она имела равномерное сжатие.
1.16. Последовательно выполняя пункты 1.13-1.14, установить необходимое количество колец шпонки 4 а именно: на два меньше общего количества колец шпонки 4 предусмотренного для данной мембраны 3.
1.17. Нанести эпоксидное связующее на внешнюю поверхность трубы 1 в месте установки шпонки 4.
1.18. Нанести эпоксидное связующее на внешнюю поверхность меньшего кольца шпонки 4.
1.19. По сухой поверхности коммуникационной трубы 1 сдвинуть данное кольцо шпонки 4 к зоне ее установки и затем перевернуть ее для соприкосновения с трубой обработанной смолой поверхностью.
После завершения работ по пункту 1.18 останется один кольцевой зазор для установки последнего кольца шпонки 4. Зазор оставляется из соображений удобства монтажа: для исключения смещения ранее установленных колец шпонки 4 при установке последнего с более сильным сжатием.
1.20. Выполнить пункты 1.10-1.18 для мембраны 3 второго контура.
1.21. Выдержать технологическую паузу (12 часов при 20°С) для отверждения эпоксидного связующего (возможно сокращение паузы в зависимости от температуры окружающей среды - проверять по месту фактическую степень отверждения связующего - при прикосновении поверхность не должна быть липкой).
1.22. Нанести эпоксидное связующее на поверхности шпонки 4 внутри оставшегося зазора и на внутреннюю и внешнюю поверхность (по нарезке борозд) последнего оставшегося заготовленного кольца шпонки 4.
1.23. Поместить данное кольцо в зазор, контролируя расположение ранее наклеенной шпонки 4, не допуская ее смещения.
1.24. Повторить выполнение пунктов 1.21-1.22 для мембраны 3 второго контура.
2.Особенности при внецентренном расположении трубы 1 в оболочке 2
В случае внецентренного расположения трубы 1 в оболочке 2, при выполнении пункта 1.15 установку колец выполнять до тех пор, пока зазор между кольцами шпонки 4 (со стороны меньшего зазора между трубой и оболочкой) полностью не будет заполнен, то есть останется только щель в форме "полумесяца" со стороны, где зазор между трубой 1 и оболочкой 2 больше.
Затем, после технологической паузы для отверждения эпоксидного связующего, размечают по месту и вырезают две клиновидные вставки. Вкладки следует утопить в клиновидную полость с максимально возможным усилием для ее тщательного уплотнения.
Оставшуюся между вклеенными вкладками полость-сегмент уплотнить дополнительным отрезком шпонки 4 несколько большего размера чем сама полость.
Таким образом, использование данного узла герметизации позволяет решить задачу и создать надежное средство для гидроизоляции мест ввода инженерных коммуникаций в здания, сооружения и строительные конструкции и гидросистемы, которое обладает высокой ремонтопригодностью и воспринимает деформации одновременно во всех плоскостях, даже при эксцентричном положении смежных элементов строительных конструкций, изделий и коммуникаций.
Использование узла герметизации позволяет повысить срок службы и надежность гидроизоляции при сейсмическом воздействии.