Устройство для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов

Полезная модель относится к области гражданского и промышленного строительства и может быть использована для ремонта битумных и полимербитумных кровель жилых, общественных и промышленных зданий и других сооружений.
Сохранение эксплуатационных свойств здания и других сооружений напрямую зависит от состояния кровли. Кровля, как никакая другая часть здания, постоянно подвергается значительному воздействию внешних агрессивных факторов: перепады температур, солнечная радиация, частые и длительные воздействия твердых частиц и пыли. Разновидностью кровель является мягкая кровля, представляющая собой многослойную структуру из рулонных битумсодержащих материалов. Основной причиной разрушения кровельного ковра является постоянная агрессивная влажность воздуха, а также частые и длительные воздействия осадков, влекущие за собой накопление в межслойном пространстве мягкой кровли влаги. С момента попадания влаги в межслойное пространство процессы старения мягкой кровли ускоряются многократно.
Капитальный ремонт мягкой кровли по традиционной технологии подразумевает демонтаж ковра с последующей его утилизацией, восстановление стяжки и устройство рулонного битумсодержащего материала новых слоев кровли. Однако такой ремонт высокозатратен. По этой причине капитальный ремонт является предельно актуальным и острым вопросом в жилищно-коммунальном хозяйстве. Далеко не каждый местный бюджет в состоянии выделять достаточно средств, чтобы регулярно ремонтировать сто процентов крыш на подотчетной территории. Потребность в надежной кровле обеспечена еще и тем фактором, что основная доля жилого фонда нашей страны введена в эксплуатацию много лет назад. По данным Федерального органа научно-технической информации в области архитектуры и строительства ВНИИНТПИ через 1-2 года протекает до 30 процентов кровель, через пять лет до 70 процентов, а через семь лет - практически 100 процентов кровель с покрытием из битумсодержащих материалов. Постоянного ремонта требует половина находящихся в эксплуатации кровель. Ежегодные затраты на ремонт мягких кровель в России составляют около 4 млрд. руб, что свыше 15 процентов затрат, предусмотренных на содержание зданий. Ремонт мягкой кровли превращается в бездонную черную дыру любого бюджета.
Альтернативой капитальному ремонту является наплавление дополнительного слоя рулонного битум содержаще го материала поверх состарившегося полотна, исключающее его демонтаж и утилизацию. Однако, такой способ ремонта приводит лишь к увеличению слойности кровельного покрытия и критичности массы давления на конструкцию здания, но не устраняет основную причину разрушения кровли - скопившуюся в межслойном пространстве влагу и является краткосрочным решением проблемы ремонта мягкой кровли.
Все большее применение в технологии ремонта мягких кровель находит способ ремонта кровельного покрытия методом "спекания". Он предполагает восстановление водонепроницаемости и монолитности ремонтируемых рулонных кровель путем регенерации битумсодержащих материалов водоизоляционного ковра при его термомеханической обработке. При этом последовательно производится разогрев кровельного ковра до температуры, в 1,5-2 раза превышающей температуру размягчения содержащегося в ковре битума, разравнивание и уплотнение ремонтируемого кровельного ковра. Демонтаж существующего кровельного покрытия при этом не производится, что не только значительно повышает производительность труда при ремонте кровель, но и улучшает экологическую безопасность, так как полимер битумные материалы весьма экологически вредны и должны утилизироваться на специальных предприятиях.
Из существующего уровня техники известно устройство для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов, включающее металлический корпус и валец (см., напр., RU 2 485 263 С2, опубл. 20.06.2013). Корпус выполнен в виде коробки, дном которой является металлическая нагревательная плита, на которой установлен битумоварочный бак. Корпус закреплен на раме с рядом нагревательных вальцов. Металлические вальцы оборудованы трубчатыми электронагревателями, обеспечивающими им температуру рабочей поверхности в пределах 180÷200°С. Трубчатые электронагреватели плиты обеспечивают температуру битумоварочному баку в пределах 160÷180°С. Работа заключается в одновременном нагреве поверхности кровли вальцами и нанесении на нее разогретой битумной мастики с последующей укаткой. При этом нагреву подвергаются лишь небольшие площади поверхности кровли, находящиеся в непосредственном контакте с вальцами, а в промежутках между вальцами происходят теплопотери из-за контакта этих нагретых площадей с внешней средой. С учетом естественных теплопотерь для глубокого спекания кровли температуры вальцов не достаточно, поскольку каждый валец имеет прямой контакт с окружающей средой при малом одномоментном контакте с обрабатываемой поверхностью. Как бы медленно ни катилась установка, поверхность под вальцом не успевает расплавиться из-за недостаточной температуры вальцов, при этом чем медленнее катится установка, тем больше времени на охлаждение поверхности между вальцами, и следующий по ходу движения установки валец выполняет повторно ту же работу по нагреву, что и предыдущий, вместо усиления эффекта от предыдущего вальца. По этой причине невозможно достичь полного спекания битумсодержащей поверхности. Происходит лишь поверхностное спекание новой разогретой битумной мастики с размягченными верхними слоями водоизоляционного ковра. Также имеется большая вероятность неравномерного прогрева кровли за счет воздушных промежутков между вальцами. При этом попадание дождевой воды в расплавленную битумную массу и на обрабатываемую поверхность создаст дополнительные затраты электроэнергии по ее выпариванию, следовательно, и резкое снижение производительности установки. По этой причине установка предназначена к применению в сравнительно теплых климатических условиях при сухой погоде для поверхностного спекания. Ее применение в суровых климатических условиях при минусовых температурах и обледенелости кровли исключено. Кроме того, из-за своего большого веса и крупных габаритов, а также из-за осуществляемой устройством технологии установка не предназначена для локального ремонта поверхности, работы в труднодоступных местах. Требуется дополнительный расход новых битумсодержащих материалов.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание устройства для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов, пригодного для работы в любых погодных условиях и применимого при любых видах ремонта поверхностей с исключением дополнительного расхода битумсодержащих материалов.
Поставленная задача в предложенном техническом решении решается за счет того, что в устройстве для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов, включающем металлический корпус и валец, согласно техническому решению, металлический корпус имеет горизонтальную и вертикальные стенки, образующие камеру сгорания, в которой на стенках корпуса установлены металлический валец и пламерассекатель, над которым в горизонтальной стенке металлического корпуса выполнено пламепропускное отверстие с закрепленной над ним на горизонтальной стенке металлического корпуса вертикально ориентированной горелкой, выполненной с возможностью подачи к ней топлива, при этом вертикальные стенки корпуса, ориентированные перпендикулярно по отношению к вальцу, снабжены шторками, установленными с возможностью их свободного вертикального перемещения.
Горизонтальная стенка корпуса может быть выполнена двойной.
Вертикальные стенки корпуса могут быть выполнены двойными.
Нижняя часть металлического корпуса может быть выполнена в форме пламегасительного короба.
Шторки могут быть снабжены приспособлениями для скользящего перемещения.
На металлическом корпусе может быть установлен поручень.
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности обработки восстанавливаемого покрытия за счет создания, равномерного распределения и сохранения высокой температуры для обработки поверхности в камере сгорания.
Причинно-следственная связь указанных признаков с заявленным техническим результатом раскрывается далее по тексту описания.
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежом, не охватывающим и, тем более, не ограничивающим объем притязаний по данному решению, а лишь являющимся иллюстрирующим материалом частного случая его выполнения, на котором схематически изображено устройство для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов в продольном разрезе.
Устройство для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов включает металлический корпус 1, имеющий горизонтальную стенку 2 и вертикальные стенки 3. Горизонтальная и вертикальные стенки 2, 3 образуют камеру сгорания 4. В камере сгорания 4 на вертикальных стенках 3 корпуса 1 установлен металлический валец 5. Также в камере сгорания 4 установлен пламерассекатель 6. Он может быть закреплен как на вертикальных стенках 3, так и на горизонтальной стенке 2, например, с помощью подвесов. Над пламерассекателем 6 в горизонтальной стенке 2 металлического корпуса 1 выполнено пламепропускное отверстие 7 с закрепленной над ним на горизонтальной стенке 2 металлического корпуса 1 вертикально ориентированной горелкой 8, выполненной с возможностью подачи к ней топлива. Вертикальные стенки 3 корпуса 1, ориентированные перпендикулярно по отношению к вальцу 5, снабжены шторками 9, установленными с возможностью их свободного вертикального перемещения.
Устройство для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов работает следующим образом.
Устройство предварительно устанавливают на невысокую платформу вблизи начального участка восстанавливаемого покрытия. Подводят топливо к горелке 8 и инициируют ее воспламенение. В качестве топлива может служить газ или жидкое топливо, например, природный газ, пропан, бутан, смесь пропана и бутана, дизельное топливо, мазут. Через пламепропускное отверстие 7 пламя распространяется по камере сгорания 4. Температура в камере сгорания 4 растет, пламя нагревает валец 5 и стенки 2,3 металлического корпуса 1. Температура пламени и пламерассекателя 6 колеблется в пределах 900-1200°С в зависимости от вида топлива, подаваемого к горелке 8, а достигаемая при этом температура в камере сгорания 4 - около 700°С, рабочая температура вальца - приблизительно 400°С, что обеспечивает высокотемпературную обработку поверхности.
После прогрева вальца 5 до температуры, исключающей налипание материала покрытия на валец 5, подготовленное к работе устройство перемещают на начальный участок обрабатываемой поверхности. Восстановление покрытия осуществляется по ходу движения устройства, осуществляемого со скоростью, достаточной для прогрева, уплотнения и спекания слоев обрабатываемого материала, в направлении, предполагающем следующую последовательность обработки: сначала разогрев в камере сгорания 4, с последующей обработкой вальцом 5, то есть камерой сгорания 4 вперед.
После начала работы устройства начинается высокотемпературная обработка пламенем начального участка обрабатываемой поверхности, находящегося под камерой сгорания 4. Установленный в камере сгорания 4 пламерассекатель 6 равномерно распределяет поток пламени в периметре камеры сгорания 4, благодаря чему происходит равномерный высокотемпературный прогрев поверхности с полным охватом участка, находящегося в данный момент под камерой сгорания 4 для повышения эффективности обработки восстанавливаемого покрытия. Происходит плавление битумсодержащей массы, которая принимает жидкую форму, заполняя при этом трещины и дефекты поверхности, пропитывает армирующую основу кровельного материала, одновременно передавая тепло нижним слоям. При этом выпаривается межслойная влага.
Одновременно с прогревом участка продолжается непрерывный нагрев вальца 5 с исключением контакта с внешней средой, благодаря его установке в камере сгорания 4. При движении устройства разогретый валец 5 вращается, соприкасаясь своей нагретой до максимальной температуры поверхностью с расплавленным материалом покрытия, тем самым уплотняя битум содержащую массу, выдавливая из нее остатки пара, скопившегося в результате выпаривания межслойной влаги при обработке поверхности пламенем в камере сгорания 4, и спекая слои кровельного материала между собой в единый монолитный слой. По мере перемещения устройство постепенно «наезжает» камерой сгорания 4 на следующий по ходу движения участок поверхности. Процесс продолжается до конца обработки всей поверхности обрабатываемого покрытия.
Неровности поверхности кровли обуславливают изменение воздушного зазора между нижним краем корпуса 1 и обрабатываемой поверхностью по мере продвижения устройства. Воздушный зазор отрицательно влияет на эффективность обработки поверхности участка из-за снижения температуры этой обработки в зоне ее контакта с пламенем вследствие оказываемого влияния окружающей среды. Это влияние усиливается по мере снижения температуры окружающей среды и максимально проявляется при неблагоприятных погодных условиях, а также в зимнее время при низких температурах: ветер, атмосферные осадки (дождь, снег, метель), туман, пыльные бури. Для исключения влияния окружающей среды на эффективность обработки поверхности вертикальные стенки 3 корпуса 1, ориентированные перпендикулярно по отношению к вальцу 5, снабжены шторками 9. Они установлены таким образом, что свободно перемещаются под действием силы тяжести относительно вертикальных стенок 3, перекрывая зазор между нижним краем корпуса 1 и обрабатываемой поверхностью, постоянно защищая пространство между обрабатываемой поверхностью и камерой сгорания 4 от влияния внешней среды и непрерывно сохраняя перекрытие воздушного зазора независимо от изменения его величины, тем самым, сохраняя температуру в камере сгорания 4 постоянной и не допуская притока воздуха и влаги извне.
Перемещать устройство для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов возможно разными способами с помощью дополнительной механической тяги, например, мотоблока, методом буксировки или толканием, или вручную с помощью поручня 11 установленного на металлическом корпусе 1. При необходимости, с противоположной вальцу 5 стороны корпуса может быть установлен дополнительный валец или колесная опора для облегчения перемещения устройства.
Для выполнения задачи глубокого спекания при очень большой толщине полотна (более 4 см) включая припаивание его к бетонному основанию, например к стяжке или плите, пройденный участок покрытия после неполного остывания обрабатывают еще раз. Таким образом, глубину спекания регулируют скоростью перемещения устройства и числом проходок участка поверхности покрытия, что позволяет осуществлять описываемым устройством любые виды ремонтных работ локальное, поверхностное и глубокое спекание битумсодержащей поверхности.
Таким образом, использование горелки 8 позволяет обеспечить высокотемпературную обработку поверхности в режиме непосредственного контакта пламени с покрытием, что существенно влияет на эффективность обработки восстанавливаемого покрытия. Происходит равномерный, за счет пламерассекателя 6, нагрев до состояния расплава всей площади участка под камерой сгорания 4 максимальной температурой пламени из-за отсутствия контакта с внешней средой благодаря установленным шторкам 9 и валец 5, так же нагретый до максимальной температуры с исключением теплопотерь при отсутствии контакта с внешней средой проходит по предварительно расплавленной массе. Так обеспечивается эффективность обработки восстанавливаемого покрытия.
Благодаря достигаемой в камере сгорания высокой температуре и описанной конструкции в целом, направленной на защиту от теплопотерь в камере сгорания, в том числе в зоне обработки поверхности, устройство способно обрабатывать обледеневшую поверхность плавлением наледи до жидкого и газообразного состояния, что исключает необходимость предварительного время- и трудозатратного освобождения поверхности от наледи. Вместе с тем, устройство экономично по энергопотреблению, поскольку некоторые горелки способны работать без электричества, а электрические горелки потребляют энергию меньше чем бытовой электрочайник (около 350 Вт), работают от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В и не требуют обязательного зануления корпуса установки. По этой причине потребление мощности таким изделием, несравнимо ниже, чем затраты мощности на обогрев нескольких вальцов трубчатыми электронагревателями в техническом решении прототипа.
Для дополнительной минимизации теплопотерь с целью сохранения первоначальной высокой температуры, достигаемой в камере сгорания 4, в некоторых вариантах выполнения устройства горизонтальная стенка 2, а также вертикальные стенки 3 корпуса 1 выполнены двойными для образования между ними воздушной прослойки. Такое выполнение стенок корпуса 1 создает эффект термоса. Температура в камере сгорания дополнительно 4 удерживается за счет прослойки воздуха, служащей утеплителем. С этой же целью при выполнении вертикальных стенок 3 двойными в другом варианте выполнения устройства нижняя часть металлического корпуса 1 со стороны стенок, примыкающих к стенкам со шторками 9, может быть выполнена в форме пламегасительного короба. Он выполнен с возможностью улавливания горячих продуктов горения и их направления в воздушное пространство вертикальных стенок 3 корпуса 1. Таким образом происходит нагрев воздушной прослойки вертикальных стенок 3, что дает дополнительное утепление корпуса 1, защищая его от внешнего атмосферного воздействия и предотвращая снижение рабочей температуры в камере сгорания 4.
Для облегчения перемещения по неровной поверхности шторки 9 могут быть снабжены приспособлениями 10 для скользящего перемещения, примером такого выполнения могут служить полозья, лыжи.
Заявляемое техническое решение не обуславливает габариты готового изделия и может быть воплощено в устройствах для восстановления покрытия из битумсодержащих материалов любых размеров, что является преимуществом при создании узкопроходных установок для обеспечения возможности обработки поверхности в труднодоступных местах, а также ее применения для любых видов ремонтов локального, поверхностного и глубокого спекания битумсодержащей поверхности. Изделия, выполненные на основе данного технического решения просты в изготовлении и не требуют сложного ремонта специализированными службами, позволяют проводить качественные экономичные ремонты разных видов в любых климатических и погодных условиях с исключением затрат на новый битумсодержащий материал.