СТЫК ЧУГУННОЙ ОБДЕЛКИ ТОННЕЛЯ МЕТРОПОЛИТЕНА

Заявляемая полезная модель относится к устройствам соединения строительных конструкций и сооружений, а точнее касается стыка чугунной обделки тоннеля метрополитена, представляющего собой место соединения и замоноличивания элементов чугунной обделки тоннеля метрополитена.
В чугунной обделке тоннеля метрополитена стык является наиболее уязвимым звеном, поскольку в процессе эксплуатации он может потерять водонепроницаемость как из-за недостаточной стойкости в отношении агрессивного воздействия грунтовых вод, в том числе, содержащих соли разной степени концентрации, органические гуминовые кислоты, так и из-за постоянно возникающих в конструкции обделки метрополитена интенсивных вибрационных воздействий. Кроме того, в стыке не должны возникать блуждающие токи, то есть стык должен быть энергетически пассивным.
В настоящее время Метрострой при соединении элементов чугунной обделки тоннелей метрополитена образуют замоноличенный стык, который содержит расположенную между соединяемыми поверхностями элементов стыковочную полость, заполненную путем запрессовки свинцовыми стержнями. Заполненный свинцовыми стержнями стык, кроме того, имеет между соединяемыми элементами чугунной обделки наружный стыковочный шов из, так называемого, буса, то есть из быстросхватывающейся безусадочной смеси на базе специального цемента, которым «замоноличивают» место соединения элементов.
При том, что технология указанного стыка весьма сложна, так как связана с применением ручного труда повышенной трудоемкости, качество и надежность такого сложного по конструкции стыка недолговечны - из-за постоянных вибраций, возникающих при эксплуатации метрополитена, происходит выкрашивание буса, а свинцовые стержни, не имеющие никакой адгезии к соединяемым чугунным поверхностям стыка, быстро расшатываются и не обеспечивают требуемую водонепроницаемость стыка, в результате чего происходит разрушение чугунной обделки и тоннеля в целом.
В основу заявляемой полезной модели положена задача создание стыка, конструкция которого позволяет обеспечить прочное соединение элементов чугунной обделки тоннеля метрополитена, в том числе в условиях постоянного агрессивного воздействия грунтовых вод, в том числе, содержащих соли разной степени концентрации, органические гуминовые кислоты, и воздействия постоянных вибраций, возникающих при эксплуатации метрополитена.
Эта задача достигается тем, что в стыке чугунной обделки тоннеля метрополитена, имеющим между соединяемыми элементами чугунной обделки наружный стыковочный шов из герметизирующего материала и расположенную под швом стыковочную полость, содержащую заполнительные элементы, согласно заявляемой полезной модели, стыковочный шов выполнен из мастики на основе эластомера, выбранного из группы, содержащей полисульфидный полимер, полиуретановый полимер, и вулканизатора, имеющей прочность адгезии к металлу при прямом отрыве не менее 0,1 МПа, а в качестве заполнительных элементов полость содержит два гернитовых шнура, обжатых путем натяжения их на 20%, при этом на поверхности каждого из заполнительных элементов и на соединяемых поверхностях элементов чугунной обделки имеется слой названной мастики.
Благодаря заявляемой полезной модели создан стык, конструкция которого позволяет обеспечить прочное соединение элементов чугунной обделки тоннеля метрополитена, в том числе в условиях постоянного агрессивного воздействия грунтовых вод, содержащих соли разной степени концентрации, и при воздействии постоянных вибраций, возникающих при эксплуатации метрополитена.
Наиболее целесообразно, согласно заявляемой полезной модели, чтобы слой мастики на поверхности каждого из заполнительных элементов составлял от 1,0 до 1,5 мм.
Согласно заявляемой полезной модели, полезно, чтобы в качестве вулканизатора мастика содержала реагент на основе бихромата натрия и дибутилфталата.
Согласно заявляемой полезной модели, полезно, чтобы в качестве вулканизатора мастика содержала реагент на основе двуокиси марганца и дибутилфталата.
Другие цели и преимущества заявляемой полезной модели станут ясны из последующего подробного описания стыка чугунной обделки тоннеля метрополитена и прилагаемого чертежа, на котором
Фиг.1 изображает стык чугунной обделки тоннеля метрополитена, согласно заявляемой полезной модели, поперечный разрез;
Стык, согласно заявляемой полезной модели, включает расположенную между соединяемыми поверхностями 1 и 2 (фиг.1) элементов 3 чугунной обделки метрополитена стыковочную полость 4, в которой соединяемые поверхности 1 и 2 элементов 3 чугунной обделки содержат слой 5 мастики, называемой авторами настоящей заявки «Монофлекс Е», на основе эластомера, выбранного из группы, содержащей полисульфидный полимер, полиуретановый полимер, и вулканизатора, имеющей прочность адгезии к металлу при прямом отрыве не менее 0,1 МПа.
Преимущественно в качестве вулканизатора мастика «Монофлекс Е» содержит реагент на основе бихромата натрия и дибутилфталата или в качестве вулканизатора мастика «Монофлекс Е» содержит реагент на основе двуокиси марганца и дибутилфталата. Возможно, чтобы качестве вулканизатора мастика «Монофлекс Е» содержала оксиды свинца, марганца.
Помимо указанных компонентов, мастика «Монофлекс Е» может содержать эпоксидную смолу, например, марки ЭД-20 (ГОСТ 10587-84), неорганический пигмент - углерод технический П-803 (ГОСТ 7885-86Е) или сажу белую БС-120 (ГОСТ 18307-78), модификатор в виде, например, олигоэфиракрилата, кремнеорганического соединения ГЭКОС-М (ТУ 6-06-101-9-91), а также смолу каменноугольную (ГОСТ 492) или фенолформальдегидную (ГОСТ 18694-80).
Также мастика «Монофлекс Е» может содержать такой ускоритель вулканизации, как гуанид Ф или такие вулканизирующие вещества как бихроматы кальция, натрия или другого щелочного или щелочноземельного металла, отдельно или в сочетании с окислами свинца, марганца или других
металлов переходной валентности. Такие ускорители могут содержаться в количестве от около 0,1 до 0,5, предпочтительно, от около 0,2 до 0,3 масс.%. Обычно вулканизация происходит при комнатной температуре без необходимости специального нагрева.
3
Для применения мастики «Монофлекс Е» в заявленных целях полисульфидный полимер модифицируют путем добавления кремнийорганической смолы, чтобы улучшить адгезионные свойства такого полимера. В структуру таких кремнийорганических смол входят функциональные группы, такие как винильная группа, эпоксидная группа, аминогруппа, тиоловая группа и т.д., способные вступать в реакцию с -SH-группами полисульфидного полимера. Такие смолы также вступают в реакцию с алкоксигруппами, гидролизуемыми в присутствии влаги или воды и образующими реакционно-способные силанольные группы. Такие группы, в свою очередь, активно участвуют в формировании химических связей с диоксидом кремния наполнителя и подложкой, такой как чугун. Предпочтительной кремнийорганической смолой является смола со структурой HS-R--(OR'), в которой R - это алкильная группа с прямой или разветвленной цепью из 1-10 атомов углерода, а R' - реакционно-способная группа, такая как -NH-группа, винильная группа, эпоксидная группа, --SH-группа и т.п. Такие кремнийорганические смолы добавляют в количестве, достаточном для обеспечения совместимости между минеральными вяжущими компонентами и эластомером, таком как, предпочтительно, от около 0,05 до 2, более предпочтительно, от около 0,1 до 1 масс.%.
Преимущественно слой 5 мастики «Монофлекс Е» на соединяемых поверхностях 1 и 2 элементов 3 чугунной обделки тоннеля метрополитена составляет от 1,0 до 1,5 мм.
Согласно заявляемой полезной модели, стыковочная полость 4 содержит два гернитовых шнура 6, при этом на поверхности каждого из гернитовых шнура 6 имеется слой 7 названной мастики «Монофлекс Е» толщиной от 1,0 до 1,5 мм. Каждый из расположенных в стыковочной полости гернитовых шнуров 6 в основном обжат путем его натяжения на 20% и имеет диаметр примерно 20 мм.
Наличие в стыковочной полости 4 двух гернитовых шнуров 6, имеющих высокую степень слипания с мастикой «Монофлекс Е» и обладающих
необходимыми упругими свойствами, придает всей конструкции заявляемого стыка своеобразные демфирующие свойства, которые гасят вибрационные воздействия на стык при эксплуатации метрополитена.
Согласно заявляемой полезной модели, между соединяемыми элементами 3 чугунной обделки тоннеля имеется наружный стыковочный шов 8 из мастики «Монофлекс Е» на основе эластомера, выбранного из группы, содержащей полисульфидный полимер, полиуретановый полимер, и вулканизатора, имеющей прочность адгезии к металлу при прямом отрыве не менее 0,1 МПа.
Мастика «Монофлекс Е» обладает высокой стойкостью в воде, минерализованных водах, в среде органических гуминовых кислот.
Технология создания заявляемого стыка намного проще и эффективнее по ее осуществлению.
В заявляемом стыке исключается образование блуждающих токов.
Благодаря заявляемой полезной модели стало возможно достигнуть монолитно-гибкое соединение поверхностей 1 и 2 элементов 3 чугунной обделки метрополитена, имеющее надежную водонепроницаемость и высокую механическую прочность, способное выдерживать без разрушения нагрузки, возникающие в условиях постоянного агрессивного воздействия грунтовых вод, содержащих соли разной степени концентрации, и при воздействии постоянных вибраций, возникающих при эксплуатации метрополитена.
Деформации, возникающие в чугунной обделке метрополитена, элементы которой соединены заявляемой конструкцией стыка, надежно компенсируются и поглощаются указанным выше слоем мастики. Такая надежность компенсации нагрузок обеспечивается высокими механическими характеристиками самого слоя мастики, а также упругими свойствами резиновых гернитовых шнуров.