Технологія кріплення устаткування анкерними болтами на акрилових клеях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури

УДК 657.58.668.3

Спеціальність 05.23.08 - Технологія промислового і цивільного будівництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Технологія кріплення устаткування анкерними болтами на акрилових клеях

Нохріна Лариса Анатоліївна

Харків - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Харківській державній академії міського господарства Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор Золотов Михайло Сергійович, начальник науково-дослідного сектору Харківської державної академії міського господарства

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Дюженко Михайло Григорович, професор кафедри механізації будівельних процесів Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури

- кандидат технічних наук, професор Піліграм Сергій Сергійович, заступник генерального директора ДКП "Харківкомуночиствод"

Провідна установа: Київський національний технічний університет будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України, м. Київ

Захист відбудеться " 20 " вересня 2000 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.01 при Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури, за адресою 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий 18 серпня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Кутовий Е.М.

Анотації

Нохріна Л.А. Технологія кріплення устаткування анкерними болтами на акрилових клеях. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ступеня кандидата технічних наук із спеціальності 05.23.08 - Технологія промислового та цивільного будівництва, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, м. Харків, 2000, Міністерство освіти і науки України.

Дисертація присвячена розробці технології кріплення устаткування за допомогою анкерних болтів на акрилових клеях.

Експериментально установлені довготривалість набухання, в'язкість і технологічна життєздатність, як компаунда, так і акрилового клею в залежності від його складу, температури навколишнього середовища. Рекомендовані оптимальні склади акрилового клею для виконання анкероустановочних робіт. Показано, що незалежно від складу клею міцність його за першу добу досягає 90...95 %, а за перші три години - 85% від проектної. Виявлена можливість затужавлення клею при С.

В результаті досліджень установлено, що в'язкість акрилового клею можна регулювати у широких межах. Це дозволило кріпити устаткування до готових бетонних і залізобетонних конструкцій за допомогою анкерних болтів за однією з трьох схем: установка болтів до монтажу устаткування; установка болтів одночасно з монтажем устаткування; установка болтів після монтажу устаткування.

При аналітичному дослідженні були розглянуті два способи ведення робіт - послідовний і паралельний. Установлені залежності інтенсивності, часу на устрій анкера, виробітку та інших факторів від технологічної життєздатності акрилового клею, засобу ведення робіт, діаметра анкера.

Експериментально визначено вплив типу електроперфораторів і діаметра бурів, частоти їх обертання, міцності бетону на швидкість буріння свердловин.

Технологія кріплення устаткування анкерними болтами на акрилових клеях впроваджена на ряді промислових об'єктів України, де застосування її дало значний техніко-економічний ефект.

Ключові слова: анкерне кріплення, болт, акрилова композиція, клей, компаунд, технологічні фактори, життєздатність, швидкість буріння, свердловина.

Нохрина Л.А. Технология крепления оборудования анкерными болтами на акриловых клеях. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - Технология промышленного и гражданского строительства, Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры, г. Харьков, 2000, Министерство образования и науки Украины.

Диссертация посвящена разработке технологии крепления оборудования анкерными болтами на акриловых клеях.

Экспериментально установлены длительность набухания, вязкость и технологическая жизнеспособность как компаунда, так и акрилового клея в зависимости от его состава, температуры окружающей среды. Рекомендованы оптимальные составы акрилового клея для анкероустановочных работ. Показано, что независимо от состава клея прочность его за первые сутки достигает 90...95%, а за первые три часа - 85%. Выявлена возможность отверждения клея при С.

В результате исследований установлено, что вязкость акрилового клея можно регулировать в широких пределах. Это позволило крепить оборудование к готовым бетонным и железобетонным конструкциям с помощью анкерных болтов по одной из трех технологических схем: установка болтов после монтажа оборудования; установка болтов до монтажа оборудования; установка болтов одновременно с монтажом оборудования.

При аналитическом исследовании были рассмотрены два способа производства работ - последовательный и параллельный. Аналитически установлена и экспериментально подтверждена зависимость времени приготовления акриловой клеющей композиции от температуры среды. Определена оптимальная температура приготовления акрилового клея, которая находится в пределах 202°С, обеспечивающая максимальную интенсивность производства анкероустановочных работ.

Аналитически и экспериментально установлена зависимость расхода акрилового клея и времени установки от диаметра анкерного болта. Выявлена связь оптимальной массы клеющей композиции от диаметра анкера и технологической жизнеспособности клея. Показано влияние способа производства работ на интенсивность устройства анкерных болтов, времени устройства. При последовательном способе время на установку клеевого анкера имеет нелинейный характер и достигает оптимального значения при мин, при параллельном - это время имеет постоянную величину и не зависит от технологической жизнеспособности клея.

Установлено, что при параллельном и последовательном способах производства работ время на устройство анкерных болтов зависит от их диаметров. Определен количественный состав звеньев при параллельном и последовательном способах производства работ. При параллельном способе анкероустановочных работ количественный состав звена зависит от технологической жизнеспособности акрилового клея, а при последовательном - зависит только от коэффициентов, учитывающих простои, подготовительно-заключительные работы и отдых рабочих. Установлено, что выработка при последовательном способе зависит от объема работ и технологической жизнеспособности клея, а при параллельном - она постоянна для определенных диаметров анкеров.

Экспериментально определено влияние типа электропетфораторов, диаметров бура, частоты их вращения, прочности бетона на скорость бурения скважин. Технология крепления оборудования анкерными болтами на акриловых клеях внедрена на ряде объектов Украины и ее применение дало значительный технико-экономический эффект.

Ключевые слова: анкерное крепление, болт, акриловая композиция, клей, компаунд, технологические факторы, скорость бурения, скважина.

Nokhrina L.A. Fastening Equipment Technology by Anchor Bolts on Acrylic Adhesives. - Manuscript.

This is the thesis for competition to receive scientific degree of Candidate of Engineering Science (Ph.Degree) on speciality 05.23.08 - Technology for Industrial and Civil Construction, Kharkov State Engineering University for Construction and Architecture. Kharkov, 2000, Ministry of Education and Science of Ukraine.

The thesis is devoted to fastening equipment technology by anchor bolts on acrylic adhesives.

There are three technological schemes for fastening equipment to ready reinforced concrete constructions: installation of bolts after equipment assembling; installation of bolts before equipment assembling; installation of bolts simultaneously with equipment assembling.

It was experimentally determined the following parameters: time of binding and technological viability for both compound and acrylic adhesive due to its composition and environmental temperature. Optimal compositions of acrylic adhesive were recommended for anchor installations. It was shown the fact that independently of adhesive composition the adhesive strength reaches 90…95% during the first 24 hours and 85% - during the first 3 hours. Possibility of adhesive solidification was discovered at t=0° C. While analytical investigation two ways of operation process were discussed: consecutive and parallel. Dependences of intensity, time standards for arranging anchor and other factors on technological viability of acrylic adhesive, way of operation process, anchor diameter.

There was also experimentally defined the influence of electrical perforator type, drill diameter, their rotation frequencies, well-drilling-velocity strength.

Fastening Equipment Technology by Anchor Bolts on Acrylic Adhesives is already used in practice on a number of construction objects in Ukraine. This usage has caused essential technical and economical effects.

Key words: anchor fastening, bolt, acrylic composition, adhesive, compound, technological factors, drilling velocity, well.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Кріплення устаткування анкерними болтами, установленими на акрилових композиціях, є одним з найбільш перспективних напрямків у будівництві, при реконструкції та капітальному ремонті будівель і споруд.

Анкероустановочні роботи на акрилових клеях вигідно відрізняються від традиційних методів кріплення устаткування, будівельних елементів, інженерних комунікацій та інших технологічних пристроїв до існуючих бетонних та залізобетонних конструкцій і здобувають все більше визнання. Використання акрилових композицій з цією метою дозволяє знизити термін будівництва та реконструкції будівель і споруд, зменшити матеріало- та трудомісткість робіт. При реконструкції та ремонті будівель і споруд застосування клеїв іноді є єдиним засобом виконання таких робіт. Застосування при анкероустановочних роботах акрилових композицій є перспективним, оскільки вони малокомпонентні, прості й надійні у приготуванні та використанні. Ці клеї значно дешевші від епоксидних та інших полімерних клеїв, що застосовуються у сучасному будівництві. Крім того, кріплення за допомогою акрилових композицій характеризується відсутністю складних підготовчих процесів, суттєвим скороченням трудових витрат, терміну будівництва та реконструкції будівель і споруд. Особливо це важливо при швидкій зміні технологічного устаткування. У зв'язку з цим є актуальним удосконалення технології анкероустановочних робіт з використанням акрилових композицій і вибір сучасних механізмів для буріння свердловин та підготовки поверхонь до склеювання.

Метою дисертаційної роботи є зниження трудових і матеріальних затрат, підвищення надійності клейового з'єднання сталь-бетон за рахунок удосконалення технології установки анкерних болтів на акрилових клеях для кріплення устаткування, елементів будівельних конструкцій та інженерних комунікацій.

Робоча гіпотеза полягає у припущенні про можливість розробки таких технологічних рішень, які дозволять виконувати кріплення устаткування, окремих деталей будівельних конструкцій та інженерних комунікацій анкерними болтами, установленими на акрилових клеях, забезпечуючи при цьому надійність клейового з'єднання сталь-бетон.

Об'єкт дослідження - кріплення устаткування і будівельних елементів до бетонних і залізобетонних конструкцій при будівництві, реконструкції та капітальному ремонті промислових будівель і споруд.

Предмет дослідження - технологія установки анкерних болтів з використанням акрилових клеїв і сучасного електричного інструменту по закріпленню устаткування і будівельних конструкцій.

Методичні основи - методи математичної статистики, експериментальні дослідження за допомогою розроблених методик, аналітичні дослідження з використанням математичних моделей технологічних процесів.

Завдання дослідження:

- дослідити технологічні властивості акрилових клеїв у залежності від їх складу і температури оточуючого середовища;

- розробити поопераційні технологічні схеми установки анкерних болтів з використанням акрилових клеїв;

- аналітично дослідити різноманітні технологічні та організаційні рішення процесу створення анкерного кріплення за допомогою акрилових клеїв;

- установити засіб буріння свердловин сучасними електричними інструментами в залізобетонних і бетонних конструкціях, підготовки бетону і металу до склеювання і необхідні для цього технічні засоби.

Наукова новизна роботи полягає в наступному:

- визначенні життєздатності і часу тужавлення клею у залежності від складу акрилового компаунду, а також кількості і крупності наповнювача (кварцевого піску);

- регулюванні в'язкості клею шляхом зміни складу акрилового компаунда, кількості та крупності наповнювача, що дозволяє робити заливку свердловин клеєм після установки анкерних болтів;

- установленні змінної інтенсивності та виробітку при створенні анкерних кріплень з урахуванням конструкцій кріпильних вузлів і технологічних властивостей акрилових клеїв, а також засобів ведення анкероустановочних робіт;

- визначенні технологічних і конструктивних факторів, які впливають на швидкість буріння свердловин у бетоні і залізобетоні.

Практичне значення роботи полягає в удосконаленні технології установлення анкерних болтів на акрилових клеях для кріплення технологічного устаткування, будівельних конструкцій, вибору технічних засобів по їх утворенню, що дозволяють заощаджувати трудові та матеріальні ресурси. Результати дослідження є основою для розробки вказівок щодо застосування зазначеної технології у будівництві.

Апробація роботи. результати дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на Міжнародній науково-технічній конференції "Проблемы и перспективы ресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве" (м. Харків, 1995 р.), четвертій і п'ятій Українських науково-технічних конференціях "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве" (м. Харків, 1996, 2000 рр.), науково-технічних конференціях Харківської державної академії міського господарства (1994, 1996, 1998, 2000 рр.).

Реалізація роботи. Результати роботи впроваджені на ряді промислових об'єктів: АТ "Харківський електромеханічний завод" та АТ "Турбоатом" (м. Харків), "Старооскольский електрометалургійний завод" (м. Старий Оскол), ВАТ Одеський завод радіально-свердлильних верстатів (м. Одеса).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 14 наукових роботах і трьох патентах на винахід.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти глав, висновків, списку літератури з 138 назв, викладена на 160 сторінках машинописного тексту, містить 80 таблиць та рисунків.

Зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації, сформульована її наукова новизна, наведені результати, що виносяться на захист і мають практичне значення.

У першому розділі здійснено огляд наукової літератури у галузі кріплення будівельних конструкцій і технологічного устаткування анкерними болтами різноманітних видів і конструкцій, які установлюються на існуючих бетонних або залізобетонних будівельних конструкціях, чи тих, що будуються.

Установлено, що щорічно для кріплення устаткування та конструкцій використовують велику кількість анкерних болтів. Особливо це стосується підприємств металургійної, машинобудівної, гірничорудної, хімічної та інших галузей промисловості. Наприклад, для кріплення устаткування прокатного стану число анкерних болтів складає 5...17 тис. штук, а при реконструкції його до 50% загальних трудових затрат витрачається на роботи, які пов'язані з переустроєм фундаментів і анкероустановочними операціями.

Від способів виробництва, вивірки і закріплення анкерних болтів залежать темпи та вартість монтажних робіт, тому що трудомісткість цих операцій складає 30...40% загальної трудомісткості механо-монтажних робіт.

Загальноприйнята технологія устрою анкерних болтів трудомістка і не гарантує необхідної точності їх розташування, і тому 18...24% витрат на монтаж устаткування припадає на виправлення дефектів їх установлення. А відсутність уніфікації і взаємозамінності опорних частин устаткування створюють труднощі при його модернізації у діючих цехах, оскільки місця установлення анкерних болтів нового механізму не співпадають зі старими.

В Україні і за кордоном широко застосовують анкерні болти найрізноманітних видів і конструкцій. різниця між ними у способах установлення, типах анкеровочних пристроїв, а також способах передачі навантажень на фундаменти або будівельні конструкції. За аналізом робіт Алексеєнко П.П., Барча І.З., Вишневскього П.Ф., Золотова М.С., Кіянова І.Д., Коваль В.К., Кутового Е.М., Шутенко Л.М., Черкаського І.Г., Торкатюка В.І., Панченко В.О. та інших типи болтів, що установлюються на готових фундаментах і інших будівельних конструкціях, можна розподілити на дві групи.

Перша група традиційна - глухі болти, які установлюються у шанці з послідуючою заливкою високомарочним цементним розчином і зйомні - без наступної заливки.

Друга група - анкерні болти, які установлюються у свердловини, що утворені у готових бетонних та залізобетонних конструкціях. Ці болти можуть бути глухими, або зйомними, які самозаанкеровуються (ролболт, дуплексанкер, дюбелі типу ТЕП, ВНДІМонтажспецбуд, НДІЗБ і т.д.).

При використанні болтів другої групи, як випливає з аналізу робіт Барча І.З., Черкаського І.Г., Золотова М.С., Шутенко Л.М., Торкатюка В.І., Паги Б.Ю., Сергієнко А.І. та інших, значно знижується вартість і трудомісткість анкероустановочних робіт у зв'язку з тим, що відпадає необхідність у використанні спеціальних кондукторів, або інших підтримуючих устроїв по утворенню шанців і утриманню закладних елементів у проектному положенні.

Аналіз робіт Барча І.З., Кутового Е.М., Черкасського І.Г., Золотова М.С., Шутенко Л.М. та інших дозволив установити, що полімерні клеї, які використовуються для створення анкерних з'єднань, мають добре зчеплення з бетоном і сталлю, стійкість до агресивних середовищ, гарну зазорозаповнюваність. Вказані властивості дозволили широко використовувати ці клеї для створення сталеклейових та анкерних з'єднань. При цьому, зараз для утворення анкерних з'єднань переважно використовують епоксидні та акрилові клеї.

На основі експериментів і дослідів Золотова М.С., Шутенко Л.М., Спіранде Р.О., Паги Б.Ю. та інших спосіб установлення анкерних болтів на акриловому клеї має значні переваги перед епоксидними та іншими клеями, тому що вартість і трудомісткість анкероустановочних робіт при його використанні найнижча.

Крім того, акриловий клей складається із малого числа компонентів, дозволяє виконувати анкероустановочні роботи при температурі навколишнього середовища -5°С і вище без додаткових технологічних заходів, а його вартість у 2...3 рази нижча за вартість епоксидного клею. Виконані численні дослідження фізико-механічних властивостей акрилових клеїв Золотовим М.С., Шутенко Л.М., Спіранде Р.О., а також закордонними вченими дозволили використати їх для створення сталеклейових з'єднань.

Аналіз цих робіт показує, що міцність і деформативність сталеклейових з'єднань забезпечується як при короткочасних, так і довготривалих зусиллях, що діють на анкер, а деформативність клейового анкера на акрилових клеях майже на 36% нижча, ніж на епоксидних. Акриловий клей має необхідні для улаштування анкерних болтів адгезійні та когезійні властивості, однак відсутні дані про технологічні властивості його відносно до проведення анкероустановочних робіт. Крім того, відсутні відомості про ефективну технологію устрою анкерних болтів, а також дані про фактори, що впливають на цей процес.

З огляду науково-технічної літератури отримані дані про обладнання, яке використовується для буріння свердловин у бетонних і залізобетонних конструкціях. Це обладнання є громіздким і потребує великих енерго- і трудовитрат. У зв'язку з цим виникла необхідність у підборі сучасного високопродуктивного обладнання для буріння свердловин і розроблення прогресивної технології з установлення і кріплення стальних анкерних болтів у готові бетонні та залізобетонні конструкції.

У результаті цього сформульовано завдання дисертації.

Другий розділ присвячений дослідженню технологічних властивостей акрилового клею. На основі експериментальних досліджень рекомендовані 15 складів акрилового клею, де в якості зв'язуючого прийнятий акриловий компаунд, а наповнювачем є кварцевий пісок крупністю від 0,14 до 0,63 мм.

Наводяться методики і результати експериментальних досліджень початкової в'язкості, довготривалості набухання, оптимальної наповнюваності та життєздатності полімерного компаунду та клею. Початкову в'язкість визначали за віскозиметром ВЗ-1 зразу ж після старанного перемішування складових компаунда, а набухання і життєздатність досліджували за віскозиметром Суттарда.

Технологічна життєздатність наповненої композиції установлювалась як за віскозиметром Суттарда, так і за здатністю клею заповнювати свердловини для анкерів.

При експериментальних дослідженнях вказаних параметрів змінювали кількість мономеру: 60, 80, 100, 120, 140, 160 і 180 мас.ч. на 100 мас. ч. полімеру. Установлено, що зі збільшенням долі мономеру початкова умовна в'язкість зменшується від 14.4 до 2,3 с, а довготривалість набухання збільшується від 3,5 до 33 хвил. З підвищенням температури довготривалість набухання зменшується і складає 140, 30, 15, 10 та 6 хвилин при температурі 00, 100, 150, 200 і 25°С.

У результаті дослідів установлена оптимальна умовна в'язкість компаунда для наповнення його кварцевим піском, яка за ВЗ-1 дорівнює 27 с, що відповідає діаметру розпливу за віскозиметром Суттарда 38...40 см, а максимальний - 24 см.

Дослідження життєздатності клею проводили з моменту досягнення діаметра розпливу 38...40 см і до втрати ним легкоукладальності. за результатами дослідів рекомендовано для приготування клею склад акрилового компаунда, який складається з 100 мас.ч. мономеру і 100 мас. ч. полімеру, маючи при цьому технологічну життєздатність при 25°С - 25 хвилин; 20°С- 34 хвил.; 15°С - 53 хвил. і 10°С - 87 хвил. Отже, дослідним шляхом отримані значення початкової в'язкості акрилового компаунда, а також величини оптимальної і максимальної в'язкості, яка прийнята для наповнення його кварцевим піском.

Встановлено, що в'язкість можна регулювати складом компаунда. На в'язкість значно впливає температура навколишнього середовища.

При розробленні технології установлення анкерних болтів на акрилових клеях важливим параметром є його технологічна життєздатність. Вплив складу компаунда на життєздатність клею досліджували зі змінним вмістом мономеру від 60 до 180 мас.ч. на 100 мас.ч. полімеру і кварцевого піску крупністю 0,14; 0,315 та 0,63 мм. Установлено, що на життєздатність клею великий вплив має температура навколишнього середовища. Із зменшенням температури технологічна життєздатність збільшується і складає 12, 27, 42, 67 та 259 хвил. при відповідних температурах 250, 200, 150, 100 та 0°С і ці результати узгоджуються з даними Золотова М.С., Спіранде Р.О.

Проведені дослідження показали, що рекомендовані склади акрилового клею мають достатню життєздатність для виконання анкероустановочних робіт і, крім того, є можливість регулювати її складом компаунда, кількістю та крупністю наповнювачів. Експериментально установлено граничний ступінь наповнення акрилової композиції, який для пісків крупністю 0.14 мм; 0,315 мм та 0.63 мм відповідно дорівнює 300; 500 та 800 мас.ч.

Дослідним шляхом установлено існування зв'язку між кінетикою росту у часі когезійної міцності та повноти полімеризації. і завдяки цьому, зміна її у часі дає можливість установити ступінь тужавлення акрилового клею, а використаний акустичний метод - про ступінь його структуроутворення.

Досліджено вплив на кінетику полімеризації кількості та крупності наповнювача, мономеру та температури навколишнього середовища на склад компаунда, із співвідношенням складових по 100 мас.ч. та піску крупністю зерен 0,14 мм - 150, 200 мас.ч.; крупністю зерен 0,315 мм і 0,63 мм - 200 мас.ч., вольского - 200, 300 та 400 мас.ч. При цьому початок тепловиділення процесу полімеризації компаунда при °С відмічено через 26 хвил. з моменту змішування його компонентів, а екстремальна 135°С - через 78 хвил. При введенні кварцевого піску крупністю 0,14 мм початок процесу полімеризації уповільнюється на 11 хвил. і тим більше, чим більша крупність піску. При крупності піску 0,315 мм, 0,63 мм і вольского початок полімеризації відмічено відповідно через 46 та 58 хвил., а екстремальні температури - через 72, 80, 84 та 91 хвил. Отже, інтенсивність тужавлення розглянутих складів клею зростає зі збільшенням кількості піску або зменшенням його крупності, що свідчить про значення наповнювача як структуроутворюваної добавки.

Результати досліджень показують, що інтенсивність полімеризації акрилового клею розглянутих складів протікає на протязі перших трьох годин. Дослідження показують, що інтенсивне структуроутворення проходить в період різкого росту температури екзотермії, коли клей переходить у тверду фазу, набираючи високу міцність і, незалежно від складу значне підвищення міцності при °С відбувається на протязі перших трьох годин з моменту його приготування і складає біля 85%, а через 9 годин - 90% проектної міцності. Із зниженням температури середовища полімеризація акрилового клею уповільнюється. Виявлена можливість тужавлення клею при температурі близькій до 0°С.

На підставі дослідів рекомендовані склади акрилового клею для анкероустановочних робіт, які наведені в таблиці.

Таблиця. Склади акрилового клею, рекомендовані для установки анкерних болтів

Мас. ч.	Крупність	В'язкість по
мономер	полімер	наповнювач	зерен наповнювача	Суттарду, см
100	100	150	0,14	27
100	100	250	0,14	18
100	100	250	0,315	27
100	100	380	0,315	18
100	100	330	0,63	27
100	100	490	0,63	18

Третій розділ присвячений розробці поопераційних технологічних схем установлення анкерних болтів для кріплення за їх допомогою устаткування до бетонних та залізобетонних конструкцій, а також аналітичному дослідженню цього процесу.

Кріплення устаткування до готових бетонних або залізобетонних конструкцій за допомогою анкерних болтів проводиться за однією із трьох технологічних схем (рис.).

а) установлення болтів після монтажу устаткування (схема 1);

б) установлення болтів до монтажу устаткування (схема 2);

в) установлення болтів одночасно з монтажем устаткування (схема 3).

При аналітичному дослідженні розглянуті два способи виконання робіт по установленню анкерних болтів - послідовний і паралельний. Перший спосіб передбачає послідовне здійснення процесів приготування клею, установлення анкерних болтів однією бригадою, а другий - паралельне виконання зазначених процесів різними бригадами. Обидва способи передбачають буріння свердловин, підготовку бетону і металевих анкерів окремою ланкою, з випередженням анкероустановочних робіт. За допомогою хронометражних спостережень визначено час на установлення одного анкерного болта залежно від способу виконання робіт, а також приготування одного замісу акрилового клею.

Установлена залежність інтенсивності, часу на устаткування анкера та інших технологічних параметрів від життєздатності акрилового клею і способу проведення анкероустановочних робіт (послідовного або паралельного).

Розрахункові дані свідчать, що змінна інтенсивність установлення анкерних болтів як послідовним, так і паралельним способами виконання робіт має нелінійний характер. Скорочення технологічної життєздатності акрилового клею різко погіршує ці параметри. При визначенні часу на устаткування анкерних болтів послідовним способом установлено, що він залежить від технологічної життєздатності акрилового клею та діаметра анкеру і має нелінійний характер. При паралельному способі роботи така залежність не спостерігається. У цьому випадку час залежить тільки від діаметра анкера. Аналіз одержаних результатів свідчить, що при значному обсязі установлення анкерних болтів доцільно застосовувати паралельний спосіб роботи.

Установлено також кількісний склад бригад, зайнятих установленням клейових анкерів. При послідовному способі виконання робіт кількісний склад бригади постійний і не залежить від технологічної життєздатності клею і діаметра анкера. При паралельному способі кількісний склад бригади залежить від технологічної життєздатності клею.

Виконані розрахунки визначення виробітки також свідчать про те, що при послідовному способі установлення болтів вони нелінійно залежать від технологічної життєздатності акрилового клею та діаметра анкерів.

Виробіток при паралельному способі ведення робіт не залежить від життєздатності клею і є величина постійна, але залежить від тривалості зміни і діаметрів анкерних болтів.

Виробіток для обох способів тим більше, чим вища технологічна життєздатність акрилового клею, але найвища вона при паралельному способі ведення робіт.

У четвертому розділі наведені результати експериментального вивчення процесу буріння свердловин електроперфораторами різних конструкцій. У даний час поряд з відомими традиційними перфораторами широке використання знаходять електроінструменти ведучих європейських виробників.

Для дослідження процесу буріння свердловин застосували електроперфоратори фірми BOSCH типів GBH 10DC і GBH 5DCE з набором спіральних бурів SDC-max. Ці електроперфоратори мають інтегрований захист від пилу. Експерименти по бурінню свердловин у бетонних елементах проводили для визначення часу буріння залежно від типу електроперфоратора, виду і діаметра бура, класу (міцності) бетону, числа обертів бура. При цьому кількість свердловин у кожній серії визначали виходячи з теорії планування експериментів і вона складала 12 свердловин.

Аналіз результатів експериментів показує, що швидкість буріння свердловин залежить від типу перфоратора та діаметра бура. Так, для утворення свердловин електроперфоратором GBH 10DC з буром діаметром 38 мм швидкість буріння в бетоні класу В 7,5 в середньому складає 84 мм/хвил., а при діаметрі 80 - відповідно 23 мм/хвил, а при утворенні свердловин електроперфоратором GBH 5DCЕ при діаметрі бура 24 мм в бетоні класу В 7,5 швидкість в середньому складає 95 мм/хвил., а при діаметрі 40 - відповідно 56 мм/хвил. Аналіз одержаних результатів експериментів показує, що зі збільшенням діаметра бура зменшується коефіцієнт однорідності показника швидкості буріння. Так цей коефіцієнт для перфоратора типу GBH 10DC має такі значення: = 0,9; для d2=45 мм - = 0,88; для d3= 52 мм - = 0,86; для d4=55 мм - = 0,84; для d5=65 мм - = 0,82; для d6=80 мм - = 0,8.

Ці дані свідчать про те, що збільшення діаметра бура (відповідно діаметра свердловини) призводить до значного зростання часу, який витрачається на буріння свердловини в бетоні. Крім того, аналіз експериментальних даних показує, що на тривалість і швидкість буріння свердловин впливає тип прийнятого електроперфоратора.

Аналіз результатів експериментів по виявленню впливу класу (міцності) бетону на швидкість буріння свердловин дозволяє зробити висновок, що швидкість буріння свердловин у бетоні залежить від його класу. Так, при утворенні свердловин в бетоні класу В 7,5 з буром діаметром 38 мм середня швидкість буріння складає 84 мм/хвил., а для класів бетону В 12,5; В 15 і В 25 відповідно - 70; 62 і 56 мм/хвил. Коефіцієнт однорідності при цьому відповідно зростає: 0,8; 0,84; 0,87 і 0,9. Це явище пояснюється тим, що чим вище клас бетону, тим більша його щільність та міцність, і відповідно більше зусиль необхідно витратити на буріння свердловин. На основі одержаних результатів визначено коефіцієнт залежності швидкості буріння від класу бетону. Так, при використанні електроперфоратора GBH 10DC з буром діаметром 38 мм для класів бетону В 7,5; В 12,5; В 15 і В 25 цей коефіцієнт відповідно дорівнює 1,35; 1,12; 1,0 і 0,90.

Крім того, на основі хронометражних даних часу буріння свердловин у бетоні, встановлено, що на швидкість буріння значний вплив має число обертів (ударів) бура. Отже, при утворенні свердловини буром діаметром 38 мм з кількістю обертів 120, 150, 200 та 250 1/хвил. відповідно середня швидкість буріння складає 84; 90; 97 та 109 мм/хвил. Тобто, збільшення числа обертів при одному і тому ж діаметрі бура і класу бетону значно збільшує швидкість буріння при високих значеннях коефіцієнтів однорідності.

На підставі цих даних визначено коефіцієнт залежності швидкості буріння від кількості обертів бура. При числі обертів 120; 150; 200 та 250 1/хвил. відповідно має значення 1,0; 1,05; 1,15 та 1,3.

Вплив вищевказаних факторів необхідно враховувати при виборі механізмів для утворення свердловин для анкерних болтів.

У п'ятому розділі наведено результати дослідно-промислового впровадження технології кріплення устаткування за допомогою анкерних болтів на акрилових клеях, а також визначення її техніко-економічної ефективності. будівництво анкер акриловий клей

Дослідно-промислову перевірку здійснювали при будівництві та реконструкції об'єктів ряду промислових підприємств. Так, при реконструкції оскольского електрометалургійного заводу (м. Старий Оскол) була впроваджена розроблена технологія анкероустановочних робіт з використанням акрилових клеїв. Всього було установлено 3400 анкерних болтів різних діаметрів.

При реконструкції фундаментів під великі карусельні верстати на АТ "Харківський електромеханічний завод" і АТ "Турбоатом" за допомогою акрилових клеїв було установлено 612 анкерних болтів діаметром 12...42 мм. При цьому було заощаджено 12,3 т металу, 383 м 3 бетону, 63 м 3 лісоматеріалів і 2184 люд/дн. трудовитрат, а також скорочено в 5 разів термін введення карусельних верстатів в експлуатацію.

На Одеському заводі радіально-свердлильних верстатів за допомогою болтів на акрилових клеях установлено 108 одиниць верстатного устаткування. Усього було установлено 1244 фундаментних болтів.

При визначенні техніко-економічної ефективності вказаного способу кріплення анкерних болтів його порівнювали з найбільш поширеним у будівництві варіантом, коли анкери закладного елементу закріплюють монолітним бетоном у вирубаних в конструкції шанцях. Аналіз розрахунків свідчить про ефективність впровадження запропонованого способу. Так, витрати праці на будівельно-монтажні роботи за еталонним варіантом становили 25064, 85 люд.-год., а при використанні запропонованого - 610,3 люд.-год. Це в 41 раз менше від еталонного варіанту. При використанні зазначеного способу кріплення анкерних болтів зменшуються витрати матеріалів: монолітного бетону - на 630 м 3, металу - на 12 т, лісоматеріалів - на 144 м 3.

Аналіз показав, що використання запропонованого способу кріплення устаткування до фундаментів за допомогою анкерів, установлених на акрилових композиціях, дозволив скоротити термін введення в експлуатацію верстатів у 14 разів.

У цій главі також наводяться заходи безпеки при виконанні робіт по створенню анкерних кріплень акриловими композиціями.

Загальні висновки

1. Виконані дослідження показали, що для кріплення устаткування та будівельних конструкцій можна використовувати існуючі технологічні схеми, які передбачають заливку свердловин клеєм до установки анкерних болтів.

2. Розроблена нова технологічна схема кріплення устаткування, яка дозволяє заливати акриловий клей у свердловину після установки анкерного болта.

3. Розроблені поопераційні технологічні заходи для кожної з запропонованих схем установлення анкерних болтів акриловими композиціями.

4. Визначені довготривалість набухання, умовна в'язкість і технологічна життєздатність акрилового компаунда в залежності від його складу, наповнюваності і температури навколишнього середовища.

5. Рекомендовані склади акрилового клею (див. таблицю) для виконання анкероустановочних робіт.

6. У результаті аналітичних досліджень технології процесу установлення анкерних болтів установлені:

- взаємозв'язок між основними параметрами цього процесу: технологічною життєздатністю акрилового клею, конструктивними особливостями кріпильних вузлів, а також способами виконання робіт (послідовним або паралельним);

- оптимальна температура приготування акрилової композиції (яка знаходиться в межах 202°С), що забезпечує максимальну інтенсивність виконання анкероустановочних робіт;

- залежність оптимальної маси клею від діаметра анкера і технологічної життєздатності акрилової композиції;

- змінна інтенсивність установлення анкерних болтів і маса оптимального замісу клею в залежності від його технологічної життєздатності та способу установлення анкерів;

- залежність часу і виробітку від засобу установлення анкерних болтів та їх діаметру.

7. Визначено кількісний склад бригад при паралельному та послідовному способах виконання робіт: за паралельним способом кількісний склад залежить тільки від життєздатності акрилового клею, а за послідовним - тільки від коефіцієнтів, що враховують простої, підготовчо-заключні роботи та відпочинок робітників.

8. Установлено, що виробіток при послідовному способі залежить від об'єму робіт і технологічної життєздатності клею, а при паралельному - постійний і залежить тільки від діаметра анкерного болта.

9. Експериментальними дослідженнями установлено залежність швидкості буріння від діаметра бура, числа його обертів, частоти ударів, а також класу бетону. Рекомендовані типи елетроперфораторів, які використовуються для буріння свердловин.

10. Техніко-економічне порівняння запропонованої технології анкероустановочних робіт за допомогою акрилових композицій з існуючими свідчить про економічність виконаних розробок. Впровадження її тільки на одному підприємстві дозволило заощадити металу - 12 т, бетону - 630 м 3, трудові затрати - на 2162 люд.-днів. Окрім того, застосування розроблених технологій дозволило скоротити термін введення в експлуатацію устаткування в 14 разів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Нохрина Л.А., Золотов М.С., Морковская Н.Г. Сокращение затрат ручного труда при анкероустановочных работах в условиях реконструкции зданий // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. Вып. 5. - К.: Техніка, 1996. - С. 23-24. Збір результатів досліджень та їх обробка.

2. Нохрина Л.А., Золотов М.С. Применение болтов на акриловых клеях в городском хозяйстве // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. Вып. 5. - К.: Техніка, 1996. - С. 27-29. Аналіз наукових і літературних джерел та їх співставлення.

3. Нохрина Л.А. Технологические свойства акриловых клеев // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. Вып. 10. - К.: Техніка, 1997. - С. 75-79.

4. Нохрина Л.А. Технологические схемы установки фундаментных болтов на акриловых клеях // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. Вып. 12. - К.: Техніка, 1998. - С. 70-73.

5. Нохрина Л.А. Факторы, влияющие на продолжительность бурения скважин в бетоне // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. Вып. 21. - К.: Техніка, 2000. - С. 53-57.

6. Нохрина Л.А. Образование скважин в бетоне для заделки анкеров с помощью клеев // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. Вып. 23. - К.: Техніка, 2000. - С. 55-58.

7. Нохрина Л.А., Золотов М.С., Морковская Н.Г. Ресурсосбережения при анкероустановочных работах // Тез. докл. Международной науч.-практ. конференции "Проблемы и перспективы ресурсосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве". - Харьков, 1995. - С. 33-34. Обробка результатів експериментів і побудова графіків.

8. Нохрина Л.А. Устройство скважин для заделки в бетон анкеров акриловыми клеями // Тез. докл. IV Украинской науч.-техн. конференции "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве", Харьков, 1996. - С. 100-102.

9. Нохрина Л.А. Жизнеспособность акриловых клеев // Тез. докл. XXVIII научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ, Харьков, 1996. - С. 54.

10. Нохрина Л.А. Набухание акрилового композита при приготовлении клея // Тез. докл. XXVIII научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ, Харьков, 1996. - С. 99-100.

11. Нохрина Л.А. Эффективность использования акриловых клеев в анкероустановочных работах // Тез. докл. IV Украинской науч.-техн. конференции "Применение пластмасс в строительстве и городском хозяйстве", Харьков, 1996. - С. 100-102.

12. Нохрина Л.А. Влияние технологической жизнеспособности акрилового компаунда на параметры процесса установки фундаментных болтов // Тез. докл. XXIX научн-техн. конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. - Харьков, 1998. - С. 43-44.

13. Нохрина Л.А. Эффективность использования акриловых клеев в анкероустановочных работах // Тез. докл. XXX научн-техн. конференции преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. - Харьков, 2000. - С. 62-63.

14. Патент № 20538А. Україна. Полімерна композиція для кріплення анкерніх болтів у бетоні (Л.А. Нохріна, Л.М. Шутенко, М.С. Золотов та інші), 1997.

15. Патент № 14613А. Україна. Самотвердіюча композиція (Л.А. Нохріна, Л.М. Шутенко, М.С. Золотов та інші). - Бюл. 2. - 1997. - 4 с.

16. Патент № 2120455 Российской федерации. Самотвердеющая композиция. (Л.А. Нохрина, Л.Н. Шутенко, М.С. Золотов и др.), 1998. - 4 с.

Размещено на Allbest.ru