способ и устройство для защиты строительных конструкций от грунтовых вод

Формула изобретения

1. Способ защиты строительных конструкций от грунтовых вод, при котором с помощью поля давления в просверленные отверстия вводят гидрофобизатор в толщу стены, отличающийся тем, что поле давления производят ультразвуком в первой зоне Френеля, при этом ультразвуковое поле создается с помощью радиоимпульсов длительностью 10-40 мс, мощностью 100-200 Вт, скважностью 5-30 и частотой заполнения 20-70 кГц, которое преобразуют в ультразвуковые колебания, причем величину параметров колебаний определяют размерами и свойствами обрабатываемой строительной конструкции, при этом величина зазора между активной поверхностью преобразователя и вертикальной плоскостью строительной конструкции составляет 5-10 мм.

2. Устройство защиты строительных конструкций от грунтовых вод, содержащее емкость с гидрофобизатором, блок формирования поля давления, отличающееся тем, что в устройство введены n акустических преобразователей, каждый из которых состоит из m пьезоэлементов, соединенных параллельно и прикрепленных к согласующим накладкам, при этом каждый из преобразователей, заключенных в поглощающий экран, например, из пористой резины, и в жесткий корпус, а также плоские датчики верхнего и нижнего уровней, закрепленные на рабочей стороне каждого акустического преобразователя, n трубок-прокладок с верхними отверстиями, n электрических клапанов, генератор радиоимпульсов, коммутатор радиоимпульсов на n выходов, устройство управления клапанами, а также угловая полка, опорный брус и два винтовых фиксирующих механизма, при этом каждый из n преобразователей подключен к одному из n выходов коммутатора радиоимпульсов, вход которого соединен с выходом генератора радиоимпульсов, а датчики верхнего и нижнего уровней каждого из n преобразователей с одним из n входов устройства управления клапанами, выходы которого соединены с управляющими клеммами n каналов, входные отверстия которых соединены с емкостью с гидрофобизатором, а выходные подсоединены к трубкам-прокладкам, акустические преобразователи боковой стороной уложены на горизонтальную плоскость угловой полки так, что активная поверхность акустических преобразователей, по контуру которой закреплены трубки-прокладки, параллельно плоскости обрабатываемой строительной конструкцией, образуя рабочий зазор, при этом ребро полки с помощью двух винтовых механизмов фиксации крепится к опорному брусу, закрепленному на горизонтальной поверхности пола.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для восстановления нарушенной гидроизоляции при ремонте и реставрации зданий и сооружений, в том числе и исторических.

Большинство способов защиты строительных конструкций от грунтовых вод основано на механическом воздействии на объект, например в сверлении в конструкции отверстий, введении стальных пластин и т.д.

Аналогом предлагаемого изобретения является способ и устройство, описанные в патенте №4237999 (год 1995, Германия).

Способ предназначен для ремонта старой кладки и изготовления горизонтального заграждения от грунтовых вод. Характеризуется тем, что в старой кладке просверливают несквозные, практически на всю глубину отверстия на заданном расстоянии друг от друга. В отверстия под действием насоса вводят силикатный раствор, затем запрессовывают цементной суспензией.

Основными недостатками способа являются ослабление прочности конструкции, появление дополнительных микротрещин в обрабатываемой зоне, а также невозможность достижения оплошности гидрофобного слоя по всему периметру конструкции.

Наиболее близким к изобретению аналогом является способ, описанный в патенте №4220684 (год 1995, Германия).

Согласно способу в поврежденную структуру с помощью потока газа вводят герметизирующий либо упрочняющий материал. Способ предназначен, в частности, для герметизации проницаемых дефектных участков плотин, дамб и изолирующих стенок. Для обеспечения процесса по способу необходимо создать (генерировать) поле давления, которое вводит из емкости защищающее вещество в полости и поры строительной конструкции.

Недостатком прототипа является невозможность получения сплошного гидрофобного слоя по всему периметру строительной конструкции, а также малая глубина проникновения защищающего вещества в материал.

Целью предлагаемого изобретения является реализация способа и устройства, позволяющего осуществить введение гидрофобизатора по всему периметру конструкции и на всю толщу обрабатываемого материала без механических воздействий на него.

Поставленная цель достигается тем, что поле давления производят ультразвуком в первой зоне Френеля, при этом ультразвуковое поле создается с помощью радиоимпульсов длительностью (10-40) мс, мощностью (100-200) Вт, скважностью (5-30) и частотой заполнения (20-70) кГц, преобразуемых в ультразвуковые колебания, причем величины параметров определяются размерами и свойствами обрабатываемой строительной конструкции, при этом величина зазора между активной поверхностью преобразователя и вертикальной плоскостью строительной конструкции составляет (5-10) мм, а в устройство введены n пьезоэлектрических преобразователей, каждый из которых набран из m пьезоэлементов, соединенных параллельно и прикрепленных к согласующим накладкам, при этом каждый из преобразователей заключен в поглощающий экран, например, из пористой резины и жесткий корпус, а также плоские датчики верхнего и нижнего уровней n трубок-прокладок с верхними отверстиями, n электрических клапанов, устройство управления клапанами, а также угловая полка, опорный брус и два винтовых фиксирующих механизма, при этом каждый из n преобразователей подключен к одному из n выходов коммутатора радиоимпульсов, вход которого соединен с выходом генератора радиоимпульсов, а датчики верхнего и нижнего уровней каждого из приборов - к устройству управления клапанами, выходы которых соединены с управляющими клеммами n клапанов, входные отверстия которых соединены с емкостью с гидрофобизатором, а выходные подсоединены к трубкам-прокладкам, а преобразователи донной стороной уложены на горизонтальную плоскость угловой полки так, что их активная поверхность параллельна обрабатываемой, по контуру которой закреплены трубки-прокладки, образуя рабочий зазор, при этом ребро полки с помощью двух винтовых механизмов фиксации, одним концом связанных с ребром полки, а другим - с опорным брусом, закрепленным на горизонтальной поверхности.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фиг.1-6, где:

фиг.1 - схема процесса гидрофобизации (сечение);

фиг.2 - акустический преобразователь;

фиг.3 - гибкий шланг подачи в рабочий зазор гидрофобизатора;

фиг.4 - устройство в рабочем положении;

фиг.5 - электрическая схема устройства;

фиг.6 - схема крепления преобразователей к вертикальной плоскости,

где:

1 - пьезоэлементы, из которых собран акустический преобразователь;

2 - согласующая накладка;

3 - звукопоглощающий экран;

4 - датчики уровня;

5 - сборный корпус акустического преобразователя;

6 - гибкий шланг-уплотнитель;

7 - электрические клапаны;

8 - коммутатор радиоимпульсов;

9 - емкость с гидрофобизатором;

10 - генератор радиоимпульсов;

11 - блок управления уровнем гидрофобизатора в рабочем зазоре;

12 - угловая полка для установки пьезопреобразователей;

13 - опорный брус;

14 - винтовые механизмы прижатия акустических преобразователей к вертикальной плоскости.

Конструкция акустического преобразователя состоит из пьезоэлементов 1, соединенных между собой в параллель и приклеенных к согласующей накладке 2. С целью поглощения ультразвука акустический преобразователь заключен в звукопоглощающий короб 3 и в корпус 5. Причем между вертикальной плоскостью и согласующей накладкой 2 корпуса 5 имеется углубление 5-6 мм, которое заполнено синтетическим материалом СКТН, который обладает акустическими свойствами, близкими к акустическим свойствам воды.

Для повышения производительности в устройстве задействовано n преобразователей 5, на вход которых через коммутатор радиоимпульсов, обеспечивающих очередность включения преобразователей 5, подаются радиоимпульсы от генератора 10.

После подготовки устройства к работе (фиг.5, 6), при котором с помощью элементов 12, 13, 14 прокладки-уплотнителя 6 обеспечивается прижатие корпусов акустических преобразователей 5 к вертикальной плоскости обрабатываемой поверхности, например стены. При этом прокладка-уплотнитель, изготовленная из упругого шланга диаметром (10-12) мм, выполняет также с помощью отверстий в верхней половине подачу гидрофобизатора в рабочий зазор между обрабатываемой стеной и активной поверхностью акустического преобразователя 5 и подсоединена через клапаны 7 к емкости с гидрофобизатором 9. Управляющие входы клапанов 7 через логический блок 11 соединены с датчиками уровня 4. Датчики 4 представляют собой плоские прямоугольные лепестки, наклеенные на активную поверхность акустического преобразователя 5.

Сигнал на входе логического блока 11 появляется по достижении гидрофобизатором горизонтальных осей датчиков 4. Т.о. имеет место фиксация сигналов, соответствующих нижнему и верхнему уровням гидрофобизатора в рабочем зазоре.

После подачи радиоимпульсов от генератора 10 через коммутатор 8 на активной поверхности акустического преобразователя 5 формируется давление, в результате действия которого гидрофобизатор начинает проникать в толщу обрабатываемой строительной конструкции. Процесс иллюстрируется фиг.1, результатом процесса является пропитка гидрофобизатором (заштрихованная область строительной конструкции).

Работа устройства должна происходить в докавитационном режиме в рабочем зазоре, обеспечивающем поступление энергии в обрабатываемую строительную конструкцию.

На основе проведенных исследований ожидаемая производительность процесса на один преобразователь около одного часа для стены толщиной в 1 м.