Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций

Содержание

Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций
Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций
Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций
Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций

Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций

Для разрушения монолитных бетонных и кирпичных массивов целесообразно применять электрогидравлический способ. Производство работ ведется в следующем порядке: в монолитном массиве, предназначенном для разрушения, устраивают шпуры (скважины) диаметром 40-50 мм и глубиной 0,5-0,8 м. Шпуры следует располагать в шахматном порядке с расстоянием между рядами 0,3-0,5 м в зависимости от прочности разрушаемого массива. Шпур наполняют водой и в него устанавливают электровзрыватель. После контрольных измерений установка считается подготовленной к работе. Затем с установки на взрыватель подают ток. В зоне электрического разряда мгновенно возникает высокое давление, которое через практически несжимаемую воду передается на конструкцию и разрушает ее.

Убедившись в отсутствии людей в опасной зоне (в радиусе 10 м от установленного взрывателя), оператор производит взрыв, т.е. разряд конденсаторной емкости, который вызывает трещинообразование бетона. Окончательно фундамент разбирают с помощью отбойных молотков и клиньев. Арматуру разрезают ацетиленокислородным резаком.

Применение установки электрогидравлического эффекта (ЭГЭ) для разрушения каменных и бетонных массивов, бутобетонной и каменной кладки позволяет в десятки раз увеличить производительность труда, высвободить значительное число рабочих, занятых на разборке фундаментов, каменных стен и других монолитных конструкций, а также исключить физический труд на указанных работах.Принцип действия электрогидравлических установок (ЭГУ) основан на применении электрогидравлического эффекта Л.А. Юткина, который представляет собой высоковольтный импульсный разряд электрического тока в жидкости, сопровождающийся выделением энергии в виде ударных и акустических волн и др. В электрогидравлическом эффекте (ЭГЭ) используется энергия, накопленная в конденсаторной батарее. В результате электрического разряда, происходящего в жидкой среде, формируется канал, представляющий собой парогазовую полость, расширение которой сопровождается волнами давления и скоростным потоком, образующим электрогидравлический удар, который разрушает материал разбираемой конструкции.

Разрушение строительных конструкций гидромолотами и гидроножницами

Замена ковша экскаватора на пневмо- или гидромолот, а также обратная операция занимает в среднем 45-50 мин. Современные гидравлические отбойные молотки устанавливаются на носители рабочим весом от 0,8 до 12 тонн, такие как гидравлические экскаваторы, мини-экскаваторы, погрузчики с бортовым поворотом, погрузчики «обратная лопата», роботы для разрушительных работ. В зависимости от модели рабочий вес легких гидромолотов составляет от 75 до 370 кг. Количество ударов в минуту колеблется от 450 до 1500 уд/мин. Для снижения уровня шума при работе гидравлические отбойные молотки оснащаются металлической и резиновой изоляцией.При разрушении бетонных, асфальтобетонных и асфальтовых покрытий толщиной 0,3-0,5 м рекомендуется молотами в покрытии пробивать отверстия, а дальнейшее разрушение покрытий производить ковшом экскаватора в процессе экскавации.

Обрушение протяженных конструкций, имеющих высоту 1,5 м и более (стены, перегородки и т. д.), с помощью гидромолотов следует вести от себя, разрушать конструкцию последовательно сверху вниз частями. Конструкции высотой до 1,5 м следует разрушать или обрушать приемом «с подбоем», когда рабочий инструмент молота заглубляют в конструкцию как можно ближе к уровню земли и дальнейшими манипуляциями молота отделяют конструкцию или ее часть от заглубленного массива.Гидравлические ножницы для разрушения могут быть присоединены практически к любому гидравлическому экскаватору, рабочим весом от 2 до 45 т. В зависимости от модели эксплуатационная масса гидравлических ножниц изменяется от 200 до 3400 кг, максимальное разрушающее усилие от 15 до 87 т, длина режущей кромки от 60 до 630 мм (рис. 11). Гидравлические ножницы, как правило, оборудованы ротатором, позволяющим поворачивать их на любой угол. Гидравлические ножницы способны резать и дробить железобетон, кирпич и каменные блоки, разрезать арматуру, разделывать металлический лом, металлоконструкции.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник

Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций

Взрывные работы при реконструкции зданий и сооружений могут выполняться для разрушения или дробления каменных, бетонных и железобетонных конструкций, обрушения старых объектов на их основание или в заданном направлении. Эти работы осуществляются по индивидуальным проектам. Разрушение фундаментов взрывом может производиться на открытых, строительных и заводских площадках и внутри помещений. Взрывать фундаменты внутри зданий необходимо только «на рыхление».

Для принятия решений по разрушению фундаментов должно быть определено следующее: конструкции и размеры фундаментов, характеристика материала (класс бетона, число арматурных стержней, их диаметр,

марка стали), наличие каналов, пустот в разрушаемом массиве, их расположение, данные о средствах механизации для разборки взорванного материала, требования к крупности кусков, план расположения конструкций, зданий, сооружений и коммуникаций, подлежащих защите от взрыва, наличие стеклянных ограждений вблизи места работ. Заряды для разрушения фундаментов размещают в шпурах или рука-

вах. При разрушении фундаментов шпуровым методом сразу на всю высоту глубину шпуров принимают равной 0,9 высоты фундамента. При разрушении фундамента отдельными слоями глубина шпуров должна быть равной толщине каждого слоя, за исключением последнего слоя фундамента. В нем для предохранения от повреждения основания фундаментов шпуры должны иметь глубину, равную 0,9 толщины снимаемого слоя.

При разрушении фундамента горизонтальными шпурами между ними и основанием фундамента должен оставаться предохранительный слой толщиной 0,2…0,4 м. Диаметр шпуров при разрушении фундаментов со-

ставляет 35…60 мм, расчетная линия сопротивления 0,5…0,7 глубины шпура.

Для предотвращения разлета осколков при взрыве используют локализаторы взрыва или фундамент укрывают мешками с песком, металлической сеткой или ограждают специальными щитами толщиной не менее 50 мм, расположенными на расстоянии около 60 см от фундамента. Окружающие агрегаты и остальные части здания, находящиеся вблизи взрываемого фундамента закрывают специальными щитами.

Взрывание железобетона приводит к выбиванию бетона из арматуры, затем арматуру режут бензорезом или автогеном. В соответствии с этим железобетонный массив необходимо делить на транспортабельные блоки,

по границам которых располагают и взрывают заряды из высоко бризантного взрывчатого вещества (ВВ).

При разрушении плиты или стены толщиной менее 40 см для выбивания бетона применяют удлиненные накладные заряды. При толщине плиты более 40 см по направлению реза бурят шпуры глубиной 2/3 толщи-

ны стены. Расстояние между шпурами в зависимости от плотности железобетона принимают равным 10…15 диаметров шпура. Для перебивания железобетонных колонн рекомендуется использовать шпуровые заряды, которые располагают в два ряда на расстояниях 15 диаметров в ряду и между рядами. При разрушении железобетонных эстакад вначале выбивают бетон из перекрытий. После резки и уборки частей его перебивают и убирают поддерживающие колонны.

При большой мощности бетонного блока используют метод скважинных зарядов. В зависимости от размеров блока скважины диаметром d располагают в один или несколько рядов по квадратной сетке, равной

25…27 d. При бурении скважин сверху вниз глубину скважины принимают на 5d меньше высоты бетонного блока. При бурении с боковой поверхности скважины до противоположной боковой ее поверхности не доходят на 10…15 d. При этом для удобства бурения скважины рекомендуется располагать веером: нижние слегка наклонены вниз, средние – горизонтальные, верхние – с наклоном вверх.

Взрывной способ может быть также использован при разрушении металлических конструкций на более мелкие части, удобные для перемещения.

Здания и сооружения обрушают с помощью ВВ, закладываемого в их основании, взрыв которого направлен в заданную сторону (направленное разрушение). В заданном направлении, рекомендуется обрушать высотные

здания и сооружения (дымовые трубы, башни и т. п.). Принцип обрушения зданий и сооружений на свое основание заключается в образовании взрывом сквозного подбоя по периметру здания или сооружения. В результате взрыва объект, падая на свое основание, разрушается. Высота развала обычно не превышает 1/3 высоты здания, а ширина развала в стороны за периметр здания – 0,5 высоты стен. Перед взрывом

все внутренние перегородки и печи, перекрытия, стропила, крышу, дверные и оконные коробки обычно разбивают и удаляют. Наиболее эффективным способом предотвращения разлета осколков при обрушении зданий и сооружений является укрытие разрушаемого слоя двойными деревянными щитами. Щиты изготовляют из досок толщиной 30 мм такой длины, что бы их верхний конец перекрывал последний ряд по

высоте не менее чем на 0,5 м. Щиты устанавливают на расстоянии 1 м от основания сооружения (с наклоном к нему) и увязывают по периметру проволокой или тонким стальным канатом. Если вблизи обрушаемого объ-

екта проходит воздушная линия электропередачи, которой может угрожать разрушение, она к моменту взрыва должна быть убрана или обесточена.

Источник

Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций

Разрушение строительных конструкций гидромолотами и гидроножницами

Источник

Электроразрядный способ разрушения массивных железобетонных конструкций

Изобретение относится к способам переработки старых или бракованных железобетонных изделий (далее — ЖБИ) — дробления и отделения арматуры от бетона. Способ предназначен для разрушения изделий, содержащих внутренние арматурные токопроводящие элементы.

Известны способы механического дробления ЖБИ, заключающиеся в том, что они подвергаются механическому сдавливанию или ударам до отделения бетона от арматуры (Б.В. Гусев, В.А. Загурский. Вторичное использование бетонов. — М.: Стройиздат, 1988). Недостаток этих способов состоит в дороговизне, механической сложности и большой массивности механического оборудования, применяемого для их реализации. Так, агрегат СМЖ-541 с производительностью по бетонным отходам 15 т/ч имеет массу 150 т. Таких установок не может быть много, а к редко расположенным установкам некондиционные или старые ЖБИ приходится подвозить издалека. Транспортные издержки при этом многократно превышают возможные выгоды от утилизации. Способы, использующие щековые механические дробилки, требуют предварительного измельчения отходов до размера, соответствующего размеру входного отверстия дробилки, что удорожает производство. Кроме того, дробилки сильно пылят, забиваются арматурой, рабочие поверхности дробящих деталей быстро изнашиваются. Все известные механические способы сминают арматуру, превращая ее в металлолом. Металлургические заводы принимают арматурный лом только в компактированном виде, а потому установки с механическим дроблением должны дополняться прессом для арматуры. Приемная цена такого лома в несколько раз ниже цены деловой арматуры.

Известен способ разрушения старых ЖБИ, состоящий в том, что в разрушаемом объекте бурятся глухие шпуры, заполняемые водой или иной жидкостью, по очереди в каждый из шпуров вводятся два рабочих электрода, которые обычно соединяются проволочкой, входное отверстие шпура плотно закрывается, и к электродам однократно прикладывается импульс относительно невысокого — до 10 кВ — напряжения с энергией 50…100 кДж (Л.А. Юткин. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: «Машиностроение», 1986, стр. 161). Высокое давление, развивающееся в шпуре при взрыве проволочки, разрушает изделие. После каждого импульса, если разрушения не произошло, электроды извлекаются из шпура для повторной установки проволочки.

Недостатками способа является высокая стоимость оборудования для его осуществления (цена только конденсаторной батареи на 50…100 кДж составляет 0,7…1,5 млн. рублей), низкая производительность, необходимость бурения шпуров, осложняемого тем, что бур часто попадает в арматуру, а также то, что при его использовании изделие хоть и разрушается, но на немногие части (низкая бризантность), полного отделения бетона от арматуры не происходит. Если вводить электроды в конструктивные полости изделия, например во внутренние каналы железобетонных столбов или пустотелых панелей перекрытия, то разрушения вообще не происходит, так как способ эффективен только при очень малом расстоянии от электродов до стенок полости, глухом дне полости и плотно закрытом отверстии, через которое в полость вводятся электроды. Конструктивные полости железобетонных изделий обычно открыты с обоих концов, края полости часто бывают обломаны и плотное закупоривание полостей, которых во многих изделиях бывает несколько, практически невозможно при разумных затратах времени и сил.

Известен основанный на использовании электрогидравлического эффекта способ дробления железобетонного лома, при котором заранее разделанные на куски сравнительно небольшого размера отходы железобетона помещаются в заполненную водой дробильную камеру с дном в виде подвижной решетки и подвергаются воздействию ударной волны, порождаемой мощным электрическим разрядом между погруженным в воду концом вертикально установленного неподвижного рабочего электрода и решеткой, присоединенным к полюсам генератора высоковольтных импульсов (иногда называемого в литературе также генератором импульсных токов). Разрядные импульсы, следуя с определенной частотой, постепенно разрушают бетон и освобождают арматуру (пат. РФ №2152826, кл. В02С 19/18, 30.11.98). Способ требует больших трудозатрат на предварительную разделку отходов на небольшие куски. При дроблении этим способом арматурные прутья не повреждаются, но поскольку при подготовке отходов к дроблению они многократно перерезаются, возможности их повторного использования очень невелики.

От этого недостатка свободен основанный на использовании электрогидравлического эффекта известный способ дробления железобетонных изделий, при котором они погружаются в заполненную водой дробильную камеру с решетчатым дном и подвергаются действию электрического разряда между неподвижным рабочим электродом, установленным вертикально, и загрузочной решеткой, причем к железобетонным отходам добавляют камни в количестве от 0,2 до 5 объема отходов (пат. РФ №2193449, кл. В02С 19/18, 05.03.01). Однако производительность этого способа низка, а энергозатраты — велики. Ударная волна действует снаружи изделия, вызывая в них напряжения сжатия, к которым бетон очень стоек. Разрушение происходит медленно и с большими энергозатратами. Кроме того, его осуществление требует дополнительных расходов на доставку камня.

Наиболее близкой к предложенной по технической сущности является установка для разрушения старых или бракованных ЖБИ, содержащая заполненную водой дробильную камеру с плоским дном, на котором установлена решетка, набор рабочих электродов, установленных в ряд вертикально по всей ширине дробильной камеры с возможностью перемещения в направлении, параллельном плоскости, в которой неподвижно лежит разрушаемое изделие, то есть поверхности воды в дробильной камере, и генератор высоковольтных импульсов, соединенный одним полюсом с арматурным каркасом разрушаемого изделия, а другим — с электрически соединенными вместе рабочими электродами. Высоковольтный пробой между концами электродов и арматурой сквозь толщу бетона разрушает его, отделяя от арматуры (Л.А.Гельфонд, Н.Т.Зиновьев, В.Д.Казанцев и др. Электроимпульсная установка ЭСУ-2Т/11 разрушения некондиционного железобетона. — «Электронная обработка материалов», 1990, №6, с.74-75). Недостатком установки является то, что она работоспособна только при очень высоких — порядка 300-400 кВ — напряжениях, что крайне усложняет и удорожает установку, ее эксплуатацию, требует большой площади для размещения высоковольтного оборудования. Параллельное соединение всех электродов не обеспечивает равномерного освобождения арматурного каркаса от бетона, так как с некоторых электродов пробой развивается чаще, а с некоторых — реже. Для полной очистки приходится увеличивать время обработки, что снижает производительность и увеличивает энергозатраты. Данный способ требует для разрушения чрезмерно высокой (свыше 10 кДж) энергии разряда, при которой срок службы электрода до ремонта не превышает 1000…1500 импульсов. В указанном источнике не приводится величина установленной мощности источника питания высоковольтного импульсного генератора, но на фотографии генератора показан трансформатор-выпрямитель ТВТМ 1600/35 с номинальной мощностью 210 кВт. Подключение и обслуживание этого дорогого трансформатора-выпрямителя возможно далеко не везде. Слабые сельские сети просто не в состоянии обеспечить требуемую мощность. Это увеличивает транспортные издержки на сосредоточение железобетонных изделий у таких уникальных установок.

Особенно неэффективны известные способы, использующие электрический разряд, при разрушении железобетонных столбов. В настоящее время во всех странах в связи с расширением сферы кабельного электроснабжения высвобождаются многие миллионы железобетонных столбов. Круглая форма поперечного сечения таких столбов обеспечивает их очень высокую стойкость к воздействию ударной волны. Из-за этого производительность разрушения оказывается настолько низкой, что указанные известные способы неприменимы по экономическим соображениям.

Техническими задачами настоящего предложения является упрощение и ускорение процесса подготовки железобетонных изделий к разрушению, повышение производительности способа, снижение его энергоемкости, обеспечение полного отделения бетона от арматуры, упрощение и удешевление оборудования, осуществляющего разрушение.

Указанные технические задачи решаются тем, что в известный способ разрушения железобетонных изделий вносятся изменения, состоящие в том, что разрушаемое изделие погружается в воду и подвергается воздействию электрического разряда между рабочим электродом и арматурным каркасом, при этом первоначально электроды максимально удаляются друг от друга для усиления пинч-эффекта в арматуре. В процессе разрушения изделия производится перемещение рабочего электрода.

В предложенном устройстве для электрогидравлического разрушения железобетонных изделий с применением пинч-эффекта, содержащем рабочий электрод, соединенный с высоковольтным полюсом импульсного генератора, второй, заземленный вывод которого электрически соединен с арматурой изделия, указанные выше недостатки устраняются тем, что пинч-эффект ускоряет процесс отделения арматурных элементов от бетонной основы.

Благодаря погружению изделия в воду и пинч-эффекту ускоряется процесс подготовки изделия к разрушению за счет интенсификации процесса дробления. Даже небольшой слой воды, благодаря своей инерции и почти полной несжимаемости, хорошо выполняет функцию демпфирования ударной волны, порождаемой электрическим разрядом в воде, а пинч-эффект обеспечивает быстрое и эффективное отслоение арматурных элементов от бетонной основы.

Разрушение осуществляется многими импульсами сравнительно небольшой (2…5 кДж) энергии, что позволяет снизить массу и стоимость конденсаторной батареи, используемой во всех электроразрядных способах в качестве накопителя энергии.

Благодаря поступательному перемещению рабочего электрода обеспечивается постепенное полное отделение арматуры от бетона при разрушении протяженных изделий.

Существо предложения поясняется на фиг.1, где изображена схема устройства, осуществляющего предложенный способ в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения.

Представленное ниже описание относится как к предложенному способу, так и к устройству для его реализации.

Подлежащее разрушению железобетонное изделие 3, имеющее арматурные токопроводящие элементы, например, железобетонный столб или плиту перекрытия, на тросах или цепях погружают в заполненную водой дробильную камеру и укладывают на ложементы 4. Положительный рабочий электрод 2 выполнен в виде металлического стержня, окруженного изоляцией. Его конец располагают с одной стороны изделия 3 и присоединяют к положительному высоковольтному полюсу генератора высоковольтных импульсов 1. Второй, отрицательный, полюс генератора 6 заземляется. В месте, максимально удаленном от положительного электрода, бетон удаляется до обнажения прутьев арматурного каркаса (арматуры) 5. Отрицательный вывод генератора 6 соединяется с арматурным каркасом 5.

При подаче на рабочий электрод 2 высоковольтных импульсов от генератора 1 между его погруженным в воду концом и арматурным каркасом 5 изделия 3 происходит искровой разряд, порождающий ударную волну, которая разрушает бетон изделия 3. При этом, проходя через токопроводящие элементы арматуры, ток вызывает в токопроводящих элементах пинч-эффект, ускоряющий процесс отслаивания арматуры от бетона. Бетон не является препятствием для прохождения искры и развития разряда при условии, что напряжение генератора 1 достаточно велико. Для железобетонных столбов и панелей перекрытия достаточным является напряжение порядка 50 кВ. При частоте следования разрядных импульсов 2 Гц и средней мощности генератора высоковольтных импульсов от 2 до 8 кВт.

Скорость разрушения составляет около 5 куб.м /ч при указанной мощности генератора и зависит от марки бетона и состояния изделия.

Отделенные от арматурного каркаса обломки бетона падают в систему сортировки и фильтрации, где обломки сортируются по величине фракции и промываются.

По мере освобождения арматурного каркаса 5 от бетона рабочий электрод 2 продвигают вдоль изделия 3. После полного освобождения арматурного каркаса 5 освобожденный каркас на тросах поднимают из воды.

Установка, осуществляющая предложенный способ, может быть размещена на мобильной платформе на базе грузового автомобиля.

Установка совмещается с оборудованием, необходимым для разделения железобетонных изделий на фрагменты требуемых размеров для погрузки в дробильную камеру.

Это позволяет избежать расходов на транспортировку и подготовку изделий и перерабатывать изделия непосредственно на полигонах хранения.

Предложенный способ обладает производительностью, достаточной для большинства случаев. Потребляемая мощность настолько невелика, что питание установки вполне возможно даже от слабых сельских электросетей и автономных генераторов.

Способ разрушения железобетонных изделий с использованием пинч-эффекта, состоящий в том, что разрушаемое изделие погружают в воду и подвергают его воздействию высоковольтного электрического разряда между электродами, отличающийся тем, что изначально подвижный рабочий электрод располагают на противоположной стороне от соединения второго полюса высоковольтного генератора к арматурному каркасу, а по ходу разрушения первый рабочий/плюсовой электрод приближают ко второму/отрицательному, присоединенному к арматуре, это вызывает пинч-эффект в арматурных элементах, ускоряющий процесс отслаивания арматуры от бетона.

Источник