Применение монтажных разъемных соединений на высокопрочных болтах

ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ»
Харламов Дмитрий Николаевич, к.т.н., генеральный директор
Звирь Вячеслав Иванович, инженер-технолог

Революционным событием в области отечественного мостостроения можно считать  применение защитных покрытий контактных поверхностей во фрикционных соединениях.

ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» применяет в своих проектах мостов, путепроводов и морских причалов фрикционные соединения в основном с защищенными контактными поверхностями и высокопрочные болты с защитным цинк-ламельным покрытием.
Такая технология позволяет вести строительство безопасно для окружающей среды особенно в сложных городских условиях и сокращает сроки монтажа металлоконструкций, а труд монтажников делает безопасным и производительным.

Из множества исследованных защитных материалов эффективными признаны цинконаполненные грунтовки на этилосиликатной основе (ЦВЭС), разработанные НПП ВМП г. Екатеринбург. При определенной технологии подготовки контактных поверхностей ЦВЭС обеспечивает коэффициент трения 0,58. Результаты испытаний таких соединений опубликованы в журналах:

  1. Вестник мостостроения, № 1, 2013 г., стр 30-33;
  2. Транспортное строительство, №1, 2017 г., стр 27-30;
  3. Автомобильные дороги, № 4, 2017 г, стр 99-104;
  4. Дорожная держава, №75, 2017 г, стр 72-76;
  5. Дорожная держава, № 52, 2016 г, стр 70-78; (ЦВЭС+ЦВЭС-А)

Защитные грунтовки ЦВЭС применены практически более чем на 20 мостовых объектах и внесены в строительные нормы СП 35.13330-2016 (таблица 8.12) и СП 46.13330-2016. Изменения № 1 в 2018 году.

Нормативы в области фрикционных соединений

В связи с тем, что на данный момент в отечественном мостостроении отсутствует нормативный технологический документ (СТО) по применению технологии с такими защитными материалами, ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» закладывает в своих проектах (в технических указаниях) основные технологические параметры по подготовке контактных поверхностей в заводских условиях при производстве мостовых конструкций.

Основные предложения в вышеприведенных публикациях заключаются в том, что абразивную очистку контактных поверхностей металлоконструкций необходимо выполнять дробеструйным способом очищенной колотой дробью в соответствующих камерах при подготовке металлоконструкций под покраску.

Гарантированной считается поверхность, обработанная колотой дробью фракцией 0,2-0,8 мм при определенной технике обработки. Основное требование заключалось в расположении сопла дробеструйного аппарата на расстоянии около 30 см и под углом 60°- 75° к очищаемой поверхности. А в процессе нанесения грунтовки ЦВЭС безвоздушным способом аппаратом высокого давления сопло распылителя располагать на расстоянии не более 30-40 см и под углом 50°-75° в зависимости от состава грунта.

Основным фрикционным материалом, обеспечивающим коэффициент трения, является цинк, входящий в цинконаполненный грунт на этилосиликатной основе. Содержание цинка в сухой пленке покрытия должно быть  не менее 90%.

Необходимость указывать в проектной документации (чертежах КМ) технологию подготовки поверхности перед нанесением грунтовки связанна с тем, что у заводчан сложилось свое понятие оценки качества поверхности, которая заключается в обеспечении ее шероховатости в пределах R z 50-70 мкм.

Данное значение шероховатости можно обеспечить как дробеструйным, так и дробеметным способами. Однако после дробеметной очистки поверхности коэффициент трения составляет μ = 0,38, а после дробеструйной – μ = 0,58.

Чтобы обеспечить коэффициент трения μ =0,58 при дробеструйной обработки, необходимо отработать соответствующие навыки на образных свидетелях, а затем выполнять работу на конструкциях.

Другие методы обработки контактных поверхностей в мостостроении

Однако, учитывая имеющиеся риски заводской подготовки контактных поверхностей на некоторых заводах, ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ» предусмотрел в своих проектах дополнительную технологическую операцию для соединений в узлах, определяющих геометрию пролетного строения, например стыки главных балок. В соединениях главных балок при их монтаже на строительной площадке проводится дополнительная огневая обработка контактных пятен вокруг отверстий диаметром 60 мм. Нагрев выполняют кислородным пламенем горелки или резака до температуры 250°С,  не сжигая грунтовку.

Этот способ обработки указан в СП 35.13330-2016 Изм. № 1, таблица 8.12., который обеспечивает  μ = 0,60.

Для справки: способ огневой обработки контактных поверхностей, подвергнутых дробеметной очистке, изложен в СТП 006-97 и применяется в заводских условиях при сборке конструкций.

Технологию огневой обработки контактных поверхностей вокруг отверстия ООО «ТРАНССТРОЙПРОЕКТ»  указывает  в «Технологическом регламенте на сборку и сварку металлоконструкций конкретного пролетного строения».

При проектировании мостовых сооружений с защитным покрытием контактных поверхностей ЦВЭС целесообразно сочетать этот материал с общей антикоррозионной защитой основных металлоконструкций. Если для основных металлоконструкций применять другие материалы, например ЦИНОТАН, Stelpant-Pu, то удлиняется технологический цикл нанесения защиты. Так для сушки ЦВЭС требуется влажность воздуха не более 30%,  а Stelpant-Pu – высокая влажность – до 80%.

Защита соединений в производстве мостовых конструкций

Многие заводы-изготовители мостовых конструкций на данный момент не готовы выпускать металлоконструкции с таким защитным покрытием. Исключение могут составить ЗАО «Курганстальмост», «Омскстальмост», Чеховский ЗМК и Борисовский ЗМК. Эти предприятия наносят защитное покрытие, не снижая объемов выпуска металлоконструкций.

Неподготовленность заводов и строителей применять новые технологии объясняется в первую очередь отсутствием нормативной технологической документации.

Действующие стандарты в применении разъемных соединений

По технологии образования разъемных соединений на высокопрочных болтах действует только один устаревший стандарт корпорации Трансстрой СТП-006-97. Из изложенных в нем нормативных требований остаются актуальными нормы по пескоструйной очистке контактных поверхностей, мойке и смазке болтокомплектов.

Необходимо разработать новый отраслевой технологической нормативный документ по устройству фрикционных соединений на высокопрочных болтах в стальных конструкциях мостов при заводском изготовлении, новом строительстве, ремонте и реконструкции.

В новом Стандарте необходимо отразить конструктивно-технологические требования:

  1. Для соединений основных несущих элементов и элементов мостового полотна (барьерных и перильных ограждений, систем водостоков, освещения).
  2. Подготовку контактных поверхностей с нанесением защитных фрикционных покрытий в заводских условиях, а также технологические требования по монтажу таких конструкций.
  3. Правила аттестации ИТР и исполнителей по подготовке поверхностей с защитным покрытием и монтажу металлоконструкций.
  4. Технологические требования по изготовлению и применению высокопрочных болткомплектов с защитным антикоррозийным покрытием.
  5. Регламентированы методы определения расчетного крутящего момента натяжения болтов с обоснованием показателя коэффициента закручивания.
  6. Ввести нормы контроля усилия натяжения высокопрочных болтов в зависимости от способов подготовки контактных поверхностей, болтокомплектов и сроков натяжения болтов на расчетное усилие.
  7. Методы натяжения высокопрочных болтов на проектное усилие с фиксированными показаниями крутящего момента при использовании современных динамометрических, электроаккумуляторных и гидравлических гайковертов, а также способы их тарирования.
  8. Внести альтернативные методы натяжения высокопрочных болтов с контролем усилия натяжения.

На сегодняшний период ни Росавтодор, ни РЖД, ни Федеральное агентство по техническому регулированию и стандартизации не проявили заинтересованности в разработке такого стандарта.

Также вас может заинтересовать следующие статьи: