Разрушение железобетонных конструкций

Устройство для разрушения железобетонных конструкций, использующие энергию пороха

Краткий обзор альтернативных методов

При реконструкции капитальных сооружений часто возникает потребность в высокопроизводительном и мобильном способе разрушения железобетонных конструкций. Обычно для этих целей используются взрывчатые вещества, гидромолоты, а также ручные электрические или пневматические молотки. Известно, что разрушение железобетонных конструкций взрывным способом обладает существенными недостатками. Это затраты на подготовку объекта, большой разлет кусков бетона, вероятность поражения оборудования и коммуникаций на значительном расстоянии от места взрыва.

Гидромолоты, как правило, навешиваются на стрелу тяжелых экскаваторов, что ограничивает область их использования в стесненных условиях. Традиционное использование ручных электро- и пневмоотбойных молотков ведет к весьма высоким физическим затратам при чрезвычайно малой производительности при демонтаже даже сравнительно небольших по объему и прочности железобетонных конструкций.

Существуют и другие способы, основанные, например, на применении установок, создающих высокие давления в заранее сделанных шпурах токами высокой частоты или специальными расширяющимися составами. Однако эти способы требуют дополнительной трудоемкой подготовки объекта в виде сетки шпуров, выполняемой вручную специальными перфораторами.

Принцип действия и конструкция

В АО «ФНПЦ «Алтай» в рамках конверсионных программ разработаны, изготовлены и опробованы экспериментальные образцы ударно-импульсной установки, использующей энергию пороха.

Известно, что бетон характеризуется высокой прочностью на сжатие и низкой (на порядок меньшей) прочностью на растяжение и излом. Удар большой силы, нанесенный по бетонной конструкции, способен вызвать в ней сеть микротрещин, которые при повторном воздействии приводят к разрушению.

Рабочий орган установки представляет собой стреляющее устройство, состоящее из ствола и зарядной камеры с затвором. Разрушение бетона производится одноразовым ударником, разгоняемым в стволе пороховым зарядом, сгораемым в зарядной камере. Ряд баллистических и конструктивных особенностей этого устройства позволяет сообщать ударнику скорость до 1500 м/с, что соответствует энергии удара до 2 000 кДж при собственной массе рабочего органа около 180 кг. Одного удара (выстрела) такой силы достаточно, например, для полного разрушения бетонного блока размером 2,0 x 0,6 x 0,6 м. Для сравнения: самые мощные гидромолоты имеют энергию единичного удара до 3 — 5 кДж при массе рабочего органа около 3 т, а суммарная масса всего механизма достигает (60 — 80) т.

Для повышения производительности разрушения были проведены баллистические расчеты параметров выстрела и поисковые эксперименты, которые показали, что эффективность работы установки существенно повышается, если во время выстрела ствол находится в предельной близости от поверхности разрушаемого объекта, т.е. выстрел «в упор». В этом случае дополнительное разрушение наносит высокоскоростная газовая струя, следующая за ударником и создающая давление в образовавшихся трещинах за счет своего торможения. Данный способ не требует проведения дополнительных подготовительных работ, таких как сверление шпуров, и лишен факторов, сопровождающих взрыв (разлет крупных осколков, ударная воздушная волна). Это позволяет применять установку в условиях действующих производств, например, непосредственно в цехах заводов без их остановки.

Ударно-импульсная установка способна разрушать конструкции из бетона и железобетона любой марки, кирпичные кладки, мерзлый грунт, пробивать отверстия в фундаментах и основаниях.