PL187535B1

PL187535B1 - Zastosowanie produktu parafinowego do uszczelniania połączeń grodzic

Info

Publication number: PL187535B1
Application number: PL97332900A
Authority: PL
Inventors: Jean-Michel Moulin; André Rix
Original assignee: Profilarbed Sa
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 2004-07-30
Also published as: EP0932728B1; NO991850L; US6189890B1; NO319287B1; EP0932728A1; PL332900A1; LU88827A1; DE69710906D1; CA2268352A1; NO991850D0; AU4556997A; WO1998016691A1; CA2268352C; ATE214118T1; DE69710906T2

Abstract

1. Zastosowanie produktu parafinowego do uszczelniania polaczen grodzic. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie produktu parafinowego do uszczelniania połączeń grodzic.

Grodzice są profilami metalowymi mającymi geometrię o zmieniającej się złożoności (na przykład, grodzice w kształcie litery Z, grodzice w kształcie litery U lub grodzice płaskie, albo połączone w keson), które montowane są dla utworzenia konstrukcji ciągłych znanych jako ścianki szczelne. Zestawy grodzic są szczególnie wykorzystywane podczas prac związanych z prowadzonymi wykopami, z konstrukcją zapór, zbiorników i zagłębień dla utworzenia zamknięć dla ujścia ścieków itp., w celu zatrzymania ziemi jak również, w pewnym stopniu, wody.

Na miejscu montażu grodzice, które często składane są po dwie na raz (układ bliźniaczy) w zakładzie produkcyjnym przy użyciu specjalnych urządzeń, pogrążane są w podłożu przez wbijanie, przez wprowadzenie ruchu drgającego lub przy użyciu pras, dla utworzenia metalowej ścianki powstającej w rezultacie wzajemnego sprzęgania elementów zaciskowych lub uchwytów tych grodzic.

W obszarze elementów zaciskowych dopuszcza się pewien luz tak, aby grodzice mogły być łatwo sprzęgane ze sobą podczas ich montażu, co oczywiście tworzy źródło przecieków.

Skoro tylko istnieje wymóg nieprzepuszczalności dla ścianki grodzicy, to bez względu na to czy nieprzepuszczalność ma być doskonała czy tylko na tyle dostateczna na ile jest to możliwe, muszą być podjęte dodatkowe kroki dla zapewnienia prawidłowego uszczelnienia tych elementów zaciskowych.

Przeprowadzane były próby zmierzające do uszczelnienia ścianki grodzicy po jej zagłębieniu, albo przez zespawanie grodzic ze sobą lub też przez wstrzyknięcie, pod zwiększonym ciśnieniem, masy uszczelniającej w szczeliny elementów zaciskowych tak, jak to opisano w niemieckim zgłoszeniu patentowym opublikowanym pod numerem DE-OS-21 40 250.

Te dwa sposoby można zastosować jednak wyłącznie wtedy, gdy dostępna jest jedna z dwóch powierzchni czołowych ścianki grodzicy.

Jeśli ścianka grodzicy jest niedostępna, możliwe jest postępowanie opisane w niemieckim zgłoszeniu patentowym opublikowanym pod numerem DE-OS-21 42 957, to znaczy wstrzyknięcie do elementu zaciskowego grodzic, nawet w miejscu montażu, ale przed jej wbi187 535 ciem, pewnej ilości masy, która wprowadzana jest w stanie płynnym i która zestala się w postaci pianki o konsystencji sprężystej.

Alternatywnie, możliwe jest dostosowanie do rozwiązania według niemieckiego zgłoszenia patentowego DE-AS 27 22 978, zgodnie z którym w elemencie zaciskowym utworzone jest połączenie przez wstrzyknięcie do niego odpowiedniego produktu, zwykle poliuretanu, oraz poprzez wygładzenie tego produktu za pomocą ruchomego urządzenia w celu nadania mu pożądanego kształtu.

Wyżej podane uszczelnienia posiadają określone niedogodności takie, że wykazują one małą wytrzymałość na naprężenia podczas operacji sprzęgania, zwłaszcza jeśli chodzi o wytrzymałość na ściskanie. W czasie, gdy grodzice poddane są wbijaniu, elementy zaciskowe trą o siebie wzajemnie, przez co uszczelnienie może ulec uszkodzeniu, co najmniej miejscowo, przez wysunięcie się od dołu.

Zastosowanie uszczelnień na bazie poliuretanu wymaga generalnie starannego przygotowania elementów zaciskowych. Faktycznie, często konieczne jest czyszczenie elementów zaciskowych strumieniem piasku oraz wprowadzenie dodatkowego produktu dla poprawienia przylegania takiego uszczelnienia do stali. Pomimo tych wszystkich zabiegów, grodzice mające ten rodzaj uszczelnienia nie mogą być wbijane przy zastosowaniu ruchu drgającego, ponieważ uszczelnienia te doznałyby zbyt dużego uszkodzenia podczas operacji pogrążania grodzic.

Celem niniejszego wynalazku jest zaproponowanie produktu do uszczelniania elementów zaciskowych grodzic, który jest zarówno bezpieczny dla środowiska jak i odpowiednio wytrzymuje naprężenia podczas wbijania.

Cel ten osiągnięty został przez zastosowanie produktu parafinowego do uszczelniania połączeń grodzic.

Zastosowanie według wynalazku produktu parafinowego jest szczególnie korzystne ponieważ produkt ten jest obojętny i nie uwalnia szkodliwych związków do środowiska.

Z uwagi na swoją konsystencję i dobrą odkształcalność plastyczną, uszczelnienie wykorzystujące produkt parafinowy nie jest narażone na zniszczenie w trakcie operacji sprzęgania grodzic. Uszczelnienie to posiada lepszą wytrzymałość na ścinanie i na inne naprężenia podczas wbijania grodzicy niż poliuretanowe połączenia uszczelniające.

Uszczelnienie elementów zaciskowych grodzic wykorzystujące produkty parafinowe jest bardziej proste od tego z poliuretanu, ponieważ w takim przypadku nie jest konieczne ani piaskowanie elementów zaciskowych ani wprowadzanie dodatkowego środka zwiększającego przyleganie pomiędzy powierzchniami stalowymi grodzic i uszczelnieniem.

Ponadto uszczelnienia wykonane z produktów parafinowych są o wiele tańsze niż uszczelnienia wykonane z poliuretanu.

Dla uszczelnienia elementów zaciskowych grodzic, przez długi okres czasu wykorzystywane były masy na bazie bitumu. Produkty te posiadają zasadniczo możliwą do przyjęcia wytrzymałość na ścinanie. Jednak, jedną z niedogodności w przypadku stosowania tych produktów uszczelniających jest to, że jeśli przy użyciu nastąpi zetknięcie się ich z wodą gruntową, to do środowiska przedostać się mogą różne szkodliwe związki.

Zastosowanie produktów parafinowych przy wytwarzaniu uszczelnień dla elementów zaciskowych grodzic zapewnia szereg korzyści w stosunku do zastosowania, do tego celu, produktów na bazie bitumu.

Plastyczność i odkształcalność produktu parafinowego w niskich temperaturach są znacznie wyższe w stosunku do tych cech dla produktu na bazie bitumu. Właściwości te potwierdzone zostały próbami przeprowadzonymi w trakcie wzajemnego łączenia grodzic.

Produkty parafinowe mają właściwości smarowe, które są lepsze od tych dla produktów bitumicznych, co oznacza, że grodzice zawierające uszczelnienia z produktów parafinowych są generalnie o wiele łatwiejsze do łączenia. Siła wymagana do złączenia dwóch grodzic uszczelnionych produktem parafinowym jest mniejsza niż siła potrzebna do połączenia grodzic uszczelnionych produktem bitumicznym.

Uszczelnienia wykonane z produktów parafinowych nie ulegają rozkładowi w wyniku działania na nie olejów mineralnych, w przeciwieństwie do uszczelnień wykonanych z pro4

187 535 duktów bitumicznych. Ponadto, odporność uszczelnień z produktów parafinowych na działanie ropy naftowej i/lub spirytusu silnikowego jest znacznie wyższa niż odporność uszczelnień wykonanych z produktów bitumicznych.

Temperatura, w której stosuje się produkty parafinowe jest znacznie niższa od temperatury przewidzianej w przypadku stosowania produktów bitumicznych. W rzeczywistości, wystarczające jest jeśli produkty parafinowe podgrzane zostaną do temperatury poniżej 140°C, podczas gdy produkty bitumiczne muszą być podgrzane do temperatury około 200°C. W tych temperaturach produkty bitumiczne wykazują tendencję do wydzielania niedopuszczalnych zapachów, a przegrzanie ich może doprowadzać do wytworzenia szkodliwego dymu.

Podczas łączenia ze sobą grodzic, pewne ilości produktu uszczelniającego odrzucane są od elementu zaciskowego i muszą być usunięte ręcznie. Produkty parafinowe usuwane są przez zeskrobanie narzędziem, a powierzchnia jest w sposób łatwy wykańczana w rezultacie stosowania rozpuszczalnika, na bazie węglowodorów alifatycznych, takiego jak „Premium Degreaser” wytworzonego przez Texaco. Ilość odrzuconego produktu parafinowego jest mała, a produkt w elemencie zaciskowym rozprowadzany jest bardziej równomiernie. Wygląd ścianki grodzicy zawierającej uszczelnienia wykonane z produktów parafinowych jest w konsekwencji o wiele lepszy niż ścianki grodzicy mającej uszczelnienie wykonane z produktów bitumicznych.

W przypadku ponownego użycia grodzic, elementy zaciskowe muszą zostać całkowicie oczyszczone.

W takim przypadku, uszczelnienia wykonane z produktów bitumicznych muszą zostać usunięte przy wykorzystaniu palnika, podczas gdy uszczelnienia wykonane z produktów parafinowych są całkiem łatwo usuwane przez zeskrobanie i ewentualnie przy użyciu rozpuszczalnika.

Inną korzyścią produktów parafinowych jest to, że pozostają one jednorodne nawet przy wyższych temperaturach. Natomiast przy użyciu produktów na bazie bitumu obserwuje się czasami miejscowe zgrubienia uszczelnień powstałe na skutek występujących niejednorodności. Te zgrubienia mogą prowadzić do trudności przy łączeniu grodzic. W takich przypadkach, ten niedogodny obszar zgrubienia musi być nieco podgrzany w celu ułatwienia połączenia grodzic w parę.

Inna korzyść polega na tym, że uszczelnienia z produktów parafinowych mogą być barwione przez dodanie do roztopionych produktów barwnika lub kolorowych pigmentów.

Uszczelnienia wykonane z produktów parafinowych mogą być wprowadzane w zakładzie produkcyjnym lub na miejscu montażu przed połączeniem grodzic.

Zgodnie z pierwszym korzystnym przykładem wykonania, produkty parafinowe, które mogą być wykorzystane do uszczelnienia elementów zaciskowych grodzic posiadają temperaturę kropienia w zakresie od 100°C do 140°C określoną według normy ISO 2176 przy wykorzystaniu urządzenia Mettler FP5/53.

Korzystnie, produkty parafinowe mają wgłębienie stożkowe w zakresie od 20 do 50 mm/10 określone zgodnie z pomiarem według ASTM D937/58 lub pomiarem ekwiwalentnym, na przykład według NF T60-119.

Zgodnie z innym korzystnym przykładem wykonania, produkty parafinowe, które mogą być wykorzystane do uszczelniania elementów zaciskowych posiadają odporność na ciśnienie hydrostatyczne wynoszącą co najmniej 0,12 • 1O⁸ Pa/m (0,12 bara/mm), a korzystnie, co najmniej 0,22 • IO⁸ Pa/m (0,22 bara/mm).

W celu określenia odporności na ciśnienie hydrostatyczne, do edometru wprowadzana jest próbka w kształcie krążka, który wkręcany jest następnie w tuleję metalową. Poddany jest on ciśnieniu hydrostatycznemu w zakresie od 0 do 3,5 IO³ Pa (3,5 bara). Ciśnienie mierzone jest manometrem. Próba zostaje zakończona, gdy próbka ulega mechanicznemu zniszczeniu.

W korzystnym przykładzie wykonania, produkt parafinowy zawiera co najmniej 50% parafiny.

Produkty parafinowe, które nadają się do uszczelniania elementów zaciskowych grodzic mogą zawierać również oleje parafinowe, oleje mineralne, środki wiążące, antyutleniacze i/lub inne normalne dodatki.

187 535

Korzystnie, produkt parafinowy zawiera także barwniki lub kolorowe pigmenty.

Inne cechy wynalazku opisane zostały poniżej, jako nie ograniczające przykłady wykonania. Próbom poddane zostały różne produkty, a parametry tych produktów poddane zostały porównaniu.

Tabela 1: Produkty poddane próbom

Produkt	Kompozycja
Beltan	bitum + środek poślizgowy
Soprema	bitum elastoplastyczny
Biguma	bitum elastomeryczny
Paraf	parafina

Wykonano różnorodne testy produktów dla sprawdzenia:

- warunków wprowadzania produktów do elementów zaciskowych grodzic,

- ich parametrów fizycznych,

- zachowania się produktów na działanie substancji chemicznych.

Omawiane próby z wprowadzaniem produktu zmierzały do oceny warunków wprowadzania uszczelnienia i jego zachowania w elementach zaciskowych w okresie poprzedzającym operację wbijania grodzic. Temperatura topnienia oraz płynność produktu były monitorowane. Monitorowano także odpowiedniość wprowadzania produktów na powierzchnię stalową w zakresie temperatur od -10°C do 70°C, ich przyleganie do suchych lub wilgotnych powierzchni oraz odporność uszczelnienia na deszcz i promieniowanie UV przy składowaniu. Wyniki zestawiono w tabeli 2.

Tabela 2: Wprowadzanie różnych produktów

Produkt	Tempera- tura Stosowania (°C)	Lepkość produktu przy wprowa- dzaniu	Odpowiedniość według stanu powierzchni stalowej podczas wprowadzania	Zachowanie się w czasie składowania
	-10°C	25°C	70°C	wilgotny	na deszczu	uv
Beltan	170	ciekły	OK	OK	OK	OK	OK	OK
Soprema	200	dość ciekły	OK	OK	OK	OK	OK	OK
Biguma	170	ciekły	OK	OK	OK	OK	OK	OK
Paraf	120	bardzo ciekły	OK	OK	OK	OK	OK	OK

Badaniu poddane zostały także parametry fizyczno-chemiczne uszczelnień. Te badania fizyko-chemiczne przeprowadzone zostały dla sprawdzenia odporności uszczelnień na działanie ciśnienia wody, konsystencji produktów w położeniu pionowym poddanym działaniu temperatur do 80°C i zdolności jednorodnego mieszania się różnorodnych środków chemicznych.

187 535

Tabela 3: Próby fizyko-chemiczne

Produkt	Odporność na ciśnienie Pa/m (bar/mm)	Konsystencja produktu zestalonego	Parametry w pozycji pionowej	Odporność chemiczna
			Temperatura max przed ' uszkodzeniem	pH2	pH 12	woda morska	olej	ropa naftowa	spirytus silni- kowy
Beltan	0,08 · 10⁸(0,08)	półtwardy	70	D	D	D	Śr.	M	M
Soprema	> 0,22 · 10⁸(> 0,22)	twardy, sprężysty	80	D	D	D	Śr.	M	M
Biguma	0,19 · 108 (0,19)	półtwardy, sprężysty	80	D	D	D	Śr.	M	M
Paraf	0,22 · 108 (0,22)	Dość miękki	70	n	D	D	D	Śr.	Śr.

D = dobra, Śr. = średnia, M = mała

W celu określenia czy uszczelnienia wydzielają pewne substancje toksyczne przy zetknięciu ich z wodą, próbki z identyczną powierzchnią styku doprowadzono do kontaktu z wodą na 48 godzin zgodnie z normą według DIN 38414-S4. Stężenie ołowiu (Pb), wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH) oraz połączenia pięciu lotnych produktów aromatycznych (BTEX) - jak benzen, toluen, etylobenzen, m-p-ksylen i o-ksylen określone zostały według metody zgodnej z normą DIN 38407. Wyniki zestawiono w tabeli 4.

Ta b e 1 a 4: Wydzielanie się toksyn z uszczelnień grodzic

Produkt	Pb (pg/l)	PAH (pg/l)	BTEX (pg/l)
Beltan	<1	0,4	<0,1
Soprema	<1	0,3	<0,1
Biguma	<1	<0,1	<0,1
Paraf	<1	<0,1	< = 0,1
Dawki dopuszczalne	40	0,2	30

Jedynie dwa z czterech produktów przeszły tę próbę.

Dawki dopuszczalne wydzielenie się toksyn są zgodne z prawem Bawarii (Niemcy) na podstawie dokumentu „Altlastenleitfaden fur die Behandlung von Altablagerungen und konteminierten Standorten in Bayern” opublikowanego w 1992 roku przez Ministerstwo Gospodarki Rolnej i Ochrony Środowiska stanu Bawaria.

Parametry uszczelnień w elementach zaciskowych przy sprzęganiu grodzic sprawdzane były na standardowej linii w układzie bliźniaczym. Celem prób było zbadanie przylegania oraz efektu smarowego produktów i wszelkich możliwych problemów związanych z uszczelnianiem.

Próby wykonano przy użyciu grodzic typu AZ 18 o długości 6 metrów. Przed wprowadzeniem produktów stanowiących uszczelnienie, element zaciskowy każdej grodzicy przygotowany został zgodnie z zaleceniami opisanymi w publikacji „Le rideau de palplanches etanche” (uszczelniona ścianka grodzicy) wydanej w 1993 roku przez International Sheet Piling Company S.r.l. (Luksemburg).

187 535

Dla tych prób, produktem uszczelniającym wypełniony został wyłącznie jeden z elementów zaciskowych.

Produkty podgrzane zostały do temperatury, w której osiągnęły stan topnienia, po czym wlano je do elementów zaciskowych dla utworzenia uszczelnienia o grubości w zakresie od 4 do 8 mm. Poniższa tabela 5 podsumowuje ważne parametry dotyczące zastosowania tych produktów, i podaje zwłaszcza temperaturę topnienia oraz ocenia lepkość produktu stopionego, ilość dymu emitowanego przez produkty po podgrzaniu, a także zawiera ocenę jakości uszczelnienia wprowadzonego do elementów zaciskowych.

Tabela 5: Zachowanie się produktów w wysokiej temperaturze

Produkt	Temperatura topnienia °C	Lepkość	Dym	Ocena
Beltan	160-180	dość ciekły	średni	dość dobra
Soprema	160-180	dość ciekły	średni	dość dobra
Biguma	180-220	dość ciastowaty	duże ilości	dość słaba
Paraf	120-160	płynny	żaden	dobra

Próby sprzęgania grodzic przeprowadzone zostały na standardowej linii w układzie bliźniaczym i odbyły się w dwóch etapach:

- pierwsze trzy metry każdej grodzicy połączone zostały ręcznie, to znaczy powoli tak, aby możliwe było dokonanie oceny przylegania produktu do elementu zaciskowego,

- końcowe trzy metry grodzicy połączone zostały automatycznie z prędkością 0,8 m/s tak, aby możliwe było zmierzenie siły potrzebnej do przeprowadzenia montażu, a stąd i dokonanie oceny stopnia smarowania zapewnionego przez każdy produkt.

Wyniki tych prób zestawiono w tabeli 6.

Tabela 6: Wygląd uszczelnień po sprzęgnięciu grodzic

Produkt	Stan połączenia	Wypełnienie	Ciśnienie	Ocena
Beltan	ścięte	dobre	120	dobra
Soprema	ścięte	dobre	120	dobra
Biguma	rozerwane	dobre	>170	słaba
Paraf	zeskrobane	dobre	120	dobra

Sposób, w jaki nadmiar produktu usuwany jest z elementu zaciskowego zależy od podatności tego produktu. Jeśli produkt jest twardy ulega on rozerwaniu, natomiast jeśli jest miękki, to wykazuje tendencję pozwalającą na jego zeskrobanie. Ogólnie rzecz biorąc, zaobserwowano, że usuwanie nadwyżki produktu występowało głównie od czoła grodzicy. W pewien sposób następuje zatem splanowanie nadwyżki tego produktu.

Powyzsze próby wykazały, że niemożliwe było sprzęgnięcie grodzic używając produktu o nazwie „Soprema”. Ten produkt okazał się najwidoczniej zbyt twardy i utrudniał operację montażu grodzic.

187 535

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Zastosowanie produktu parafinowego do uszczelniania połączeń grodzic.
2. Zastosowanie według zastrz. 1, znamienne tym, że produkt parafinowany posiada temperaturę kropienia w zakresie od 100°C do 140°C.
3. Zastosowanie według zastrz. 2, znamienne tym, że produkt parafinowy posiada wgłębienie stożkowe w zakresie od 20 do 50 mm/10.
4. Zastosowanie według zastrz. 3, znamienne tym, że produkt parafinowy posiada odporność na ciśnienie hydrostatyczne wynoszącą co najmniej 0,12 • 10⁸ Pa/m, a korzystnie co najmniej 0,22 1O⁸ Pa/m.
5. Zastosowanie według zastrz. 4, znamienne tym, że produkt parafinowy zawiera co . najmniej 50% parafiny.
6. Zastosowanie według zastrz. 5, znamienne tym, że produkt parafinowy zawiera oleje parafinowe, oleje mineralne, środki wiążące, antyutleniacze i/lub inne normalne dodatki.
7. Zastosowanie według zastrz. 6, znamienne tym, że produkt parafinowy zawiera także barwniki lub kolorowe pigmenty.