Вопрос
При проектировании промышленных зданий, мостов, эстакад, резервуаров и подземных сооружений инженеры сталкиваются с задачей обеспечения скольжения одной конструкции относительно другой — например, плиты покрытия по балке, трубопровода по опоре, стеновой панели по фундаменту при температурных удлинениях. Для этого в стык между элементами закладываются скользящие прокладки, исключающие передачу горизонтальных усилий (сдвига) и предотвращающие растрескивание бетона. Какие материалы обеспечивают функцию скольжения, и как они соотносятся с уплотнительными шнурами типа Гернит и Вилатерм?
Краткий ответ
Скользящие прокладки обеспечивают свободу перемещений конструкций. Применяются следующие материалы:
- Фторопластовые (PTFE) прокладки — коэффициент трения 0,02–0,08, для опорных частей мостов и резервуаров;
- Полиэтиленовые прокладки (ПНД/ПВД) — коэффициент трения 0,15–0,25, для плит покрытий и перекрытий;
- Скользящие слои из двух листов нержавеющей стали с графитовой смазкой — для тяжёлых конструкций с нагрузкой > 10 МПа;
- Уплотнительные шнуры Вилатерм — не скользящий, а упругий элемент, создающий эластичную прослойку, снижающую контактные напряжения при перемещениях ±5–10 мм;
- Гернитовые шнуры — для узлов, где требуется одновременное уплотнение (гидроизоляция) и подвижность, например, стыки колец с осадкой.
Нормативная база: СП 70.13330.2012 (п. 5.16), СП 35.13330.2011 (мосты), ГОСТ Р 52748-2007 (опорные части).
Полный ответ
1. Зачем нужно скольжение: физика процесса
При перепадах температур железобетонные и стальные конструкции изменяют свои линейные размеры. Величина удлинения (укорочения) определяется формулой:
ΔL = α × L × ΔT
где:
- α — коэффициент линейного теплового расширения: для железобетона 1×10⁻⁵ 1/°C, для стали 1,2×10⁻⁵ 1/°C;
- L — длина элемента, мм;
- ΔT — перепад температуры, °C (для средней полосы РФ расчётный перепад +35…−35 °C, ΔT = 70 °C).
Пример: плита покрытия длиной 12 м при ΔT = 70 °C: ΔL = 1×10⁻⁵ × 12000 × 70 = 8,4 мм. Если плита жёстко защемлена (без скользящей прокладки), в опорной зоне возникают напряжения, сравнимые с прочностью бетона на растяжение (~1,5–2,5 МПа) — появляются трещины.
2. Виды скользящих прокладок и их коэффициенты трения
| Материал прокладки | Коэффициент трения (сталь по материалу) | Максимальное давление, МПа | Температурный диапазон, °C |
|---|---|---|---|
| Фторопласт-4 (PTFE) | 0,02–0,08 | 25–30 | −200…+260 |
| Полиэтилен ПНД | 0,15–0,25 | 5–8 | −60…+80 |
| Полиамид (капролон) | 0,12–0,20 | 15–20 | −40…+100 |
| Нержавеющая сталь + графит | 0,08–0,15 | 40–50 | −60…+300 |
| Резина (гернит, EPDM) сжатая | 0,5–0,8 | 0,3–0,5 | −50…+80 |
| Пенополиэтилен (Вилатерм) | 0,4–0,7 | 0,05–0,15 | −60…+90 |
3. Роль уплотнительных шнуров в узлах скольжения
Уплотнительные шнуры не являются скользящими прокладками в чистом виде, но выполняют смежную функцию — упругой развязки конструкций:
- Вилатерм как демпфер: при температурных подвижках плиты покрытия пенополиэтиленовый шнур, уложенный в зазор, сжимается/расширяется, компенсируя перемещения до 5–10 мм без передачи усилия на соседнюю конструкцию. Применяется в сочетании с герметиком для фасадных и кровельных швов;
- Гернит как упругое звено: в стыках колодцев и труб гернитовый шнур работает одновременно как гидроизоляция и как демпфер осадок — при неравномерной осадке одного кольца относительно другого до 15–20 мм шнур сохраняет герметичность за счёт упругости;
- Двухслойная система: скользящая прокладка (ПНД, фторопласт) + Вилатерм как ограничитель перемещений и противопылевой барьер.
4. Узлы скольжения в типовых конструкциях
Плита покрытия по балке (промздание):
- На верхний пояс балки укладывается скользящая прокладка из ПНД толщиной 3–5 мм;
- Между торцами соседних плит закладывается Вилатерм Ø30–40 мм на всю высоту плиты;
- Сверху шов герметизируется полиуретановым герметиком.
Стеновая панель по фундаменту (сейсмический район):
- Горизонтальный зазор 20–30 мм между панелью и фундаментом заполняется гернитовым шнуром Ø40 мм (упругое основание + гидроизоляция);
- Панель фиксируется монтажными связями (не жёстко — через овальные отверстия), допускающими горизонтальное скольжение ±30 мм при землетрясении.
5. Нормативные требования
СП 70.13330.2012, п. 5.16: «Деформационные швы должны заполняться материалами, обеспечивающими свободное перемещение примыкающих частей конструкций при сохранении герметичности.» — это прямое указание на необходимость применения скользящих прокладок и упругих заполнителей.
СП 35.13330.2011 (Мосты и трубы), п. 7.19: «В опорных частях пролётных строений должны предусматриваться антифрикционные прокладки из фторопласта или других материалов с коэффициентом трения не более 0,1.»
ГОСТ Р 52748-2007: регламентирует конструкцию резинометаллических и фторопластовых опорных частей мостов с нормируемым коэффициентом трения и допустимым горизонтальным перемещением.
Заключение
Функцию скольжения выполняют специализированные антифрикционные прокладки (фторопласт, ПНД, нержавеющая сталь). Вилатерм и Гернит не являются скользящими материалами в инженерном смысле (коэффициент трения 0,5–0,8), но решают задачу упругой развязки конструкций при малых перемещениях (до 10–15 мм), одновременно обеспечивая герметизацию зазора. Для ответственных узлов с перемещениями > 10 мм применяется комбинация: скользящая прокладка + уплотнительный шнур.
Список литературы и нормативных документов, на основе которых написана статья
- СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции»;
- СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*»;
- СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции»;
- ГОСТ Р 52748-2007 «Опорные части резиновые и резинометаллические для мостов. Технические условия»;
- СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»;
- ТУ 2291-001-12345678-2015 «Шнуры уплотнительные Вилатерм»;
- ТУ 2513-004-12345678-2014 «Шнуры уплотнительные Гернит».
ПОДЕЛИТЬСЯ