8 (861) 245-10-25

Краснодар

АЛМАЗНЫЕ РЕШЕНИЯ

Технология

Общие сведения. Алмаз - минерал, являющийся самым твердым по шкале эталонных минералов твёрдости по Моосу. В силу этого свойства обработке инструментом с алмазным вооружением доступны практически все материалы применяемые в строительстве и промышленности. Алмазное кольцевое сверло(алмазная коронка) применяемое для устройства отверстий сверлением в строительстве, представляет из себя тонкостенный цилиндрический корпус с закрепленными в рабочей части отдельными алмазными сегментами или кольцевым сегментом. Современный алмазный сегмент это сплав металлов с помещенными в него алмазами, чаще синтетическими, реже природными. Сплав металлов принято называть связующим, связкой, матрицей. В процессе сверления первыми вступают в контакт с материалом алмазы находящиеся ближе к рабочей поверхности сегмента, они удерживаются связующим до момента выработки, после чего слой связующего удаляется абразивным действием материала и вскрывается очередная группа алмазов. Этот процесс повторяется до полной выработки сегмента. Помимо количества, размеров отдельных алмазов и их расположения, большую роль играют характеристики связующего. Сочетание и совокупные свойства алмазов и связки, качество и уровень технологии производства определяют ресурс сегмента, скорость сверления и соответствие сегмента конкретному материалу, а так же требуемую мощность двигателя установки сверления.
Алмазные сегменты закрепляются на корпусе кольцевого сверла методом пайки или сварки. Наиболее распространен и чаще применяется метод пайки. Пайка производится твердым припоем с высоким, 49-50%, содержанием серебра. Закрепление сегментов методом пайки, напайку сегментов, предпочитают предприниматели и организации специализирующиеся на сверлении и резке материалов алмазным инструментом в строительстве. Это позволяет самостоятельно изготавливать кольцевые сверла с вооружением из алмазных сегментов наиболее соответствующих характеристикам местных материалов, оперативно выполнять восстановление и ремонт, в том числе и непосредственно на месте ведения работ, что исключает срывы и простои. Метод сварки алмазных сегментов с корпусом сверла лазером применяется только в условиях массового промышленного производства типового алмазного инструмента. Сваркой лазером достигается более прочное соединение алмазного сегмента с корпусом сверла, чем в случае пайки серебросодержащим припоем. С определением "типовой алмазный инструмент" связан и основной недостаток лазерной сварки - практически невозможно подобрать оптимальные по характеристикам сегменты или их сочетание, чтобы получить удовлетворительные результаты по скорости сверления и ресурсу нетолько в границах отдельной страны, тем более с географией и масштабом как наша, но и в границах отдельного региона, например Краснодарского края.
По сути, алмазное сверление в строительстве представляет собой ни что иное как колонковое бурение в горном деле. В обоих случаях это разновидность вращательного бурения, когда разрушение породы или материала в процессе бурения идет по окружности, а не сплошным забоем по всей фронтальной площади бурового инструмента. Под действием создаваемых осевого давления и вращательного усилия режущая часть кольцевого сверла с вооружением из алмазных сегментов внедряется в материал, внутренняя часть материала в процессе сверления сохраняется внутри полости корпуса сверла в виде керна. Керн извлекается в процессе или после окончания сверления и может быть использован как образец материала для исследования и испытаний.
При сверлении алмазным инструментом в бетонах и кирпиче механическая скорость проходки в зависимости от условий составляет 0,9 - 2,1п.м/ч. Кольцевому сверлу с вооружением из алмазных сегментов доступны практически все материалы применяемые в строительстве, а так же скальные породы.
Глубина сверления отверстий, шпуров и скважин в один прием ограничена только длиной корпуса стандартного сверла – 350, 450, 500, 1000 или 1500мм. Под заказ выпускаются коронки с произвольной длиной корпуса.
Глубина сверления до 10м и более достигается при применении удлинителей(штанги в горном деле).
Глубина сверления в десятки метров диаметрами от 20мм до 212мм достигается применением скручивающихся алмазных сверел(аналогичны колонковому буровому инструменту).
 
Установки сверления. На современном этапе развития технологии, машин и оборудования сверления, и резки материалов алмазными инструментами в строительстве, установки сверления бетона будучи первым, остаются и самым востребованным, и самым универсальным, и самым надежным инструментом. В ряде случаев установки сверления будут уступать в производительности специализированным машинам, как нарезчики швов, дисковые стенорезные и канатные пилы, но превосходят перечисленные машины по возможностям, и позволяют выполнять все виды работ без исключения и при любой толщине конструкции, материала. Кроме того, в большинстве случаев безопасное и качественное выполнение работ в строительстве с применением специализированных машин невозможно без применения установок сверления бетона. Приемы технологии сверления алмазным инструментом и конструкция оболочек двигателей установок сверления бетона так же позволяют выполнять работы в условиях недоступных другим машинам:
  • на производствах и объектах хранения, и транспортировки легковоспламеняющихся, пожаро- и взрывоопасных веществ, и материалов;
  • опасности по газу при строительстве, ремонте и эксплуатации подземных сооружений;
  • в непосредственной близости к электроустановкам;
  • ограниченного доступа и пространства;
  • отсутствия трехфазного электропитания;
  • автономно на удаленных объектах и в любых погодных условиях;
  • недопустимости нанесения любого ущерба внешней и внутренней отделке, фрескам, росписи стен и сводов, другим элементам декора зданий и помещений, включая памятники архитектуры и культовые сооружения.
Установка сверления бетона алмазным инструментом состоит из двух основных крупных узлов: сверлильной стойки и закрепляемого на ней двигателя. Сверлильный двигатель(бормотор) в большинстве случаев имеет редуктор и электрический, гидравлический или пневматический привод. Установкой возможно сверление во всех направлениях — горизонтально и под заданным углом к горизонтали, вертикально вниз и вверх, под заданным углом к вертикали. В зависимости от диаметра, глубины сверления и условий окружающей среды подбирается соответствующее сочетание стойки и двигателя. За счет редуктора сверлильный двигатель имеет высокий крутящий момент, одну или несколько скоростей вращения шпинделя, позволяющих выполнять устройство отверстий в достаточно широком диапазоне диаметров.
В универсальных или комбинированных системах сверления и резки материалов алмазным инструментом, установки сверления и их узлы используются в качестве базы и приводов канатных, настенных дисковых и плунжерных пил.
Ручные сверлильные двигатели предназначены для устройства отверстий малых и средних диаметров, до 160мм, как без использования сверлильных стоек, так и с креплением на них. Ручные сверлильные двигатели так же имеют электрический, гидравлический и пневматический приводы, редукторы с одной или несколькими скоростями вращения шпинделя. Отличительной чертой ручных сверлильных двигателей является высокая скорость вращения шпинделя, до 2500об/мин, необходимая для устройства отверстий малых диаметров.
Гидравлические двигатели. Сверлильные двигатели с гидравлическим двигателем являются наиболее надежными и мощными, ими выполняется сверление отверстий наибольших диаметров, до и более 1200мм. Возможно бурение во всех направлениях, в том числе снизу вверх без применения специальных устройств и приёмов для защиты от поражения электрическим током. Выполняются работы под водой, они могут применяться на поверхности и под землей, в любых погодных и климатических условиях, сертифицированные модели применяются в условиях опасных атмосфер, производств и объектов хранения, транспортировки и отпуска легковоспламеняющихся, пожаро- и взрывоопасных веществ и материалов. Основным недостатком гидравлических двигателей является неудобство или невозможность прокладки рукавов высокого давления на большие расстояния при работе в стесненных условиях и на высоте в силу их жесткости и массы, высокая масса гидростанций(100-210кг).
Применение установки сверления с гидравлическим двигателем совместно с автономной гидравлической станцией с приводом от ДВС, позволяет выполнять работы автономно в условиях отсутствия электроэнергии или ее неудовлетворительных характеристиках, на открытой местности в сложных погодных условиях как дождь и снег, на удаленных объектах как мосты и гидротехнические сооружения, вести отбор керна в дорожном строительстве.
Электрические двигатели. Двигатели с однофазными и трехфазными электрическим приводом наиболеее распространены в мире и в нашей стране. В общих случаях максимальный диаметр сверления однофазными двигателями не превышает 400-450мм, трехфазными 500-600мм. Ряд компаний выпускают однофазные сверлильные двигатели со сложными многоскоростными редукторами или высокочастотными электрическими приводами способными сверлить отверстия до 600мм и трехфазные варианты так же с высокочастотными электрическими приводами, которыми достигаются диаметры сверления 1000-1200мм. Некоторые модели двигателей с водяным охлаждением электрической части допускают сверление вертикально вверх без применения специальных устройств и приёмов. Двигатели с электрическим приводом не применяются в условиях опасных атмосфер, производств и объектов хранения, транспортировки и отпуска легковоспламеняющихся, пожаро- и взрывоопасных веществ и материалов. В сложных погодных и климатических условиях применение ограничено или невозможно, применение под водой невозможно. Недостатком электрических двигателей с многоскоростными редукторами или высокочастотным приводом является сложность в обслуживании, в ряде случаев низкая надежность, в случае с высокочастотными двигателями простои связанные с необходимостью отправлять двигатели или узлы для ремонта на заводе производителя. Несмотря на наличие больших ограничений именно электрическими двигателями, причем простейшими однофазными с мощностью 2,2-3,5кВт, выполняется наибольший объем работ по сверлению материалов алмазным инструментом как в нашей стране, так и в мире.
Пневматические двигатели. Сверлильные двигатели с пневматическим приводом уступают двигателям с гидравлическим и электрическим приводами по мощности и соотвественно максимально возможному диаметру сверления, однако имеют все достоинства гидравлических двигателей по условиям применения. Возможно сверление во всех направленях без применения специальных устройств и приёмов. Выполняются работы под водой, могут применяться на поверхности и под землей, в сложных погодных и климатических условиях, сертифицированные модели применяются в условиях опасных атмосфер, производств и объектов хранения, транспортировки и отпуска легковоспламеняющихся, пожаро- и взрывоопасных веществ и материалов. Основные преимущества пневматических двигателей в том, что шланг пневматической магистрали возможно прокладывать на большие расстояния и высоту, совместно с автономным передвижным воздушным компрессором сверлильные двигатели с пневматическим приводом могут применяться автономно, в труднодоступной местности, практически в любых погодных условиях, на удаленных объектах. Основные недостатки пневматических сверлильных двигателей высокая масса и сложность работы в условиях очень низких температур окружающего воздуха, однако подобная проблема практически отсутствует в Краснодарском крае.
Двигатели с пневматическим приводом являются наиболее безопасными для исполнителя работ, заказчика и его персонала, и окружающей среды.
 
Профессия. Работы установкой сверления алмазным инструментом выполняют лица имеющие рабочую специальность бурильщик шпуров 4 - 6 разряда. 7 разряд присваивается бурильщикам имеющим специальное среднетехническое образование.
К работе на установках сверления с электрическими двигателями допускаются бурильщики шпуров имеющие 2 или 3 квалификационную группу по электробезопасности для электротехнологического персонала. В условиях отсутствия источников электроэнергии при использовании передвижной электростанции с двигателем до 37кВт(50лс) так же осваивается дополнительная рабочая специальность машинист электростанции передвижной 4 разряда.
При выполнении работ установками сверления с пневматическими двигателями и использовании передвижных воздушных компрессоров с максимальным давлением до 10атм, бурильщиками шпуров осваивается дополнительная рабочая специальность машинист передвижного компрессора 4 разряда.
Работы под водой выполняет водолаз 5 разряда(1 группа).
Все без исключения бурильщики шпуров проходят обучение со сдачей экзаменов по программам: охрана труда, пожарно-технический минимум, первая медицинская помощь.
 
Сверление с прямой промывкой. В общих случаях для охлаждения режущей части кольцевого сверла и выноса шлама(разрушенного материала) из забоя, в алмазном сверлении применяется прямая промывка. Прямая промывка заключается в том, что жидкость (вода или тосол) для промывки забоя от частиц разрушенного материала и охлаждения алмазных сегментов подается к забою через внутреннюю полость кольцевого сверла и выходит на поверхность удаляя шлам по кольцевому зазору между корпусом кольцевого сверла и стенками отверстия/скважины/шпура.
При работе внутри жилых помещений имеющих отделку, а так же в действующих служебных и административных помещениях для исключения затопления и нанесения ущерба помещениям расположенным ниже в многоэтажных зданиях применяются устройства для сбора воды и шлама.
 
Сверление с прямой продувкой.  Применянется в условиях недопускающих применения жидкости для охлаждения инструмента, сверлильных двигателей и удаления шлама из забоя. Для охлаждения режущей части кольцевого сверла и выноса шлама в забой вместо жидкости подается сжатый воздух от компрессора. Так же как и жидкость в случае сверления с прямой промывкой, воздух подается через кольцевое сверло и выходит на поверхность охлаждая алмазные сегменты и удаляя шлам по зазору между внешними стенками сверла и стенками отверстия. В отличие от колонкового бурения в горном деле в сверлении алмазным инструментом в строительстве данный способ применяется довольно редко и в основном находит применение при устройстве отверстий большой протяженности/глубины в элементах конструкций(колонны, перегородки, перекрытия) памятников архитектуры из камня и кирпича при их ремонте и усилении.
Всвязи с тем, что недопускается выпуск зашламованного воздуха в рабочую атмосферу, при сверлении с прямой продувкой необходимо применение шламоуловителей, пылеотводов и т.д., в любом случае сверление с прямой продувкой не применяется при выполнении работ в помещениях действующих жилых и административных зданий.  
 
Сверление с обратной продувкой. Наиболее распространенный способ устройства отверстий алмазным инструментом в строительстве в условиях недопускающих применения жидкости для охлаждения инструмента, сверлильных двигателей и удаления шлама из забоя. Обратная продувка эффективна при относительно небольшой протяженности/глубине сверления отверстий/скважин/шпуров. В паре со сверлильной установкой применяются мощные промышленные двух или трехтурбинные пылесосы. Вынос шлама из забоя и охлаждение алмазных сегментов осуществляется потоком атмосферного воздуха поступающего с большой скоростью в забой по кольцевому зазору между корпусом сверла и стенками отверстия/скважины/шпура, удаление разрушенного материала происходит через полость алмазной коронки. Выпуск зашламованного воздуха в рабочую атмосферу исключен системой фильтров пылесосов. Сверление с обратной продувкой применяется в первую очередь в случаях, где распространение или попадание на окружающие предметы и оборудование жидкости и шлама категорически запрещено и должно быть исключено на 100% как в процессе сверления, так и в случае любых нештатных ситуаций, поэтому в том числе в этих условиях не допускается бурение с устройствами удаления воды и бурового шлама, или рециркуляции воды. Это выполнение работ по сверлению в:
  • помещениях с чистовой отделкой;
  • непосредственной близости к электроустановкам;
  • культовых зданиях и сооружениях имеющих иконы, фрески, роспись потолков, сводов, стен и колонн;
  • дереве и конструкциях из него;
  • конструкциях, где применены гидрофильные тепло-, звукоизоляционные и облицовочные материалы;
  • конструкциях из некоторых видов легких бетонов.
Сверление с ударом и продувкой. Способ устройства отверстий алмазным инструментом с помощью сверлильных двигателей имеющих режим сверления с ударом, удаление шлама происходит воздухом аналогично сверлению с обратной продувкой. Данная технология имеет названия diamond hit - даймонд хит, дословный перевод алмазный удар, micro hit - микро хит, дословный перевод микро удар. При данном способе сверления применяются алмазные коронки только заводского изготовления, с сегментами приваренными лазером, производство коронок налажено и в нашей стране.
Достоинства данного способа и оборудования - возможность устройства отверстий в железобетонных стенах и перекрытиях помещений с чистовой отделкой, возможно сверление снизу вверх, не требуется высокая квалификация бурильщика. Недостатки - дороговизна алмазных коронок и сверлильных двигателей, низкая надежность и высокая стоимость содержания последних, невозможность устройства отверстий среднего или большого диаметра, невозможность устройства отверстий большой глубины.
Сверление с ударом и продувкой наиболее применимо и распространяется при выполнении работ в первую очередь в интересах заказчиков физических лиц под монтаж и установку различных проветривателей и приточных клапанов, бытовых систем кондиционирования воздуха.
 
Сверление снизу вверх. Выполняется вертикально и под заданным углом к вертикали. В общих случаях возникает необходимость при устройстве отверстий в перекрытиях, реже ограждениях, при отсутствии доступа: сверху или снаружи, с верхнего этажа или крыши, чистовой отделке или стесненных условиях помещений верхнего этажа. Так же применяется при устройстве отверстий, восходящих скважин и шпуров в подземном строительстве в тоннелях, штольнях, галереях, шахтах и колодцах.
Сверление снизу вверх выполняется всеми способами: прямой промывкой, прямой и обратной продувкой.  
 
Сверление вплотную. В силу размеров редукторов и приводов даже самых малых ручных сверлильных двигателей(бормоторов) минимальный диаметр отверстия устройство которого возможно вплотную к перегородке(стене) и перекрытию(потолку), или в углу, в большинстве случаев равен или превосходит 82мм. При использовании коронок меньшего диаметра отверстие будет отстоять от перегородки/перекрытия/угла на растоянии равном разнице между кратчайшим расстоянием от оси шпинделя сверлильного двигателя до внешней стороны его редуктора и радиусом алмазной коронки, это составляет 30мм и более, что невсегда допускается или приемлимо.
Для устройства отверстий малых диаметров вплотную к стенам и потолкам, в углах применяется специальный адаптор с вынесенной осью шпинделя. Применение адаптора позволяет выполнять работы по устройству отверстий вплотную к стенам и перегородкам, в углах диаметрами 35-82мм. Данные работы наиболее востребованы при прокладке линий связи и сигнализации, прокладке труб водяного отопления и т.п.
Сверление на устройстве отверстий малых диаметров вплотную к перегородкам, перекрытиям и в углах выполняется только способами прямой промывки или продувки.
 
Сверление бетона ручными установками. В обычных условиях применяется анкерное крепление сверлильной стойки, а в случаях недопустимости ущерба перегородке или перекрытию стандартными приемами являются крепление стойки с помощью распорной штанги или вакуумной плиты. Если ни один из способов крепления сверлильной стойки реализовать невозможно, сверление выполняется ручной установкой алмазного сверления без применения сверлильной стойки. Сверление материалов как кирпич, камень, бетона и его разновидностей как газобетон, пенобетон, и других материалов не имеющих армирования и при малом диаметре отверстий чаще всего не представляет большой сложности. Сложным видом работ является устройство отверстий больших диаметров в перечисленных материалах.
Сверление армированного бетона ручными установками является сложным видом работ, помимо навыков и опыта, требует подготовки оборудования, подбора или изготовления кольцевого сверла с вооружением из алмазных сегментов соответствующих условиям работ. Сверление армированного бетона ручными установками способом прямой или обратной продувки является одним из наиболее сложных видов работ.
 
Строчное сверление. Является одним из основных приемов устройства проемов, ниш, стаканов и демонтажа с помощью установки сверления алмазным инструментом с любым типом двигателя. В общих случаях строчное сверление предполагает сверление в линию отверстий, скважин и шпуров параллельных по осям и пересекающихся в плане.
Преимущество строчного бурения установкой сверления алмазным инструментом при устройстве проемов, ниш, стаканов в материале и демонтаже его частей это возможность выполнение работ при любой толщине материала и устройство проемов, ниш и стаканов любой геометрии в плане. Так же к преимуществам относится возможность выполнения работ в условиях, где применение дисковых стенорезных и канатных машин недопускается или экономически неоправданно - опасных атмосфер и производств, в стесненных условиях, в условиях отсутствия трехфазного (380В) электропитания, при малых объемах работ. Возможно выполнение строчного сверления сухим способом.
В специальных случаях строчного сверления применяется метод постепенного увеличения разницы углов между осями соседних отверстий, скважин или шпуров на величину, рассчитанную от их диаметра и глубины, с условием сохранения пересечения в плане по всей глубине сверления.
 
Резка алмазным канатом. Для резки алмазным канатом стандартной однофазной установкой сверления бетона применяется набор ее конвертации в малую канатную машину(МКМ). Применение однофазной малой канатной машины востребовано в условиях отсутствия 380В необходимых для настенных дисковых и канатных пил, а так же при толщинах перекрытий и ограждений, или степени армирования недоступных ручным дисковым резчикам различных типов. Малая канатная машина зачастую является единственным оборудованием применимым для демонтажа отдельных конструкций или устройства проемов в перекрытиях и ограждениях в условиях недопустимости нагрузки на энергосистему объектов, таких как - медицинские учреждения, где присутствуют аппараты искусственного поддержания жизнедеятельности или замещения функции органов человека; серверные банков, электронных библиотек и архивов, различных государственных учреждений; узлы связи, центры приема, обработки и передачи информации. Так же МКМ широко применяется при выполнении работ в частных домовладениях и большинстве многоэтажных многоквартирных домов, где отстутствует возможность применения оборудования с трехфазными или бензиновыми двигателями.   
В общих случаях при резке алмазным канатом для его охлаждения используется вода, но так же как и в случае сверления возможна резка без подачи воды, так называемым сухим способом. При резке алмазным канатом сухим способом полностью исключены затопление нижних этажей в случае нештатных ситуаций, разброс шлама и нанесение им ущерба отделке помещений и фасадов. 
Производительность МКМ по площади реза равна 1,8 - 2,2кв.м в смену. У МКМ отсутствуют зарезы, что исключает повреждения бетона и элементов армирования за контурами проема. Минимальные размеры проема в плане 360 х 50мм. Максимальные размеры проема в плане не ограничены. Доступная толщина/сечение конструкции до 1000мм. Резка канатом с помощью установки сверления алмазным инструментом возможна только при доступе с обеих сторон или после выполнения дополнительных работ для заведения алмазного каната. Так же как и в случае сверления, при резке алмазным канатом отсутствуют вибрации и ударные нагрузки на материал.
Компактные габариты позволяют выполнять работы в стесненных условиях, а так же перевозить установку большинством легковых автомобилей и выполнять работы в кратчайшие сроки в интересах заказчиков в любой точке Краснодарского края или региона.
 
Сочетание строчного сверления и резки канатом. Уникальный прием в технологии сверления и резки установкой сверления алмазным инструментом. Этим приемом выполняются проемы в стенах и перекрытиях самой сложной геометрии в плане. Сочетание прямых линий, полученных резкой алмазным канатом и кривых линий, полученных строчным сверлением ограничено лишь фантазией, требованиями и расчетами заказчика, дизайнера, архитектора или конструктора. Применение однофазной(220В) установки сверления алмазным инструментом и МКМ на ее базе, дает возможность выполнения и сверления, и резки, в том числе сухим способом, в любых условиях, будь то квартиры в многоэтажных жилых домах или частные домовладения, административные или производственные здания и помещения.
 
Сверление в грунтах и скальных породах. Выполняется под прокладку ливневой, фекальной и кабельной канализации, в случаях когда невозможно или нежелательно выполнение землеройных работ и невозможно применение специализированного оборудования, и машин из-за ограничений по шуму и вибрациям, в стесненных уловиях.
 
Обследование и измерения. До начала любых работ непосредственно по сверлению, резке алмазными канатом, диском или цепью, производится обследование конструкций, определяется или уточняется наличие и расположение:
  • материал и толщина, свойства и назначение;
  • арматуры и металлических предметов;
  • коммуникаций, в том числе скрытых;
  • полостей и пустот, трещин;
  • декоративных, звуко- и теплоизолирующих материалов, с уточнением их свойств и характеристик.
Обследование производится визуально и с помощью приборов неразрушающего контроля - склерометра, локатора и детектора элементов армирования, коммуникаций и полостей.
Разметка будущего отверстия или прома производится и уточняется с заказчиком только по результатам обследования. В зависимости от вида работ для выполнения разметки используются оптический нивелир, комбинированный лазерный нивелир с функцией построения плоскостей и лазерного отвеса. Для точного переноса точек и определения расположения будущего отверстия, увязки прокладываемых коммуникаций с уже существующими, применяется проектор отверстий.