Способ изготовления сульфатостойкой утяжеленной трубы
Владельцы патента RU 2435094:
Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" (RU)
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к способам изготовления труб с балластным покрытием, используемых при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности. Способ изготовления сульфатостойкой утяжеленной трубы заключается в снабжении центральной трубы бетонным покрытием. Бетонную смесь текучестью 4-8 см по Конусу Абрамса из сульфатостойкого портландцемента м500, воды, суперпластификатора, гидрофобизатора и баритовой руды, наносят путем набрызгивания. При этом сначала набрызгивают первый слой толщиной а, а затем производят намотку армирующей стеклосетки и набрызг второго слоя бетонной смеси толщиной (0,5-1,5)а со сдвигом между зоной намотки и зоной набрызга 1-3 м. После чего оставляют трубу на стеллажах до схватывания бетонной смеси. Для обеспечения складской прочности трубу выдерживают на складе не менее трех суток. Техническим результатом изобретения является упрощение изготовления и увеличение срока службы получаемой трубы. 2 з.п. ф-лы, 4 табл.
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к способам изготовления труб с балластным покрытием, используемых при прокладке трубопроводов по дну водоемов или по заболоченной местности.
Известен способ изготовления утяжеленной трубы, заключающийся в снабжении центральной трубы бетонным покрытием путем его нагнетания в кольцевое пространство между трубой и оболочкой через отверстие в заглушках, причем оболочка закреплена на трубе посредством опорных центрирующих колец (см. патент RU 2257503, кл. F16L 1/24, опубл. 27.07.2005). Ненадежность такой конструкции заключается в том, что при вводе центральной трубы с опорными центрирующими кольцами в оболочку, которая, как правило, имеет отклонения от правильной цилиндрической формы, создается значительное давление на поверхностях центрирующих выступов, контактирующих с внутренней поверхностью оболочки, которое обуславливает возникновение значительной силы трения, создавая опрокидывающий момент на центрирующих выступах, что приводит к затруднению движения полиэтиленовой трубы и вызывает местное выпучивание оболочки или даже ее разрыв. Кроме того, при заполнении кольцевого пространства бетонной смесью прямоугольные центрирующие выступы создают значительное гидравлическое сопротивление движению вязкой утяжеляющей цементно-песчаной или бетонной смеси, что вызывает значительный перепад давления смеси перед выступами и за выступами, что обуславливает возникновение опрокидывающего момента на выступах, способного вызвать их опрокидывание с возможным разрывом оболочки. Таким образом, недостатками известного способа являются высокая материалоемкость, обусловленная необходимостью изготовления оболочки, недостаточная надежность и устойчивость к агрессивному воздействию окружающей среды.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в упрощении изготовления и увеличении срока службы получаемой трубы. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что согласно способу изготовления сульфатостойкой утяжеленной трубы, заключающемуся в снабжении центральной трубы бетонным покрытием, центральную трубу размещают на роликовых опорах, установленных на подвижной каретке, перемещающейся вдоль оси трубы, с обеих сторон трубы закрепляют съемные торцевые ограничители-опалубки, вращают центральную трубу с помощью роликовых опор и, перемещая трубу с помощью каретки, набрызгивают первый слой бетонной смеси с текучестью 4-8 см по Конусу Абрамса толщиной а, возвращают каретку в исходное положение и производят намотку армирующей стеклосетки и набрызг второго слоя бетонной смеси толщиной (0,5-1,5)а со сдвигом между зоной намотки и зоной набрызга 1-3 м, бетонную смесь прикатывают и уплотняют валками, снимают ограничители-опалубки и оставляют трубу на стеллажах до схватывания бетонной смеси, после чего для обеспечения складской прочности трубу выдерживают на складе не менее трех суток, причем в качестве бетонной смеси используют смесь со следующим содержанием компонентов, масс.%:
| Сульфатостойкий портландцемент м500 | 12-17% |
| Вода | 5,5-9,5% |
| Соотношение воды к цементу | 0,46-0,56 |
| Суперпластификатор | 0,25-0,3% |
| Гидрофобизатор | 0,01-0,03% |
| Баритовая руда | остальное |
В качестве суперпластификатора могут быть использованы поликарбоксилаты РСЕ или готовая смесь «Гамбит Суперпласт (Е4)», а в качестве гидрофобизатора - метилсиликат натрия.
Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.
При изготовлении центральной трубы на ее поверхность наносится трехслойное полиэтиленовое покрытие, которое с концов центральной трубы счищается. Центральная труба помещается на роликовые опоры установки для набрызга бетона, которые, в свою очередь, установлены на подвижной каретке, перемещающейся вдоль оси трубы. С обеих сторон трубы закрепляются съемные торцевые ограничители-опалубки, предназначенные для исключения попадания бетонного раствора на концы труб и формирования ровной торцевой поверхности нанесенного слоя. Роликовые опоры начинают вращать центральную трубу. Одновременно с этим включается механизм набрызга балластного слоя толщиной а, и с помощью каретки начинается перемещение трубы вдоль механизма, осуществляющего набрызг первого слоя бетонной смеси. При нанесении бетонной смеси набрызгом одной из основных характеристик является текучесть бетонной смеси. Бетонная смесь с текучестью ниже 4 см по Конусу Абрамса малоподвижна, поэтому ее применение малоэффективно. При текучести бетонной смеси свыше 8 см по Конусу Абрамса бетонная смесь становится сильноподвижной, что также нежелательно, т.к. происходит ее быстрое стекание и, как следствие, неэкономное расходование балластного материала. После окончания набрызга первого слоя каретка с вращающейся на ней трубой возвращается в исходное положение и начинается намотка на первый слой нанесенного покрытия армирующей стеклосетки. Толщина нанесенного слоя корректируется роликом прикатки с заданной толщиной нанесенного слоя и регулируемым давлением на наматываемую стеклосетку. Непосредственно после намотки стеклосетки производится набрызг второго слоя бетонной смеси толщиной (0,5-1,5)a. Запаздывание в движении каретки набрызга от каретки по намотке стеклосетки составляет 1-3 м, что необходимо для обрезки стеклосетки и закрепления ее концов в конце слоя намотки. Излишки бетонной смеси снимают лопатками, а оставшуюся бетонную смесь прикатывают и уплотняют валками. Готовую трубу с балластным покрытием помещают на полки в стеллаж. Схватывание бетонной смеси происходит в стеллаже при температуре +25°С в течение 10 ч либо при температуре +60°С в течение 8 ч. После того как бетонная смесь наберет складскую прочность, трубу с балластным покрытием выдерживают на складе еще, по меньшей мере, трое суток.
В качестве бетонной смеси используют смесь со следующим содержанием компонентов:
| Сульфатостойкий портландцемент м500 | 12-17% |
| Вода | 5,5-9,5% |
| Соотношение воды к цементу | 0,46-0,56 |
| Суперпластификатор | 0,25-0,3% |
| Гидрофобизатор | 0,01-0,03% |
| Баритовая руда | остальное |
В качестве суперпластификатора могут быть использованы поликарбоксилаты РСЕ или готовая смесь «Гамбит Суперпласт (Е4)», а в качестве гидрофобизатора - метилсиликат натрия. Указанный состав имеет повышенную сульфатостойкость и устойчив к агрессивному воздействию водной среды.
Таким образом, изготовленная согласно предлагаемому способу труба с балластным покрытием состоит из центральной трубы с нанесенным на нее антикоррозийным покрытием и балластного материала, который формируется на проводящей трубе методом торкретирования (набрызга). Внутри балластного материала в качестве армирующей конструкции использована стеклосетка, которая позволяет увеличить толщину бетонного слоя без опасности его осыпания, прочна и слабо подвержена разрушению в водной среде. Нанесение стеклосетки производится путем равномерного спирального наматывания ее на проводящую трубу с нахлестом в 3-6 см. Намотка армирующей стеклосетки производится после проведения набрызга первого слоя защитного покрытия толщиной а (оптимальная толщина 15-50 мм). Второй слой покрытия производится набрызгом на слой армирующей стеклосетки толщиной (0,5-1,5)а (в среднем 15-60 мм). Общая толщина бетонного покрытия составляет в зависимости от потребности 30-110 мм.
Для разных типоразмеров труб и условий их эксплуатации применяется различная стеклосетка. При армировании труб ⌀820-1420 мм необходимо применение стеклосетки панцирной, характеристики которой приведены в табл.1. Указанная стеклосетка применяется также и на трубах меньших диаметров, если имеются проектные требования к повышенной прочности бетонного покрытия, либо используется тяжелый или особо тяжелый бетон. Стеклотканевая сетка 6 мм × 8 мм (стеклосетка панцирная) характеризуется повышенной прочностью на разрыв и щелочностойкостью. При армировании труб диаметром менее 820 мм применяется стеклосетка типа ССТ-Б-ТРАНСЕТ, характеристики которой приведены в табл.2.
Результаты испытаний бетонной смеси показаны в табл.3 и табл.4. Полученные свойства демонстрируют преимущества предложенного способа.
| Таблица 1 | |
| Технические параметры стеклосетки панцирной | |
| Размер ячейки сетки в свету, мм | 6,0×8,0(6,0×6,0) |
| Масса на единицу площади, г/м2 | 320±10% |
| Ширина, см | 100+2/-1 |
| Длина, м | 50±8% |
| Толщина нити не менее, мм | 0,36 |
| Разрывная нагрузка, Н/5 см, не менее: | |
| - по основе | 3250 |
| - по утку | 3950 |
| Таблица 2 | |
| Технические параметры стеклосетки ССТ-Б-ТРАНСЕТ | |
| ССТ-Б 3,4×3,4-120(45)-Трансет | |
| Масса на единицу площади не менее, г/м2 | 120 |
| Разрывная нагрузка (вдоль/поперек) не менее, Н/5 см | 1000/1000 |
| Удлинение при разрыве (вдоль/поперек) не более, % | 3/3 |
| Массовая доля веществ, удаляемых при прокаливании не менее, % | 10 |
| Размер стороны квадрата ячеек, мм | 3,4 |
| Ширина рулона, м | 0,45 |
| Таблица 3 | ||||
| Составы бетонной смеси | ||||
| Компоненты и отношения | Содержание в масс.% | |||
| 1 | 2 | 3 | Состав по патенту RU 2257503 | |
| Цемент | 12 | 15 | 17 | 17 |
| Вода | 5,88 | 8,4 | 9,5 | 5,1 |
| Отношение массы воды к массе цемента | 0,49 | 0,56 | 0,56 | 0,3 |
| Суперпластификатор - поликарбоксилат | 0,25 | 0,3 | 0,3 | - |
| Гидрофобизатор - метилсиликат натрия | 0,01 | 0,02 | 0,03 | - |
| Заполнитель - баритовая руда: | 81,37 | 75,72 | 72,61 | 77,6 |
| - крупная фракция свыше 5 мм до 25 мм; | 11,6 | 14 | 16 | Гравий 44 |
| - мелкая фракция свыше 0,16 мм до 5 мм; | 80 | 72 | 70 | Кварцевый песок 34 и барит 14 |
| - очень мелкая фракция свыше 0,01 µм до 160 µм - порошок баритовой руды. | 8,4 | 14 | 14 | 8 |
| Отношение масс компонентов очень мелкой фракции к крупной фракции в 1 м3 | 0,72 | 1 | 0,875 | 0,18 |
| Таблица 4 | ||||
| Свойства бетонной смеси | ||||
| Свойства | Значения свойств | |||
| 2 | 3 | 4 | Состав по патенту RU 2257503 | |
| Подвижность нагнетаемого балластного материала, определяемая по ГОСТ 10181-2000 | 19 | 25 | 25 | 9 |
| Плотность, кг/м3 | 3300 | 3230 | 3100 | 1480 |
| Прочность при сжатии, МПа | 46 | 48 | 50 | 40 |
1. Способ изготовления сульфатостойкой утяжеленной трубы, заключающийся в снабжении центральной трубы бетонным покрытием, отличающийся тем, что центральную трубу размещают на роликовых опорах, установленных на подвижной каретке, перемещающейся вдоль оси трубы, с обеих сторон трубы закрепляют съемные торцевые ограничители-опалубки, вращают центральную трубу с помощью роликовых опор и, перемещая трубу с помощью каретки, набрызгивают первый слой бетонной смеси с текучестью 4-8 см по Конусу Абрамса толщиной а, возвращают каретку в исходное положение и производят намотку армирующей стеклосетки и набрызг второго слоя бетонной смеси толщиной (0,5-1,5)а со сдвигом между зоной намотки и зоной набрызга 1-3 м, бетонную смесь прикатывают и уплотняют валками, снимают ограничители-опалубки и оставляют трубу на стеллажах до схватывания бетонной смеси, после чего для обеспечения складской прочности трубу выдерживают на складе на менее трех суток, причем в качестве бетонной смеси используют смесь со следующим содержанием компонентов:
| Сульфатостойкий портландцемент м500 | 12-17% |
| Вода | 5,5-9,5% |
| Соотношение воды к цементу | 0,46-0,56 |
| Суперпластификатор | 0,25-0,3% |
| Гидрофобизатор | 0,01-0,03% |
| Баритовая руда | остальное |
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве суперпластификатора используют поликарбоксилаты РСЕ или готовую смесь «Гамбит Суперпласт (Е4)».
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидрофобизатора используют метилсиликат натрия.
