СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУЛЬФАТОСТОЙКОЙ УТЯЖЕЛЕННОЙ ТРУБЫ Российский патент 2011 года по МПК F16L1/16 F16L58/06 C04B28/00 

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

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.

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.