МОДУЛЬ ПОЖАРОБЕЗОПАСНОГО ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к строительным конструкциям и предназначена для использования в качестве элемента пожаробезопасных трубопроводов различного назначения, например, систем мусороудаления, бельепроводов и пищепроводов для жилых и общественных зданий, вентиляционных шахтных стволов и т.п.
Известен модуль пожаробезопасного трубопровода, используемого в качестве секции мусоропровода, представляющий собой асбоцементную трубу (Туполев М.С. Конструкции гражданских зданий М., Стройиздат, 1973, с.226-227).
Недостатками такого модуля являются большая масса, что усложняет монтаж конструкции, и неэкологичность в связи с использованием материала, содержащего асбест.
Известен также модуль пожаробезопасного трубопровода, используемого в качестве секции мусоропровода, состоящий из наружной огнестойкой и звукоизоляционной оболочки и внутренней металлической оболочки, при этом внутренняя оболочка выполнена из коррозионностойкого металла, а наружная оболочка - из сегментов, изготовленных из легкого бетона или кирпича, уложенного в один ряд на ребро относительно внутренней оболочки, причем толщина наружной оболочки равна 1/5-1/10 внутреннего диаметра ствола (патент РФ №2129641).
Недостатками такого модуля являются большая масса и сложность монтажа конструкции.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является известный модуль пожаробезопасного трубопровода, выполненный
трехслойным, причем внутренний и наружный слои выполнены из коррозионностойкой стали, а промежуточный слой выполнен из керамзитобетона или керамзитоцемента (патент РФ №34589).
Недостатком этого модуля, принятого за прототип, также является его большая масса, поскольку, как показали испытания, для обеспечения необходимой прочности в отсутствие направляющих элементов, а также для обеспечения огнестойкости конструкции требуется такая толщина промежуточного слоя, которая обеспечивается массой погонного метра модуля 70 кГ. Длина секции мусоропровода, для изготовления которого предназначен известный модуль, составляет 2,8 м, соответственно, масса модуля составляет около 200 кГ. Большая масса модуля требует использования специального оборудования (кранов) для монтажа конструкции, что усложняет и удорожает монтажные работы. Кроме того, при использовании известного модуля как секции мусоропровода в жилых зданиях массовой застройки (серия П-44, 17-22 этажа) из-за большой его массы не представляется возможным ввести в эксплуатацию мусоропровод в виде единого ствола.
Техническая задача полезной модели состоит в устранении указанных недостатков.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в снижении массы модуля при сохранении необходимой прочности конструкций без установки направляющих элементов, а также в упрощении монтажа конструкций.
Указанный технический результат достигается тем, что в модуле пожаробезопасного трубопровода, выполненном трехслойным, с внутренним и наружным слоями из коррозионностойкой стали и промежуточным слоем, толщина стенки модуля составляет 7-10 мм, при этом промежуточный слой выполнен из композиционного материала на основе фосфатного связующего и армирующих наполнителей - стекловолокнистого наполнителя и наполнителя в виде микросфер.
2
В качестве армирующего стекловолокнистого наполнителя предпочтительно используют стеклоткань (например, полотно нитепрошивное стекловолокнистое НПГ-210 по ТУ 6-48-00202956-30-94, толщина, 0,33 (±0,10) мм, поверхностная плотность, 210 (±20) г/м, разрывная нагрузка по длине не менее 50 кГс, по ширине не менее 70 кГс, ширина ткани 95 (±1), 100 (±1) см). Однако могут быть использованы и другие стекловолокнистые наполнители: длинномерные и рубленные стеклянные волокна, стеклоленты и т.д. Стекловолокнистый наполнитель негорюч и нетоксичен; являясь широко известным армирующим наполнителем позволяет существенно повысить прочность конструкции, не приводя к увеличению ее массы.
Предпочтительно в качестве наполнителя в виде микросфер материал содержит стеклянные микросферы, например, микросферы, получаемые из золы ТЭЦ методом флотации, однако могут быть использованы микросферы из других негорючих, например, высокопрочных полимерных материалов.
ТМ
Модуль может содержать полые микросферы, что дополнительно облегчает конструкцию без потери ее прочности. Примером таких микросфер являются специально разработанные микросферы на основе натрий-борсиликатного стекла 3М Scotchlite серии HGS, обладающие постоянной плотностью.
Предпочтительно, промежуточный слой выполнен из композиционного материала, содержащего 10-40 об.% наполнителя в виде микросфер в расчете на связующее. Это количество является оптимальным для обеспечения прочности конструкции, намного превышающей нормативную прочность, при сохранении низких значений массы модуля. Однако, как показали испытания, снижение массы модуля по сравнению с прототипом при сохранении его нормативной прочности (технический результат) достигается и при очень низких и при более высоких, чем 40% об., значениях содержания микросфер (вплоть до минимального
остаточного количества связующего, достаточного для выполнения им своей функции).
Предпочтительно, внутренний слой выполнен из нержавеющей стали.
Наружный слой может быть выполнен из той же или другой коррозионностойкой стали, например, из оцинкованной стали.
Толщина внутреннего и наружного слоев, предпочтительно, по 0,5-0,8 мм. В этом случае возможно их выполнение из стали по ГОСТ 7350.
Возможно использование стали 12Х17 (AISI 430), применяемой для изготовления оборудования пищевой промышленности, получаемого методом холодной штамповки. Сталь 12Х17 (AISI 430) сваривается аргонно-дуговой сваркой без присадки и с присадкой проволоки из стали 10Х18Н10Т (AISI 321), а также автоматической электродуговой сваркой под флюсом и в малых толщинах - контактной сваркой, по коррозионной стойкости не уступает маркам AISI 304, AISI 321.
В качестве фосфатного связующего могут быть использованы, например, алюмофосфатное, алюмоборфосфатное (например, ФОСКОН различных марок), алюмомагнийфосфатное, алюмохромфосфатное и др.
Основные преимущества композиционных материалов на основе фосфатных связующих состоят, как известно, в том, что фосфатные связующие сохраняют постоянство объема, обеспечивают высокие эксплуатационные свойства до температур их спекания (2000°С и выше), позволяют прогнозировать специфические технические свойства. Фосфатные связующие обеспечивают высокую адгезию к различным материалам (металлам, керамике, стеклу).
Способы получения композиционных материалов, содержащих в качестве армирующего наполнителя микросферы, а также использование микросфер (как полых, так и сплошных) для получения строительных материалов и изделий широко известны (см., например, опубликованная
заявка РФ №200513219, а также патенты РФ №2173752, №2289557 и №2304119). Модуль согласно предлагаемой полезной модели изготавливают путем формирования на обечайке из стали (внутренний слой модуля) оболочки из композиционного материала на основе фосфатного связующего и армирующих наполнителей (промежуточный слой). Затем формируют наружный слой, выполненный из листовой стали, получая трехслойную конструкцию. Полученный модуль при толщине стенки 7-10 мм имеет массу погонного метра не более 16 кГ.
Для сравнения с прототипом были проведены испытания при использовании модуля по предлагаемой полезной модели в качестве секции мусоропровода.
Масса секции мусоропровода (2,8 м) даже при максимальной толщине стенки 10 мм составляет не более 45 кГ (около 200 кГ по прототипу), что позволяет производить монтаж без использования специального оборудования. При этом указанная толщина стенки обеспечивает необходимую прочность конструкции.
Так, испытания на устойчивость ствола мусоропровода (с комплектом навесного оборудования) массой, соответствующей высоте 17-22-этажного жилого дома серии П-44 (при содержании микросфер менее 10 и более 40 об.%), и 30-этажного дома (при содержании микросфер 10-40 об.%), показали наличие запаса прочности в 1,5 раза, что обеспечивает надежность и безопасность его эксплуатации.
Состав промежуточного слоя даже при минимальной толщине стенки модуля (7 мм) обеспечивает не только большой запас прочности, но и как нормативную огнестойкость (огнестойкость Е45, т.е. стабильность свойств при температурных условиях, имитирующих пожарную ситуацию, в течение 45 мин), так и огнестойкость значительно выше нормативной (Е90).