СПОСОБ И УСТРОЙСТВО НАНЕСЕНИЯ БЕТОНА НА ТРУБУ
METHOD AND DEVICE OF CONCRETE APPLICATION ONTO PIPE

Изобретение относится к области строительства и к подводным трубопроводам, а именно к полым колоннам и сваям, к трубам с балластным покрытием, используемым для морских трубопроводов, а также к технологии их изготовления.
Известен способ изготовления бетонной трубы путем заполнения бетоном кольцевого пространства, образованного между двумя оболочками различного диаметра, расположенными вертикально и концентрично в специальной установке, предпочтительно расположенной ниже уровня пола (патент US № 5573040 от 20.02.1996). Недостаток способа - пониженная плотность и прочность бетона вследствие вовлечения избыточного воздуха при заполнении кольцевого пространства бетонным раствором, падающим сверху вниз.
Известен способ изготовления трубчатого изделия из сталефибробетонной смеси (патент RU № 2072467 от 08.02.1994), при котором трубу-оболочку устанавливают вертикально и закрепляют на поддоне. В трубе-оболочке соосно ей устанавливают формующую головку с возможностью ее вращения. При подаче бетонного раствора происходит подъем вращающейся головки и равномерное заполнение кольцевого пространства бетонным раствором. После затвердевания бетонного раствора получают бетонную трубу с наружной оболочкой или без нее. Недостаток способа - невозможность получения бетонного трубного изделия с внутренней трубой и наружной оболочкой.
Известен способ нанесения бетонного покрытия на трубу, при котором трубу устанавливают вертикально, надевают на нижнюю часть трубы кольцевую форму с подведенным к ней бетонопроводом с образованием кольцевого пространства между формой и трубой (патент RU № 2074333 от 29.01.1991). В исходном нижнем положении кольцевой формы подают в нее бетонный раствор по бетонопроводу и, поднимая форму вверх, наносят бетонный раствор на поверхность трубы. После затвердевания нанесенного бетонного раствора трубу опускают в горизонтальное положение и транспортируют. Недостаток способа - невозможность нанесения бетонного слоя с высокой скоростью вследствие высокой инерционности тяжелой кольцевой формы с бетоном и присоединенным бетонопроводом.
Техническая задача, решаемая изобретением, - повышение скорости нанесения бетона на трубу при наличии оболочки, защищающей бетон от воздействия на него окружающей среды.
Техническая задача решена в способе нанесения бетона на трубу, при котором трубу устанавливают вертикально на основание со стойкой и направляющими так, что нижняя часть трубы охватывается кольцевой формой с подведенным к ней бетонопроводом, подают в форму бетонный раствор, при этом труба имеет кольцевое пространство, образованное между наружной поверхностью трубы и концентрично расположенной вокруг трубы оболочкой; ограничивающие кольцевое пространство верхнюю заглушку и нижнюю заглушку с отверстиями для поступления бетонного раствора; примыкающий к одной из торцовых плоскостей нижней заглушки дисковый затвор для закрытия отверстий после заполнения кольцевого пространства бетонным раствором; а кольцевая форма образована внутренней, наружной, нижней стенкой и верхней стенкой, обращенной к заглушке, и имеет, по меньшей мере, одну полость с подведенным к ней бетонопроводом и отверстия в верхней стенке, размеры, количество и расположение которых соответствует размерам, количеству и расположению отверстий в нижней заглушке; поджимают форму к нижней заглушке средствами поджатая относительно основания; бетонный раствор нагнетают бетонным насосом через бетонопровод, кольцевую форму, отверстия в ее верхней стенке и в нижней заглушке до заполнения кольцевого пространства; закрывают отверстия в нижней заглушке вращением дискового затвора средствами его поворота; опускают средства поджатая формы; выдерживают трубу в вертикальном положении до затвердевания бетонного раствора.
В одном из вариантов способа после опускания средств поджатия формы поднимают трубу, транспортируют и устанавливают ее для выдержки до затвердевания бетонного раствора и приобретения бетоном заданной прочности.
В другом варианте способа снимают с нижнего конца трубы кольцевую форму, состоящую из двух соединенных полуформ, каждая из которых имеет полость с подведенным к ней бетонопроводом, и устанавливают на нижний конец следующей трубы, а заполненную трубу выдерживают до затвердевания бетонного раствора и приобретения бетоном заданной прочности.
Техническая задача решена с помощью устройства нанесения бетона на трубу в вертикальном положении, установленную на закрепленной на основании стойке с направляющими, путем формирования кольцевого слоя бетона, имеющего кольцевую форму с подведенным к ней бетонопроводом, охватывающую трубу, при этом кольцевая форма состоит из внутренней, наружной, нижней и верхней стенок, имеет отверстия в верхней стенке и, по меньшей мере, одну полость с подведенным к ней бетонопроводом, а на основании установлены средства поджатия кольцевой формы к нижней заглушке.
Кольцевая форма может состоять из двух шарнирно соединенных полуформ, каждая из которых имеет полость со штуцером для присоединения бетонопровода и отверстия в верхней стенке.
Следующая совокупность признаков способа обеспечивает достижение технического эффекта - повышение производительности нанесения бетона на трубу комбинированную: устанавливают вертикально трубу комбинированную, имеющую кольцевое пространство, образованное между наружной поверхностью трубы и концентрично расположенной вокруг трубы оболочкой, с зафиксированной на центральной трубе нижней заглушкой и верхней заглушкой, закрывающими кольцевое пространство; отверстия в нижней заглушке, закрываемые дисковым затвором так, чтобы кольцевая форма, имеющая, по меньшей мере, одну полость с подведенным к ней бетонопроводом и отверстия в верхней стенке, размеры, количество и расположение которых соответствует размерам, количеству и расположению отверстий в нижней заглушке, охватывала нижнюю часть трубы; поджимают форму к нижней заглушке средствами поджатая относительно основания; нагнетают бетонный раствор через кольцевую форму, отверстия в ней и в заглушке до заполнения кольцевого пространства; закрывают отверстия в нижней заглушке вращением дискового затвора средствами поворота; опускают средства поджатия формы к нижней заглушке; выдерживают трубу в вертикальном положении до затвердевания бетонного раствора.
Эта совокупность признаков способа не обнаружена при проведении патентно-информационных исследований, поэтому техническое решение соответствует критерию «новизна».
Совокупность признаков устройства: кольцевая форма состоит из внутренней, наружной, нижней и верхней стенок, имеет отверстия в верхней стенке и, по меньшей мере, одну полость с подведенным к ней бетонопроводом, а на основании установлены средства поджатия кольцевой формы к нижней заглушке, - не обнаружена при проведении патентно-информационных исследований, поэтому техническое решение соответствует критерию «новизна».
Совокупность признаков способа и устройства непосредственно не следует из уровня техники, поэтому решение соответствует критерию «изобретательский уровень».
На фиг.1 показана труба в вертикальном положении в состоянии заполнения кольцевого пространства бетонным раствором предложенным способом и с помощью устройства нанесения бетона на трубу в оболочке.
На фиг.2a - вид A на фиг.1 в положении дискового затвора «отверстия в нижней заглушке открыты».
На фиг.2b - вид A на фиг.1 в положении дискового затвора «отверстия в нижней заглушке закрыты».
На фиг.3 показана труба в вертикальном положении в состоянии подъема после заполнения кольцевого пространства бетонным раствором.
На фиг.4 - вид B на фиг.3 на кольцевую форму, имеющую одну полость.
На фиг.5 - труба в вертикальном положении с заполненным бетоном кольцевым пространством, с отверстиями в нижней заглушке, закрытыми дисковым затвором на нижней крышке, и со снятой кольцевой формой.
На фиг.6 - кольцевая форма, состоящая из двух шарнирно соединенных полуформ в процессе снятия с нижнего конца трубы или установки на нижний конец трубы.
На фиг.7 - кольцевая форма, состоящая из двух шарнирно соединенных полуформ, установленная на нижний конец трубы.
На фиг.8 - сечение C-C на фиг.7
Способ нанесения бетона на трубу 1 (фиг.1-6) включает следующие действия: трубу 1 в сборе с концентрично расположенной вокруг ее наружной поверхности оболочкой 2 с образованием кольцевого пространства 3, с нижней 4 и верхней 5 заглушками, закрывающими кольцевое пространство 3, с двумя или более отверстиями 6 в нижней заглушке 4, закрываемыми дисковым затвором 7 со средствами его поворота 8 (положение нижней заглушки 4 зафиксировано на центральной трубе 1 втулкой 9 из термоусаживаемого материала - полиэтилена или композиционного материала), устанавливают (фиг.1) вертикально на основание 10 со стойкой 11 и направляющими 12a и 12b в кольцевую форму 13 (фиг.3, 4) с подведенным к полости 14 через штуцер 15 бетонопроводом и отверстиями 16 в верхней стенке 17, размеры, количество и расположение которых соответствует размерам, количеству и расположению отверстий 6 в нижней заглушке 4; или устанавливают на нижнюю часть трубы 1 (фиг.1, 5) кольцевую форму 18 (фиг.6-8), имеющую две полости 19a и 19b (фиг.7) со штуцерами 20a и 20b, с подведенным к каждому штуцеру бетонопроводом и отверстиями 21 в верхней стенке 22, размеры, количество и расположение которых соответствует размерам, количеству и расположению отверстий 6 в нижней заглушке 4; поджимают кольцевую форму 13 или 18 к нижней заглушке 4 средствами 23 поджатия относительно основания 10; нагнетают бетонный раствор через отверстия в верхней стенке кольцевой формы и в нижней заглушке 4 до заполнения кольцевого пространства 3.
После заполнения бетонным раствором кольцевого пространства 3 средствами поворота 8 дискового затвора 7, вытягивая трос 24, закрепленный на штифте 25, закрывают (фиг.3, 5) отверстия 6 в заглушке 4; опускают средства 26 поджатия кольцевой формы к заглушке 4; вынимают трубу 1 из кольцевой формы 13 или 18, транспортируют ее и устанавливают на участке выдержки (не показан) в вертикальном положении до затвердевания бетонного раствора; или снимают (фиг.6) кольцевую форму 18, оставляя трубу 1 (фиг.5) для выдержки до затвердевания бетонного раствора и набора бетоном необходимой прочности, после чего эту трубу транспортируют на склад.
В этом варианте кольцевую форму 18 после снятия с заполненной бетонным раствором трубы 1 устанавливают на нижний конец следующей трубы, установленной в вертикальном положении для нанесения бетона.
Перед процессом нагнетания бетонного раствора в кольцевое пространство 3 на нижний конец трубы 1 надевают и закрепляют разъемную втулку 27 (фиг.1), воспринимающую силу, создаваемую давлением на нижнюю заглушку 4, дополнительно к силе тяжести бетонного раствора. После прекращения нагнетания раствора разъемную втулку 27 раскрепляют и снимают.
Устройство нанесения бетона на трубу 1, установленную в вертикальном положении, состоит из (фиг.1-8): основания 10 со стойкой 11 и направляющими 12a и 12b, кольцевой формы 13 (фиг.3, 4) с подведенным к полости 14 через штуцер 15 бетонопроводом и отверстиями 16 в верхней стенке 17, размеры, количество и расположение которых соответствует размерам, количеству и расположению отверстий 6 в нижней заглушке 4; средств 26 поджатия кольцевой формы 13 относительно основания 10.
В другом варианте исполнения (фиг.1, 7, 8) кольцевая форма 18 состоит из двух шарнирно соединенных полуформ 18a и 18b с полостями 19a и 19b со штуцерами 20a и 20b для присоединения бетонопроводов и отверстиями 21 в верхней стенке 22. После установки кольцевой формы 18 на нижний конец трубы она закрепляется зажимным средством 28 (фиг.7).
Способ позволяет заполнять кольцевое пространство трубы со скоростью 3-6 м/мин, обеспечивая повышение производительности в 1,5-3 раза большей в сравнении с известным (прототип) способом по прототипу.
Пример.
2
3
3
Наносят бетон на трубу ⌀1020 мм × 14 мм в оболочке ⌀1300 для морского газопровода. При этом заполняют бетоном кольцевое пространство площадью 0,54 м и длиной 10,5 м. При нагнетании бетонного раствора одним бетонным насосом (http://www.kraftinvest.com/Elba/Elba-Concretepumps.aspx) производительностью 100 мчас (1,66 ммин).
Скорость нанесения бетона составит ,
что в 1,5 раза превышает скорость нанесения бетона по способу-прототипу.
3
3
При нагнетании бетонного раствора двумя насосами производительностью 100 мчас (1,66 ммин) каждый скорость нанесения бетона составит 6 м/мин, что в 3 раза превышает скорость нанесения бетона по способу-прототипу.