СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СУЛЬФАТОСТОЙКОЙ УТЯЖЕЛЕННОЙ ТРУБЫ
PROCEDURE FOR MANUFACTURE OF SULPHATE RESISTANT HEAVY-WEIGHT PIPE

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.
а
а
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 , возвращают каретку в исходное положение и производят намотку армирующей стеклосетки и набрызг второго слоя бетонной смеси толщиной (0,5-1,5) 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.
а
a
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 , 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). 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.
а
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) (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/м<sup>2</sup>
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/м<sup>2</sup>
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 м<sup>3</sup>
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/м<sup>3</sup>
3300
3230
3100
1480
Прочность при сжатии, МПа
46
48
50
40