книги из ГПНТБ / Литвин, А. Н. Железобетонные конструкции с полимерными покрытиями

Сварка с помощью ультразвуковых колебаний хотя п представляет определенный интерес, так как источник колебаний может подводиться к месту сварки лишь с од­ ной стороны, а опорой может служить сама полимержелезобетонная конструкция, однако применительно к сварке полимерных слоев в таких конструкциях этот ме­ тод еще недостаточно разработан.

Для некоторых конкретных случаев сварки полимер­ ных заготовок предложены специальные устройства. Одно из таких устройств предназначено, например, для приваривания профилированных полимерных рукавов

Рис. 38. Схема устройства для приваривания концевых элементов к профилирован­ ным рукавам из полиэтиле­ на низкой плотности

вариваемый элемент; б — зажим­ ное приспособление; 7 — профи­ лированный рукав; 8 — калибру­ ющее кольцо с кольцевым но­

к специальным воротникам, которыми оформляются кон­ цевые участки полимержелезобетонпых труб. Принцип действия этого устройства заключается в том, что в рай­ оне сварки край воротника на ширину около 20 мм ра­ зогревают на специальном кольцевом нагревателе с до­ ведением расплава до вязко-текучего состояния, а затем втапливают в него сразу по всему периметру край про­ филированного рукава, предварительно надетого на спе­ циальную оправку. После непродолжительной выдержки с нагревом н последующего охлаждения воротник ока­ зывается надежно приваренным к профилированному рукаву сразу по всему контуру. Схематически такое уст­ ройство показано на рис. 38 [39].

102

Г л а в а V. ПОЛ ИМЕРЖЁЛЁЗОБЕТОННЫЁ ТРУБЫ, ТРУБОПРОВОДЫ И ЛОТКИ

Конструкции полпмержелезобетонных труб и их стыковых соединений чрезвычайно многообразны и в первую очередь обусловливаются назначением трубо­ проводов, в которых они будут применены:

1) безнапорные и нпзконапорные трубопроводы для канализации агрессивных промышленных стоков;

2)напорные водоводы;

3)газопроводы;

4)нефтепроводы;

5)износостойкие трубопроводы для гидротранспор­

та шламов, угля и руды.

Изготовление трубопроводов из полпмержелезобетоиных труб характеризуется неодинаковой сложностью и различной экономической эффективностью. Сооружение газопроводов и нефтепроводов высокого давления (5— 10 МПа), к безопасности эксплуатации которых предъ­ являются повышенные требования, является бесспорно более сложным, чем, например, сооружение напорных водоводов или безнапорных трубопроводов для канали­ зации агрессивных промышленных стоков. В то же время экономический эффект от применения полимержелезобетонных труб в газопроводах и нефтепроводах заведомо будет невысоким, так как затраты на сталь для арми­ рования железобетона в трубах со столь высоким дав­ лением будут приближаться к затратам, требующимся для изготовления соответствующих стальных труб. Ниже будут рассмотрены лишь полпмержелезобетонные тру­ бы, наиболее перспективные для практического приме­ нения в настоящее и ближайшее время. К ним отнесены напорные и безнапорные раструбные полпмержелезобе­ тонные трубы кольцевого поперечного сечения диамет­ ром 300—1500 мм с номинальной длиной 5 м и безна­ порные или нпзконапорные полпмержелезобетонные трубы диаметром 1500 мм и более, собираемые в тру­ бопроводы из относительно коротких звеньев сваркой полимерных слоев смежных элементов. При транспор­ тировании по таким трубам холодных химически агрес­ сивных жидкостей, не содержащих абразивных примесей, или холодной воды с любой степенью минерализации

103

в качестве материала полимерного слоя используют в основном полиэтилен низкой плотности (высокого давления). Если температура транспортируемой среды может превышать 40° С (до 80° С), то в качестве мате­ риала полимерного слоя используют полипропилен. Если в транспортируемой жидкости содержится значительное количество абразивных примесей, то принимают меры к ликвидации абразивного износа полимерного слоя труб: устанавливают перед трубопроводами специальные пе­ сколовки, уменьшают скорость движения жидкости, до­ полнительно защищают дойные участки абразивостойкими материалами, а, кроме того, устраивают непроницае­ мый слой труб из относительно износостойких полимер­ ных материалов, таких, как полиуретаны, полпхлоропрен, ударопрочный поливинилхлорид, хлорсульфнроваиный полиэтилен и др. [34].

Безнапорные полимержелезобетонные трубы, как и безнапорные железобетонные трубы, в зависимости от глубины заложения, на которую они рассчитаны, подраз­ деляются на трубы нормальной прочности и усиленные. Трубы нормальной прочности предназначаются для про­ кладки на глубине до 4 м, считая по высоте засыпки над верхом трубы, а усиленные трубы рассчитаны на высоту засыпки до 6 м. Напорные полимержелезобетонные тру­ бы, при прокладке которых не требуется повсеместно обеспечивать уклон в одном и том же направлении, рас­ считаны на меньшую глубину заложения — 2,5 м, считая от поверхности земли до верха трубы [49]. Геометриче­ ские размеры раструбных полнмержелезобетонных труб каждого диаметра, независимо от того, напорные они или безнапорные, нормальной прочности пли усиленные, принимаются одинаковыми, так как различия в силовых воздействиях на такие трубы учитываются соответствую­ щим их армированием, без изменения габаритных раз­ меров, замеряемых по бетону. Это обстоятельство имеет важное экономическое значение, так как позволяет без существенной перестройки технологии производства, только за счет изменения шага спирали в арматурных каркасах, изготовлять трубы, в наибольшей мере соот­ ветствующие расчетным эксплуатационным напорам и глубинам заложения. Как известно [76], напорные же­ лезобетонные трубы диаметром до 1000 мм включитель­

104

плана СССР, в 86% всех сооружаемых водопроводов фактические давления не превышают 0,6 МПа (6 ат), а в 56% случаев 0,4 МПа (4 ат). В связи с этим при использовании железобетонных напорных труб прихо­ дится применять трубы, рассчитанные на заведомо боль­ шее давление, и тем самым перерасходовать арматур­ ную сталь. Еще больший перерасход металла получается при применении стальных п чугунных труб, так как они

Рис. 39. Схема раструбного сое­ динения полпмержелезобетоипых труб

способны выдерживать значительно большие давления, чем требуется, а применяемая технология производства не позволяет изготовлять их более тонкостенными.

Схема раструбного соединения полимержелезобетонных труб показана на рис. 39. Чтобы получить концы труб калиброванными на нужные размеры и одновремен­ но защищенными полимерным материалом, как уже от­ мечалось, к концам полимерного профилированного ру­ кава еще до бетонирования трубы приваривают ворот­ ники (показанные на схеме воротник 6 предназначен для раструбного конца трубы, а воротник 1 меньшего диа­ метра для его буртового конца). Как правило, воротники изготовляют из того же полимерного материала, кото­ рый применен для изготовления ребристого профилиро­ ванного рукава. Размеры воротников выбраны таким об­ разом, чтобы кольцевой зазор между ними составлял 3/8 первоначальной толщины резинового уплотнительного кольца 4. На краю воротника еще при его изготовлении отформован кольцевой -выступ 5, препятствующий со­ скальзыванию резинового уплотнительного кольца с края трубы при его надевании перед вдвиганием в раструб. На внешнем крае воротника 6, используемого; в раструб­ ном конце трубы, выполнен скос 2, размеры которого на­

105

значены таким образом, чтобы при вдвигании в раструб буртового конца присоединяемой трубы с надетым на него резиновым уплотнительным кольцом последнее сна­ чала вошло бы в заходную часть раструбного воротника по всему периметру, а при дальнейшем продвижении равномерно перекатывалось и при этом сплющивалось, заполняя кольцевую щель между воротниками. Длина воротника на буртовом конце трубы принимается такой, чтобы резиновое уплотнительное кольцо при его закаты­ вании сделало один полный оборот п при этом дошло до буртика 3, отформованного на буртовом конце трубы. Наружный диаметр буртика 3 принимается из такого расчета, чтобы он мог зайти внутрь цилиндрической ча­ сти раструбного воротника и в дальнейшем препятство­ вать выдавливанию резинового уплотнительного кольца из кольцевой щели под действием давления жидкости внутри эксплуатируемого трубопровода.

Из опытных полпмержелезобетониых труб с концами, пригодными для стыкования в соответствии с описанным раструбным соединением, был собран и испытан участок трубопровода для проверки его на герметичность и по­ движность стыкового соединения [41] (рпс. 40). В этом трубопроводе одновременно испытывалось шесть труб

исемь стыковых соединений, так как присоединения к со­ ответствующим металлическим заглушкам по концам трубопровода выполнялись также с уплотнением рези­ новыми кольцами. Для наблюдения за поведением труб

иих соединений трубопровод был собран на подвесках на высоте 0,5 м над уровнем земли. С помощью этих под­

весок трубопровод первоначально был установлен

вслегка наклонное положение для того, чтобы при за­ полнении его водой вытеснить из него весь воздух через штуцер, предусмотренный для этого в торцевой заглуш­ ке. После заполнения водой трубопровод был переведен

вгоризонтальное положение и с помощью гидравличе­

ского насоса в нем было создано давление 1,3 МПа (13 ат), соответствующее испытательному давлению для

выдержан несколько суток и оказался герметичным. Подвижность стыковых соединений испытывали, опу­

ская подвески с таким расчетом, чтобы средняя часть трубопровода опустилась на максимальную величину, имитируя просадку основания. Середину трубопровода

106

Смотрено в стандартах па железобетонные п бетонные безнапорные трубы. Толщины стенок труб в цилиндри­ ческой их части должны соответствовать требованиям стандарта. Схема геометрических размеров полнмержелезобетонных труб, включенных в сортамент, приведена на рис. 41, а соответствующие размеры указаны в табл. 8.

В сортаменте принята определенная система марки­ ровки полимержелезобетонных труб: буквы ПТР означа-

Рмс. 4]. Схема геометрических размеров раструб­ ных полимержелезобетонных труб

ют, что это раструбная полпмержелезобетонная труба, затем указывают внутренний диаметр трубы в мм, а да­ лее расчетное давление в ат. Например, ПТР-700-10 озна­ чает, что это раструбная полпмержелезобетонная труба с внутренним диаметром 700 мм и с расчетным давле­ нием 10 ат. Для безнапорных труб вместо цифр, обозна­ чающих расчетное давление, ставят по две буквы — БН для безнапорных труб нормальной прочности п БУ — для безнапорных усиленных труб. Материал полимерного слоя н его толщину указывают в паспорте, которым снабжается каждая партия из 100 труб (при поставке менее 100 труб вся поставка также считается отдельной партией и снабжается паспортом).

Схема геометрических размеров полимерных воротни­ ков, которыми изолируют и калибруют концевые участки раструбных полимержелезобетонных труб, приведена на рис. 42, а конкретные размеры указаны в табл. 9.

Необходимо отметить, что некоторые размеры ворот­ ников и их конструкции могут несколько изменяться в за­ висимости от метода их изготовления, например при из­ готовлении их сварными из профилированных полимер-

109

пых листов, так как в этом случае нет надобности срезать имеющиеся ребра, которые могут заанкеривать воротники в железобетонных стенках труб. Неизменными должны оставаться следующие размеры: полная высота и диаметр отверстия, наружный диаметр воротников для буртовых концов труб и внутренние диаметры в цилиндрической н конической частях воротников для раструбных концов труб.

Рмс. 42. Схема геометрических размеров полимерных воротни­ ков, применяемых в полимержелезобетонных трубах

Полнмержелезобетонные трубы и их раструбы арми­ руют цилиндрическими спиральными каркасами. Вид ар­ матуры, диаметры стержней и их шаг определяют для каждого типоразмера труб расчетом, а каркасы и соеди­ нительные элементы располагают по схеме, приведенной на рис. 43. В зависимости от размеров трубы, расчетного давления и глубины заложения, на которые они рассчи­ таны, спирали навивают в одну непрерывную или в две рядом расположенные нитки. Соответствующие схемы ар­ матурных каркасов и соединительных элементов к ним приведены на рис. 44.

Для навивки спиралей в зависимости от типоразмера полимержелезобетонных труб используют арматурную сталь классов A-I, В-I и A-III, причем максимальный диа­ метр спиральной арматуры класса А-Ш принят равным 8 мм. Такая арматура поставляется смотанной в бухты и поэтому ее удобно использовать при механизированном изготовлении арматурных каркасов на специальных ма­

111