Уч пособие ТИМ Жуков А.Д

метром 2-3 мм устанавливаются с шагом 500 мм по длине трубопровода на его поверхность. К кольцам прикрепляются пучки стяжек из проволоки 1,2 мм с шагом 500 мм по дуге кольца.

Рис. 7.7. Изоляция трубопроводов или воздуховодов круглого сечения матами ТЕХ МАТ, кашированными фольгой, в два слоя:

1 – ТЕХ МАТ, кашированный фольгой; 2 – подвеска проволочная; 3 – подкладка; 4 – бандаж с пряжкой; 5 – проклейка швов лентой герметизи-

рующей; 6 – защитное покрытие; 7 – опорная скоба; 8 – проволочное кольцо

Предусматривается 4 стяжки в пучке при изоляции в 1 слой и 6 – при изоляции в 2 слоя. Стяжки прокалывают слои матов и закрепляются крестнакрест. Бандажи из ленты 0,7×20 мм с пряжками устанавливаются с шагом 500 мм при однослойной изоляции и по наружному слою при двух- и трехслойной изоляции. Вместо бандажей по внутренним слоям многослойной изоляции предусматриваются кольца из проволоки диаметром 2 мм.

Скобы, опорные кольца на горизонтальных участках и разгружающие устройства на вертикальных участках трубопроводов устанавливаются, как указано выше.

Конструкция теплоизоляции трубопроводов ТЕХ МАТ, каширо-

ванных алюминиевой фольгой. Такая конструкция может быть рекомендована для изоляции трубопроводов холодной воды и трубопроводов с отрицательными температурами при толщине изоляции не более 100 мм (один слой изоляции) для предотвращения конденсации влаги на поверхности изоляции. При тщательной заделке мест проколов от подвесок и стыков матов конструкция не требует дополнительного пароизоляционного слоя.

ТЕХМАТвконструкцияхтепловойизоляции оборудования

Одно- и двухслойные конструкции тепловой изоляции горизонтальных и вертикальных аппаратов с креплением теплоизоляцион-

ногослоя на каркасе (рис. 7.8). Для горизонтальных аппаратов с наруж-

ным диаметром от 530 до 1420 мм (емкостей, теплообменников и др.)

151

Разгружающие устройства (кольца, кронштейны) устанавливаются у фланцевых соединений и днищ аппаратов и с шагом 2-3 м по высоте аппарата. Они могут быть приварными или с креплением элементов конструкций на болтах. Диафрагмы, устанавливаемые на разгружающие устройства, не должны касаться защитного покрытия.

Элементы защитного покрытия скрепляются между собой и с элементами опорных конструкций аппаратов самонарезающими винтами, шурупами, болтами и гайками, замками и т.д. в зависимости от его конструкции.

Одно- и двухслойные конструкции тепловой изоляции горизонтальных и вертикальных аппаратов с креплением теплоизоляционного слоя на штырях и стяжках.

Для горизонтальных аппаратов с наружным диаметром от 1020 мм и более может быть предусмотрено комбинированное крепление теплоизоляционного слоя штырями и стяжками. Штыри и стяжки устанавливаются в заранее приваренные скобы с шагом 500×500 мм или 250×250 мм по поверхности аппаратов, причем с более частым шагом в нижней части аппарата. После закрепления штырями и стяжками теплоизоляционных слоев по наружному слою устанавливаются бандажи с шагом 500 мм. По внутренним слоям бандажи заменяются на кольца из проволоки 2 мм. Дополнительно возможна установка струн из проволоки 2 мм в нижней части аппаратов.

Скобы из ленты 3×30 привариваются на заводе в соответствии с ГОСТ 17314, устанавливающем размеры скоб и шаг их приварки на аппарате.

Штыри и стяжки устанавливаются в скобы попеременно. Дополнительное крепление осуществляется бандажами из ленты 0,7×20 мм и горизонтальными струнами. Элементы опорных конструкций устанавливаются по такому же принципу, что и для аппаратов меньшего диаметра.

Вставные штыри выполняются из проволоки диаметром 4-5 мм. Длина штыря рассчитывается исходя из толщины тепловой изоляции с учетом добавки на ширину скобы и на загиб штыря на теплоизоляционный слой. Для однослойной изоляции применяют одинарные штыри, для двухслойной – двойные. При изоляции в три слоя на штырь накалывают два слоя и загибают один конец штыря, потом накалывают третий слой и загибают другой конец штыря. Величина загиба – 40 или 50 мм.

Размеры одинарных и двойных штырей регламентируются ГОСТ 17314. Для вертикальных аппаратов с наружным диаметром более 1020

ммтакже может быть предусмотрено комбинированное крепление из штырей и стяжек, которые закрепляются в скобы. Струны из проволоки 2

ммпо наружному слою предусмотрены с целью фиксации бандажей. Элементы защитного покрытия крепятся как указано выше.

Крепление теплоизоляционного слоя штырями (рис. 7.9) предусмат-

ривается для вертикальных и горизонтальных поверхностей с большим ра-

153

диусом кривизны и плоских поверхностей (резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, баки-аккумуляторы горячей воды, резервуары питьевой воды и для технических нужд, в том числе противопожарных, металлические стволы дымовых труб, другое крупногабаритное оборудование).

Рис. 7.9. Изоляция вертикальных аппаратов матами ТЕХ МАТ в два слоя с креплением штырями: 1 – ТЕХ МАТ; 2 – штырь; 3 – бандаж с пряжкой; 4 – струна; 5 – проволочные кольца по первому слою

Крепление теплоизоляционного слоя осуществляется с помощью вставных или приварных штырей с дополнительной перевязкой по штырям проволокой диаметром 2 мм или с установкой бандажей. На объектах, повергающихся большим ветровым, снеговым нагрузкам или вибрации, дополнительно устанавливается металлическая сетка, которая крепится штырями. Изолируемые поверхности должны иметь приварные опорные и разгружающие конструкции.

Взависимости от диаметра и конфигурации днищ вертикальных и горизонтальных аппаратов крепление теплоизоляционного слоя может осуществляться с помощью проволочных стяжек и бандажей или струн из проволоки диаметром 2 мм; штырей со стяжками, бандажами или струнами; штырями, бандажами или струнами. Как правило, одним концом бандажи и струны крепятся к проволочному кольцу, привариваемому или завязанному вокруг патрубка, другим – к проволочному или опорному кольцу (разгружающему устройству), которые устанавливаются у днищ.

Для люков и фланцевых соединений аппаратов предусматриваются съемные теплоизоляционные конструкции, аналогичные конструкциям для изоляции фланцевых соединений аппаратов. Конструкции могут быть полносборные – в виде полуфутляров или футляров, и комплектные – в виде матрацев и кожухов.

Вконструкциях тепловой изоляции арматуры и фланцевых соедине-

ний ТЕХ МАТ используются в виде матрацев в обкладках из стеклоткани, стеклорогожи или кремнеземной ткани в зависимости от температуры

изолируемых поверхностей.

154

Рекомендуется применение ТЕХ МАТ в качестве теплоизоляционного слоя в съемных конструкциях тепловой изоляции: фланцевых соединений трубопроводов с диаметром условного прохода dу > 50 мм; приварной и фланцевой арматуры dу > 50 мм (задвижек, вентилей, клапанов); люков и фланцевых соединений оборудования.

При изоляции арматуры, фланцевых соединений трубопроводов и аппаратов ТЕХ МАТ рекомендуется применять в виде матрацев с обкладками из стеклоткани – при температуре изолируемой поверхности до 450 °С или с обкладками из кремнеземной ткани – при температуре изолируемой поверхности более 450 °С. В зависимости от вида и размеров арматуры матрацы могут быть с пришитыми крючками или без них.

Матрацы к изолируемой поверхности крепятся бандажами с пряжками и перевязываются проволокой по крючкам. Поверх матрацев устанавливается съемный металлический кожух, крепление которого может осуществляться замками, приваренными непосредственно к кожуху, или бандажами с замками, устанавливаемыми поверх кожуха.

7.2.ИЗОЛЯЦИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

7.2.1.ИЗОЛЯЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Изолирующие материалы из экструзионного пенополистирола ЭПС (STYROFOAM, ЭПС ТехноНИКОЛЬ, ПЕНОПЛЭКС и др.) применяют в конструкциях оснований автомобильных и железных дорог, аэродромных покрытий, фундаментов жилых домов, складов, спортивных сооружений, для теплоизоляции газо- и нефтепроводов, систем водоснабжения и водоотведения (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Применение ЭПС STYROFOAM:

а – изоляция основания дороги; б – изоляция периметра фундамента

155

STYROFOAM GEO производится без использования экологически вредных веществ – хлорфторуглеводородов, фторуглеводородов и хлоруглеводородов. Вспенивание осуществляется за счет выделения СО2. Цифры 350, 500 и 700, следующие за названиями материалов серии STYROFOAM GEO, означают, что прочность этих материалов на сжатие составляет соответственно 350, 500 и 700 кПа. Указанные значения получены в результате испытаний при кратковременных нагрузках с 10 %-ной деформацией при сжатии.

Плиты STYROFOAM сертифицированы для массового применения в строительных конструкциях, промышленных и гражданских зданиях с 1 по 5 степень огнестойкости на всей территории РФ. Свойства STYROFOAM исследовали ВНИИПО МВД России, ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, НИИСФ, МИИТ, НИИТТ, ЦНИИС, «Аэропроект» и «Ленаэропроект», СОЮЗДОРНИИ, РОСДОРНИИ. По результатам экспертизы и в соответствии с приказом ОАО «АК Транснефть» №112 от 29.11.2004 продукция STYROFOAM включена в «Реестр ТТ, ТУ и ПМИ».

Используя в качестве изоляции STYROFOAM GEO 350A и 500A, можно упростить защиту от промерзания или от доступа тепла как при строительстве новых, так и при реконструкции существующих дорог. Подобные технологии становятся особо значимыми при строительстве на вечномерзлых грунтах.

Более 40 лет в мире и 20 лет в России с успехом применяют STYROFOAM для предотвращения вспучивания оснований автомобильных дорог. В России плиты из ЭПС STYROFOAM впервые применены в 1983 г. на участке дороги Омск-Новосибирск (1304 км) под наблюдением СОЮЗДОРНИИ. Мониторинг состояния данного участка автодороги в течение 20 лет позволил установить сохранение (или даже улучшение) всех параметров материала (табл. 7.2). В 1984 г. STYROFOAM применен на автодороге «Медвежье–Ямбургское» (103 км), где благодаря конструктивному решению высота насыпи была снижена в два раза.

Т а б л и ц а 7.2

Мониторинг физико-механических свойств STYROFOAM

156

Изоляционный материал для дорог должен обладать достаточной изолирующей способностью против проникновения холода (или тепла) в течение всего срока службы конструкции (не менее 40 лет). Материал должен характеризоваться достаточной прочностью и жесткостью при долго- и кратковременных нагрузках. Прочность на сжатие при 5%-ной деформации должна быть не менее 0,25 МПа. Материал должен характеризоваться исключительно низкой абсорбцией воды при диффузии, высокой степенью сопротивления воздействию промерзания (оттаивания) во влажной среде. Важными требованиями к материалу являются способность сопротивления воздействиям окружающей среды, а также простота и безопасность строительной технологии.

Применение STYROFOAM дает множество преимуществ как дорожной службе, так и пользователям дорог. Защита от воздействия мерзлоты значительно снижает расходы на содержание дороги. Дорога без повреждений от мерзлоты имеет более высокий уровень безопасности. Более ровная дорога означает повышенный комфорт движения и наряду с этим снижает расход горючего, следствием чего является снижение вредного воздействия на окружающую среду.

Изолирующие слои из экструзионного пенополистирола в дорожной конструкции применяют на автодорогах в черте населённых пунктов, на автомобильных дорогах общего пользования и подъездных дорогах к промышленным предприятиям.

Применение STYROFOAM является альтернативой устройству традиционных морозозащитных слоёв для снижения деформаций пучения при промерзании конструкции, в которой в пределах глубины промерзания имеются пучинистые грунты.

При эксплуатации автодороги со STYROFOAM увеличивается срок службы дорожной одежды между капитальными ремонтами, повышается долговечность и ровность покрытия, увеличивается модуль упругости дорожной одежды, а также исключается образование колеи. Происходит доуплотнение рабочего слоя дорожной одежды, в связи с чем не требуется каждую весну, а иногда и осень закрывать дороги для транспорта весом более 10 т. Улучшается экологическая обстановка на автодорогах, так как не происходит разрушения дорожного покрытия, что не приводит к снижению скорости движения автотранспорта, а также к образованию пыли и т.д.

7.2.2. ИЗОЛЯЦИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Железные дороги изолируются с целью предотвращения изменений в положении рельсов под воздействием мороза. Применение STYROFOAM GEO 500A и 700A дает возможность усилить земляное полотно железнодорожных линий и защитить их от морозного пучения для увеличения

157

скоростного движения поездов до 200 км/ч. Изоляционные плиты STYROFOAM постоянно используются в качестве защиты железных дорог от воздействия морозов начиная с 1975 г. (рис. 7.11).

а – укладка плит со скошенными кромками; б – укладкаплит с прямыми кромками

STYROFOAM – это плиты различной толщины, поэтому применение такого средства защиты рельсов от действия морозов согласовывается с учётом климата и глубины промерзания. Если толщина слоя для защиты от морозов более 100 мм, применяются два слоя изолирующих плит STYROFOAM с вертикальными кромками. Если же толщина слоя защиты от морозов меньше или равна 100 мм, то изоляция STYROFOAM может укладываться в один слой. В этом случае плиты должны иметь фальц до половины толщины плиты с глубиной фальца 60 мм по длинным сторонам плит для того, чтобы избежать образования мостиков холода.

Изолирующий слой укладывается высоко по основанию полотна с толщиной балласта не менее 300 мм между плитами и нижней кромкой шпалы. В зависимости от риска образования мерзлоты под плитами STYROFOAM укладывается постель из гравия с переменной толщиной.

Клинообразные плиты применяются для сооружения поворотов с радиусом закругления до 1500 м. Они могут быть получены только по заказу. Плиты с длиной от 4,0 м до 5,0 м имеют клинообразную форму от 600 мм до 400 мм по ширине. В зависимости от радиуса кривизны поворота клинообразные плиты укладывают с различными зазорами. Изготавливаются плиты для образования поворотов при укладке в один и два слоя. Для одинарного слоя имеются фальцованные плиты для укладки левоили правосторонних поворотов. При укладке в два слоя со смещенным стыком применяют плиты с вертикально срезанными кромками.

Для обеспечения более стабильных условий грунта, например, на строительных площадках или на дорожных насыпях, некоторая часть подстилающего грунта может быть заменена наполнителем облегчен-

ного типа из STYROFOAM. Это позволяет сооружать конструкции на

158

грунтах с низкой несущей способностью, а применение изоляционных плит в данном случае позволяет повышать несущую способность дорожных насыпей (рис. 7.12).

а б в Рис. 7.12. Конструкции с наполнителем облегченного типа:

а– автомобильная дорога; б – железная дорога;

в– изоляция железнодорожного основания

При строительстве автомобильных и железных дорог с применением наполнителя облегченного типа из экструдированного пенополистирола STYROFOAM GEO 350A, 500 A стало возможным создание сверхлегких конструкций, а также уменьшение давления на почву благодаря использованию STYROFOAM для создания насыпей на слабых почвах.

STYROFOAM можно использовать для ограничения, устранения или выравнивания оседания почвы и для замены масс на подъездной насыпи к мосту. Тем самым снижается нагрузка на мост и уменьшается смещение береговых устоев моста. Конструкции с наполнителем облегченного типа могут также применяться для снижения структурных нагрузок, например, в подземных гаражах, линиях метро, трубопроводах и т.д.

Этот метод экономически целесообразен, поскольку альтернативой в большинстве случаев могло бы стать армирование с использованием стали и бетона. Если сравнивать вес наполнителя облегченного типа из ЭПС STYROFOAM с весом других облегченных материалов, будет получена величина от 1/10 до 1/40 веса использовавшихся ранее материалов.

7.2.3.ИЗОЛЯЦИЯ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ

Врайонах, где грунты основания подвержены вспучиванию и разрушению при сезонном воздействии морозов, имеется риск повреждения взлетно-посадочных полос (ВПП) в аэропортах. Изоляционный материал STYROFOAM GEO 500A и 700A рекомендуют для устранения эффектов разрушения, оказываемых морозом на слои под ВПП в аэропортах, рулежными дорожками, перронами аэровокзалов или бетонированными площадками перед ангарами.

На стоянке колеса шасси самолета оказывают значительное давление на поверхность. Это предъявляет особенные требования к покрытию и

159

изоляции, которые должны выдерживать высокие нагрузки от давления колес в сочетании с динамической нагрузкой при посадке. Механический износ является экстремальным при посадке и торможении, а также при поворотах, когда колеса поворачивают по большому радиусу. Покрытие и изоляция должны также выдерживать долговременную статическую нагрузку в момент посадки и выхода пассажиров. Толщина слоя изоляции STYROFOAM определяется климатической зоной и требованиями к основанию аэродромного покрытия (рис. 7.13).

Рис. 7.13. Аэродромное покрытие: 1 – изолирующая постель из щебенки;

2 – изолирующие плиты STYROFOAM; 3 – бетон; 4 – защитный слой; 5 – несущий слой из связанной массы щебенки или стабилизированного цементом

материала; 6 – асфальтобетон

5

Изоляцию грунтов рассчитывают с большей точностью, чем для обычных дорог, поскольку к ровности поверхности и долговечности покрытия предъявляются крайне жесткие требования. Применение изоляции STYROFOAM позволяет увеличить ровность и долговечность покрытия ВПП, значительно сократить время и объем земляных работ, свести работу по содержанию взлетно-посадочных полос к минимуму.

Толщина усиливающего слоя определяется теми нагрузками, которые воздействуют на поверхность, а также тем распределением нагрузки, которое происходит в усиливающем слое. Наружное покрытие выполняется из асфальтобетона или цементобетона. В конструкции используют усиливающий защитный слой с несущим слоем гравия в верхней части и материал с противокапиллярным действием в нижней части.

Взлетные полосы всегда изолируются по всей их длине и оборудуются переходами между изолированными и неизолированными участками в продольном направлении (не менее 24,0 м). По ширине полосы выполняют загибание кромок изоляции и создание указанных переходов в необходимом объеме.

7.2.4.ИЗОЛЯЦИЯ ТОННЕЛЕЙ

Втоннелях вода часто просачивается из горных пород, как в своде, так и в донной части. Чем ближе тоннельный вход к воде, тем выше риск, что она замерзнет с образованием наслоений изо льда. В связи с давлением воды количество воды и количество льда могут быть значительными и стать причиной проблем с безопасностью.

160