DD253658A5 - HEAT-INSULATED PIPE OF FIBER-PROOFER CONCRETE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein waermeisoliertes Rohr aus mit Fasern armiertem Beton und ein Verfahren zur Herstellung des Rohres, mit dem Ziel, dessen Gebrauchswerteigenschaften zu verbessern. Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere die Isolierfaehigkeit des Rohres zu erhoehen, indem es mit einer zylindrischen metallischen Huelse (1), die von einer isolierenden Leichtbetonschicht (2) umgeben ist und in Kombinationa) eine aeussere Schicht (4) aus mit Fasern armiertem Schleuderbeton undb)eine zusaetzliche Dichtungsbarriere (5), die auf der aeusseren Schicht (4) aus mit Fasern armiertem Schleuderbeton angeordnet ist, umfasst.Anwendung zum Transport, insbesondere von warmem Wasser.The invention relates to a heat-insulated tube made of fiber-reinforced concrete and a method for producing the tube, with the aim of improving its utility value properties. The object of the invention is, in particular, to increase the insulating capability of the pipe by providing it with a cylindrical metallic sleeve (1) surrounded by an insulating lightweight concrete layer (2) and in combination with an outer layer (4) of spun concrete reinforced with fibers and b) an additional sealing barrier (5) disposed on the outer layer (4) of fiber reinforced spun concrete.Application for transport, especially of warm water.
Description
Die Erfindung betrifft eine wärmeisoliertes Rohr mit einem zylindrischen metallischen Kern, der von einer isolierenden Leichtbetonschicht umgeben ist.The invention relates to a heat-insulated tube with a cylindrical metallic core surrounded by a lightweight insulating layer.
Es sind bereits Rohre dieses Typs bekannt, die einen inneren Kern aus Blech, eine Leichtbetonschicht, eine metallische Bewehrung und eine äußere Isolierschicht enthalten, wie in dem FR-PS 8123253 beschrieben ist.Pipes of this type are already known, which include a core of sheet metal, a lightweight concrete layer, a metallic reinforcement and an outer insulating layer, as described in FR-PS 8123253.
Bei dieser bekannten Ausführungsform erfüllt die einzige Schicht aus Faserbeton zwei Funktionen: eine „thermisch-isolierende" und eine „mechanisch-widerstandsfähige" Funktion. Wenn auch die mit diesem Rohr erhaltene Ergebnisse durchaus befriedigend sind, so wurde doch beobachtet, daß bei Anwendung einer einzigen Leichtbetonschicht diese das Erreichen eines geringen Wärmeleitkoeffizienten und damit der Isolation einschränkt.In this known embodiment, the single layer of fiber concrete fulfills two functions: a "thermal-insulating" and a "mechanical-resistant" function. Although the results obtained with this tube are quite satisfactory, it has been observed that when a single layer of lightweight concrete is used, it limits the achievement of a low coefficient of thermal conductivity and thus of insulation.
Ziel der Erfindung ist es, ein Rohr mit hohen thermischen und mechanischen Eigenschaften zu erhalten.The aim of the invention is to obtain a tube with high thermal and mechanical properties.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmeisolierendes Rohr mit einem zylindrischen, metallischen Kern, der von einer isolierenden Leichtbetonschicht umgeben ist zu schaffen, das eine hohe Isolationsfähigkeit aufweist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Rohr in Kombination zusätzlich zu einer inneren Leichtbetonschicht:The invention has for its object to provide a heat insulating tube with a cylindrical metallic core, which is surrounded by an insulating lightweight concrete layer, which has a high insulation capacity. According to the invention the object is achieved in that a tube in combination in addition to an inner lightweight concrete layer:
a) eine zweite äußere Schicht aus mit Fasern armiertem Schleuderbeton;a) a second outer layer of fiber reinforced spun concrete;
b) eine zusätzliche Dichtungsbarriere, die auf der äußeren Schicht aus mit Fasern armiertem Schleuderbeton angeordnet ist, aufweist.b) an additional sealing barrier disposed on the outer layer of fiber reinforced spun concrete.
• —Ζ— • -Ζ-
Es ist im Sinne der Erfindung, daß es außerdem um die Leichtbetonschicht herum einen isolierenden plastischen Film entweder aus einer kontinuierlichen plastischen Hülse aus Polyethylen, Polyvinylchlorid oder Polypropylen oder aus einer flexiblen Harzschicht, wie flüssigem Polyvinylchlorid, besteht.It is within the meaning of the invention that there is also, around the lightweight concrete layer, an insulating plastic film either of a continuous plastic sleeve of polyethylene, polyvinyl chloride or polypropylene or of a flexible resin layer such as liquid polyvinyl chloride.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die isolierende Leichtbetonschicht ausgehend von aufgeschäumten oder -geblähten Zuschlagstoffen, Sand und Zement hergestellt wird, gegebenenfalls armiert mit axial verlaufenden und in Kreisumfangsrichtung verlaufenden Bewehrungen, die auf dem äußeren Teil der Betonschicht angeordnet sind und in Weiterführung der Erfindung daß die äußere Betonschicht aus Schleuderbeton mit Glas- oder Metallfasern armiert ist, und zwar in einem Inkooporations-Verhältnis von mindestens etwa 15% an Fasern, wobei ungefähr 60% der Fasern in Kreisumfangsrichtung und ungefähr 40% der Fasern in axialer Richtung verteilt sind.According to one embodiment of the invention, it is advantageous that the insulating lightweight concrete layer is made of foamed or expanded aggregates, sand and cement, optionally reinforced with axially extending and circumferentially extending reinforcements, which are arranged on the outer part of the concrete layer and in continuation the invention that the outer concrete layer of spun concrete is reinforced with glass or metal fibers, in an inkoophoration ratio of at least about 15% of fibers, wherein about 60% of the fibers in the circumferential direction and about 40% of the fibers are distributed in the axial direction ,
Im weiteren Sinne der Erfindung ist es, daß die äußere Dichtungsbarriere entweder aus einem wärmeschrumpfbaren Polyethylenfilm besteht, der auf die Enden der Schleuderbeton-Schicht geklebt ist, oder einen flüssigen Polyvinylchlorid-Film darstellt, oder ein unter Bildung eines flexiblen Schlauches verschmolzener und auf die Enden geklebter Polyvinylchlorid-Film ist, wobei dieser Film durch eine widerstandsfähige Umhüllung, wie ein nicht-gewebtes Geotextil, mechanisch geschützt seinIn the broader sense of the invention, the outer sealing barrier is either a heat-shrinkable polyethylene film adhered to the ends of the spun concrete layer, or a liquid polyvinylchloride film, or fused to form a flexible tube and onto the ends glued polyvinyl chloride film, said film being mechanically protected by a tough casing, such as a non-woven geotextile
Vorteilhaft kann nun im Herstellungsprozeß die äußere Betonschicht durch Zentrifugieren mit getrennter Zuführung von Beton und von Fasern unter Verwendung von zwei Zuführungskanälen erhalten, und die Leichtbetonschicht durch vertikalen Guß zwischen dem entformten, armierten Schleuderbeton und dem metallischen Kern gebildet werden.Advantageously, in the manufacturing process, the outer concrete layer can now be obtained by centrifuging with separate supply of concrete and fibers using two feed channels, and the lightweight concrete layer can be formed by vertical casting between the demolded reinforced spun concrete and the metallic core.
Die Auftrennung des Beton in zwei Schichten gestattet eine ebensolche Trennung der Funktionen „Isolierung und mechanische Widerstandsfähigkeit", wobei die Isolierung durch die Existenz der inneren Leichtbetonschicht verbessert wird.The separation of the concrete into two layers allows such a separation of the functions "insulation and mechanical resistance", whereby the insulation is improved by the existence of the inner lightweight concrete layer.
Außerdem ermöglicht die die mechanische Widerstandsfähigkeit sichernde äußere Umhüllung die Aufnahme solcher mechanischer Beanspruchungen, die aus dem Druck der Flüssigkeit und den thermischen Belastungen resultieren und vom KernIn addition, the mechanical resistance-securing outer sheath allows the absorption of such mechanical stresses resulting from the pressure of the liquid and the thermal loads and from the core
sowie vom Leichtbeton nicht vollständig absorbiert werden können. . 'as well as the lightweight concrete can not be fully absorbed. , '
In der zugehörigen Zeichnung zeigen:In the accompanying drawing show:
Fig. 1: die Querschnittsansicht einer Ausführungsform des Rohres;Fig. 1: the cross-sectional view of an embodiment of the tube;
Fig.2: den Schnitt H-Il in Fig. 1 von zwei Rohrenden, die miteinander durch eine Dichtungsfuge verbunden sind; Fig.3: die Querschnittsansicht des in einen Graben eingelassenen erfindungsgemäßen Rohres.2 shows the section H-II in Figure 1 of two pipe ends, which are connected together by a sealing joint. 3 shows the cross-sectional view of the tube according to the invention embedded in a trench.
Das in Fig. 1 dargestellte Rohr 10 umfaßt, von innen nach außen, einen metallischen Kern 1, beispielsweise aus zylindrischem Blech und mit einer Wandstärke von mindestens 3 mm sowie eine isolierende Betonschicht 2, die ausgehend von leichten, aufgeschäumten oder -geblähten Zuschlagstoffen, Sand und Zement hergestellt wurde.The pipe 10 shown in Fig. 1 comprises, from inside to outside, a metallic core 1, for example made of cylindrical sheet metal and with a wall thickness of at least 3 mm and an insulating concrete layer 2, starting from light, foamed or -expanded aggregates, sand and cement was made.
Die Betonschicht 2 kann, wenn erforderlich, durch axial verlaufende oder in Kreisumfangsrichtung verlaufende Bewehrungen 17 armiert sein, die auf dem äußeren Teil der Betonschicht 2 angeordnet sind. Als Variante ist es möglich, die Betonschicht 2 mit einem undurchlässigen, plastischen Film 3 zu umgeben, der entweder aus einer kontinuierlichen plastischen Hülse (beispielsweise aus Polyethylen, Polyvinylchlorid oder Polypropylen) oder aus einer flexiblen Harzschicht, wie beispielsweise Polyvinylchlorid besteht. Um den plastischen Film 3 herum befindet sich eine äußere Betonschicht 4 aus Schleuderbeton, die mit Glas- oder Metallfasern oder mit metallischen Glasfasern (Schmelzfasern) armiert ist, und zwar in einem Inkorporations--Verhältnis von mindestens etwa 15% an Fasern, wobei ungefähr 60% der Fasern in Kreisumfangsrichtung und ungefähr 40% der Fasern in axialer Richtung verteilt sind. Dieses Verhältnis wird durch Zentrifugieren der äußeren Betonschicht 4 mit getrennter Zuführung von Beton und von Fasern unter Verwendung von zwei Zuführungskanälen erhalten. Die Fasern werden in kontinuierlicher oder diskontinuierlicher Art und Weisein Abhängigkeit von der ursprünglichen thermischen und mechanischen Beanspruchung orientiert und angeordnet.The concrete layer 2 may, if necessary, be reinforced by axially extending or circumferentially extending reinforcements 17 which are arranged on the outer part of the concrete layer 2. As a variant, it is possible to surround the concrete layer 2 with an impermeable plastic film 3 consisting of either a continuous plastic sleeve (for example polyethylene, polyvinyl chloride or polypropylene) or a flexible resin layer such as polyvinyl chloride. Surrounding the plastic film 3 is an outer concrete layer 4 of spun concrete reinforced with glass or metal fibers or with metallic glass fibers (fusible fibers) in an incorporation ratio of at least about 15% of fibers, with about 60 % of the fibers in the circumferential direction and about 40% of the fibers are distributed in the axial direction. This ratio is obtained by centrifuging the outer concrete layer 4 with separate supply of concrete and fibers using two feed channels. The fibers are oriented and arranged in a continuous or discontinuous manner depending on the original thermal and mechanical stress.
Die Faserbetonschicht 4 besitzt eine Stärke von ungefähr 15 bis 40 mm.The fiber concrete layer 4 has a thickness of about 15 to 40 mm.
Auf diese Faserbetonschicht wird am Ende des Herstellungsprozesses eine zusätzliche Dichtungsbarriere 5 aufgebracht, die entweder aus einem wärmeschrumpfbaren Polyethylenfilm besteht, derauf die Enden der Betonschicht 4 geklebt ist, oder einen flüssigen Polyvinylchlorid-Film darstellt, oder ein unter Bildung eines flexiblen Schlauches verschmolzener und auf die Enden geklebter Polyvinylchlorid-Film ist, wobei dieser Film durch eine widerstandsfähige Umhüllung, wie ein nicht-gewebtes Geotextil, geschützt sein kann.Onto this fiberboard layer, at the end of the manufacturing process, an additional sealing barrier 5 is applied, consisting either of a heat-shrinkable polyethylene film adhered to the ends of the concrete layer 4, or a liquid polyvinylchloride film, or fused together to form a flexible tube End glued polyvinyl chloride film, which film may be protected by a durable sheath, such as a non-woven geotextile.
Der metallische Kern 1 mit einer Wandstärke von mindestens 3 mm ist dazu vorgesehen, Druckbeanspruchungen undThe metallic core 1 with a wall thickness of at least 3 mm is intended to compressive stresses and
Rundheitsfehler aufzunehmen, sowie der Abdichtung zu dienen. . / To accommodate rounding errors, as well as to serve the seal. , /
Die isolierende Betonschicht 2 ermöglicht es, einen Wärmeleitkoeffizienten in der Größenordnung von 540 bis 1 670m °C zu erhaltenem Betrieb ist die Stärke dieser Schicht 2 je nach der gewünschten Isolierung (von etwa 0,07 bis etwa 0,30 m) veränderlich und ihre Dichte liegt in der Größenordnung von 500 bis 100kg/m3.The insulating concrete layer 2 makes it possible to obtain a coefficient of thermal conductivity on the order of 540 to 1670 m ° C, the thickness of this layer 2 is variable depending on the desired insulation (from about 0.07 to about 0.30 m) and its density is on the order of 500 to 100 kg / m 3 .
Die Verwendung eines leichten, kolloidalen Betons oder von Beton auf Harzbasis oder von Schaumbeton gewährleistet die Verbesserung der Isolatio'nsleistungen.The use of lightweight, colloidal concrete or resin-based concrete or foam concrete ensures the improvement of insulation performance.
Die äußere Betonschicht 4 mit einer je nach der aufzunehmenden Beanspruchung variablen Stärke ist praktisch undurchlässig.The outer concrete layer 4 with a depending on the male stress variable strength is virtually impermeable.
In der Tat verleiht ihr die Zentrifugierung bei 500 m/s2 einen Durchlässigkeitskoeffizienten in der Größenordnung von 10~10m/s minimal, der durch Inkorporation eines Zusatzstoffes oder durch Anwendung eines Harzes auf 10~12 m/s gebracht werden kann.In fact, centrifugation at 500 m / s 2 gives it a minimum permeability coefficient of the order of 10 ~ 10 m / s, which can be brought to 10 ~ 12 m / s by incorporation of an additive or by application of a resin.
Eine Oberflächenbehandlung mit einem Silikat, mit Teer (Pech) oder mit Teer-Epoxid verbessert die Undurchlässigkeit noch weiter und macht den Beton widerstandsfähig gegen aggressive Wasser.A silicate, tar (pitch) or tar epoxy surface treatment improves the impermeability even further and makes the concrete resistant to aggressive water.
Außerdem weist die Schicht keinen Radialgradienten auf. Das gewährleistet eine gute Aufnahme der in Form des inneren Druckes der Flüssigkeit und der thermischen Ausdehnung auftretenden Belastungen.In addition, the layer has no radial gradient. This ensures good absorption of the loads occurring in the form of the internal pressure of the liquid and the thermal expansion.
Demzufolge erfüllt die äußere Betonschicht 4 die Funktionen der Undurchlässigkeit, der Korrosionsfestigkeit und der mechanischen Widerstandsfähigkeit des Rohres.As a result, the outer concrete layer 4 fulfills the functions of impermeability, corrosion resistance and mechanical resistance of the pipe.
Die Dichtungsfuge, die wie Fig. 2 zeigt, die Enden zweier Rohre 10 miteinander verbindet, wird wie folgt gebildet:The sealing joint, which, as shown in FIG. 2, connects the ends of two tubes 10, is formed as follows:
Der Kern 1 wird in ununterbrochener Reihenfolge aus paarweise verbundenen zylindrischen Elementen mittels eines zylindrischen Ansatzstückes 20 gebildet, das an einem der zw&i nachfolgenden Elemente angesetzt und mit zwei Dichtungsrändern 21 versehen ist, die zwischen sich einen Elastomer-Dichtungsring 6 einschließen. Eine Schicht aus synthetischem Material deckt teilweise das Ansatzstück 20 oder den Ring sowie das andere Ende des Kerns 1 ab, um gegen äußere Wassereinwirkung zu schützen. Dieses synthetische Material ist temperaturbeständig bis 1100C. Die Abschnitte der Rohrenden werden durch einTeer-Epoxid,ein Harz oder ein Silikat-Präparat geschützt, wobei der Beton auf einer Länge von 5 bis 10cm durch eine Beton-Dichtung 8 ersetzt wird. Der ringförmige leere Raum 13 zwischen den Beton-Dichtungen 8 wird mit leichtem Granulat 14 ausgefüllt, beispielsweise mit Perlit, wobei auf den Boden der Fuge entweder Glaswolle oder ein Polyurethanschaum in Glaswolle gebracht wird. Schließlich wird ein wärmeschrumpfbares, flexibles Band 9 auf die Enden der zwei Rohre 10 über das Granulat 14 geklebt, um einerseits dieses zu schützen und andererseits die freie Ausdehnung des Systems zu gewährleisten. Dieses Band sichert die Kontinuität der Abdichtung zwischen zwei Rohren 10.The core 1 is formed in an unbroken sequence from paired cylindrical elements by means of a cylindrical extension piece 20, which is attached to one of the zw & i following elements and provided with two sealing edges 21, which include an elastomeric sealing ring 6 between them. A layer of synthetic material partially covers the hub 20 or the ring and the other end of the core 1 to protect against external water exposure. This synthetic material is temperature resistant up to 110 0 C. The sections of the pipe ends are protected by einTeer epoxy, a resin or a silicate preparation, the concrete is replaced with a length of 5 to 10 cm by a concrete seal. 8 The annular empty space 13 between the concrete seals 8 is filled with light granules 14, such as perlite, with either glass wool or a polyurethane foam placed in glass wool on the bottom of the joint. Finally, a heat-shrinkable, flexible band 9 is glued to the ends of the two tubes 10 over the granules 14, on the one hand to protect this and on the other hand to ensure the free expansion of the system. This band ensures the continuity of the seal between two tubes 10.
Der in Fig. 3 dargestellte Einbau des Rohres 10 erfolgt auf einem Sandbett 15, das am Boden eines Grabens 12 eingerichtet wurde. Um die Wärmeverluste herabzusetzen, kann auf die Rohre nach deren Verlegung im Verlauf des Zuschüttens eine isolierende Platte 16 gebracht werden. Das Rohr 10 wird anschließend bis zu seinem höchsten Teil mit gesiebtem Sand abgedeckt. In aggressiven Bodenbereichen wird ein plastischer Film 11 in dem Graben 12 ausgelegt und 30cm oberhalb des Rohres 10 wieder verschlossen, so daß ein Aufsteigen der Bodensalze über das Niveau des Rohres 10 verhindert und damit eine praktisch konstante Feuchtigkeit des Bodens um die Leitung herum aufrechterhalten wird.The installation of the pipe 10 shown in FIG. 3 takes place on a sand bed 15 which has been set up at the bottom of a trench 12. In order to reduce the heat losses, an insulating plate 16 can be placed on the pipes after their laying in the course of the sprinkling. The tube 10 is then covered to its highest part with sifted sand. In aggressive soil areas, a plastic film 11 is laid out in the trench 12 and reclosed 30 cm above the pipe 10 so as to prevent the soil salts from rising above the level of the pipe 10, thus maintaining a practically constant moisture of the soil around the pipe.
Das erfindungsgemäße Rohr 10 besitzt außer den schon genannten Vorteilen den, sich nicht zu spalten und praktisch undurchlässig zu sein, aufgrund einer Zentrifugierung von 500m/s2, die dem Rohr 10 einen sehr geringen Durchlässigkeitskoeffizienten verleiht.The tube 10 according to the invention has, in addition to the already mentioned advantages, the fact that it does not split and is practically impermeable due to a centrifugation of 500 m / s 2 , which gives the tube 10 a very low permeability coefficient.
Gemäß einer Ausführungsväriante kann der flexible plastische Schlauch 5 vor dem Zuschütten direkt umdasRohMOherum aufgebracht werden.According to an embodiment, the flexible plastic tube 5 may be applied directly around the tube prior to filling.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform für das Rohr 10 wird die Betonschicht 2 durch vertikalen Guß zwischen dem entformten, armierten Schleuderbeton 4 und dem metallischen Kern 1 gebildet.According to a particular embodiment of the tube 10, the concrete layer 2 is formed by vertical casting between the demolded, reinforced spun concrete 4 and the metallic core 1.
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