RU2455553C1 - Балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов - Google Patents
Балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2455553C1 RU2455553C1 RU2011101633/06A RU2011101633A RU2455553C1 RU 2455553 C1 RU2455553 C1 RU 2455553C1 RU 2011101633/06 A RU2011101633/06 A RU 2011101633/06A RU 2011101633 A RU2011101633 A RU 2011101633A RU 2455553 C1 RU2455553 C1 RU 2455553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- density
- water
- cement
- components
- portland cement
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к балластным материалам, наносимым на наружную поверхность труб подводных магистральных трубопроводов для их утяжеления. Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов содержит цемент, заполнитель, пластификатор и воду. В качестве цемента использован сульфатостойкий портландцемент, а в качестве заполнителя - баритовая руда и железо-марганцевый концентрат. Материал имеет следующее соотношение компонентов, мас.%: портландцемент 8.2-10.5, вода 5.2-6.7, пластификатор 0.05-0.18, баритовая руда 3-17 с плотностью 3.9-4.1 кг/см3 и влажностью 1,8-2%, железо-марганцевый концентрат 69-82 с плотностью 4.2-4.5 кг/см3 и влажностью 3,5-4%. Отношение воды к портландцементу составляет 0.35-0.5. Компоненты заполнителя имеют следующий гранулометрический состав: 0-0.16 см - до 3%, 0.16-1.0 см - до 27%, 1.0-2.5 см - до 34% и 2.5-5.0 см - остальное. Техническим результатом изобретения является уменьшение наружного диаметра труб с балластным покрытием. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к балластным материалам, наносимым на наружную поверхность труб подводных магистральных трубопроводов для их утяжеления.
Известна система контроля плавучести трубы, включающая балластный материал плотностью, равной или большей 2000 кг/м3, содержащий следующие компоненты: вяжущее, регулирующую время затвердевания добавку, заполнители по одному или в сочетании, водо-песчаную смесь или водо-баритовую смесь (см. патент US 6663453, кл. F16L 1/16, опубл. 09.01.2003). В описании к данному патенту не раскрывается содержание компонентов в балластном материале и гранулометрический состав наполнителей. Недостатком известной системы является то, что для современных магистральных трубопроводов приемлемая плотность балластного материала существенно выше 2000 кг/м3.
Известны особо тяжелые бетоны, в том числе баритовый бетон, плотность которого превышает 2500 кг/м3 (http://betony.ru), но состав особо тяжелого бетона и особенности его использования как балластного материала для труб в указанном источнике не приводятся.
Известен бетон, включающий барит в качестве заполнителя (см. заявку WO 98/01402, кл. C04B 14/36, опубл. 15.01.1998). Для повышения плотности заполнитель имеет заданный гранулометрический состав, в котором 8 мас.% барита находится в виде очень мелкой фракции с размером частиц от 0,01 µм до 1000 µм, 4 мас.% в виде мелкой фракции с размером зерен от 1 до 3 мм, 10 мас.% в виде крупной фракции с размером зерен от 3 до 7 мм; мелкий кварцевый песок с размером зерен от 0,1 мм до 3 мм; крупные фракции гравия от 3 мм до 75 мм. Соотношение воды к цементу по массе задано в интервале 0.30-0.35. Такой состав имеет два основных недостатка: первый - невозможность получения балластного материала с гарантированной плотностью, превышающей 2800 кг/м3 в связи с отсутствием ограничений используемого крупного и мелкого заполнителя по материалам и их плотности; второй - небольшое массовое отношение воды к цементу в растворе (0.30-0.35), не позволяющее использовать малоподвижный раствор с крупными фракциями для заполнения концевого пространства между проводящей трубой и оболочкой путем нагнетания через отверстия в крышках.
Известен балластный материал для подводных магистральных трубопроводов, являющийся наиболее близким аналогом к заявленному изобретению и содержащий цемент, заполнитель, пластификатор и воду (см. патент RU 2257503, F16L 1/24, опубл. 27.07.2005). Этот материал используется для заполнения кольцевого пространства между трубой и оболочкой магистральных трубопроводов и представляет собой цементно-песчанный раствор подвижностью 10-12 см по конусу Строй-ЦНИЛ. Основным недостатком известного материала является его низкая плотность (до 2400 кг/м3), вызывающая необходимость увеличения размеров концевого пространства, заполняемого балластным материалом для придания трубопроводу отрицательной плавучести.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в создании балластного материала плотностью, превышающей 2800 кг/м3, имеющего после затвердевания и выдержки в течение 28 суток прочность на сжатие, достигающую 50 МПа, что позволяет существенно уменьшить наружный диаметр труб с балластным покрытием. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в балластном материале для подводных магистральных трубопроводов, содержащем цемент, заполнитель, пластификатор и воду, в качестве цемента использован сульфатостойкий портландцемент, а в качестве заполнителя - баритовая руда и железо-марганцевый концентрат в следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 9.2-10.5, вода - 4.0-5.5, пластификатор - 0.05-0.18, баритовая руда - 3-17 с плотностью 3.9-4.1 кг/см3 и влажностью 1,8-2%, железо-марганцевый концентрат - 69-82 с плотностью 4.2-4.5 кг/см3 и влажностью 3,5-4%, при отношении воды к портландцементу 0.35-0.5 и следующим гранулометрическим составом компонентов заполнителя: 0-0.16 мм - до 3%, 0.16-1.0 мм - до 27%, 1.0-2.5 мм - до 34%, 2.5-5.0 мм - остальное. В качестве пластификатора целесообразно использовать комплексную добавку, состоящую из комбинации суперпластификаторов (СП) различных типов в следующем соотношении компонентов, % объема:
тип П | 72-82 |
тип НФ | 4-10 |
тип МФ | 6-10 |
тип ЛСТ | 3-8 |
Соотношение компонентов заявленного материала было получено в ходе многочисленных натурных экспериментов, результаты некоторых из которых приведенных в табл.1.
Отношение воды к цементу, выбранное в пределах 0.35-0.5, необходимо для достижения требуемой пластичности балластного материала. Гранулометрический состав приведен в табл.2, выбор соотношений обусловлен необходимостью получения балластного материала с заданной плотностью. В этой же таблице указаны плотность и прочность на сжатие предлагаемого балластного материала. Определение средней плотности смесей выполнено в соответствии с ГОСТ 12730.1-78. Прочности бетона на сжатие определялись в соответствии с ГОСТ 10180-90.
Использование железномарганцевого концентрата определяется в основном двумя факторами. Во-первых, железомарганцевый концентрат имеет в своем составе значительное количество оксидных и гидроксидных соединений марганца, железа и других металлов. Такие соединения являются хорошим сорбентом серы (на их основе изготавливаются сорбенты для очистки попутного нефтяного газа от сероводорода). Сера связывается в комплексные соединения и, как следствие, не оказывает негативного воздействия на арматурный каркас балластного слоя и на тело самой трубы в случае отсутствия у последней слоя изоляции. Во-вторых, высокая плотность железомарганцевого концентрата позволяет получать особо тяжелые балластные покрытия, что, в свою очередь, может снизить стоимость основной трубы за счет некоторого снижения толщины стенки.
Функция пластификатора (суперпластификатора далее СП) играет весьма важную функцию для особо тяжелых бетонов. Сегодня используются 4 основных типа СП: - на основе сульфированных нафталин-формальдегидных поликонденсатов - тип НФ; - на основе сульфированных меламин-формальдегидных поликонденсатов - тип МФ; - на основе очищенных лигносульфанатов - тип ЛСТ; - на основе поликарбоксилатов и полиакрилатов - тип П. Несмотря на различный механизм воздействия на молекулы, суть действия СП сводится к взаимодействию функциональных групп СП с гидрооксидом кальция, приводящее к нейтрализации молекул и увода их с поверхности цементных зерен. Однако эффект механизмов протекания взаимодействия различных СП показывает, что эффективность СП типа П ориентировочно вдвое превосходит значения для типов МФ и НФ и почти втрое типа ЛСТ. С учетом этого нами применен пластификатор в виде комплексной добавки, состоящей из всех типов пластификаторов в следующих соотношениях (% объема): П 72-82%; НФ 4-10%; МФ 6-10%; ЛСТ 3-8.
Предлагаемый балластный материал позволяет с высокой точностью получать требуемую плотность особо тяжелых балластных материалов в пределах 3500-3700 кг/м3.
Таблица 1 | ||||
Компоненты | Состав №1 | Состав №2 | Состав №3 | Состав по прототипу |
Цемент, кг/м3 | 360 | 360 | 360 | 420 |
Вода, кг/м3 | 150 | 150 | 150 | 140 |
Пластификатор, кг/м3 | 4 | 5 | 6 | Гравий 840 |
Баритовая руда, кг/м3 | 550 | 350 | 120 | 430 |
Железо-марганцевый концентрат, кг/м3 | 2490 | 2750 | 3080 | Песок 650 |
Плотность, кг/м3 | 3500 | 3600 | 3700 | 2480 |
Прочность при сжатии, МПа | 48 | 48 | 47 | 45 |
Таблица 2 | |||
Наименование компонента | Плотность, кг/см3 | Гранулометрический состав, мм | Влажность, % |
Баритовая руда | 3,9-4,1 | 0 до 3%; | 1,8-2 |
0,16-1,0 до 27% | |||
1,0-2,5 до 34% | |||
2,5-5,0 остальное | |||
Железо- | 4.2-4.5 | 0 до 3%; | 3,5-4 |
марганцевый | 0,16-1,0 до 27% | ||
концентрат | 1,0-2,5 до 34% | ||
2,5-5,0 остальное |
Claims (2)
1. Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов, содержащий цемент, заполнитель, пластификатор и воду, отличающийся тем, что в качестве цемента использован сульфатостойкий портландцемент, в качестве заполнителя - баритовая руда и железо-марганцевый концентрат в следующем соотношении компонентов, мас.%:
портландцемент 9.2-10.5
вода 4.0-5.5
пластификатор 0.05-0.18
баритовая руда - 3-17 с плотностью 3,9-4,1 кг/см3 и влажностью 1,8-2%,
железо-марганцевый концентрат - 69-82 с плотностью 4,2-4,5 кг/см3 и влажностью 3,5-4%,
при отношении воды к портландцементу 0,35-0,5 и следующим гранулометрическим составом компонентов заполнителя:
0-0,16 мм до 3%
0,16-1,0 мм до 27%
1,0-2,5 мм до 34%
2,5-5,0 мм остальное
баритовая руда - 3-17 с плотностью 3,9-4,1 кг/см3 и влажностью 1,8-2%,
железо-марганцевый концентрат - 69-82 с плотностью 4,2-4,5 кг/см3 и влажностью 3,5-4%,
при отношении воды к портландцементу 0,35-0,5 и следующим гранулометрическим составом компонентов заполнителя:
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве пластификатора использована комплексная добавка в следующем соотношении компонентов, % объема:
Тип П 72-82
ТипНФ 4-10
ТипМФ 6-10
Тип ЛСТ 3-8
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011101633/06A RU2455553C1 (ru) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | Балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов |
PCT/RU2011/000180 WO2012078071A1 (ru) | 2010-12-08 | 2011-03-24 | Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов |
US13/817,139 US8895642B2 (en) | 2010-12-08 | 2011-03-24 | Buoyancy control material for subsea main pipelines and high-density buoyancy control material for subsea main pipelines |
EA201201469A EA028923B1 (ru) | 2010-12-08 | 2011-03-24 | Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов и балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов |
CA2847171A CA2847171C (en) | 2010-12-08 | 2011-03-24 | Buoyancy control material for subsea main pipelines and high-density buoyancy control material for subsea main pipelines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011101633/06A RU2455553C1 (ru) | 2011-01-18 | 2011-01-18 | Балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2455553C1 true RU2455553C1 (ru) | 2012-07-10 |
Family
ID=46848647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011101633/06A RU2455553C1 (ru) | 2010-12-08 | 2011-01-18 | Балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2455553C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2544194C1 (ru) * | 2014-01-31 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Композитный теплоизоляционно-балластный материал на основе древесных отходов |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3739747A (en) * | 1970-12-16 | 1973-06-19 | R Sullivan | Machine for applying coating material to pipe |
SU1717580A1 (ru) * | 1990-05-14 | 1992-03-07 | Уфимский Нефтяной Институт | Композици дл защитного покрыти стальных поверхностей |
WO1998001402A1 (fr) * | 1996-07-08 | 1998-01-15 | 3055515 Canada Inc. | Preparation de beton projete |
RU2169252C1 (ru) * | 1999-12-30 | 2001-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Утяжеленный тампонажный раствор |
RU2257503C1 (ru) * | 2003-10-22 | 2005-07-27 | Свечкопалов Анатолий Петрович | Способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода |
RU2399828C2 (ru) * | 2008-07-07 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" | Балластный материал |
-
2011
- 2011-01-18 RU RU2011101633/06A patent/RU2455553C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3739747A (en) * | 1970-12-16 | 1973-06-19 | R Sullivan | Machine for applying coating material to pipe |
SU1717580A1 (ru) * | 1990-05-14 | 1992-03-07 | Уфимский Нефтяной Институт | Композици дл защитного покрыти стальных поверхностей |
WO1998001402A1 (fr) * | 1996-07-08 | 1998-01-15 | 3055515 Canada Inc. | Preparation de beton projete |
RU2169252C1 (ru) * | 1999-12-30 | 2001-06-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" | Утяжеленный тампонажный раствор |
RU2257503C1 (ru) * | 2003-10-22 | 2005-07-27 | Свечкопалов Анатолий Петрович | Способ нанесения балластного покрытия на поверхность трубы для подводного трубопровода |
RU2399828C2 (ru) * | 2008-07-07 | 2010-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" | Балластный материал |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2544194C1 (ru) * | 2014-01-31 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" | Композитный теплоизоляционно-балластный материал на основе древесных отходов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7494543B2 (en) | Concrete compositions | |
WO2008070192A8 (en) | Lightweight structural concrete provided with various wood properties | |
JP6621763B2 (ja) | コンクリートへのコロイダルシリカの添加 | |
JP2014037348A (ja) | コンクリート混合物 | |
WO2007111850A3 (en) | Lightweight concrete compositions | |
WO2012078071A1 (ru) | Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов | |
RU2455553C1 (ru) | Балластный материал повышенной плотности для подводных магистральных трубопроводов | |
RU2437020C1 (ru) | Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов | |
RU2399828C2 (ru) | Балластный материал | |
Atsbha et al. | Investigating the effect of hybrid curing on mechanical and durability properties of normal-strength concrete | |
WO2019215121A1 (fr) | Elément de canalisation ou de réservoir d'eau potable avec revêtement interne cimentaire | |
RU2453515C1 (ru) | Способ приготовления бетонной смеси для изготовления балластной трубы и устройство для предварительной подготовки воды затворения бетонной смеси | |
JP7103893B2 (ja) | 水中不分離性モルタル組成物及びそのモルタル | |
JP2004284873A (ja) | 水硬性複合材料 | |
Dvorkin et al. | Self-compacting concretes with the polymer admixture | |
CN111574173A (zh) | 一种快干型卫生间回填材料及其制备方法 | |
JP2022053054A (ja) | セメント組成物、モルタル組成物、及び、コンクリート構造物の補修方法 | |
JP6670187B2 (ja) | 耐硫酸性セメント組成物、耐硫酸性モルタル、及び耐硫酸性モルタル硬化体 | |
JP6579442B2 (ja) | 収縮低減剤、セメント組成物 | |
Ling et al. | Mechanical properties of lightweight foamed concrete using polycarboxylate ether superplasticizer | |
Samchenko et al. | Self-compacting concrete as a modern solution to small architectural forms | |
RU2413117C2 (ru) | Способ нанесения балластного материала на поверхность трубы для подводного трубопровода | |
JP2010155642A (ja) | セメント組成物及びセメント組成物の長期保管方法 | |
RU2476396C1 (ru) | Пластифицирующая и водоредуцирующая добавка для бетона и строительного раствора | |
JP7402700B2 (ja) | 海洋製品用モルタル又はコンクリート、及び、海洋製品用モルタル又はコンクリートの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210119 |