WO2007090209A1 - Composite pipe containing fibre-reinforced concrete - Google Patents

Composite pipe containing fibre-reinforced concrete Download PDF

Info

Publication number
WO2007090209A1
WO2007090209A1 PCT/AT2006/000046 AT2006000046W WO2007090209A1 WO 2007090209 A1 WO2007090209 A1 WO 2007090209A1 AT 2006000046 W AT2006000046 W AT 2006000046W WO 2007090209 A1 WO2007090209 A1 WO 2007090209A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
composite pipe
intermediate layer
pipe according
inner tube
layer
Prior art date
Application number
PCT/AT2006/000046
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pius LÄSSER
Original Assignee
Ilf Beratende Ingenieure Zt Gesellschaft Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ilf Beratende Ingenieure Zt Gesellschaft Mbh filed Critical Ilf Beratende Ingenieure Zt Gesellschaft Mbh
Priority to PCT/AT2006/000046 priority Critical patent/WO2007090209A1/en
Publication of WO2007090209A1 publication Critical patent/WO2007090209A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/08Rigid pipes of concrete, cement, or asbestos cement, with or without reinforcement
    • F16L9/085Reinforced pipes

Definitions

  • the present invention relates to a composite pipe, in particular for the transport of fluids at high pressure, in particular for laying in the ground, with at least one inner pipe and at least one outer layer of concrete surrounding the pipe.
  • the invention relates to an arrangement with at least two such composite pipes.
  • Such media-carrying composite pipes are used for example as pipelines for fluids, wherein the liquids or gases can be transported at high pressure in the line.
  • Such composite pipes have an internal steel cylinder, which is protected by a cement or plastic facing against erosion inwards.
  • the steel cylinders are not connected.
  • the main structural element is formed by limp or prestressed steel reinforced concrete body.
  • the prestressing steels are connected with each other from pipe to pipe joint.
  • a disadvantage of this construction is that in concrete-aggressive environment, caused by cracking, corroded by subsidence or deformation of the steel and thus the usability and stability of the pipe is no longer given.
  • leaks occur at the coupling points, which further increase the corrosion of the supporting reinforcement in addition to the loss of water.
  • the electrical corrosion protection is not guaranteed in the long run.
  • the leaks occurring at the coupling points can wash out the surrounding soil or the pipe bed in which the composite pipes are laid. In addition, such leaks can contaminate groundwater and pollute waterways.
  • Object of the subject invention is therefore to propose a composite pipe of the type mentioned, which ensures an increased stability while avoiding the above disadvantages.
  • the outer layer has fiber-reinforced, preferably plastic fiber-reinforced concrete.
  • the fiber-reinforced concrete provided according to this aspect of the invention preferably serves as the main supporting element of the composite pipe. Even by chipping or cracking, no risk of corrosion, which would compromise the overall strength of the fiber-reinforced concrete, arise. The corrosion of the main support elements and thus a weakening of the overall construction of the composite pipe is thereby permanently effectively avoided.
  • all known from the prior art composite materials made of concrete or cement and tensile fibers can be used as fiber-reinforced concrete.
  • the fibers are present at least in a certain range as spatially finely divided individual fibers.
  • Particularly favorable is the use of, preferably 100%, plastic fibers such as polypropylene fibers, as these guaranteed not corrode and on the other hand, however, have a correspondingly high tensile strength.
  • the fibers can be oriented in preferred directions or distributed without preferential direction in the concrete.
  • preferably made of plastic fibers, glass or carbon fibers or the like may be used. These can be formed as a flat fabric and / or reticulated.
  • the ductility properties can be improved and, as a result of the bending tensile strength present at relatively high strains, a reduction in the cross-sectional thickness as well as improved serviceability and carrying capacity can be achieved.
  • the durability of the fibers in combination with the preferably alkaline cement stone is of particular importance for the durability of components.
  • the composition of the concrete, in particular the largest grain and the grading curve of the aggregates, the type of fiber used, the fiber geometry and the fiber content should be coordinated. In comparison to reinforced concrete, a higher level of flour meal and a larger amount of binder are generally required. For better processability, hydraulically active additives can be used.
  • Common starting materials and mixing ratios for fiber concrete per se are, for example, the guideline fiber concrete; March 2002 issue of the Austrian Association for Concrete and Construction Technology, Karlsgasse 5, 1040 Vienna.
  • the term outer layer initially means only that the inner tube is covered by this layer. It does not necessarily mean that the outer layer is the outermost layer of the composite pipe. In addition, between the outer layer and the inner tube also more intermediate layers may be present.
  • the fiber reinforcement of the concrete may extend over parts but also over the entire outer layer.
  • At least one intermediate layer comprising an elastomer is arranged between the inner tube and the outer layer.
  • the inner tube additionally prevents the ingress of water, and thus, in the case of the preferably used inner metal or steel pipes, their corrosion.
  • An important effect of the elastomer-containing intermediate layer is, moreover, to reduce or avoid the tension forces or tensile stresses emanating from the inner tube on the outer concrete casing. These stresses, which are caused for example by the internal pressure of the transported fluid or by the placement of the laid pipeline, can thus be compensated advantageously by the proposed intermediate layer, so that the lowest possible tensile stresses are transmitted to the outer layer or the concrete casing.
  • the compressive forces are transmitted evenly and punctual peak loads are evenly distributed by deformation of the intermediate layer.
  • the material properties of the interlayer should have two basic mechanical properties: (a) reversibility of the deformations and (b) adequate bedding of the steel pipe to prevent bulging of the pipe.
  • the layer thickness is to be adapted to the material properties of the polyurethane used and is for example in the order of 5 to 25 mm, preferably from 5 to 10 mm. Common material data can be found, for example, in the standards DIN 53479, DIN 53519, DIN 53504 and DIN 53517 or ISO 815.
  • the intermediate layer extends over at least a major part of the length of the inner tube.
  • the inner tube is substantially completely enveloped by the intermediate layer.
  • the two end portions of the inner tube can also be exempted from the intermediate layer at the factory to cause no thermal destruction of the intermediate layer at a performed on the building site welding two pipe parts.
  • the uncoated transition regions can preferably be covered with prefabricated, elastic structural parts and connected in a fluid-tight manner to the intermediate layers already present.
  • the intermediate layer rests directly on the inner tube and / or directly on the concrete outer layer. But it can also be provided more intermediate layers.
  • the intermediate layer it is advantageous if it has reversible material properties.
  • the intermediate layer is exposed by the existing stresses or forces no lasting changes, so that a related change in shape is reversible again.
  • the intermediate layer may also be provided when the intermediate layer is formed such that a radial extent of the inner tube, preferably in the order of about 5 mm, is compensated.
  • the thickness of the intermediate layer is greater than 1 cm, preferably greater than 2.5 cm.
  • the compressive modulus of elasticity for example measured according to DIN 53517 or ISO 815
  • the compressive modulus of elasticity is between 0.6 MN / m 2 to 600 MN / m 2 .
  • the transverse strain number - experimental boundary conditions for example according to DIN 53504 - of the intermediate layer is less than 0.4, preferably less than 0.1.
  • a further advantageous embodiment of the invention results from the fact that the reversibility - for example, measured according to DIN 53517 or ISO 815 at ambient temperature according to point 6.2 of this standard - the intermediate layer is preferably greater than 98%.
  • the intermediate layer preferably completely, is formed on the basis of polyurethane.
  • polyurethane dimensionally stable, but elastically deformable plastics
  • the intermediate layer can be foamed onto the tube.
  • soft foam or integral foam components can be used.
  • An advantage of the foamed material lies in the property of compensating for resulting pressures due to different coefficients of expansion in the matrix.
  • the intermediate layer at least partially comprises polyurethane gel.
  • polyurethane gel This is a solid, but very soft set material, which, taking into account the principal mechanical requirements defined expansion joints needed to dodge.
  • the choice of the intermediate layer depends on the expected factors, such as moisture ranges of the elastomeric intermediate layer, expected temperature ranges, expected chemical environments, etc.
  • the useful life of the proposed composite pipes can be set at least 50 years.
  • the inner tube is preferably circular in cross-section.
  • other cross-sectional areas of the inner tubes are possible in an alternative manner.
  • the dimension can be made such that the inner tube has a diameter greater than 0.5 m, preferably greater than 3.5 m. It may also be expedient that the thickness of the wall of the inner tube is greater than 10 mm, preferably greater than 20 mm.
  • the inner tube has on its inner side an inner layer, preferably a mortar layer or a plastic layer.
  • an inner layer preferably a mortar layer or a plastic layer.
  • the inner mortar lining can be applied by means of a spun concrete method and the weld seam area between two adjacent pipe parts in a manual manner.
  • an inner cement mortar lining has a passivating effect on the steel, is "self-healing" and thus active cathodic protection is not absolutely necessary within the pipe, but it is also within the scope of the invention to have an inner lining with plastic
  • the configuration may be such that at least one layer is disposed on both the inside and on the outside of the inner tube, which at least partially comprises an elastomer.
  • the arrangement according to the invention is characterized by at least two composite pipes of the type in question. Conveniently, it is provided that the composite pipes are connected to one another at their end faces, preferably welded, are. As a result, leaks are avoided even with different setting of the pipe sections due to the elasticity of the connected inner tubes.
  • the internal pipes can absorb longitudinal forces by the welding or connection, whereby elaborate fixed points in manifolds, changes in diameter and branches of the pipes can be avoided.
  • the transition region between two connected or welded composite pipes is covered by preferably prefabricated elastic structural moldings. In this way, the missing portion of the elastomeric intermediate layer after the welding of the steel tubes by means of the above-mentioned structural moldings is encased.
  • a bulky elastomer can be used. Conveniently, it can be provided that the properties of the structural moldings and the properties of the elastomeric intermediate layer, which extends over the majority of the length of the inner tube, are substantially equivalent.
  • a further embodiment of the invention provides that against corrosion of the composite pipe, a preferably active, cathodic corrosion protection is provided.
  • a preferably active, cathodic corrosion protection is provided.
  • the composite pipe according to the invention can be protected against external corrosion by active cathodic corrosion protection (PPS).
  • PPS active cathodic corrosion protection
  • the protection current is generated here by galvanic anodes or by technical DC power sources (external current) outside the pipeline.
  • the state of the art in large piping systems is the cathodic protection with external current, since the power output is controllable, "unlimited” and the effectiveness of the protection system is verifiable.
  • the number and size of the protection systems are according to the Schutzstrombedärf, which depends on piping type, pipe diameter and pipe length,
  • the protection systems consist of an anode field, a rectifier and the connecting line to the pipeline.
  • the protection systems are set up at the start and end points, in the area of the slide valve station etc. Piping is connected to the pipeline at regular intervals along the pipeline in order to Check the effectiveness of the protective measures or the compliance with the protection criteria. Regular measurements can be used to detect, localize and assess damage to the insulation at an early stage.
  • Fig. 1 a schematic front view of a composite pipe according to the invention
  • Fig. 2 the partially broken composite pipe in a perspective
  • FIG. 3 shows an arrangement with two frontally welded composite pipes in a partially broken perspective view.
  • Fig. 1 shows schematically a front view of a composite pipe 1.
  • This has an internal preferably rigid metallic tube 2, on the inside of which an inner layer 5, preferably an applied mortar layer or a plastic layer, is located.
  • an inner layer 5 preferably an applied mortar layer or a plastic layer
  • This elastomer layer 3 is used to reduce or compensate for the tensile stresses resulting, for example, from the internal pressure of the transported fluid.
  • These expansions acting in particular in the radial direction of the inner tube 1 are compensated by the intermediate layer 3, so that the lowest possible tensile stresses are transmitted to the outer layer 4.
  • the elastomeric intermediate layer 3 is on the one hand directly to the inner tube 2 and on the other hand directly to the concrete casing 4 at.
  • the outer layer 4 comprises fiber-reinforced concrete according to the first aspect of the invention. This serves as the main support element and does not pose any risk of corrosion.
  • FIG. 2 shows a partially broken-away perspective view of the composite pipe 1 from FIG. 1.
  • the composite pipe 1 produced in a sandwich construction with inner layer 5 and steel cylinder 2 can be seen, an intermediate layer 3 between the steel cylinder 2 and the outer concrete casing 4 is arranged, which is formed on the basis of an elastomer, preferably based on polyurethane.
  • Fig. 3 shows a perspective view of an arrangement with two composite pipes 1 and 1 ', the front side laughing at their U mssensf are welded together. Since very high temperatures occur during the welding process, the end regions of the two steel cylinders 2 and 2 'are initially uncoated. After the two steel cylinders 2 and 2 'have been welded together, the uncoated regions between the two elastomer layers 3 and 3' are encased by prefabricated elastic structural molded parts, preferably fluid-tightly connected to the already existing elastomer layers 3 and 3 '.
  • the concrete casing 4 is applied by means of shotcrete, wherein for reinforcing the concrete casing 4 fibers, preferably plastic fibers, are provided in the circumferential and / or longitudinal direction.
  • fibers preferably plastic fibers
  • FIG. 3 An advantage of the construction shown in FIG. 3 lies in the fact that tensile and compressive stresses occurring due to the elastomeric intermediate layer 3 and 3 'can be compensated for on the outer concrete casing 4.
  • this construction is also suitable for active cathodic corrosion protection.
  • Underground pipelines according to the prior art are at risk of corrosion if the reinforcing steels provided in the concrete outer layer come into contact with the surrounding soil.
  • the proposed, robust sheathing with fiber reinforced concrete avoids this problem.
  • the corrosion risk can still be effectively counteracted by means of cathodic corrosion protection. Since such measures are known to the person skilled in the art, detailed explanations are omitted in this regard.
  • the cathodic corrosion protection Since such measures are known to the person skilled in the art, detailed
  • Corrosion protection measures may therefore include all known in the art solutions.
  • An exemplary dimensioning of a composite pipe according to the invention can be carried out so that for a steel cylinder with a diameter of 3.5 m and an internal pressure of 50 bar according to international standards for steel construction - for example, according to the American National Standards Institute (ANSI) - a steel thickness of 22 mm is prescribed.
  • the radial extent of the steel tube can be up to 4 mm in this case. This radial expansion of the steel tube is through
  • the necessary for compensation layer thickness of the intermediate layer 3 depends primarily on the choice of material. On the assumption of the abovementioned example dimensioning of a steel cylinder 2, a layer thickness of the intermediate layer 3 of 1.5 to 3 cm can be assumed.
  • the elastomeric layers can also be arranged with the addition of plasticizers.
  • Composite pipes 1 according to the invention are, for example, for drinking water pipelines, in

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Composite pipe, in particular for the transport of fluids under high pressure, in particular for laying in the earth, comprising at least one inner pipe and at least one concrete outer layer surrounding the pipe, wherein the outer layer contains fibre-reinforced, preferably plastic-fibre-reinforced, concrete, wherein an intermediate layer which contains an elastomer is arranged between the inner pipe (2) and the outer layer (4).

Description

FASERBEWEHRTEN BETON AUFWEISENDES VERBUNDROHR FIBER-REINFORCED CONCRETE CONNECTING TUBE
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verbundrohr, insbesondere zum Transport von Fluiden mit hohem Druck, insbesondere zum Verlegen im Erdreich, mit wenigstens einem innen liegenden Rohr und wenigstens einer das Rohr umgebenden Außenschicht aus Beton.The present invention relates to a composite pipe, in particular for the transport of fluids at high pressure, in particular for laying in the ground, with at least one inner pipe and at least one outer layer of concrete surrounding the pipe.
Im Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung mit wenigstens zwei derartigen Verbundrohren.Furthermore, the invention relates to an arrangement with at least two such composite pipes.
Derartige medienführende Verbundrohre finden beispielsweise als Pipelines für Fluide Verwendung, wobei die Flüssigkeiten bzw. Gase mit hohem Druck in der Leitung transportiert werden können. Gemäß dem Stand der Technik ist es bekannt, dass derartige Verbundrohre einen innen liegenden Stahlzylinder aufweisen, der durch eine Zement- oder Kunststoffverkleidung gegen Erosion nach innen geschützt ist. Die Stahlzylinder sind nicht miteinander verbunden. Das Haupttragelement bilden mit schlaffem oder vorgespanntem Stahl bewehrte Betonkörper. Als Korrosionsschutz werden die Spannstähle von Rohrschuss zu Rohrschuss miteinander leitend verbunden. Nachteilig an dieser Konstruktion ist, dass in betonstahlaggressiver Umgebung, durch Rissbildung hervorgerufen, durch Setzungen oder Verformungen der Stahl korrodiert und dadurch die Gebrauchsfähigkeit und Standsicherheit des Rohres nicht mehr gegeben ist. Bei unterschiedlichen Setzungen der einzelnen Rohrschüsse treten Undichtigkeiten bei den Koppelstellen auf, die neben dem Wasserverlust die Korrosion der Tragbewehrung weiter erhöhen. Der elektrische Korrosionsschutz ist auf Dauer nicht gewährleistet. Die an den Koppelstellen auftretenden Lecks können die umgebende Erde oder das Rohrbett, in dem die Verbundrohre verlegt sind, auswaschen. Darüber hinaus können solche Lecks das Grundwasser kontaminieren und Wasserwege verschmutzen.Such media-carrying composite pipes are used for example as pipelines for fluids, wherein the liquids or gases can be transported at high pressure in the line. According to the prior art, it is known that such composite pipes have an internal steel cylinder, which is protected by a cement or plastic facing against erosion inwards. The steel cylinders are not connected. The main structural element is formed by limp or prestressed steel reinforced concrete body. As corrosion protection, the prestressing steels are connected with each other from pipe to pipe joint. A disadvantage of this construction is that in concrete-aggressive environment, caused by cracking, corroded by subsidence or deformation of the steel and thus the usability and stability of the pipe is no longer given. With different settlements of the individual pipe sections, leaks occur at the coupling points, which further increase the corrosion of the supporting reinforcement in addition to the loss of water. The electrical corrosion protection is not guaranteed in the long run. The leaks occurring at the coupling points can wash out the surrounding soil or the pipe bed in which the composite pipes are laid. In addition, such leaks can contaminate groundwater and pollute waterways.
Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist es daher, ein Verbundrohr der eingangs erwähnten Gattung vorzuschlagen, das unter Vermeidung obiger Nachteile eine erhöhte Standsicherheit gewährleistet.Object of the subject invention is therefore to propose a composite pipe of the type mentioned, which ensures an increased stability while avoiding the above disadvantages.
Dies wird gemäß eines ersten Aspektes der Erfindung in einer vorteilhaften Ausgestaltung dadurch erreicht, dass die Außenschicht faserbewehrten, vorzugsweise kunststofffaserbewehrten, Beton aufweist. Der gemäß dieses Aspektes der Erfindung vorgesehene faserbewehrte Beton dient vorzugsweise als Haupttragelement des Verbundrohres. Selbst durch Abplatzungen oder Risse kann keine Korrosionsgefahr, die die Gesamtfestigkeit des faserbewehrten Betons in Frage stellen würde, entstehen. Die Korrosion der Haupttragelemente und damit eine Schwächung der Gesamtkonstruktion des Verbundrohres ist dadurch dauerhaft wirkungsvoll vermieden. Als faserbewehrter Beton können grundsätzlich alle beim Stand der Technik bekannten Verbundwerkstoffe aus Beton bzw. Zement und zugfesten Fasern eingesetzt werden. Bevorzugt liegen die Fasern zumindest in einem gewissen Bereich als räumlich feinverteilte Einzelfasern vor. Besonders günstig ist die Verwendung von, vorzugsweise 100 %, Kunststofffasern wie zum Beispiel Polypropylenfasern, da diese garantiert nicht korrodieren und andererseits aber eine entsprechend hohe Zugfestigkeit aufweisen. Die Fasern können in Vorzugsrichtungen ausgerichtet oder ohne Vorzugsrichtung im Beton verteilt sein. Alternativ oder ergänzend können anstelle der fein verteilten Fasern auch Fasermatten, vorzugsweise aus Kunststofffasem, Glas- oder Karbonfasern oder dergleichen, verwendet werden. Diese können als flächiges Gewebe und/oder netzartig ausgebildet sein.This is achieved according to a first aspect of the invention in an advantageous embodiment, characterized in that the outer layer has fiber-reinforced, preferably plastic fiber-reinforced concrete. The fiber-reinforced concrete provided according to this aspect of the invention preferably serves as the main supporting element of the composite pipe. Even by chipping or cracking, no risk of corrosion, which would compromise the overall strength of the fiber-reinforced concrete, arise. The corrosion of the main support elements and thus a weakening of the overall construction of the composite pipe is thereby permanently effectively avoided. Basically, all known from the prior art composite materials made of concrete or cement and tensile fibers can be used as fiber-reinforced concrete. Preferably, the fibers are present at least in a certain range as spatially finely divided individual fibers. Particularly favorable is the use of, preferably 100%, plastic fibers such as polypropylene fibers, as these guaranteed not corrode and on the other hand, however, have a correspondingly high tensile strength. The fibers can be oriented in preferred directions or distributed without preferential direction in the concrete. Alternatively or additionally, instead of the finely divided fibers and fiber mats, preferably made of plastic fibers, glass or carbon fibers or the like may be used. These can be formed as a flat fabric and / or reticulated.
Durch entsprechende Faserzugabe können die Duktilitätseigenschaften verbessert und infolge der bei größeren Dehnungen vorhandenen Biegezugfestigkeit eine Reduzierung der Querschnittsdicke sowie eine verbesserte Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit erzielt werden.By appropriate addition of fiber, the ductility properties can be improved and, as a result of the bending tensile strength present at relatively high strains, a reduction in the cross-sectional thickness as well as improved serviceability and carrying capacity can be achieved.
Die Beständigkeit der Fasern im Verbund mit dem vorzugsweise alkalischen Zementstein ist für die Dauerhaftigkeit von Bauteilen von besonderer Bedeutung. Die Zusammensetzung des Betons, insbesondere das Größtkorn und die Sieblinie der Gesteinskörnungen, der verwendete Fasertyp, die Fasergeometrie und der Fasergehalt sollten aufeinander abgestimmt werden. Im Vergleich zu Stahlbeton sind im Allgemeinen ein höherer Mehlkorngehalt und eine größere Menge an Bindemittel erforderlich. Zur besseren Verarbeitbarkeit sind hydraulisch wirksame Zusatzstoffe einsetzbar. Gängige Ausgangsstoffe und Mischverhältnisse für Faserbeton an sich sind zum Beispiel der Richtlinie Faserbeton; Ausgabe März 2002 der Österreichischen Vereinigung für Beton- und Bautechnik, Karlsgasse 5, 1040 Wien zu entnehmen. Der Begriff der Außenschicht bedeutet zunächst nur, dass das innen liegende Rohr von dieser Schicht umfasst ist. Er bedeutet aber nicht zwingend, dass die Außenschicht die äußerste Schicht des Verbundrohres ist. Darüber hinaus können zwischen der Außenschicht und dem innen liegenden Rohr auch noch weitere Zwischenschichten vorhanden sein. Die Faserbewehrung des Betons kann sich über Teile aber auch über die gesamte Außenschicht erstrecken.The durability of the fibers in combination with the preferably alkaline cement stone is of particular importance for the durability of components. The composition of the concrete, in particular the largest grain and the grading curve of the aggregates, the type of fiber used, the fiber geometry and the fiber content should be coordinated. In comparison to reinforced concrete, a higher level of flour meal and a larger amount of binder are generally required. For better processability, hydraulically active additives can be used. Common starting materials and mixing ratios for fiber concrete per se are, for example, the guideline fiber concrete; March 2002 issue of the Austrian Association for Concrete and Construction Technology, Karlsgasse 5, 1040 Vienna. The term outer layer initially means only that the inner tube is covered by this layer. It does not necessarily mean that the outer layer is the outermost layer of the composite pipe. In addition, between the outer layer and the inner tube also more intermediate layers may be present. The fiber reinforcement of the concrete may extend over parts but also over the entire outer layer.
Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe vorgesehen, dass zwischen dem innen liegenden Rohr und der Außenschicht wenigstens eine Zwischenschicht angeordnet ist, die ein Elastomer aufweist.In accordance with a further aspect of the invention, in order to achieve the abovementioned object, at least one intermediate layer comprising an elastomer is arranged between the inner tube and the outer layer.
Hierdurch wird zum einen das innen liegende Rohr zusätzlich gegen das Eindringen von Wasser, und damit im Fall der bevorzugt verwendeten innen liegenden Metalloder Stahlrohre deren Korrosion, zusätzlich verhindert. Ein wichtiger Effekt der elastomerhaltigen Zwischenschicht ist darüber hinaus, die von dem innen liegenden Rohr ausgehenden Spannungskräfte bzw. Zugspannungen auf die äußere Betonummantelung zu reduzieren bzw. zu vermeiden. Diese Spannungen, die beispielsweise durch den Innendruck des transportierten Fluides oder durch die Setzung der verlegten Rohrleitung hervorgerufen werden, können somit durch die vorgesehene Zwischenschicht vorteilhaft kompensiert werden, sodass möglichst geringe Zugspannungen auf die Außenschicht bzw. die Betonummantelung übertragen werden. Die Druckkräfte werden gleichmäßig übertragen und punktuelle Spitzenlasten werden durch Verformung der Zwischenschicht gleichmäßig verteilt.As a result, on the one hand, the inner tube additionally prevents the ingress of water, and thus, in the case of the preferably used inner metal or steel pipes, their corrosion. An important effect of the elastomer-containing intermediate layer is, moreover, to reduce or avoid the tension forces or tensile stresses emanating from the inner tube on the outer concrete casing. These stresses, which are caused for example by the internal pressure of the transported fluid or by the placement of the laid pipeline, can thus be compensated advantageously by the proposed intermediate layer, so that the lowest possible tensile stresses are transmitted to the outer layer or the concrete casing. The compressive forces are transmitted evenly and punctual peak loads are evenly distributed by deformation of the intermediate layer.
Zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit sollten die Materialeigenschaften der Zwischenlage zwei grundlegende mechanische Eigenschaften aufweisen: (a) Reversibilität der Verformungen und (b) ausreichende Bettung des Stahlrohres, um das Beulen des Rohres zu verhindern.To ensure durability, the material properties of the interlayer should have two basic mechanical properties: (a) reversibility of the deformations and (b) adequate bedding of the steel pipe to prevent bulging of the pipe.
Als ein bevorzugtes Material dient Polyurethan. Die Schichtdicke ist den Materialeigenschaften des verwendeten Polyurethans anzupassen und liegt zum Beispiel in der Größenordnung von 5 bis 25 mm, vorzugsweise von 5 bis 10 mm. Gängige Werkstoffdaten sind beispielsweise den Normen DIN 53479, DIN 53519, DIN 53504 und DIN 53517 bzw. ISO 815 zu entnehmen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich die Zwischenschicht wenigstens über einen Großteil der Länge des innen liegenden Rohres erstreckt. Somit wird das innen liegende Rohr von der Zwischenschicht im Wesentlichen vollständig umhüllt. Die beiden Endbereiche des inneren Rohres können jedoch werksseitig auch von der Zwischenschicht freigestellt werden, um bei einer auf dem Bauplatz durchgeführten Verschweißung zweier Rohrteile keine thermische Zerstörung der Zwischenschicht zu verursachen. Nach dem stirnseitigen Verbinden der einzelnen Innenrohre können die unbeschichteten Übergangsbereiche vorzugsweise mit vorgefertigten, elastischen Strukturteilen abgedeckt und mit den bereits vorhandenen Zwischenschichten fluiddicht verbunden werden.As a preferred material is polyurethane. The layer thickness is to be adapted to the material properties of the polyurethane used and is for example in the order of 5 to 25 mm, preferably from 5 to 10 mm. Common material data can be found, for example, in the standards DIN 53479, DIN 53519, DIN 53504 and DIN 53517 or ISO 815. In a preferred embodiment of the invention, it may be provided that the intermediate layer extends over at least a major part of the length of the inner tube. Thus, the inner tube is substantially completely enveloped by the intermediate layer. However, the two end portions of the inner tube can also be exempted from the intermediate layer at the factory to cause no thermal destruction of the intermediate layer at a performed on the building site welding two pipe parts. After the end-side joining of the individual inner tubes, the uncoated transition regions can preferably be covered with prefabricated, elastic structural parts and connected in a fluid-tight manner to the intermediate layers already present.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zwischenschicht direkt an das innen liegende Rohr und/oder direkt an der Betonaußenschicht anliegt. Es können aber auch weitere Zwischenschichten vorgesehen sein.According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the intermediate layer rests directly on the inner tube and / or directly on the concrete outer layer. But it can also be provided more intermediate layers.
Hinsichtlich der Beschaffenheit der Zwischenschicht ist es vorteilhaft, wenn diese reversible Materialeigenschaften aufweist. Damit ist die Zwischenschicht durch die vorhandenen Spannungen bzw. Kräfte keinen bleibenden Veränderungen ausgesetzt, sodass eine diesbezügliche Formveränderung wieder umkehrbar ist. Gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung kann auch vorgesehen sein, wenn die Zwischenschicht derart ausgebildet ist, dass eine radiale Ausdehnung des innen liegenden Rohres, vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 5 mm, kompensierbar ist. In diesem Zusammenhang kann es auch günstig sein, wenn die Stärke der Zwischenschicht größer als 1 cm, vorzugsweise größer als 2,5 cm, ist. Zweckmäßigerweise kann es hierbei auch sein, dass das Druck-Elastizitätsmodul - zum Beispiel gemessen nach DIN 53517 bzw. ISO 815 - der Zwischenschicht zwischen 0,6 MN/m2 bis 600 MN/m2 liegt. Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn die Querdehnzahl - Versuchsrandbedingungen zum Beispiel gemäß DIN 53504 - der Zwischenschicht kleiner als 0,4, vorzugsweise kleiner als 0,1 , ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch, dass die Reversibilität - zum Beispiel gemessen nach DIN 53517 bzw. ISO 815 bei Umgebungstemperatur gemäß Punkt 6.2 dieser Norm - der Zwischenschicht vorzugsweise größer als 98 % beträgt. Diese Angaben zur Zwischenschicht sind als grobe Richtlinien zu verstehen und sollten daher keinen restriktiven Charakter implizieren, da die Beschaffenheit der Zwischenschicht je nach Anwendungsfall zu beurteilen und dementsprechend auszuwählen ist.With regard to the nature of the intermediate layer, it is advantageous if it has reversible material properties. Thus, the intermediate layer is exposed by the existing stresses or forces no lasting changes, so that a related change in shape is reversible again. According to an exemplary embodiment of the invention may also be provided when the intermediate layer is formed such that a radial extent of the inner tube, preferably in the order of about 5 mm, is compensated. In this context, it may also be favorable if the thickness of the intermediate layer is greater than 1 cm, preferably greater than 2.5 cm. Appropriately, it can also be the case that the compressive modulus of elasticity, for example measured according to DIN 53517 or ISO 815, of the intermediate layer is between 0.6 MN / m 2 to 600 MN / m 2 . It may likewise be advantageous if the transverse strain number - experimental boundary conditions, for example according to DIN 53504 - of the intermediate layer is less than 0.4, preferably less than 0.1. A further advantageous embodiment of the invention results from the fact that the reversibility - for example, measured according to DIN 53517 or ISO 815 at ambient temperature according to point 6.2 of this standard - the intermediate layer is preferably greater than 98%. This information about the intermediate layer should be understood as a rough guide and therefore should not imply a restrictive character, since the nature of the interlayer should be assessed and selected according to the application.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zwischenschicht, vorzugsweise vollständig, auf Basis von Polyurethan gebildet ist. Diese formfesten, aber elastisch verformbaren Kunststoffe können hierbei vorteilhaft eingesetzt werden, da sich diese bei Zug- und Druckbelastung verformen, aber im Anschluss daran in ihre Ausgangsform zurückfinden können. Dabei kann es auch zweckmäßig sein, wenn die Zwischenschicht auf das Rohr aufschäumbar ist. In diesem Zusammenhang können Weich- bzw. Integralschaumkomponenten Verwendung finden. Ein Vorteil des geschäumten Materials liegt in der Eigenschaft, entstehende Drücke durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten in der Matrix zu kompensieren.According to a further embodiment of the invention it can be provided that the intermediate layer, preferably completely, is formed on the basis of polyurethane. These dimensionally stable, but elastically deformable plastics can be used advantageously here, since these deform under tensile and compressive load, but can subsequently find their way back to their original shape. It may also be expedient if the intermediate layer can be foamed onto the tube. In this context, soft foam or integral foam components can be used. An advantage of the foamed material lies in the property of compensating for resulting pressures due to different coefficients of expansion in the matrix.
Alternativ oder ergänzend kann es auch von Vorteil sein, wenn die Zwischenschicht zumindest teilweise Polyurethangel umfasst. Hierbei handelt es sich um ein massives, jedoch sehr weich eingestelltes Material, welches unter Berücksichtigung der prinzipiellen mechanischen Anforderungen definierte Dehnfugen zum Ausweichen benötigt.Alternatively or additionally, it may also be advantageous if the intermediate layer at least partially comprises polyurethane gel. This is a solid, but very soft set material, which, taking into account the principal mechanical requirements defined expansion joints needed to dodge.
Die Auswahl der Zwischenschicht ist jedoch von den zu erwartenden Faktoren abhängig, wie zum Beispiel Feuchtebereiche der elastomeren Zwischenschicht, zu erwartende Temperaturbereiche, zu erwartende chemische Milieus, etc. Der Nutzungszeitraum der vorgeschlagenen Verbundrohre kann dabei mit mindestens 50 Jahren festgesetzt werden.The choice of the intermediate layer, however, depends on the expected factors, such as moisture ranges of the elastomeric intermediate layer, expected temperature ranges, expected chemical environments, etc. The useful life of the proposed composite pipes can be set at least 50 years.
Auch sind im Zusammenhang mit der Zwischenschicht gute Adhäsionseigenschaften auf Stahl und Beton von Relevanz. Ein wichtiger Faktor ist dabei die Temperaturbeständigkeit während der Bauphase, da der thermische Impact durch das Verschweißen der einzelnen Rohrabschnitte an vorzusehenden Verbindungen eines definierten Abstandes der Zwischenschicht von den jeweiligen Rohrenden bedarf. Die Zwischenschicht ist daher werksseitig günstigerweise mit einem definierten Abstand zu den Schweißnahtstellen anzuordnen. Die Stärke der elastomeren Zwischenschicht ist den gewählten Materialeigenschaften der Sandwichbauweise und somit den Randbedingungen entsprechend anzupassen. Als wesentliche Einflussgrößen sind der Rohrdurchmesser des innen liegenden Stahlrohres, die Stahlgüte und der geforderte Innendruck durch die Flüssigkeit zu nennen.Also, in connection with the intermediate layer, good adhesion properties on steel and concrete are of relevance. An important factor is the temperature resistance during the construction phase, since the thermal impact requires by the welding of the individual pipe sections to be provided connections of a defined distance of the intermediate layer of the respective pipe ends. The intermediate layer is therefore conveniently located at the factory with a defined distance to the welds. The strength of the elastomeric intermediate layer must be adapted to the selected material properties of the sandwich construction and thus to the boundary conditions. The main influencing factors are the pipe diameter of the inner steel pipe, the steel grade and the required internal pressure due to the liquid.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das innen liegende Rohr im Querschnitt vorzugsweise kreisrund ausgebildet ist. Ebenso sind in alternativer Weise auch andere Querschnittsflächen der innen liegenden Rohre möglich. Beispielhaft kann die Dimension derart getroffen werden, dass das innen liegende Rohr einen Durchmesser größer als 0,5 m, vorzugsweise größer als 3,5 m, aufweist. Auch kann es dabei zweckmäßig sein, dass die Stärke der Wandung des innen liegenden Rohres größer als 10 mm, vorzugsweise größer als 20 mm, beträgt.In one embodiment of the invention can be provided that the inner tube is preferably circular in cross-section. Likewise, other cross-sectional areas of the inner tubes are possible in an alternative manner. By way of example, the dimension can be made such that the inner tube has a diameter greater than 0.5 m, preferably greater than 3.5 m. It may also be expedient that the thickness of the wall of the inner tube is greater than 10 mm, preferably greater than 20 mm.
Zur Komplettierung der äußeren Betonummantelung wird auf ein bewährtes Sprühverfahren von faserbewehrten Spritzbetonkomponenten zurückgegriffen. Dieses Verfahren wird im Tunnelbau bereits erfolgreich angewendet. Alternativ kann die Betonummantelung auch manuell in entsprechender Konsistenz aufgebracht werden.To complete the outer concrete coating, a proven spray method of fiber-reinforced shotcrete components is used. This method is already successfully used in tunneling. Alternatively, the concrete casing can also be applied manually in appropriate consistency.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das innen liegende Rohr an seiner Innenseite eine Innenschicht, vorzugsweise eine Mörtelschicht oder eine Kunststoffschicht, aufweist. Durch diese Maßnahme wird das innen liegende Rohr gegen Erosion nach innen geschützt. Die innere Mörtelauskleidung kann dabei mittels eines Schleuderbetonverfahrens aufgebracht werden und der Schweißnahtbereich zwischen zwei benachbarten Rohrteilen in manueller Weise. Aus Sicht des Korrosionsschutzes ist hinzuzufügen, dass eine innere Zementmörtelauskleidung eine passivierende Wirkung gegenüber dem Stahl hat, „selbstheilend" ist und ein aktiver kathodischer Korrosionsschutz somit innerhalb des Rohres nicht zwingend notwendig ist. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, eine Innenauskleidung mit Kunststoff vorzusehen, die ebenfalls auf Basis von Polyurethan gebildet sein kann. Somit kann die Ausgestaltung derart getroffen sein, dass sowohl auf der Innenseite als auch auf der Außenseite des innen liegenden Rohres zumindest eine Schicht angeordnet ist, die zumindest teilweise ein Elastomer aufweist. Die erfindungsgemäße Anordnung ist gekennzeichnet durch wenigstens zwei Verbundrohre der in Rede stehenden Art. Günstigerweise ist dabei vorgesehen, dass die Verbundrohre an ihren Stirnseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind. Damit sind auch bei unterschiedlicher Setzung der Rohrschüsse aufgrund der Elastizität der verbundenen innen liegenden Rohre Leckagen vermieden. Bei metallischen Rohren kann zusätzlich ein kathodischer Korrosionsschutz durchgehend gewährleistet werden. Zusätzlich können die innen liegenden Rohre durch die Verschweißung bzw. Verbindung Längskräfte aufnehmen, wodurch aufwendige Festpunkte bei Krümmern, Durchmesseränderungen und Abzweigungen der Rohrleitungen vermeidbar sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn der Übergangsbereich zwischen zwei verbundenen bzw. verschweißten Verbundrohren durch vorzugsweise vorgefertigte elastische Strukturformteile abgedeckt ist. Auf diese Weise wird der fehlende Abschnitt der elastomeren Zwischenschicht nach dem Verschweißen der Stahlrohre mittels der vorstehend genannten Strukturformteile ummantelt. Als Material kann ein massiges Elastomer herangezogen werden. Günstigerweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Eigenschaften der Strukturformteile und die Eigenschaften der elastomeren Zwischenschicht, die sich über den Großteil der Länge des innen liegenden Rohres erstreckt, im Wesentlichen äquivalent sind.According to a preferred embodiment of the invention it can be provided that the inner tube has on its inner side an inner layer, preferably a mortar layer or a plastic layer. By this measure, the inner tube is protected against erosion inwards. The inner mortar lining can be applied by means of a spun concrete method and the weld seam area between two adjacent pipe parts in a manual manner. From the point of view of corrosion protection, it should be added that an inner cement mortar lining has a passivating effect on the steel, is "self-healing" and thus active cathodic protection is not absolutely necessary within the pipe, but it is also within the scope of the invention to have an inner lining with plastic Thus, the configuration may be such that at least one layer is disposed on both the inside and on the outside of the inner tube, which at least partially comprises an elastomer. The arrangement according to the invention is characterized by at least two composite pipes of the type in question. Conveniently, it is provided that the composite pipes are connected to one another at their end faces, preferably welded, are. As a result, leaks are avoided even with different setting of the pipe sections due to the elasticity of the connected inner tubes. In the case of metallic pipes, cathodic corrosion protection can additionally be ensured throughout. In addition, the internal pipes can absorb longitudinal forces by the welding or connection, whereby elaborate fixed points in manifolds, changes in diameter and branches of the pipes can be avoided. It may be expedient if the transition region between two connected or welded composite pipes is covered by preferably prefabricated elastic structural moldings. In this way, the missing portion of the elastomeric intermediate layer after the welding of the steel tubes by means of the above-mentioned structural moldings is encased. As material, a bulky elastomer can be used. Conveniently, it can be provided that the properties of the structural moldings and the properties of the elastomeric intermediate layer, which extends over the majority of the length of the inner tube, are substantially equivalent.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass gegen Korrosion des Verbundrohres ein, vorzugsweise aktiver, kathodischer Korrosionsschutz vorgesehen ist. Das erfindungsgemäße Verbundrohr kann, wie alle metallischen Rohrleitungen, durch aktiven kathodischen Korrosionsschutz (KKS) gegen Außenkorrosion geschützt werden. Der Schutzstrom wird hierbei durch galvanische Anoden oder durch technische Gleichstromquellen (Fremdstrom) außerhalb der Rohrleitung erzeugt. Stand der Technik bei großen Rohrleitungssystemen ist der kathodische Schutz mit Fremdstrom, da die Stromabgabe regelbar, „unbegrenzt" und die Wirksamkeit der Schutzanlage überprüfbar ist. Die Anzahl und Größe der Schutzanlagen werden entsprechend dem Schutzstrombedärf, der abhängig von Rohrleitungstyp, Rohrleitungsdurchmesser und Rohrleitungslänge ist, ausgelegt. Die Schutzanlagen bestehen aus einem Anodenfeld, einem Gleichrichter und der Verbindungsleitung zur Rohrleitung. Üblicherweise werden die Schutzanlagen an Anfangs- und Endpunkten, im Bereich von Schieberstation o.a. eingerichtet. Entlang der Rohrleitung werden in regelmäßigen Abständen Messstellen mit der Rohrleitung verbunden, um die Wirksamkeit der Schutzmaßnahmen bzw. die Einhaltung der Schutzkriterien überprüfen zu können. Durch regelmäßige Messungen können Beschädigungen der Isolierung frühzeitig erkannt, lokalisiert und beurteilt werden.A further embodiment of the invention provides that against corrosion of the composite pipe, a preferably active, cathodic corrosion protection is provided. Like all metallic pipelines, the composite pipe according to the invention can be protected against external corrosion by active cathodic corrosion protection (PPS). The protection current is generated here by galvanic anodes or by technical DC power sources (external current) outside the pipeline. The state of the art in large piping systems is the cathodic protection with external current, since the power output is controllable, "unlimited" and the effectiveness of the protection system is verifiable.The number and size of the protection systems are according to the Schutzstrombedärf, which depends on piping type, pipe diameter and pipe length, The protection systems consist of an anode field, a rectifier and the connecting line to the pipeline.Usually, the protection systems are set up at the start and end points, in the area of the slide valve station etc. Piping is connected to the pipeline at regular intervals along the pipeline in order to Check the effectiveness of the protective measures or the compliance with the protection criteria. Regular measurements can be used to detect, localize and assess damage to the insulation at an early stage.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Folgenden näher erläutert. Darin zeigt bzw. zeigen:Further details and advantages of the present invention will be explained in more detail below with reference to the description of the figures with reference to the drawings. It shows or shows:
Fig. 1 : eine schematische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Verbundrohres, Fig. 2: das teilweise aufgebrochene Verbundrohr in einer perspektivischenFig. 1: a schematic front view of a composite pipe according to the invention, Fig. 2: the partially broken composite pipe in a perspective
Darstellung,Presentation,
Fig. 3: eine Anordnung mit zwei stirnseitig verschweißten Verbundrohren in einer teilweise aufgebrochenen perspektivischen Darstellung.3 shows an arrangement with two frontally welded composite pipes in a partially broken perspective view.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Frontansicht eines Verbundrohres 1. Dieses weist ein innen liegendes vorzugsweise starres metallisches Rohr 2 auf, an dessen Innenseite sich eine Innenschicht 5, vorzugsweise eine aufgebrachte Mörtelschicht oder eine Kunststoffschicht, befindet. An der Außenseite des innen liegenden Rohres 2 ist gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Zwischenschicht 3, die ein Elastomer aufweist, angeordnet. Diese Elastomerschicht 3 dient zur Reduktion bzw. Kompensation der Zugspannungen, die beispielsweise aus dem Innendruck des transportierten Fluides resultieren. Diese insbesondere in radialer Richtung des innen liegenden Rohres 1 wirkenden Ausdehnungen werden durch die Zwischenschicht 3 kompensiert, sodass möglichst geringe Zugspannungen auf die Außenschicht 4 übertragen werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die elastomere Zwischenschicht 3 einerseits direkt am inneren Rohr 2 und andererseits direkt an der Betonummantelung 4 an. Die Außenschicht 4 weist gemäß des ersten Aspektes der Erfindung faserbewehrten Beton auf. Dieser dient als Haupttragelement und birgt keine Korrosionsgefahr in sich.Fig. 1 shows schematically a front view of a composite pipe 1. This has an internal preferably rigid metallic tube 2, on the inside of which an inner layer 5, preferably an applied mortar layer or a plastic layer, is located. On the outside of the inner tube 2, according to the second aspect of the present invention, at least one intermediate layer 3 comprising an elastomer is disposed. This elastomer layer 3 is used to reduce or compensate for the tensile stresses resulting, for example, from the internal pressure of the transported fluid. These expansions acting in particular in the radial direction of the inner tube 1 are compensated by the intermediate layer 3, so that the lowest possible tensile stresses are transmitted to the outer layer 4. In the embodiment shown, the elastomeric intermediate layer 3 is on the one hand directly to the inner tube 2 and on the other hand directly to the concrete casing 4 at. The outer layer 4 comprises fiber-reinforced concrete according to the first aspect of the invention. This serves as the main support element and does not pose any risk of corrosion.
Fig. 2 zeigt eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung des Verbundrohres 1 aus Fig. 1. Zu erkennen ist das in Sandwichbauweise hergestellte Verbundrohr 1 mit Innenschicht 5 und Stahlzylinder 2, wobei zwischen dem Stahlzylinder 2 und der äußeren Betonummantelung 4 eine Zwischenschicht 3 angeordnet ist, die auf Basis eines Elastomers, vorzugsweise auf Basis von Polyurethan gebildet ist.2 shows a partially broken-away perspective view of the composite pipe 1 from FIG. 1. The composite pipe 1 produced in a sandwich construction with inner layer 5 and steel cylinder 2 can be seen, an intermediate layer 3 between the steel cylinder 2 and the outer concrete casing 4 is arranged, which is formed on the basis of an elastomer, preferably based on polyurethane.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung mit zwei Verbundrohren 1 und 1', die stirnseitig an ihren U mfangsf lachen miteinander verschweißt sind. Da beim Schweißvorgang sehr hohe Temperaturen entstehen, sind die Endbereiche der beiden Stahlzylinder 2 und 2' vorerst unbeschichtet. Nach dem Verschweißen der beiden Stahlzylinder 2 und 2' werden die unbeschichteten Bereiche zwischen den beiden Elastomerschichten 3 und 3' mittels vorgefertigter elastischer Strukturformteile ummantelt und dabei vorzugsweise fluiddicht mit den bereits existierenden Elastomerschichten 3 und 3' verbunden. Nach dem Anbringen einer flächendeckenden Zwischenschicht 3 wird die Betonummantelung 4 mittels Spritzbeton aufgetragen, wobei zur Armierung der Betonummantelung 4 Fasern, vorzugsweise Kunststofffasem, in Umfangs- und/oder Längsrichtung vorgesehen sind. Ein Vorteil der in Fig. 3 gezeigten Konstruktion liegt in der Tatsache, dass durch die elastomere Zwischenschicht 3 und 3' auftretende Zug- und Druckbelastungen auf die äußere Betonummantelung 4 ausgeglichen werden können. Zudem eignet sich diese Konstruktion auch für einen aktiven kathodischen Korrosionsschutz. Erdverlegte Rohrleitungen gemäß dem Stand der Technik unterliegen einer Korrosionsgefährdung, wenn die in der Betonaußenschicht vorgesehenen Bewehrungsstähle mit dem umgebenden Erdboden in Kontakt kommen. Durch die vorgeschlagene, widerstandsfähige Umhüllung mit faserbewehrtem Beton ist dieses Problem vermieden. Zusätzlich kann aber trotzdem mittels kathodischem Korrosionsschutz wirksam der Korrosionsgefährdung noch weiter begegnet werden. Da derartige Maßnahmen für den hierfür zuständigen Fachmann bekannt sind, wird diesbezüglich auf detaillierte Ausführungen verzichtet. Die kathodischenFig. 3 shows a perspective view of an arrangement with two composite pipes 1 and 1 ', the front side laughing at their U mängsf are welded together. Since very high temperatures occur during the welding process, the end regions of the two steel cylinders 2 and 2 'are initially uncoated. After the two steel cylinders 2 and 2 'have been welded together, the uncoated regions between the two elastomer layers 3 and 3' are encased by prefabricated elastic structural molded parts, preferably fluid-tightly connected to the already existing elastomer layers 3 and 3 '. After the application of a full-coverage intermediate layer 3, the concrete casing 4 is applied by means of shotcrete, wherein for reinforcing the concrete casing 4 fibers, preferably plastic fibers, are provided in the circumferential and / or longitudinal direction. An advantage of the construction shown in FIG. 3 lies in the fact that tensile and compressive stresses occurring due to the elastomeric intermediate layer 3 and 3 'can be compensated for on the outer concrete casing 4. In addition, this construction is also suitable for active cathodic corrosion protection. Underground pipelines according to the prior art are at risk of corrosion if the reinforcing steels provided in the concrete outer layer come into contact with the surrounding soil. The proposed, robust sheathing with fiber reinforced concrete avoids this problem. In addition, however, the corrosion risk can still be effectively counteracted by means of cathodic corrosion protection. Since such measures are known to the person skilled in the art, detailed explanations are omitted in this regard. The cathodic
Korrosionsschutzmaßnahmen können daher alle gemäß dem Stand der Technik bekannten Lösungen umfassen.Corrosion protection measures may therefore include all known in the art solutions.
Eine beispielhafte Dimensionierung eines erfindungsgemäßen Verbundrohres kann dahingehend erfolgen, dass für einen Stahlzylinder mit einem Durchmesser von 3,5 m und einem Innendruck von 50 Bar gemäß internationaler Normung für Stahlbau - zum Beispiel gemäß dem American National Standards Institute (ANSI) - eine Stahldicke von 22 mm vorgeschrieben ist. Die radiale Ausdehnung des Stahlrohres kann in diesem Fall bis zu 4 mm betragen. Diese radiale Ausdehnung des Stahlrohres ist durch eine geeignete elastomere Zwischenschicht zu kompensieren, um möglichst geringe Zugspannungen auf das äußere Haupttragelement - den faserbewehrten Betonmantel 4 - zu übertragen. Die zur Kompensation notwendige Schichtstärke der Zwischenschicht 3 hängt in erster Linie von der Wahl des Materials ab. Unter Voraussetzung der vorstehend genannten Beispieldimensionierung eines Stahlzylinders 2 kann von einer Schichtstärke der Zwischenschicht 3 von 1 ,5 bis 3 cm ausgegangen werden.An exemplary dimensioning of a composite pipe according to the invention can be carried out so that for a steel cylinder with a diameter of 3.5 m and an internal pressure of 50 bar according to international standards for steel construction - for example, according to the American National Standards Institute (ANSI) - a steel thickness of 22 mm is prescribed. The radial extent of the steel tube can be up to 4 mm in this case. This radial expansion of the steel tube is through To compensate for a suitable elastomeric intermediate layer in order to transmit the lowest possible tensile stresses on the outer main support element - the fiber-reinforced concrete shell 4 -. The necessary for compensation layer thickness of the intermediate layer 3 depends primarily on the choice of material. On the assumption of the abovementioned example dimensioning of a steel cylinder 2, a layer thickness of the intermediate layer 3 of 1.5 to 3 cm can be assumed.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel, sondern umfasst bzw. erstreckt sich auf alle Varianten und technischen Äquivalente, welche in die Reichweite der nachfolgenden Ansprüche fallen können.The present invention is not limited to the embodiment shown, but includes all variants and technical equivalents, which may fall within the scope of the following claims.
Selbstverständlich können auch zwei oder mehrere beschriebene Zwischenschichten, die zumindest teilweise Elastomere umfassen, oder faserbewehrte Betonschichten inOf course, two or more described intermediate layers, which at least partially comprise elastomers, or fiber-reinforced concrete layers in
Sandwichbauweise angebracht werden. Auch können die elastomeren Schichten gegebenenfalls unter Zusatz von Weichmachern angeordnet werden.Sandwich construction to be installed. If desired, the elastomeric layers can also be arranged with the addition of plasticizers.
Erfindungsgemäße Verbundrohre 1 sind beispielsweise für Trinkwasserpipelines, inComposite pipes 1 according to the invention are, for example, for drinking water pipelines, in
Abwassersystemen oder auch in Erdgas-Fernleitungen vorteilhaft einsetzbar. Sewage systems or in natural gas pipelines advantageously used.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Verbundrohr, insbesondere zum Transport von Fluiden mit hohem Druck, insbesondere zum Verlegen im Erdreich, mit wenigstens einem innen liegenden1. Composite pipe, in particular for the transport of fluids at high pressure, in particular for laying in the ground, with at least one inside
Rohr und wenigstens einer das Rohr umgebenden Außenschicht aus Beton, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (4) faserbewehrten, vorzugsweise kunststofffaserbewehrten, Beton aufweist.Pipe and at least one outer layer surrounding the pipe of concrete, characterized in that the outer layer (4) has fiber-reinforced, preferably plastic fiber-reinforced concrete.
2. Verbundrohr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) als Metallrohr, vorzugsweise als Stahlrohr, ausgebildet ist.2. A composite pipe according to claim 1, characterized in that the inner tube (2) is designed as a metal tube, preferably as a steel tube.
3. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) im Querschnitt vorzugsweise kreisrund ausgebildet ist.3. Composite pipe according to one of claims 1 or 2, characterized in that the inner tube (2) is preferably circular in cross-section.
4. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) einen Durchmesser größer als 0,5 m, vorzugsweise größer als 3,5 m, aufweist.4. The composite pipe according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inner tube (2) has a diameter greater than 0.5 m, preferably greater than 3.5 m.
5. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) starr ausgebildet ist.5. The composite pipe according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inner tube (2) is rigid.
6. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Wandung des innen liegenden Rohres (2) größer als 10 mm, vorzugsweise größer als 20 mm, beträgt.6. Composite pipe according to one of claims 1 to 5, characterized in that the thickness of the wall of the inner tube (2) is greater than 10 mm, preferably greater than 20 mm.
7. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) an seiner Innenseite eine Innenschicht (5), vorzugsweise eine Mörtelschicht oder eine Kunststoffschicht, aufweist.7. The composite pipe according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner tube (2) on its inner side an inner layer (5), preferably a mortar layer or a plastic layer.
8. Verbundrohr, insbesondere zum Transport von Fluiden mit hohem Druck, insbesondere zum Verlegen im Erdreich, mit wenigstens einem innen liegenden Rohr und wenigstens einer das Rohr umgebenden Außenschicht aus Beton, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem innen liegenden Rohr (2) und der Außenschicht (4) wenigstens eine Zwischenschicht (3) angeordnet ist, die ein Elastomer aufweist.8. A composite pipe, in particular for the transport of fluids at high pressure, in particular for laying in the ground, with at least one inner pipe and at least one outer layer surrounding the pipe concrete, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that between the inner tube (2) and the outer layer (4) at least one intermediate layer (3) is arranged, which has an elastomer.
9. Verbundrohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die9. The composite pipe according to claim 8, characterized in that the
Zwischenschicht (3) wenigstens über einen Großteil der Länge des innen liegenden Rohres (2) erstreckt.Intermediate layer (3) extends over at least a majority of the length of the inner tube (2).
10. Verbundrohr nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) mit ihrer Innenseite direkt an der Außenseite des innen liegenden Rohres (2) anliegt.10. A composite pipe according to claim 8 or 9, characterized in that the intermediate layer (3) rests with its inner side directly on the outside of the inner tube (2).
11. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) mit ihrer Außenseite direkt an der Innenseite der Außenschicht (4) anliegt.11. A composite pipe according to one of claims 8 to 10, characterized in that the intermediate layer (3) rests with its outer side directly on the inside of the outer layer (4).
12. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) das innen liegende Rohr (2) im Wesentlichen vollständig umgibt.12. A composite pipe according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the intermediate layer (3) surrounds the inner tube (2) substantially completely.
13. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) reversible Materialeigenschaften aufweist.13. A composite pipe according to any one of claims 8 to 12, characterized in that the intermediate layer (3) has reversible material properties.
14. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) derart ausgebildet ist, dass eine radiale14. A composite pipe according to any one of claims 8 to 13, characterized in that the intermediate layer (3) is formed such that a radial
Ausdehnung des innen liegenden Rohres (2), vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 5 mm, kompensierbar ist.Extension of the inner tube (2), preferably in the order of about 5 mm, is compensated.
15. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Zwischenschicht (3) größer als 0,5 cm, vorzugsweise größer als 2,5 cm, ist.15. A composite pipe according to any one of claims 8 to 14, characterized in that the thickness of the intermediate layer (3) is greater than 0.5 cm, preferably greater than 2.5 cm.
16. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Druck-Elastizitätsmodul der Zwischenschicht (3) zwischen 0,6 MN/m2 bis 600 MN/m2 liegt. 16. A composite pipe according to any one of claims 8 to 15, characterized in that the compressive modulus of elasticity of the intermediate layer (3) is between 0.6 MN / m 2 to 600 MN / m 2 .
17. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Querdehnzahl der Zwischenschicht (3) kleiner als 0,4, vorzugsweise kleiner als 0,1 , ist.17. A composite pipe according to any one of claims 8 to 16, characterized in that the transverse expansion coefficient of the intermediate layer (3) is less than 0.4, preferably less than 0.1, is.
18. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reversibilität der Zwischenschicht (3) vorzugsweise größer als 98 % beträgt.18. A composite pipe according to any one of claims 8 to 17, characterized in that the reversibility of the intermediate layer (3) is preferably greater than 98%.
19. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3), vorzugsweise vollständig, auf Basis von Polyurethan gebildet ist.19. A composite pipe according to any one of claims 8 to 18, characterized in that the intermediate layer (3), preferably completely, is formed on the basis of polyurethane.
20. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) auf das Rohr aufschäumbar ist.20. The composite pipe according to one of claims 8 to 19, characterized in that the intermediate layer (3) can be foamed onto the pipe.
21. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) Polyurethangel umfasst.21. A composite pipe according to any one of claims 8 to 20, characterized in that the intermediate layer (3) comprises polyurethane gel.
22. Verbundrohr nach einem der Ansprüche 8 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das innen liegende Rohr (2) als Metallrohr, vorzugsweise als Stahlrohr, ausgebildet ist.22. A composite pipe according to any one of claims 8 to 21, characterized in that the inner tube (2) is designed as a metal tube, preferably as a steel tube.
23. Anordnung mit wenigstens zwei Verbundrohren nach einem der Ansprüche 1 bis 22.23. Arrangement with at least two composite pipes according to one of claims 1 to 22.
24. Anordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die innen liegenden Rohre (2) an ihren Stirnseiten miteinander verbunden, vorzugsweise verschweißt, sind.24. Arrangement according to claim 23, characterized in that the inner tubes (2) connected to one another at their end faces, preferably welded, are.
25. Anordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich zwischen zwei verbundenen Verbundrohren (1 , 1 ') durch, vorzugsweise vorgefertigte, elastische Strukturformteile abgedeckt ist. 25. The arrangement according to claim 23 or 24, characterized in that the transition region between two connected composite pipes (1, 1 ') is covered by, preferably prefabricated, elastic structural moldings.
26. Anordnung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass gegen Korrosion des Verbundrohres (1) ein, vorzugsweise aktiver, kathodischer Korrosionsschutz vorgesehen ist. 26. Arrangement according to one of claims 23 to 25, characterized in that against corrosion of the composite pipe (1), a preferably active, cathodic corrosion protection is provided.
PCT/AT2006/000046 2006-02-07 2006-02-07 Composite pipe containing fibre-reinforced concrete WO2007090209A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/AT2006/000046 WO2007090209A1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Composite pipe containing fibre-reinforced concrete

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/AT2006/000046 WO2007090209A1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Composite pipe containing fibre-reinforced concrete

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007090209A1 true WO2007090209A1 (en) 2007-08-16

Family

ID=36972834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/AT2006/000046 WO2007090209A1 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Composite pipe containing fibre-reinforced concrete

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007090209A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269299A (en) * 2011-08-01 2011-12-07 谭江南 Plastic, concrete and fiber composite pipe with reinforcing rib
CN103470871A (en) * 2013-10-08 2013-12-25 苏州新区华士达工程塑胶有限公司 Novel steel pipe with plastic sleeve
CN108506591A (en) * 2018-04-28 2018-09-07 安徽砼宇特构科技有限公司 A kind of concrete plug equipped with Hermetical connecting structure
CN110159843A (en) * 2019-06-27 2019-08-23 宁夏青龙管业股份有限公司 A kind of steel cylinder type concrete pressure pipe and water pipeline

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3742985A (en) * 1967-01-31 1973-07-03 Chemstress Ind Inc Reinforced pipe
US3945782A (en) * 1972-07-27 1976-03-23 Amey Roadstone Corporation Limited Concrete pipes
GB2035286A (en) * 1978-10-25 1980-06-18 Owens Corning Fiberglass Corp Glass fiber reinforced cements and process for manufacture of same
FR2468057A3 (en) * 1979-10-18 1981-04-30 Arbed Casing steel pipe in concrete - involves cylindrical mould in three segments with lateral segments articulating relative to invert segment
JPH10281350A (en) * 1997-04-04 1998-10-23 Toyobo Co Ltd Reinforced steel pipe for burying
US6155305A (en) * 1994-08-29 2000-12-05 Sumner; Glen R. Offshore pipeline with waterproof thermal insulation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3742985A (en) * 1967-01-31 1973-07-03 Chemstress Ind Inc Reinforced pipe
US3945782A (en) * 1972-07-27 1976-03-23 Amey Roadstone Corporation Limited Concrete pipes
GB2035286A (en) * 1978-10-25 1980-06-18 Owens Corning Fiberglass Corp Glass fiber reinforced cements and process for manufacture of same
FR2468057A3 (en) * 1979-10-18 1981-04-30 Arbed Casing steel pipe in concrete - involves cylindrical mould in three segments with lateral segments articulating relative to invert segment
US6155305A (en) * 1994-08-29 2000-12-05 Sumner; Glen R. Offshore pipeline with waterproof thermal insulation
JPH10281350A (en) * 1997-04-04 1998-10-23 Toyobo Co Ltd Reinforced steel pipe for burying

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102269299A (en) * 2011-08-01 2011-12-07 谭江南 Plastic, concrete and fiber composite pipe with reinforcing rib
CN103470871A (en) * 2013-10-08 2013-12-25 苏州新区华士达工程塑胶有限公司 Novel steel pipe with plastic sleeve
CN108506591A (en) * 2018-04-28 2018-09-07 安徽砼宇特构科技有限公司 A kind of concrete plug equipped with Hermetical connecting structure
CN110159843A (en) * 2019-06-27 2019-08-23 宁夏青龙管业股份有限公司 A kind of steel cylinder type concrete pressure pipe and water pipeline

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69905081T2 (en) SYSTEM FOR THE STORAGE OF NATURAL GAS
EP1952075A1 (en) Probe end piece
DE3537427A1 (en) METHOD FOR CONNECTING PIPE SECTIONS TO A PIPELINE AND PIPE SECTION FOR A PIPELINE
DE102005040836A1 (en) Composite hose with a corrugated metal tube
WO2007090209A1 (en) Composite pipe containing fibre-reinforced concrete
DE4446001C2 (en) Flexible gas line
DE102008047662B3 (en) Post-cladding of the weld joint area of steel pipelines encased in cement mortar as well as a steel pipe sheathed with cement
EP0044468A2 (en) Heat-insulated tubing element and tubing system comprising such tubing elements as well as methods for manufacturing of said tubing element and said tubing system
DE3931613C1 (en)
DE102006007203A1 (en) Composite conveyor tube
DE4103278A1 (en) Thermal insulation element between balcony and main building - has sealing rings to prevent corrosion of reinforcing rods
DE2743639A1 (en) CONCRETE SUPPORTS REINFORCED WITH FLEXIBLE ROD AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SAME
DE3245462C2 (en)
DE8525294U1 (en) Tubular structure
DE2730206A1 (en) PANEL-SHAPED CONSTRUCTION MATERIAL AND METHOD OF JOINING THE PANELS EDGE TO EDGE
EP1045081B1 (en) Reinforcing bar
DE19718021B4 (en) Thermally insulating component
DE2607317B2 (en) Pipe fitting
DE2261537A1 (en) FLEXIBLE COUPLING
DE102018132949A1 (en) Pipe made of steel with a plastic coating as a protective layer against mechanical damage, manufacturing process for this and piping from it
DE29900679U1 (en) Jacking pipe for underground laying of pipes
DE202018002052U1 (en) Thermally decoupled tube holder with high mechanical load capacity
DE102008028488A1 (en) Earth heat collector includes hollow body system with capillary tube connecting piece for passage of fluid heat carrier has high degree of environmental compatibility, especially in water protection technology and gives increased heat yield
DE60314463T2 (en) MEANS AND METHOD FOR SEALING CONCRETE CONSTRUCTION COMPOUNDS AND PROCESS FOR PREPARING SUCH SEALANTS
DE102018131771B4 (en) Support device for supporting a structure and method for rehabilitation of a pile

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06704689

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1