WO2014209171A1 - Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода - Google Patents

Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода Download PDF

Info

Publication number
WO2014209171A1
WO2014209171A1 PCT/RU2014/000456 RU2014000456W WO2014209171A1 WO 2014209171 A1 WO2014209171 A1 WO 2014209171A1 RU 2014000456 W RU2014000456 W RU 2014000456W WO 2014209171 A1 WO2014209171 A1 WO 2014209171A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixture
mixing
cement
water
coating
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000456
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Игорь Иванович ШАПОРИН
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП"
Priority to EA201501155A priority Critical patent/EA030349B1/ru
Priority to CA2917067A priority patent/CA2917067C/en
Publication of WO2014209171A1 publication Critical patent/WO2014209171A1/ru
Priority to IL242975A priority patent/IL242975A0/en
Priority to NO20160074A priority patent/NO20160074A1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/04—Portland cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/048—Granite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/14—Minerals of vulcanic origin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/30—Oxides other than silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/30—Oxides other than silica
    • C04B14/308—Iron oxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L1/00—Laying or reclaiming pipes; Repairing or joining pipes on or under water
    • F16L1/12—Laying or reclaiming pipes on or under water
    • F16L1/20—Accessories therefor, e.g. floats, weights
    • F16L1/24—Floats; Weights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
    • F16L58/06—Coatings characterised by the materials used by cement, concrete, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00—Rigid pipes
    • F16L9/14—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups
    • F16L9/153—Compound tubes, i.e. made of materials not wholly covered by any one of the preceding groups comprising only layers of metal and concrete with or without reinforcement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00034—Physico-chemical characteristics of the mixtures
    • C04B2111/00146—Sprayable or pumpable mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00663—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filling material for cavities or the like
    • C04B2111/00706—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as filling material for cavities or the like around pipelines or the like

Definitions

  • the invention relates to pipeline technology, and in particular to materials applied to the outer surface of the pipes as a protective weighting concrete coating.
  • a known method of preparing ballast material for an underwater pipeline comprising mixing cement, aggregate, water and a plasticizing additive, in which coarse aggregate from the group: barite, or iron ore, or a mixture thereof is used as a filler, the mixing is carried out in two stages, of the first stage, from 10 wt.% to 20 wt.% of the specified coarse aggregate of its total amount, cement, water and a plasticizing additive are fed to the mixer and mixing is carried out for 10 to 15 seconds, and on the second In the second stage, the remaining indicated coarse aggregate is supplied in equal portions with an interval of 10 to 15 seconds with stirring and the components are mixed until a homogeneous mixture is obtained (RU 2412393, 02.20.2011).
  • ballast material containing cement, barite ore, water and plasticizer.
  • Polycarboacetyl is used as a plasticizer.
  • ballast material using the following fractional composition of barite ore wt.%:
  • ballast material containing cement, aggregate, plasticizer and water.
  • cement used sulfate-resistant Portland cement, PCE polycarboxylate as a plasticizer, and barite product, barite ore and ferromanganese concentrate as a filler.
  • the material has the following ratio of components, wt.%:
  • plasticizer - from 0.1 wt.% to 0, 15 wt.%
  • barite product - from 18 wt.% to 28 wt.% with a density of from 3.78 kg / cm to 3.82 kg / cm 3 and humidity from 0.9% to 2.1%
  • barite ore - from 18 wt.% to 28 wt.% with a density of from 3.9 kg / cm 3 to 4.1 kg / cm and a moisture content of 2%
  • ferromanganese concentrate from 25 wt.% to 45 wt.% with a density of 4.2 kg / cm to 4.5 kg / cm and a moisture content of 4%.
  • the ratio of water to Portland cement is from 0.35 to 0.5.
  • the aggregate components have the following particle size distribution: up to 0.16 cm - up to 5%,
  • a method of manufacturing a ballast coating on a pipeline comprising mixing the starting components, namely, sulfate-resistant Portland cement, barite ore, plasticizing additives based on polycarboxylate ether and water.
  • the starting components namely, sulfate-resistant Portland cement, barite ore, plasticizing additives based on polycarboxylate ether and water.
  • plasticizing additives based on polycarboxylate ether and water For mixing, take the components in the following amount (wt.%):
  • a polycarboxylate ether plasticizing agent from 0.1 wt.% to 0.25 wt.%
  • the water for the concrete mixture is pretreated by passing it through a magnetic field in which a voltage of between 120,000 A / m and 140,000 A / m is maintained at a speed of
  • the technical problem solved by the proposed invention is the creation of a method of manufacturing a protective weighting concrete coating of a pipeline with a high predetermined density, having after hardening and aging a high strength compression, which in turn allows to obtain a technical result, namely to reduce the outer diameter of the pipes with a protective ballast coating for underwater, underground and surface laying.
  • the claimed technical result is achieved by the claimed method of manufacturing a protective weighting concrete coating of the pipeline, which includes mixing cement, aggregate, plasticizing additives and water.
  • the resulting mixture is pumped into the annular space formed by the outer surface of the pipeline and fixed formwork installed on it with a gap.
  • the resulting coating is left to harden.
  • Portland cement is fed for mixing based on its content in the mixture from 8.8 mass% to 20.0 mass%
  • water is introduced based on the ratio of water to cement equal to 0.31 to 0.63.
  • a plasticizing additive for mixing serves plasticizer with antifoam.
  • the amount of plasticizing additive used in the mixture is from 1 kg / m to 3 kg / m.
  • the aggregate to be mixed must contain a grain size not exceeding 10 mm.
  • the aggregate is selected from barite or iron ore, or gabrodiabase, or granite.
  • the mixing of the components together or separately is carried out based on the calculation of a mixture having a yield index, measured by the cone blur of 55 cm to 75 cm, and an air content of 1% to 4% of the volume of the mixture.
  • the best indicator of the density of the protective weighting concrete coating supplied to the mixing aggregate has the following particle size distribution: up to 0.16 mm - up to 8%, from 0.16 mm to 1.25 mm - up to 35%, from 1.25 mm to 2.5 mm - up to 37%, from 2.5 mm to 10.0 mm - the rest.
  • plasticizer of the mixture to use lignosulfonates, melaminesulfonates and naphthalenesulfonates individually or their mixture in any combination should be up to 1% by dry matter of the mass of cement.
  • the plasticizing additive of the antifoam was not more than 50% of the applied plasticizer.
  • the amount of plasticizer is selected so that the material obtained is flowable on the one hand, namely, the cone spread should be from 55 cm to 75 cm, and on the other hand, the content air should be in the range from 1% to 4% of the volume.
  • the plasticizing additive supplied to the mixing consisting of a plasticizer and antifoam in an amount of from 1.0 kg / m to 3.0 kg / m of the mixture, at the same time allows to obtain a plastic concrete mass that will fill the entire space between the pipes and the same time after hardening, the concrete coating will have a high density.
  • the content of antifoam should not exceed 50%.
  • An increase in the content of antifoam leads to a sharp decrease in the fluidity of the concrete mixture and the appearance of voids in the concrete coating, which reduces the compressive strength of the concrete coating.
  • Low antifoam content of less than 1% leads to an increase in air content in concrete mixture and as a result, the density of the concrete coating decreases.
  • the ratio of water to cement selected in the range from 0.31 to 0.63, is necessary to achieve the required mobility and strength of the concrete material.
  • the use of water in a smaller amount leads to a decrease in the mobility of concrete and the appearance of air voids after solidification, and an increase in water leads to delamination and loss of compressive strength of the concrete coating.
  • the initial components of the mixture are prepared.
  • the process of preparing the components of the concrete mixture includes grinding an inert aggregate, such as barite ore, to a size not exceeding 10 mm.
  • the use of larger fractions of aggregate leads to a decrease in the density of the resulting coating.
  • barite ore is heated to 5 ° C (maximum), especially watching the melting of sticky (frozen) pieces of rock to prevent separation of the ballast mixture during transportation. Then measure the moisture content of barite ore.
  • Barite ore is sieved through a borate to isolate coarse impurities. Then, barite ore and Portland cement in the amount of its content in the mixture from 8.8% to 20.0% are fed through a conveyor system to the scales, where the components are weighed according to the specified composition.
  • the particle size distribution of the aggregate is shown in Table 1, the choice of ratios is due to the ballast coating with a given density.
  • the plasticizing additive is a mixture of plasticizer and antifoam. Moreover, the amount of antifoam in the plasticizing additive should be no more than 50%. As antifoam, you can use tributyl phosphate or silicone anhydrous self-dispersing antifoam brand Penta-4604. As a plasticizer can be any known plasticizers, for example lignosulfonates, melaminesulfonates and naphthalenesulfonates. These plasticizers can be used individually or in any combination, which does not affect the receipt of the claimed technical result. The amount of plasticizer should be no more than 1% by dry matter of the mass of cement.
  • the resulting concrete mixture is pumped by the concrete pump into the space between the conductive pipe and the fixed formwork installed on it.
  • the assembled pipe structure is located on a stand installed at a certain angle.
  • the solution is injected through special removable plugs at the end of the pipe.
  • the poured structure is located obliquely (one end is lower than the other) and the fill is made from the end located below.
  • Concrete mixture is pumped by a concrete pump until the structure is completely filled - until the mixture exits the nozzle of the structure cover located above. After completion of the procedure for filling the structure, it is on the stand for a soaking time of at least 5 MPa, and then it is stored until the transport strength is at least 22 MPa.
  • steel spiral formwork can be made with locks outside and inside the structure and can be painted or coated with various polymeric materials, which allows to obtain various product characteristics.
  • reinforcement (steel or polymer) in the form of rods or mesh connected by welding or connected, and also to strengthen the strength of concrete, it is possible to use fiber (steel or polymer).
  • the claimed method allows with high accuracy to provide the specified density of the protective concrete weighting coating of the pipeline in the range from 2600 to 3400 kg / m 3 .
  • the determination of the average density of the mixtures was carried out in accordance with GOST 12730.1-78.
  • the compressive strength of concrete was determined in accordance with GOST 10180-90.
  • the fractional row is crushed (prepared) for each component separately.
  • the small and large fractions of the aggregate consist of the same component and in the ratios shown in Table 1.
  • Table 1 shows the particle size distribution of the aggregates. The presence of a fine fraction of aggregate allows you to create conditions that reduce the delamination of the protective weighting concrete material during the pouring process.
  • Table 2 shows examples of different compositions of the protective weighting coating of the pipeline using components of different densities and gives the compressive strength of the obtained ballast material for each composition, as well as data on the coating obtained in accordance with the prototype.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к материалам, наносимым на наружную поверхность труб в качестве защитного утяжеляющего покрытия. Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода включает смешивание цемента, заполнителя, пластифицирующей добавки и воды, нагнетание полученной смеси в кольцевое пространство, образованное внешней поверхностью трубопровода и установленной на ней с зазором несъемной опалубкой, затвердевание полученного покрытия. В способе на смешивание подают портландцемент из расчета его содержания в смеси от 8,8 масс. % до 20,0 масс %, воду вводят из расчета отношения воды к цементу от 0,31 до 0,63. В качестве пластифицирующей добавки на смешивание подают пластификатор и пеногаситель в количестве от 1,0 кг/м3 до 3,0 кг/м3. Подаваемый на смешивание заполнитель выбирают из баритовой или железосодержащей руды, или габродиабаза, или гранита. Полученная бетонная смесь имеет показатель текучести, измеряемый по расплыву конуса, равный от 55 см до 75 см, и показатель содержания воздуха от 1% до 4% от объема. Заявленный способ позволяет обеспечить заданную плотность защитного бетонного материала.

Description

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО УТЯЖЕЛЯЮЩЕГО БЕТОННОГО ПОКРЫТИЯ ТРУБОПРОВОДА.
Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к материалам, наносимым на наружную поверхность труб в качестве защитного утяжеляющего бетонного покрытия.
Известен способ приготовления балластного материала для подводного трубопровода, включающем смешивание цемента, заполнителя, воды и пластифицирующей добавки, в котором в качестве заполнителя используют крупный заполнитель из группы: барит, или железосодержащая руда, или их смесь, при этом смешивание осуществляют в две стадии, на первой стадии в смеситель подают от 10 мас.% до 20 мас.% указанного крупного заполнителя от его общего количества, цемент, воду и пластифицирующую добавку и осуществляют смешивание в течение от 10 до 15 секунд, а на второй стадии осуществляют подачу оставшегося указанного крупного заполнителя равными порциями с интервалом в от 10 до 15 секунд при перемешивании и осуществляют смешивание компонентов до получения гомогенной смеси (RU 2412393, 20.02.2011).
Известен балластный материал, содержащий цемент, баритовую руду, воду и пластификатор. В качестве пластификатора используют поликарбоацетил. При изготовлении балластного материала используют следующий фракционный состав баритовой руды мас.%:
крупная фракция от 5 мм до 25 мм - от 8 мас.% до 16 мас.%,
мелкая фракция от 0,16 мм до 5 мм - от 70 мас.% до 84 мас.%,
очень мелкая фракция от 0,01 μΜ до 160 цм - от 8 мас.% до 14 мас.%
(RU 2399828, 20.09.2010).
Известен также балластный материал, содержащий цемент, заполнитель, пластификатор и воду. В качестве цемента использован сульфатостойкий портландцемент, в качестве пластификатора поликарбоксилат РСЕ, а в качестве заполнителя - баритовый продукт, баритовая руда и железомарганцевый концентрат. Материал имеет следующее соотношение компонентов, мас.%:
портландцемент - от 8,2 мас.% до 10,5 мас.%,
вода - от 5,2 мас.% до 6,7 мас.%,
пластификатор - от 0,1 мас.% до 0, 15 мас.%,
баритовый продукт - от 18 мас.% до 28 мас.% с плотностью от 3,78 кг/см до 3,82 кг/см3 и влажностью от 0,9% до 2,1%,
баритовая руда - от 18 мас.% до 28 мас.% с плотностью от 3,9 кг/см3 до 4,1 кг/см и влажностью 2%,
железомарганцевый концентрат - от 25 мас.% до 45 мас.% с плотностью от 4,2 кг/см до 4,5 кг/см и влажностью 4%.
Отношение воды к портландцементу составляет от 0,35 до 0,5.
Компоненты заполнителя имеют следующий гранулометрический состав: до 0,16 см - до 5%,
от 0,16 см до 1,0 см - до 25%,
от 1,0 см до 2,5 см - до 35%
от 2,5 см до 5,0 см - остальное (RU 2437020, 20.12.201 1).
Недостатками вышеупомянутых технических решений является недостаточно высокая вязкость раствора и время сохранения подвижности бетонной смеси, что затрудняет качественное заполнение межтрубного пространства конструкции "труба в трубе" и вызывает необходимость пооперационного контроля влажности сырья для исключения разрыва наружной оболочки и расслоения бетонного раствора внутри залитой конструкции.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является способ изготовления балластного покрытия на трубопроводе, включающий смешивание исходных компонентов, а именно, сульфатостойкого портландцемента, баритовой руды, пластифицирующей добавки на основе поликарбоксилатного эфира и воды. Для смешивания берут компоненты в следующем количестве (мас.%):
сульфатостойкий портландцемент от 12 мас.% до 17 мас.%,
вода от 4 мас.% до 10 мас.%,
пластифицирующая добавка на основе поликарбоксилатного эфира от 0,1 мас.% до 0,25 мас.%,
баритовая руда - остальное.
Причём на смешение подают разные фракции баритовой руды при их следующем содержании (мас.%):
крупная от 3 мм до 25 мм - 18 мас.%,
мелкая от 0,16 мм до 3 мм - от 70 мас.% до 85 мас.%,
очень мелкая от 0,01 мм до -0,16 мм - от 7 мас.% до 16 мас.%.
Воду для бетонной смеси подвергают предварительной обработке, пропуская её через магнитное поле, в котором поддерживают напряженность величиной от 120000 А/м до 140000 А/м, со скоростью от
0,5 м/с до 3,0 м/с, при этом время обработки воды составляет не менее 2 часов (RU 2453515, 20.06.2012).
Однако, известный способ достаточно сложно применить к получению смесей, склонных к самоуплотнению, так как вода подвергнутая обработке в магнитном поле имеет относительно малый период эффективного действия, что накладывает существенные ограничения по времени транспортировки раствора, а также поведение подобных бетонных смесей при приложении внешних сил (например подача смеси бетонным насосом) подвержено резким изменениям.
Технической задачей, решаемой предложенным изобретением, является создание способа изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода с высокой заданной плотностью, имеющего после затвердевания и выдержки высокую прочность на сжатие, что в свою очередь позволяет получить технический результат, а именно уменьшить наружный диаметр труб с защитным балластным покрытием для подводной, подземной и наземной прокладки.
Заявленный технический результат достигается заявленным способом изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода, который включает смешивание цемента, заполнителя, пластифицирующей добавки и воды. Полученную смесь нагнетают в кольцевое пространство, образованное внешней поверхностью трубопровода и установленной на ней с зазором несъемной опалубкой. Полученное покрытие оставляют для затвердевания. Согласно предложенному способу на смешивание подают портландцемент из расчёта его содержания в смеси от 8,8 масс % до 20,0 масс %, воду вводят из расчёта отношения воды к цементу, равного от 0,31 до 0,63. В качестве пластифицирующей добавки на смешивание подают пластификатор с пеногасителем. Количество используемой пластифицирующей добавки в смеси составляет от 1 кг/м до 3 кг/м . Подаваемый на смешивание заполнитель должен содержать размер зёрен, не превышающим 10 мм. Заполнитель выбирают из баритовой или железосодержащей руды, или габродиабаза, или гранита. При этом смешивание компонентов вместе или по отдельности осуществляют из расчёта получения смеси, имеющей показатель текучести, измеряемый по расплыву конуса, равный от 55 см до 75 см, и показатель содержания воздуха от 1% до 4 % от объема смеси.
Предпочтительно для получения лучшего показателя по плотности защитного утяжеляющего бетонного покрытия подаваемый на смешение заполнитель имеет следующий гранулометрический состав: до 0,16 мм - до 8%, от 0,16 мм до 1,25 мм - до 35%, от 1,25 мм до 2,5 мм - до 37%, от 2,5 мм до 10,0 мм - остальное.
Предпочтительно, в качестве пластификатора смеси использовать лигносульфонаты, меламинсульфонаты и нафталинсульфонаты каждый в отдельности или их смесь в любом сочетании. Количество пластификтора должно составлять до 1% по сухому веществу от массы цемента.
Предпочтительно, чтобы в пластифицирующей добавке пеногасителя было не более 50% от вносимого пластификатора.
Для получения смеси необходимой подвижности и достаточной вязкости, а также для исключения ее расслоения количество пластификатора подобрано таким образом, чтобы полученный материал с одной стороны был достаточно текучим, а именно, расплыв конуса должен составлять от 55 см до 75 см, а с другой стороны содержание воздуха должно находиться в пределах от 1 % до 4% от объема. Таким образом, в предложенном способе, подаваемая на смешение пластифицирующая добавка, состоящая из пластификатора и пеногасителя в количестве от 1 ,0 кг/м до 3,0 кг/м смеси одновременно позволяет получить пластичную бетонную массу, которая заполнит все пространство между трубами и в тоже время после застывания бетонное покрытие будет иметь высокую плотность. При этом в пластифицирующей добавке содержание пеногасителя не должно превышать 50%. Повышение содержания пеногасителя приводит к резкому снижению текучести бетонной смеси и появлению пустот в бетонном покрытии, что снижет характеристики прочности на сжатие бетонного покрытия. Малое содержание пеногасителя менее 1% приводит к повышению содержания воздуха в бетонной смеси и в результате снижаются показатели по плотности бетонного покрытия.
Отношение воды к цементу, выбранное в пределах от 0,31 до 0,63, необходимо для достижения требуемой подвижности и прочности бетонного материала. Использование воды в меньшем количестве приводит к снижению подвижности бетона и появлению воздушных пустот после застывания, а увеличение воды приводит к расслоению и потере прочности на сжатие бетонного покрытия.
В дальнейшем приведен пример осуществления заявленного способа изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода на примере использования в качестве заполнителя баритовой руды, что не ограничивает объём настоящего изобретения.
Пример осуществления способа.
Вначале осуществляют подготовку исходных компонентов смеси. Процесс подготовки компонентов бетонной смеси включает измельчение инертного заполнителя, например баритовой руды, до размеров не превышающих 10 мм. Использование более крупных фракций заполнителя приводят к снижению плотности получаемого покрытия. При необходимости баритовую руду подогревают до 5°С (максимально), особо следя за расплавлением слипшихся (смерзшихся) кусков породы для предотвращения расслоения балластной смеси при транспортировке. Затем измеряют влажность баритовой руды. По результатам измерения влажности уточняют количество баритовой руды в составе балластного материала по формуле: mi = m2/(l-W/100) - масса баритовой руды с учетом влажности, m2 - масса баритовой руды в номинальном рецепте, W - влажность выраженная в процентах.
Баритовую руду просеивают через бурат для выделения примесей крупной фракции. Затем баритовую руду и портландцемент в количестве его содержания в смеси от 8,8% до 20,0 % через систему транспортеров подают на весы, где компоненты взвешивают согласно уточненному составу. Гранулометрический состав заполнителя приведен в Таблице 1 , выбор соотношений обусловлен получением балластного покрытия с заданной плотностью.
Для обеспечения текучести бетонной смеси при заливке в нее добавляют пластифицирующую добавку в количестве от 1 ,0 кг/м3 до 3,0 кг/м3. Пластифицирующая добавка представляет собой смесь из пластификатора и пеногасителя. Причем количество пеногасителя в пластифицирующей добавке должно быть не более 50%. В качестве пеногасителя можно использовать трибутилфосфат или силиконовый безводный самодиспергирующийся пеногаситель марки Пента-4604. В качестве пластификатора могут выступать любые известные пластификаторы, например лигносульфонаты, меламинсульфонаты и нафталинсульфонаты. Указанные пластификаторы могут быть использованы как по отдельности так в любом сочетании, что не влияет на получение заявленного технического результата. Количество пластификатора должно быть не более 1 % по сухому веществу от массы цемента.
В полученную смесь добавляют воду из расчёта отношения воды к цементу, равного от 0,31 до 0,63 и тщательно перемешивают. Перемешивание продолжают до получения однородной гомогенной смеси с расплывом по конусу от 55 см до 75 см. Полученная бетонная смесь нагнетается бетонным насосом в пространство между проводящей трубой и установленной на ней несъемной опалубкой. При этом собранная трубная конструкция располагается на стенде, установленном под определенным углом. Нагнетание раствора производится через специальные съемные заглушки на конце трубы. При этом заливаемая конструкция располагается наклонно (один конец ниже другого) и заливка производится с конца, расположенного ниже. Закачка бетонной смеси осуществляется бетонным насосом до полного заполнения конструкции - до выхода смеси из патрубка крышки конструкции, расположенной выше. После завершения процедуры заполнения конструкции она находится на стенде в течение времени выдержки до набора прочности не менее 5 МПа, после чего складируется до набора транспортной прочности не менее 22 МПа.
В зависимости от технологических потребностей при заливке конструкции трубы могут быть использованы различные виды наружной несъемной опалубки, например, стальная спиралевидная опалубка может выполняться замками наружу и вовнутрь конструкции и может быть покрашена, либо покрыта различными полимерными материалами, что позволяет получать различные характеристики изделий.
Для усиления конструкции в пространстве между трубой и несъемной опалубкой возможно расположение арматуры (стальной или полимерной) в виде прутков или сетки соединенной сваркой или увязанной, а также для усиления прочности бетона возможно применение фибры (стальной или полимерной).
Заявленный способ позволяет с высокой точностью обеспечить заданную плотность защитного бетонного утяжеляющего покрытия трубопровода в пределах от 2600 до 3400 кг/м3. Определение средней плотности смесей выполнено в соответствии с ГОСТ 12730.1-78. Прочность бетона на сжатие определялись в соответствии с ГОСТ 10180-90.
Для получения покрытия с различными характеристиками по плотности и прочности можно использовать в качестве заполнителей не только барит, но и железосодержащие руды, габродиабаз, гранит. Указанные заполнители можно использовать как в отдельности друг от друга так и в различных сочетаниях. Примеры составов используемых в защищаемом способе и полученные показатели плотности и прочности на сжатие полученного покрытия приведены в Таблице 2.
При использовании в составе сочетание различных заполниелей фракционный ряд дробится (подготавливается) по каждому компоненту отдельно. При этом мелкая и крупная фракции заполнителя состоят из одного и того же компонента и в соотношениях приведенных в Таблице 1.
Заявленные количества подаваемых исходных компонентов и главное характеристики получаемой смеси были определены в ходе многочисленных натурных экспериментов, результаты которых приведены в Таблице 1 и Таблице 2. В Таблице 1 приведен гранулометрический состав заполнителей. Наличие мелкой фракции заполнителя позволяет создать условия, снижающие расслоение защитного утяжеляющего бетонного материала в процессе заливки.
В таблице 2 приведены примеры различных составов защитного утяжеляющего покрытия трубопровода с использованием компонентов различной плотности и приведены показатели прочности на сжатие полученного балластного материала для каждого состава, а также приведены данные по покрытию полученному в соответствии с прототипом. Таблица 1
Плотность Гранулометрический состав,
Наименование компонента
кг/см3 мм.
До 0,16 до 8%;
от 0,16 до 1,25 до 35%
Баритовая руда от 3,7 до 4,1
от 1 ,25 до 2,5 до 37% от 2,5 до 10,0 остальное
До 0,16 до 8%;
от 0,16 до 1,25 до 35%
Железосодержащая руда от 3,8 до 4.5
от 1 ,25 до 2,5 до 37% от 2,5 до 10,0 остальное
До 0,16 до 8%;
от 0,16 до 1 ,25 до 35%
Габродиабаз от 3,01 до 3,06
от 1 ,25 до 2,5 до 37% от 2,5 до 10,0 остальное
До 0,16 до 8%;
от 0,16 до 1 ,25 до 35%
Гранит от 2,56 до 2.62
от 1 ,25 до 2,5 до 37% от 2,5 до 10,0 остальное
Таблица 2.
Компоненты JVa l JV2 2 JV» 3 JVa4 Jfe 5 JV2 6 JV» 7 Λ2 8
Цемент, кг/м3* 470 480 450 450 340 350 480 350
Вода, кг/м3 210 172.8 194 210 150 150 210 210
Пластифициру-ющая 1,2 1,92 1,2 1,3 2,6 2,6 1,24 1,2 добавка, кг/м3
Гравий* - - - - - - - -
Баритовая руда, кг/м3* - - - 700 800 600 - 2560
Железосодержащая руда, - - - 750 2060 2100 - кг/м3*
Габродиабаз, кг/м3* 650 - 2230 950 2300 - -
Гранит, кг/м3* 990 1979 - - - -
Песок* - - - - - - -
Водоцементное 0,45 0,36 0,43 0,47 0,44 0,43 0,44 0,6 соотношение
2,8 1,7 2,7 2,0 1,9 1,8 1,8 2,5
Содержание воздуха перед
заливкой конструкции,%
Расплыв конуса, см 57 68 58 60 62 64 55 62
Плотность, кг/мЗ 2600 2450 2800 3000 3350 3400 2800 3150
Прочность при сжатии, 48 74 48 51 49 48 42 47
МПа
Продолжение Таблицы 2
Figure imgf000013_0001
* Представленные в таблице данные указаны по сухому веществу.

Claims

Формула изобретения.
1. Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода, включающий смешивание цемента, заполнителя, пластифицирующего компонента и воды, нагнетание полученной смеси в пространство, образованное внешней поверхностью трубопровода и установленной на ней с зазором несъемной опалубки, затвердевание полученного покрытия, отличающийся тем, что на смешивание подают портландцемент из расчёта его содержания в смеси от 8,8 масс % до 20,0 масс %, воду вводят из расчёта отношения воды к цементу, равного от 0,31 до 0,63, в качестве пластифицирующей добавки в количестве от 1 кг/м3 до 3 кг/м смеси на смешивание подают пластификатор с пеногасителем, подаваемый на смешивание заполнитель с размером зёрен, не превышающим 10 мм, выбирают из баритовой или железосодержащей руды, или габродиабаза, или гранита, при этом смешивание компонентов вместе или по отдельности осуществляют из расчёта получения смеси, имеющей показатель текучести, измеряемый по расплыву конуса, равный от 55 см до 75 см, и показатель содержания воздуха от 1% об до 4 % об.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подаваемый на смешение заполнитель имеет следующий гранулометрический состав: до 0,16 мм - до 8%, от 0,16 мм до 1,25 мм - до 35%, от 1 ,25 мм до 2,5 мм - до 37%, от 2,5 мм до 10,0 мм - остальное.
3. Способ по п.1. отличающийся тем, что в качестве пластификатора смеси могут быть применены лигносульфонаты, меламинсульфонаты и нафталинсульфонаты как каждый отдельно, так и в смеси.
4. Способ по п.1. отличающийся тем, что пластификатора используют в количестве до 1% по сухому веществу от массы цемента.
5. Способ по п.1. отличающийся тем, что в пластифицирующей добавке пеногасителя должно быть не более 50%.
PCT/RU2014/000456 2013-06-27 2014-06-26 Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода WO2014209171A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA201501155A EA030349B1 (ru) 2013-06-27 2014-06-26 Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода
CA2917067A CA2917067C (en) 2013-06-27 2014-06-26 Method for manufacturing a protective concrete weight coating for pipelines
IL242975A IL242975A0 (en) 2013-06-27 2015-12-20 A method for producing concrete coating for pipes
NO20160074A NO20160074A1 (en) 2013-06-27 2016-01-14 Method for manufacturing a protective concrete weight coating for pipelines

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013129182 2013-06-27
RU2013129182/03A RU2546699C2 (ru) 2013-06-27 2013-06-27 Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014209171A1 true WO2014209171A1 (ru) 2014-12-31

Family

ID=52142363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000456 WO2014209171A1 (ru) 2013-06-27 2014-06-26 Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода

Country Status (6)

Country Link
CA (1) CA2917067C (ru)
EA (1) EA030349B1 (ru)
IL (1) IL242975A0 (ru)
NO (1) NO20160074A1 (ru)
RU (1) RU2546699C2 (ru)
WO (1) WO2014209171A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2647257C2 (ru) * 2016-06-17 2018-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "СВАП ИНЖИНИРИНГ" Способ производства обетонированной трубы с кабель-каналом
RU2657381C2 (ru) * 2016-11-17 2018-06-13 Общество с ограниченной ответственностью "СВАП ИНЖИНИРИНГ" Способ производства обетонированной трубы с кабель-каналом

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2288393A (en) * 1994-04-07 1995-10-18 Orr Adams Francis Alfred Cementitious coatings
WO2000020183A1 (fr) * 1998-10-05 2000-04-13 Lafarge Aluminates Tube interieurement recouvert d'une composition cimenteuse et son procede de fabrication
RU2412393C1 (ru) * 2009-11-11 2011-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" Способ приготовления балластного материала для подводного трубопровода
RU2453515C1 (ru) * 2010-12-03 2012-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" Способ приготовления бетонной смеси для изготовления балластной трубы и устройство для предварительной подготовки воды затворения бетонной смеси

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2399828C2 (ru) * 2008-07-07 2010-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" Балластный материал
RU2437020C1 (ru) * 2010-12-08 2011-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" Балластный материал для подводных магистральных трубопроводов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2288393A (en) * 1994-04-07 1995-10-18 Orr Adams Francis Alfred Cementitious coatings
WO2000020183A1 (fr) * 1998-10-05 2000-04-13 Lafarge Aluminates Tube interieurement recouvert d'une composition cimenteuse et son procede de fabrication
RU2412393C1 (ru) * 2009-11-11 2011-02-20 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" Способ приготовления балластного материала для подводного трубопровода
RU2453515C1 (ru) * 2010-12-03 2012-06-20 Общество с ограниченной ответственностью "Балластные трубопроводы СВАП" Способ приготовления бетонной смеси для изготовления балластной трубы и устройство для предварительной подготовки воды затворения бетонной смеси

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RATINOV V.B. ET AL.: "Dobavki v beton.", STROYZDAT, 1989, MOSCOW, pages 110 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2917067A1 (en) 2014-12-31
EA201501155A1 (ru) 2016-05-31
IL242975A0 (en) 2016-02-29
RU2546699C2 (ru) 2015-04-10
NO20160074A1 (en) 2016-01-14
CA2917067C (en) 2018-04-24
EA030349B1 (ru) 2018-07-31
RU2013129182A (ru) 2015-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114822727B (zh) 一种大流态多组份水泥基泵送混凝土配合比设计方法
JP6653077B2 (ja) 超速硬性セメントモルタル
RU2546699C2 (ru) Способ изготовления защитного утяжеляющего бетонного покрытия трубопровода
US10590039B2 (en) Formulation and method for producing ultra-high-performance concretes
JP6734006B2 (ja) 繊維強化コンクリート
JP2017210407A (ja) ポリマーセメントモルタル、及びポリマーセメントモルタルを用いた工法
JP7215283B2 (ja) 自己充填コンクリート及び自己充填コンクリートの製造方法
JP7103771B2 (ja) コンクリート、トンネル覆工体およびコンクリートの配合設計方法
JP3550341B2 (ja) 可塑性注入材
JP6203546B2 (ja) ポリマーセメントモルタル、及びポリマーセメントモルタルを用いた工法
RU2453515C1 (ru) Способ приготовления бетонной смеси для изготовления балластной трубы и устройство для предварительной подготовки воды затворения бетонной смеси
JP6165447B2 (ja) ブリーディングが低減したコンクリートの製造方法
JP2020164396A (ja) 耐酸性ロックボルト定着材
US20170183263A1 (en) Method for manufacturing a protective concrete weight coating for pipelines
JP6591784B2 (ja) コンクリート床状構造物の施工方法
JP6564674B2 (ja) セメント組成物、及び、セメント硬化体
KR101614119B1 (ko) 보통콘크리트에 공기 혼입과 소산 및 조강혼합재료 첨가를 통한 속경성 콘크리트를 제조하는 속경성 콘크리트 제조장치 및 이의 제조방법
KR100842823B1 (ko) 자기충전형 고유동 섬유 보강 콘크리트의 배합설계 방법
JP4747229B1 (ja) 分割練り混ぜ工法
JP2004002203A (ja) シラスを用いた低強度モルタル充填材
JP2005281089A (ja) シールド直打ち工法に用いられるコンクリート組成物とその製造方法
Sorokina Investigation of the mobility of a concrete mixture as a fundamental factor in the formation of mixtures for 3D-printing
JPS6358775B2 (ru)
JP2011006310A (ja) コンクリート用細骨材及びその評価方法
JP6039208B2 (ja) コンクリート組成物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14817990

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 242975

Country of ref document: IL

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2917067

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201501155

Country of ref document: EA

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14817990

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1