Бетонные опоры для трубопроводов

Бетонные  опоры для трубопроводов. 

    При монтаже надземных трубопроводов  изготовление и доставку к месту  укладки секций, плоских и пространственных узлов производят так же, как и  при подземной укладке. Опоры  трубопровода сооружают из бетона (опорные  тумбы) или железобетона (трубопроводные эстакады). Ширина опор зависит от числа и диаметров укладываемых на них трубопроводов. Высоту опор принимают из условия высоты расположения нижней образующей трубы или изоляции — 0,35 м при ширине опоры до 1,5 м и 0,5 м при ширине опоры свыше 2,5 м. Низкие опоры обычно изготовляют на месте из монолитного бетона; высокие (эстакады) выполняют из сборных железобетонных деталей. Заглубление опор в грунт зависит от местных условий. Так, если исключена возможность пучения грунта, опоры можно заглублять на 0,8 — 1,2 м с устройством гравийной подушки. В лучистых грунтах опоры заглубляют до уровня линии промерзания с устройством скользящего (изоляционного) слоя на заглубленной части. 
При сооружении надземных трубопроводов в районах вечно-мерзлого грунта в состав земляных работ входит бурение скважин под свайные опоры. В зависимости от группы грунта свайные опоры рекомендуется возводить следующими способами: забивать сваи непосредственно в мерзлый грунт или предварительно пробуренные лидерные скважины, устанавливать сваи в предварительно оттаянный грунт или в предварительно пробуренные, а затем залитые специальным раствором скважины. Для бурения скважин при установке свай диаметром 350 мм и более в зависимости от группы грунта рекомендуется применять  

Исходные  материалы 

Выбор цемента для бетона 

    При выборе цемента для бетона учитывают  требования, предъявляемые к бетону (прочность, морозостойкость, химическую стойкость и др.), а так же технологию изготовления изделий. Наиболее широко применяют портландцемент марок 400-500.

    Для изготовления морозостойких бетонов, а так же бетонов подвергающихся сульфатной коррозии, рекомендуется  использовать сульфатостойкий портландцемент. Для быстротвердеющего бетона используют быстротвердеющий цемент (БТЦ). 

Заполнители для бетона 

    Песок. Природный песок представляет собой образовавшуюся в результате выветривания горных пород рыхлую смесь зерен (крупностью 0,14-5мм) различных материалов, входящих в состав изверженных (реже осадочных) горных пород. При отсутствии пригодного природного песка изготовляют искусственный песок путем дробления твердых горных пород. Наличие глинистых и органических веществ недопустимо, поэтому песок предварительно промывают, остаточное количество глинистых и илистых меньше 0,3%.

    Чаще всего встречаются кварцевые пески с примесью полевого шпата, листочков слюды и зерен других минералов, реже – полевошпатовые, известняковые и другие пески. Кварцевые пески пригодны для любых марок бетона. Остальные пески, в особенности известняковые и ракушечные, должны быть предварительно проверены на прочность в растворе или бетоне требуемой марке.

    По  условиям залегания пески разделяют на речные, морские и горные (овражные).

    Желательно  применять песок с остроугольными зернами, так как он лучше сцепляется с цементным камнем, предавая бетону большую прочность.

    Для обычного бетона требования к природному песку следующие:

    - содержание  зерен, проходящих через сито 0,14мм, не должно превышать 10%, а  содержание глинистых, илистых  и пылевидных примесей, определяемых отмучиванием, не должно превышать 3% по массе.

    - органические  примеси (гумусовые и др.) допускают  только в самом небольшом количестве, так как они понижают прочность  и даже разрушают цемент.

    Крупность зерен определяют просеиванием песка  через стандартный набор сит. Сита имеют отверстия в свету: 5; 2,5; 0,63; 0,3 и 0,14мм.

    Для бетонов наиболее пригоден в основном крупный песок, содержащий достаточное количество средних и мелких зерен.

    Песок, предназначенный для бетона марок  м 200 и выше для бетона в конструкциях, подвергающихся замерзанию в насыщенном водой состоянии, должен иметь плотность в рыхлом (стандартном) сухом состоянии не ниже 1550 кг/м3; в остальных, более простых случаях – не ниже 1400 кг/м3. Самый большой объем песок занимает при влажности около 5-7%; с понижением или повышением влажности объем песка уменьшается.  Это свойство должно учитываться при его приемке и дозировке (по объему) для приготовления бетона.

    Гравий. Гравием называют рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) горных пород. Гравий состоит из более или менее окатанных зерен размером 3-70 мм. В нем могут содержаться зерна высокой прочности, например гранитные, и слабые зерна пористых известняков. Гравий содержит примеси, максимальное количество таких веществ лежит в пределах 0.5% от общей массы.

    В зависимости от происхождения различают  гравий овражный (горный), речной и морской. Зерна морского и речного гравия вследствие истирания водой обычно имеют округлую форму, иногда со слишком  гладкой поверхностью, не дающего прочного сцепления с цементным раствором, что понижает прочность бетона. Зерна овражного (горного) гравия более остроугольные.

    Наиболее  выгодна малоокатанная (щебневидная) форма зерен.

    Крупность гравия определяют, просеивая его  через стантартный набор сит с круглыми отверстиями размером 70, 40, 20, 10 и 5 (или 3) мм.

    Максимальная  крупность гравия зависит от размера  бетонируемых конструкций: для удобной  укладки бетонной смеси нельзя применять  гравий крупнее ¼ части минимального сечения конструкции и более минимального расстояния между стержнями арматуры в железобетонной конструкции. Например для балки шириной 200мм можно использовать гравий с наибольшей величиной зерен (200:4=50мм). Только для бетонирования полов  и покрытий, в которых бетонная смесь укладывается легче благодаря их большой площади, применяют гравий с максимальной крупностью зерен, составляющей до ½ толщины плит. При изготовлении бетонной смеси в крупных бетоносмесителях вместимость более 2000 л для бетонирования массивных сооружений с редкой арматурой можно использовать гравий, наибольшая крупность которого достигает 120-150мм.

    Влажность гравия должна учитываться при определении  количества воды, добавляемой в бетонную смесь. На изменение объема гравия влажность  почти не влияет.

    Прочность зерен гравия должна обеспечивать получение  прочности бетона выше заданной на 20-50%.

    Количество  зерен слабых пород в гравии допускается  для бетона марки М 100 и выше не более 10%, зерен пластичной (лещадной) и игловатой формы – не более 15% (по массе).

    Гравий  считается морозостойким, если в  насышенном водой состоянии он выдерживает  без разрушения многократное попеременное заморажвание при  -15˚С и оттаивание.

    В гравии допускается не более 1% (по массе) глинистых, илистых и пылевидных примесей, количество которых определяют отмучиванием. Если в гравии количество примесей больше допустимого, то его промывают, обычно в карьерах.

    Гравий  складывают в конусы или штабеля  на дощатом настиле или бетонной площадке, чтобы материал не загрязнялся на земле и чтобы его было удобнее брать скрепером.

    Щебень  из природного камня. Щебнем называется материал, полученный в результате дробления камней из горных пород, имеющих предел прочности при сжатии от 20 до 120 Мпа. Куски гравия имеют остроугольную форму. Куски близкие по форме к кубу или тетраэду, лучше всего для применения. Щебень дробят из гранита, диабаза и других изверженных пород – известняка, доломита и измененных пород – кварцита.

    К крупности, зерновому составу, прочности  и морозостойкости щебня предъявляют те же требования, что и гравию. Предельное содержание глинистых и пылевидных примесей допускается: для бетонов марки М 300 и выше 1% в щебне из изверженных пород и 2% в щебне из карбонатных пород; для бетонов более низких марок соответственно 2 и 3% (по массе).

    Для обычного бетона можно применять  щебень только из каменных пород, прочность  которых выше заданной марки бетона. Для бетонов в конструкциях, подвергающихся насыщению водой и замерзанию, желательно применять щебень с водопоглощением  не более 3% (по массе), а без замерзания – не более 5%.

    Камень  дробят в щебень в камнедробилках трех типов: щековых, конусных и валковых. В щековых дробилках камень попадает в пространство между двумя стальными  плитами-щеками, из которых одна закреплена неподвижно, а другая качается и раздавливает камень. Размер щебня, получаемого из дробилки, зависит от ширины выпускного отверстия. Однако из крупной дробилки нельзя сразу получить мелкий щебень. Поэтому дробление крупного камня производят последовательно в двух-трех дробилках.

    При выборе между гравием и щебнем исходят из их стоимости и других экономических показателей. Для  высокопрочных бетонов лучше  применять щебень.

    Щебень  из искусственного камня. Для бетона невысоких марок можно применять щебень из промышленных отходов: шлаков, кирпичного боя, дробленого бетона.

    По  структуре шлак должен быть кристаллическим, по химическому составу – кислым, так как в этом случае он не распадается при медленном охлаждении.

    Доменные  кусковые шлаки имеют плотность (в куске) не менее 2,1кг/дм3, прочность на сжатие обычно не менее 50 Мпа.  Шлаковый щебень применяют в гражданских и промышленных бетонах и железобетонных сооружениях за исключением сооружений, эксплуатирующихся в проточной воде.

    Отходы, имеющиеся на кирпичных, черепичных керамических заводах, а также кирпичный лом, получаемый от разборки старых и разрушенных зданий при реконструкции городов, можно использовать в бетонах низких марок (до М 150 включительно), так как в этом случае бетон разрушается по наиболее слабому месту – цементному раствору, и применение кирпичного щебня технически доступно и часто экономически выгодно. В этих бетонах можно использовать и щебень, полученный дроблением бракованных бетонных и железобетонных.

    Вода  для приготовления  бетонной смеси.

    Для приготовления бетонной смеси используют водопроводную питьевую, а также любую воду, имеющую водородный показатель (рН) не менее 4, т.е некислую.

    Морская и другие соленые воды нельзя использовать, так как они содержат большое  количество растворимых солей, которые мешают реакциям при твердении бетонной смеси.

    Содержание  растворимых солей не должно превышать 2700мг/л, общее содержание 500мг/г.

    Добавки к бетонам.

    К добавкам для бетонов относятся  неорганические и органические вещества или их смеси, за счет введения которых в контролируемых количествах направленно регулируются свойствами бетонных смесей и бетонов либо бетонам придаются специальные свойства. В основу классификации добавок для бетонов положен эффект их действия. По этому признаку добавки делят на следующие группы:

    1. Регулирующие реологические свойства  бетонных смесей. К ним относят  пластифицирующие подвижность бетонных  смесей; стабилизирующие, предупреждающие  расслоение, и водоудерживающие, уменьшающие  водоотделение.

    2. Регулирующие схватывание бетонных смесей и твердение бетонов. К ним относят добавки, замедляющие схватывание, ускоряющие схватывание и твердение, и противоморозные, т.е. обеспечивающие твердение бетона при отрицательных температурах.

    3. Добавки регулирующие пористость  бетонной смеси и бетона. К ним относя воздухововлекающие , газообразущие и пенообразующие добавки, а также уплотняющие (воздухоудаляющие или кольматирующие поры бетона).

    4. Добавки придающие бетону специальные свойства: гидрофибизующие, уменьшающие смачивание, повышающие противорадиационную защиту, жаростойкость; антикоррозионные; ингибиторы коррозии стали, улучшающие защитные свойства бетона к стали; добавки повышающие бактерицидные и инсектицидные свойства.

    5. Минеральные порошки – заменители цемента. К этой группе относятся тонкомолотые материалы, вводимые в бетон в количестве 5…20%. Это золы, молотые шлаки, отходы каменного дробления и др., придающие бетону жаростойкость, электропроводимость, цвет и др.

    В качестве пластифицирующих наиболее распространены поверхностно – активные вещества (ПАВ).

    ПАВ позволяют смеси улучшить их удобоукладываемость, уменьшить водоцементное отношение и соответственно сократить расход цемента без снижения прочности материалов и изделий. ПАВ повышают водонепроницаемость, морозостойкость, коррозиеустойчивость .