Розробка технології відновлення абразивно зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ

УДК 65.05+628.23

РОЗРОБКА технології відновлення абразивно зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання

05.23.08 - технологія та організація промислового та цивільного будівництва

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Атаманчук Василь Михайлович

Харків 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Гончаренко Дмитро Федорович проректор з наукової роботи Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Білоконь Анатолій Іванович Придніпровська державна академія будівництва та архітектури декан будівельного факультету;

кандидат технічних наук, доцент Панченко Володимир Олексійович Харківська національна академія міського господарства,доцент кафедри технології будівельного виробництва та будівельних матеріалів

Захист відбудеться “5” грудня 2007 року о _13_ годині, на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.056.01 Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м.Харків, вул.Сумська, 40.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури за адресою: 61002, м. Харків, вул. Сумська, 40.

Автореферат розісланий “_2_” листопада 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к.т.н. доц.Т.М.Обіженко

руйнування трубопровід пресування вакуумування

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Значна частина мереж водовідведення і водопостачання в Україні відпрацювали свій нормативний термін і знаходяться в аварійному стані. Дослідженню причин, що викликають руйнування конструкцій мереж водовідведення і водопостачання, а також розробці організаційно-технічних рішень їх ремонту і відновлення присвячені наукові праці І.А. Абрамовича, В.І. Бабушкіна, Д.Ф. Гончаренка, Г.Я. Дрозда, С.С. Душкіна, Е.П. Ситницької, Д. Штайна та ін.

Однак до цього часу залишаються маловивченими і не вирішеними питання дослідження і розробки ефективної технології відновлення несучої здатності і захисту абразивно-зношених трубопроводів.

Актуальність рішення цих питань очевидна, так як тільки на мережах водовідведення частка аварій від стирання лотку складає 22%, а відомий зарубіжний метод закритого способу відновлення шляхом введення самонесучих поліетиленових труб-вкладишів є таким, що дорого коштує.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наукової програми “Розробка нових технологій відновлення мереж водопостачання і водовідведення”, номер державної реєстрації № 0106U000168, яка здійснюється на кафедрі технології будівельного виробництва ХДТУБА.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи - розробка організаційно-технологічних рішень відновлення абразивно-зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання, які дозволяють знизити загальні витрати при виконанні відновлювальних робіт.

В якості робочої гіпотези прийнято припущення про можливості зниження вартості відновлення абразивно-зношених трубопроводів шляхом будування в них монолітних пресвакуумованих сталефібробетонних трубопроводів-вкладишів або лотків-вкладишів.

Задачі дослідження. Для досягнення мети і відповідно до прийнятої робочої гіпотези в роботі поставлені такі задачі:

проаналізувати основні причини руйнування трубопроводів водовідведення і водопостачання, а також методи закритого способу відновлення абразивно-зношених трубопроводів;

виконати порівняльний аналіз зносостійкості бетону, сталефібробетону та інших матеріалів, що застосовується на мережах водовідведення і водопостачання;

дослідити властивості пресвакуумбетону і параметри технології пресування, вакуумування і пресвакуумування;

розробити методику розрахунку величини пресуючого зусилля в залежності від несучої здатності відновлюваного трубопроводу;

розробити технологію відновлення абразивно-зношених трубопроводів шляхом будування в них монолітних сталефібробетонних трубопроводів-вкладишів і лотків-вкладишів;

розробити пресвакуумуюче обладнання для здійснення розробленої технології.

Об'єкт дослідження - технологія відновлення абразивно зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання діаметром 600…1200 мм.

Предмет дослідження - організаційні і технологічні параметри відновлення абразивно-зношених трубопроводів.

Методи дослідження - бібліографічний пошук, натурні обстеження, статистичний аналіз, порівняльний аналіз, чисельний експеримент, операційні дослідження, моделювання.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному:

виявлено, що сталефібробетон по зносостійкості (з урахуванням відношення величини зносу до товщини стінки) перевищує зміцнений поліетилен;

визначена допустима товщина монолітного сталефібробетонного трубопроводу-вкладиша, яка менше сумарної товщини поліетиленової труби-вкладиша і висоти міжтрубного зазору;

встановлено, що початкова міцність пресвакуумбетону більше ніж початкова міцність пресбетону або вакуумбетону;

визначені раціональні параметри технології пресвакуумування сталефібробетонної суміші: величина тиску пресування, тривалість і черговість пресування та вакуумування;

запропонована методика розрахунку визначення величини тиску пресування в залежності від несучої здатності відновлювального трубопроводу;

науково обґрунтовані і розроблені технологічні і організаційні рішення по відновленню абразивно-зношених трубопроводів.

Практична значимість отриманих результатів полягає в розробці методу закритого способу відновлення розгерметизованих, абразивно-зношених трубопроводів шляхом будування в них монолітних пресвакуумованих сталефібробетонних трубопроводів-вкладишів або лотків-вкладишів, а також пресвакуумуючого обладнання для здійснення цього методу.

Особистий вклад автора полягає в наступному.

Автором дисертаційної роботи науково обґрунтовані і розроблені технічні, технологічні і організаційні рішення, використання яких дозволяє значно знизити вартість відновлення абразивно-зношених і розгерметизованих трубопроводів водовідведення і водопостачання.

Апробація результатів досліджень. Основні результати роботи доповідались на 60-й, 61-й, 62-й науково-технічних конференціях Харківського державного технічного університету будівництва та архітектури в 2005-2007 роках, на міжнародному семінарі “Методи підвищення ресурсу міських інженерних інфраструктур”, що проходив в Харкові в 2006 році.

Публікації. Результати досліджень викладені в 9 статтях, що опубліковані в журналах, затверджених ВАК України.

Структура і обсяг дисертації. Дисертація складається із введення, п'яти розділів, списку використаних джерел. Викладена на 117 сторінках основного тексту; містить 33 рисунки, 24 таблиці і списку використаних джерел з 84 найменувань.

Зміст роботи

У вступі дисертації обґрунтовано актуальність обраної теми. Поставлено мету і завдання дослідження, наведено основні положення і результати, які виносяться на захист.

В першому розділі автором дана оцінка стану проблеми відновлення і захисту абразивно зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання.

Відомий зарубіжний метод відновлення трубопроводів шляхом введення поліетиленових труб-вкладишів забезпечує їх захист від абразивного зносу, але поліетиленові труби-вкладиші коштують дорого, а використання їх в якості захисту від абразивного зношення потребує додаткового збільшення товщини поліетиленових труб і відповідно подальшого підвищення вартості відновлювальних робіт.

Відомі вітчизняні запатентовані способи відновлення абразивно зношених трубопроводів шляхом будування в них збірно-монолітних двошарових трубопроводів-вкладишів значно знижують загальні витрати на відновлювальні роботи.

Однак маловивченим залишається питання використання (для відновлення абразивно зношених трубопроводів) монолітних одношарових трубопроводів-вкладишів.

Автором передбачається ці трубопроводи відновлювати шляхом будування в них самонесучих тонкостінних монолітних пресвакуумованих сталефібробетонних трубопроводів-вкладишів.

У другому розділі автором проведений порівняльний аналіз результатів випробувань традиційних матеріалів на абразивний знос за методом Дармштадта і результатів випробувань цих матеріалів на гідродинамічний знос за методом Цюріха. Аналіз показав, що сучасний бетон претендує на перше місце за зносостійкістю з урахуванням відношення максимального зносу до товщини стінки. Наприклад, при відновленні абразивно зношеного трубопроводу шляхом введення стандартного зміцненого поліетиленового трубопроводу-вкладиша зовнішнім діаметром 800 мм і товщиною 25 мм (марка ПЕ 63, тиск 0,32 МПа), внутрішній радіус відновленого трубопроводу зменшується на 75 мм, а відновлення цього трубопроводу зі зменшенням радіусу теж на 75 мм, але шляхом будування монолітного бетонного трубопроводу-вкладиша товщиною 75 мм (тобто в 3 рази більше товщини поліетиленового вкладиша) підвищує зносостійкість відновлюваного трубопроводу в 1,3 рази.

В цьому розділі показано, що бетон, армований сталевою фіброю, підвищує ударну в'язкість (і, отже, зносостійкість) в 8-10 разів, міцність на стиснення в 1,7 рази, міцність на розтягнення при вигині в 2,5 рази.

Багатолітня практика будівництва злітних смуг, автодоріг, промислових полів та інших покриттів із сталефібробетону підтверджує його високу, в порівнянні з бетоном, зносостійкість. Окрім того, в останні роки сталева фібра входить до складу сухих сумішей ЕМАКО, PANВEX та інших, призначених для покриття поверхонь, схильних до стирання.

У третьому розділі автором проведено дослідження результатів багаточисельних лабораторних досліджень фізико-механічних властивостей бетону: пресованого, вакуумованого, пресвакуумованого і технологічних параметрів пресування, вакуумування, пресвакуумування бетонних сумішей різного складу.

В результаті дослідження встановлено:

початкова міцність бетону ( у порівнянні з віброваним) підвищується при вакуумуванні, більше - при пресуванні і ще більше - при пресвакуумуванні;

максимальну початкову міцність має бетон, бетонна суміш якого пресвакуумована протягом не більше 10 хвилин (пресування ? 5 хвилин, вакуумування ? 5 хвилин);

раціональна величина пресуючого зусилля непластифікованої бетонної суміші складає 1,5 МПа, а пластифікованою з відводом води - 0,3 МПа.

У цьому розділі (виходячи з основного положення, що підземні трубопроводи - це мікро, мінітунелі) автор дослідив впроваджену в виробництво не тільки технологію заводського виготовлення пресвакуумних бетонних виробів, але і технологію будування монолітно-пресованих бетонних тунельних обробок.

У результаті дослідження були виявлені недоліки відомих технологій, і намічені основні підходи для розробки нової технології, яка не має аналогів у галузі відновлення непрохідних абразивно зношених трубопроводів.

У четвертому розділі на підставі результатів дослідження розроблені: методика розрахунку пресуючого зусилля; конструкції трубопроводів-вкладишів; обладнання для пресвакуумування бетонної суміші; технологія відновлення абразивно зношених, розгерметизованих трубопроводів і зношених у лотку трубопроводів.

Автором розроблена методика розрахунку пресуючого зусилля в залежності від несучої здатності відновлюваного трубопроводу.

При обробці монолітно-пресованим бетоном залізобетонних напірних колекторів з труб, виготовлених за ГОСТ 12586.0-83, ГОСТ 12586.1-83, тиск пресування передається не тільки на опалубку, але і на старі труби, які підпадають під вплив руйнуючих факторів. У випадку використання ковзної опалубки зона труби, що підпадає під вплив тиску, переміщується вздовж трубопроводу.

Для встановлення необхідного рівня тиску пресування розглянуті такі можливі випадки корозії:

тріщиностійкість труби не зруйнована, захисний шар зберігся, але зменшена загальна міцність бетону і арматури;

тріщиностійкість труби зруйнована, товщина захисного шару зменшилась, арматура схильна до корозії.

У першому випадку, коли тріщиностійкість не зруйнована, при створенні тиску пресування тиск в зоні пластичного бетону передається на стару трубу, яка деформується в радіальному напрямку, втягуючи в роботу оточуючий ґрунт. Тиск пресування зменшується вздовж ковзної опалубки від максимуму до нуля в кінці опалубки.

Напружено-деформований стан труби і ґрунтового масиву в цьому випадку аналітично визначити важко, так як необхідно враховувати не тільки розріз труби як циліндричної оболонки при зміні навантаження по кільцевій координаті і по поздовжній координаті вздовж вісі, але і роботу ґрунтового масиву, який представляє собою об'ємне тіло. При цьому слід враховувати контакт між трубою і ґрунтовим масивом, тобто розглянути контактну задачу. Ґрунтові умови залягання трубопроводу можуть значно змінюватися: змінюються фізичні властивості окремих шарів ґрунту, а також їх деформаційні і міцнісні характеристики.

У зв'язку з цим для рішення задачі використаний метод чисельного експерименту за допомогою програмного комплексу SCAD, в основу робіт якого покладений метод кінцевого елементу (МКЕ). Система “ґрунт-труба” промодульована таким чином: ґрунт - об'ємними восьмивузловими елементами, труба - чотирмавузловими оболонковими елементами.

Розрахунок вівся для трубопроводів ТН-60 (класів 0, І і ІІ), ТН = 80 і ТН = 100 (класів І, ІІ, ІІІ). Глибина залягання трубопроводу, що розглядається, 3-5 м. Ґрунти - суглинок і глина середньої щільності з показником текучості 0,25-0,5.

Основні результати чисельного експерименту показали наступне:

1. Із збільшенням тиску пресування починає переважати деформація старого трубопроводу. При зміні тиску пресування від 0 до 2,5 МПа розтягувальні напруження в трубі ТН = 60 зростають від 17,96 до 697,02 т/м². Стискувальні напруження змінюються при цьому незначно.

2. При підвищенні тиску пресування згинальний момент для труби ТН 60 у повздовжньому напрямку зростає в 17 раз, перевищує по величині кільцевий момент Мх (Мх = 0,09 тм/м, Му = 0,17 тм/м).

3. Ґрунтові умови незначно впливають на міцність труби, яка оцінювалась по приведених напруженнях згідно з 1-ю теорією міцності.

4. Межу, де проходить порушення тріщиностійкості ( з урахуванням середнього тиску пресування), можна визначити по значеннях приведених напружень ( згідно 1-й теорії міцності), отриманих при навантаженні труб контрольним внутрішнім гідростатичним тиском.

Гранично допустимий рівень тиску пресування Рпр при відновленні трубопроводу можна оцінити по рис.1 і 2 для труб ТН 100 і ТН 60. Цей рівень одержується при пересіченні кривих на графіку прямолінійними лініями, проведеними з урахуванням зносу в процентах.

Необхідну силу для протягування рухомої ковзної опалубки можна знайти по формулі:

,(1)

де F - сила притягування опалубки, кН;

С - довжина відсіку одноразового пресування литим бетоном при бетонуванні, м;

Р_пр - допустимий рівень тиску пресування, що визначається по графіках на рис. 1, 2, т/м²;

L - довжина ковзної опалубки, м;

D - внутрішній діаметр відновлювальних трубопроводів, м;

f_ТР - коефіцієнт тертя, рівний для опалубки з СТ-3 зі змазуванням 0,5, для опалубки із сталі 45 без змазування 0,35 і для опалубки із сталі 45 зі змазуванням 0,28;

г_f - коефіцієнт надійності по навантаженню, г_f = 1,4.

У другому випадку, коли тріщиностійкість зруйнована, тиск пресування обмежується дома умовами: не допускається розрив кільцевої арматури і немає необхідності викопувати бетон старої труби з чарунок між повздовжніми і поперечними стрижнями арматури.

Перша умова приводить до наступного виразу для граничного тиску пресування:

,(2)

де R_S - розрахунковий опір для кільцевої арматури класу ВІІ, МПа;

A_s - площа поперечного перерізу арматури, м²;

m - відстань між кільцевими мітками, м, приведено вище;

D - діаметр внутрішнього відновлюваного трубопроводу, м;

а_{кор -} величина корозії захисного шару, м, (а_кор?а_о);

а_о - захисний шар всередині труби, що дорівнює для ТН 60 - 43·10^-3 , для ТН 100 49,5·10^-3 ;

f_кор - корозійне руйнування кільцевої арматури, яке визначається при дослідженні трубопроводу (0<f_кор<1);

Р_пр - граничний тиск пресування, кПа.

Розрахунковий опір R_s, МПа, і відстань між кільцевими позначками, м, можуть приймати такі значення:

для труб ТН 60=0 (арматура Ш 0,4) 1200 і 18·10³ відповідно; для ТН 60=І (арматура Ш 0,4) 1200 і 22·10^-3 відповідно; для ТН 60=ІІ (арматура Ш 0,3) 1240 і 20·10^-3 відповідно;

для труб ТН 80=І (арматура Ш 0,4) 1200 і 18·10^-3 відповідно; для ТН 80=ІІ (арматура Ш 0,4) 1200 і 22·10^-3 відповідно; для ТН 80=ІІІ (арматура Ш 0,3) 1240 і 20·10^-3 відповідно;

для труб ТН 100=І (арматура Ш 0,5) 1130 і 18·10^-3 відповідно; для ТН 100=ІІ (арматура Ш 0,5) 1130 і 22·10^-3 відповідно; для ТН 100=ІІІ (арматура Ш 0,4) 1200 і 22·10^-3 відповідно.

Необхідна сила F проштовхування ковзної опалубки, кН, відзначається співвідношенням:

, (3)

де h - товщина стінки нового трубопроводу, м.

Друга умова приводить до наступного виразу для граничного тиску пресування Р_пр, кПа:

, (4)

де R_bt - розрахунковий опір бетону на розтягання, МПа.

n - число поздовжніх стрижнів у старому трубопроводі (тН = 60-14; ТН = 80-20; ТН - 100-24 стрижня);

m - відстань кільцевої арматури, м (m = ), де - діаметр поперечної арматури, м;

f_кор - корозійне зниження міцності бетону (визначається шляхом лабораторних іспитів зразків бетону).

Граничним значенням тиску пресування приймається мінімальне із величин, визначених формулами (2) і (4). Необхідна сила проштовхування F, (кН) визначається формулою:

(5)

Отримані залежності дозволяють визначити гранично допустиму величину тиску пресування при відновленні труб за допомогою ковзної опалубки з урахуванням величини корозії старих труб.

Розроблені конструкції відновлюваних трубопроводів і галузь їх застосування (табл.).

На рис.3 показана загальна схема відновлення абразивно-зношеного і розгерметизованого трубопроводу з використанням відрізняючого новизною пресвакуумуючого обладнання.

Обладнання для пресвакуумування монолітної обробки тунелю (рис. 4) складається з силового гідроциліндру 1, який закріплений на опорній рамі - 2; штока - 3, кінець якого з'єднаний з багатоштоковим перехідником-здовжувачем - 4; пресувального кільця - 5; ковзної опалубки - 6; вакуум циліндру - 7 з поршнем - 8. Вакуумциліндр - 7 закріплений на ковзній опалубці - 6 і з'єднаний через трубопровід - 15, що відсмоктує, з її вакуум-секцією - 9. Силовий гідро циліндр - 1 зчеплений опорно-тяговими балками - 10 з ковзною опалубкою - 6, а шток - 3 з'єднаний через багатоштоковий перехідник-уздовжувач - 4 з пресувальним кільцем - 5 і поршнем - 8. Ковзна опалубка - 6 має впускний для бетонної суміші отвір - 11; вакуумциліндр - 7 сполучається з атмосферою за допомогою клапанів - 12 і 13; а з вакуум-секцією - за допомогою клапану - 14 і трубопроводу - 15, що відсмоктує, бетоновід - 16 з'єднаний патрубком з отвором - 11 впуску бетонної суміші, який має шибер - 11 з гідродомкратом - 18.

Обладнання працює таким чином. На першому етапі (рис. 4а) обладнання бетонної суміші і її пресування: шток 3 силового гідроциліндру 1 не висунутий, багатоштоковий перехідник-уздовжувач 4 штока утримує прескільце 5 на початку ковзної опалубки 6, відштовхуючи кільцевий заопалубочний простір довжиною, що дорівнює довжині західки, в вакуумциліндрі 7 поршень 8 також знаходиться на початку вакуумциліндру, впускний отвір 11 для бетоноводу 16 відкрито.

Спочатку (рис.4а) заопалубочний кільцевий простір заповнюють бетонною сумішшю з використанням бетоноводу 16, а потім впускний отвір 11 закривають шибером 17 за допомогою гідродомкрату 18. Після цього (рис. 4б) силовий гідроциліндр 1 висуває шток 3 і, впираючись прескільцем 5 в укладену бетонну суміш пресує її під впливом реактивного зусилля переміщує на нову західку разом із ковзною опалубкою 6, з якою він з'єднаний опорно-тяговими балками 10. Вакуумциліндр 7, закріплений на ковзній опалубці (при відкритих отворах 12 і 13 і закритому - 14) також переміщується на нову західку, а його поршень 8 знаходиться в статичному стані.

На другому етапі (рис. 4в) обладнання знаходиться у вихідному статичному стані, але вже для вакуумування попередньої опресованої бетонної суміші: шток 3 силового гідроциліндру повністю висунутий, багатоштоковий перехідник-уздовжувач 4 штока 3 утримує прескільце 5 в торці опресованого бетону останньої західки, поршень 8 розташований в кінці вакуумциліндру 7 (тобто у вихідному положенні для створення вакуумзапони в циліндрі 7).

Спочатку (рис. 4г) силовий гідроциліндр 1, спираючись в опорно-тягові балки 10, втягує шток 3, і через багатоштоковий перехідник-уздовжувач 4 переміщує прескільце 5 вперед на нову західку, тобто на початок ковзної опалубки 6, а поршень 8 переміщується в вакуумцілиндрі 7 також вперед і створює (при закритому отворі 13 і відкритих отворах 12 і 14) вакуум-запону в циліндрі 7 і вакуум-секції 9. При цьому залишки надлишкової води з бетонної суміші відсмоктують через фільтр вакуум-секції 9. Потім (рис. 4д) шибер 17, гідродомкратом 18 відкриває в опалубці 6 впускний отвір 11 для прийому бетонної суміші і цикл робіт повторюють.

Позитивний ефект обладнання в порівнянні з прототипом досягається завдяки сукупності таких відмітних ознак.

Нові конструктивні елементи - це вакуумциліндр з поршнем, багатоштоковий перехідник-уздовжувач, опорно-тягова зчіпка.

Нове розташування вузлів - це спочатку гідропривід (гідроциліндр), а потім ковзна опалубка з вакуум-секцією і джерелом вакууму (вакуумциліндру з поршнем).

Новий взаємозв'язок - силового гідроциліндру з опалубкою штока силового гідроциліндру - з поршнем вакуумциліндру.

Нова галузь застосування обладнання - це не тільки пресвакуумування монолітних вторинних обробок тунелів, але і відновлення трубопроводів діаметром більше 0,8 м шляхом будування монолітних пресвакуумованих трубопроводів-вкладишів.

В роботі розроблені графіки виконання відновлювальних робіт, перелік основних машин і обладнання, рецептура бетонних сумішей.

Економічній ефективності розроблених рішень присвячений п'ятий розділ дисертації.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі науково обґрунтована і розроблена технологія відновлення абразивно зношених трубопроводів шляхом будування в них монолітних пресвакуумованих сталефібробетонних вкладишів.

Значна частина трубопроводів водовідведення і водопостачання, що експлуатуються, руйнується під впливом абразивного зносу, розгерметизації стиків і тіла труб. Відомий метод відновлення цих трубопроводів шляхом введення самонесучих поліетиленових труб-вкладишів є таким, що дорого коштує, так як вартість поліетиленових труб на порядок вище вартості труб з неорганічних матеріалів.

Порівняльний аналіз зносостійкості матеріалів, що застосовуються для виготовлення труб водовідведення і водопостачання, виявив, що сталефібробетон по зносостійкості (з урахуванням відношення зносу до товщини стінки) перевищує зміцнений поліетилен.

Для розробки конструкцій монолітних сталефібробетонних труб-вкладишів і ефективної технології їх будування:

визначена допустима товщина монолітного сталефібробетонного трубопроводу-вкладиша, яка менше сумарної товщини поліетиленової труби-вкладиша і міжтрубного зазору, який утворює поліетиленовий вкладиш;

встановлено, що початкова (для розпалубки) міцність бетону зростає в порівнянні з віброваним бетоном при використанні технологічних прийомів вакуумування, пресування, пресвакуумування, причому при пресвакуумуванні початкова міцність бетону - максимальна;

виявлені раціональні параметри технології пресвакуумування непластифікованої і пластифікованої бетонної суміші: величина тиску пресування, тривалість пресування і вакуумування, а також черговість їх виконання;

підібрана рецептура сталефібробетонної суміші з урахуванням їх легкого складання, пластичності, транспортабельності в трубопроводах на відстані, що перевищує 200 м;

запропонована методика розрахунку величини пресуючого зусилля в залежності від остаточної несучої здатності відновлювального трубопроводу, при цьому використані результати чисельного експерименту за допомогою програмного комплексу SCAD.

Розроблені нові технології відновлення трубопроводів:

розгерметизованих, абразивно-зношених - шляхом будування монолітних сталефібробетонних трубопроводів-вкладишів;

абразивно-зношених - шляхом укладання монолітних сталефібробетонних лотків-вкладишів.

Розроблено нове пресвакуумуюче обладнання для здійснення цих технологій. Обладнання складається із взаємно зв'язаних двох частин - силового гідроциліндра з прескільцем і ковзної опалубки з вакуумциліндром, вакуум-секцією.

Розроблені технічні, технологічні і організаційні рішення дозволяють використати будівельні матеріали і вироби вітчизняного виробництва, знизити загальні витрати на відновлення роботи і забезпечити довговічність відновлених трубопроводів.

Результати досліджень апробовані і використанні інститутом „Кримкомунпроект” при розробці проектних рішень ремонту і відновленню мереж водовідведення міст південного берегу Криму, що дає можливість зменшити вартість ремонтно-відновлювальних робіт на 24,5%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гончаренко Д.Ф., Кись В.Н., Воблых В.А., Атаманчук В.М. Методика расчета армированных бетонных трубопроводов-вкладышей, облицованных профилированным полиэтиленом// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2005.- № 31.- С.201-203.

2. Гончаренко Д.Ф., Воблых В.А., Кись В.Н., Атаманчук В.М. Несущая способность напорных бетонных труб, защищенных от коррозии полиэтиленовым рукавом// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2005.- №32.- С.46-48.

3. Атаманчук В.Н. Абразивный износ водоводов Крыма// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2006.- № 35.- С.52-54.

4. Гончаренко Д.Ф., Атаманчук В.М. Износостойкость материалов канализационных труб// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2006.- № 35.- С.43-46.

5. Воблых В.А., Гончаренко Д.Ф., Кичаева О.В., Атаманчук В.М. Восстановление трубопроводов обделкой из монолитно-прессованного бетона// Вiсник ПДАБА.- 2006.- № 6.- С.23-30.

6. Гончаренко Д.Ф., Атаманчук В.М., Куровский И.И. Восстановление абразивно-изношенных канализационных коллекторов// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2006.- № 37.- С.19-24.

7. Атаманчук В.М. Теоретические основы для разработки технологии возведения абразивно-изношенных трубопроводов водоотведения и водоснабжения// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА, ХОТВ АБУ.- 2006.- № 38.- С.95-97.

8. Гончаренко Д.Ф., Атаманчук В.М. Технология восстановления поврежденных трубопроводов// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2007.- № 40.- С.17-20.

9. Коваленко А.Н., Атаманчук В.М., Белецкий И.В. Метод восстановления абразивно изношенных и разгерметизированных стальных трубопроводов// Наук.вiсн.буд-ва. ХДТУБА. ХОТВ АБУ.- 2007.- № 42.- С.76-80.

АНОТАЦІЯ

Атаманчук В.М. Розробка технології відновлення абразивно зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальність 05.23.08 - технологія та організація промислового та цивільного будівництва. - Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури. Харків, 2007.

Дисертаційна робота присвячена питанням відновлення і захисту абразивно зношених трубопроводів водовідведення і водопостачання.

У роботі показано, що широко розповсюджений в наш час метод відновлення зруйнованих трубопроводів шляхом введення в них самонесучих товстостінних поліетиленових труб меншого діаметру є таким, що дорого коштує.

Порівняльний аналіз результатів іспитів методами Дармштадта і Цюриха на зносостійкість матеріалів, що застосовуються для виготовлення труб водовідведення і водопостачання, виявив, що сучасний бетон ( з урахуванням відношення величини зносу до товщини стінки) більш зносостійкий, чим зміцнений поліетилен.

Для відновлення абразивно-зношених трубопроводів шляхом будування в них бетонних або сталефібробетонних монолітних трубопроводів-вкладишів і зниження при цьому терміну розпалубки досліджені технологічні прийоми підвищення початкової розпалубочної міцності бетону пресуванням, вакуумуванням і пресвакуумуванням. Встановлено, що максимальна початкова міцність бетону досягається при: пресвакуумуванні, тривалості пресування t_n ? 5 хвил. і вакуумування t_в? 5 хвил.; використанні пластичних бетонних сумішей.

Виходячи з основного положення, що трубопроводи - це мікро-, мінітунелі в роботі досліджена впроваджена у виробництво не тільки технологія заводського виготовлення пресвакуумованих бетонних сумішей, але і технологія будування бетонних монолітно-пресованих тунельних обробок. У результаті досліджень були виявлені недоліки відомих технологій і визначені основні підходи для розробки технологій будування монолітних пресвакуумованих сталефібробетонних трубопроводів-вкладишів і обладнання для їх здійснення.

У дисертаційній роботі на підставі результатів досліджень розроблені:

конструкції відновлення;

методика розрахунку величини пресувального зусилля в залежності від несучої здатності відновлювального трубопроводу;

технологія відновлення абразивно-зношеного і розгерметизованного трубопроводу;

технологія відновлення абразивно зношеного лотка трубопроводу;

пресвакуумуюче обладнання для здійснення розроблених технологій.

Запропоновані технологічні рішення дозволяють істотно знизити вартість відновлення абразивно-зношених трубопроводів і забезпечити їх експлуатаційну довговічність.

Ключові слова: абразивно зношені трубопроводи, технологія пресвакуумування бетону (сталефібробетону), будування монолітного трубоопроводу-вкладиша.

АННОТАЦИЯ

Атаманчук В.Н. Разработка технологий восстановления абразивно изношенных трубопроводов водоотведения и водоснабжения. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.23.08 - технология и организация промышленного и гражданского строительства. - Харьковский государственный технический университет строительства и архитектуры. Харьков. 2007.

Диссертационная работа посвящена вопросам восстановления и защиты абразивно изношенных трубопроводов водоотведения и водоснабжения.

Для восстановления абразивно изношенных трубопроводов путем возведения в них бетонных или сталефибробетонных монолитных трубопроводов-вкладышей и снижения при этом срока распалубки исследованы технологические приемы повышения начальной (распалубочной) прочности бетона прессованием, вакуумированием и прессвакуумированием. Установлено, что максимальная начальная прочность бетона достигается при: прессвакуумировании; продолжительности прессования tп ? 5 мин. и вакуумирования tв ? 5 мин.; использовании пластичных бетонных смесей.

Исходя из основного положения, что трубопроводы - это микро-, минитоннели в работе исследована технология возведения бетонных монолитно-прессованных тоннельных обделок. В результате исследований были выявлены недостатки известных технологий и определены основные подходы разработки технологий возведения монолитных прессвакуумированных сталефибробетонных трубопроводов-вкладышей и устройств для их осуществления.

В диссертационной работе на основании результатов исследований разработаны: конструкции восстановления; методика расчета величины прессующего усилия в зависимости от несущей способности восстанавливаемого трубопровода; технология восстановления абразивно изношенного и разгерметизированного трубопровода; технология восстановления абразивно изношенного лотка трубопровода; прессвакуумирующее устройство для осуществления разработанных технологий.

Предложенные технологические решения позволяют существенно снизить стоимость восстановления абразивно изношенных трубопроводов и обеспечить их эксплуатационную долговечность.

Ключевые слова: абразивно изношенные трубопроводы, технология прессвакуумирования бетона (сталефибробетона), возведение монолитного трубопровода-вкладыша.

Annotation

Atamanchuk. V.N. The development of the repairing technology of the abrasive worn out pipelines for the drainage systems and water-supply.- Manuscript. Dissertation work for candidate's degree of technical sciences in speciality 05.23.08 - the technology and organization of the industrial and civil engineering.- Kharkov State Technical University of Civil Engineering and Architecture. Kharkov. 2007.

The dissertation work is dedicated to the questions of the repairing and protection of the abrasive worn out pipelines for the drainage systems and water-supply.

For the restoration of the abrasive worn out pipelines the technological methods were investigated. It can be done by the erection of the concrete or steelfibroconcrete solid pipelines with bearing brass into the pipelines. The technological ways of the initial improvement of concrete's strength by pressing, vacuuming and press-vacuuming were examined. It was established that maximum initial concrete's strength can be achieved by press-vacuuming; the duration of pressing min and vacuuming min; using of the plastic concrete mixture.

The technology the erection of the concrete solid-pressing tunnel finishing was examined proceeding from the thesis that the pipelines are the micro-mini-tunnels. As a result the disadvantages of the known technologies were exposed and the basic methods of the development of the technologies for the erection of solid press-vacuuming steelfibroconcrete pipelines with bearing brass were determined.

In dissertation work it was developed considering the results of the research: the constructions of repairing; the principles of the estimation of the value pressing effort depending on supporting ability of restoring pipeline; the technology of the restoration of the abrasive worn out and dishermetic pipeline; the technology of the restoration abrasive worn out trough of the pipeline; he press-vacuuming mechanism for realization of developing technologies.

The proposing technological decisions permit to make reduction of the repairing cost of abrasive worn out pipelines and to provide their operating long-living.

Key words: the abrasive worn out pipelines; the technology of concrete's press-vacuuming (steelfibroconcrete); the erection of the solid pipeline with bearing brass.

Размещено на Allbest.ru

...