Рекомендации по применению пористых полимербетонных дренажей в скорых фильтрах водоочистных станций и установках заводского изготовления

1. Дренажи из пористого полимербетонаслужат для сбора фильтрованной воды и распределения промывной воды по площадифильтра.

2. Дренажи из пористого полимербетонапредназначены для систем хозяйственно-питьевого водоснабжения при осветлении иобесцвечивании воды.

Примечание.Пористые полимербетонные дренажи могут применяться при обезжелезивании,умягчении воды в системах хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.В случаях, когда концентрация взвеси, железа и других веществ в фильтрованнойводе может оказаться выше, чем допускается по ГОСТ2874-82, необходимо производить технологические изыскания (прил. 1)либо использовать опыт работы дренажей в аналогичных условиях.

3. Полимербетонные дренажи применяют какпри строительстве новых, так и для реконструкции действующих фильтров. При этомдренажные плиты могут изготовляться в заводских условиях либо на объектестроительства.

4. Полимербетонные дренажи могутиспользоваться при водяной, водовоздушной и чередующейся* промывках загрузки.

* Причередующейся промывке зоны большей и меньшей интенсивности подача промывнойводы чередуются на площади фильтра. В результате устраняется гидравлическаясортировка загрузки, увеличиваются грязеемкость, продолжительность фильтроциклаи полезная производительность.

5. Полимербетонные дренажи имеют следующиепреимущества перед наиболее распространенными трубчатыми дренажами споддерживающими слоями: отпадает необходимость в применении гравийныхслоев, уменьшается трудоемкость строительно-монтажных работ, повышаетсянадежность работы фильтров, загрузка и перегрузка фильтров могут быть полностьюмеханизированы.

КОНСТРУКЦИИ ДРЕНАЖНЫХСИСТЕМ

6. Основным элементом всех конструкцийдренажных систем является пористый полимербетон — материал, изготовляемый иззаполнителя: щебня или гравия, скрепленного эпоксидным связующим. Размер зерензаполнителя и количество связующего подбирают так (прил. 2),что остаются открытые сквозные поры, проницаемые для воды, но не допускающиепроникновения зерен загрузки.

Ниже рассматриваются дватипа дренажей: для фильтров водоочистных станций, изготавливаемых на месте ихприменения или в заводских условиях, а также для фильтров в установкахзаводского изготовления.

Конструкциидренажей фильтров водоочистных станций

7. Для открытых скорых фильтровводоочистных станций рекомендуют два типа дренажных систем: 1) из сборных плит,изготовленных полностью из пористого полимербетона; 2) из сборныхжелезобетонных дырчатых плит, отверстия которых заполнены пористымполимербетоном.

8. Дренаж первого типа (рис. 1)состоит из опорных стенок 1, образующих дренажные каналы 2, перпендикулярныесборному каналу фильтра 3, на которые уложены дренажные полимербетонные плиты4. Непосредственно на плитах находится фильтрующая загрузка 5. На входах вдренажные каналы установлены патрубки большого сопротивления 6 с диафрагмами иотражателями. Для повышения надежности стыковых соединений торцы плит выполненысо скосами в верхней части под углом 45-60°; треугольные пазы между плитамизаполняют полимербетонной смесью того же состава, как и полимербетонные плиты(см. рис. 1,узел А).

Рис. 1. Схема дренажаоткрытых фильтров (тип 1):

1 -опорные стенки; 2 — дренажные каналы; 3 — сборный канал фильтра; 4 — полимербетонныеплиты; 5 — фильтрующая загрузка; 6 — патрубки большого сопротивления

9. Дренаж второго типа (рис. 2) состоит из опор 1(горизонтальные балки или вертикальные столбики), к которым с помощью анкеровприкреплены дырчатые железобетонные плиты 2. Эти плиты изготавливают на заводахжелезобетонных изделий. В стенке сборного канала смонтированы патрубки 4 сотражателями (без диафрагм). Отверстия железобетонной плиты 2 заполненыпористым полимербетоном, обеспечивающим необходимое для распределения промывнойводы гидравлическое сопротивление. Сверху плита покрыта слоем полимербетона 5толщиной 15-20 мм для улучшения равномерности сбора фильтрата и распределенияпромывной воды. Боковые торцы плит должны быть скошены для упрощения заделкистыков.

10. Фильтруемая вода проходит сквозь слойзагрузки и дренажные плиты, поступает в поддон фильтра и через патрубкинаправляется в сборный канал. При промывке вода из сборного канала черезпатрубки попадает в поддон, проходит дренажные плиты и поступает в загрузкуснизу.

11. При водовоздушной промывке на дне фильтра хомутами крепятвоздухораспределительные дырчатые трубы. Общий трубопровод подачи воздуха длякаждой ячейки фильтра следует располагать выше воздухораспределительных труб.

12. При чередующейся промывке для дренажа первого типаиспользуют диафрагмы с отверстиями двух типоразмеров. В зонах большейинтенсивности монтируют диафрагмы с большими отверстиями, при этом зоныбольшего и меньшего расходов чередуются (рис. 3, а).

Для дренажа второго типачередование интенсивностей обеспечивают применением двух видов железобетонныхплит с разными диаметрами отверстий в них (рис. 3, б) либо одинаковых плит, вкоторых отверстия имеют разные диаметры (рис. 3, в).

13. Преимущества дренажей второго типа по сравнению с первым:меньший (в 2-2,5 раза) расход наиболее дорогого компонента — полимербетона, атакже уменьшение числа опор, что сокращает трудоемкость и сроки монтажа. Выбортипа дренажа производят в зависимости от местных условий:

первыйтип наиболее целесообразен при сравнительно небольшой общей площадиреконструируемых или строящихся фильтров (примерно до 100 м2);

второйтип рекомендуют при условии изготовления дырчатых плит на заводе илиспециализированном участке*.

* Проект такого участка разработан ЦНИИЭП инженерногооборудования.

Рис.2. Схема дренажа открытых фильтров (тип 2):

а — план иразрезы фильтра; б — дренажная плита; 1 — опоры; 2 — дырчатые железобетонныеплиты; 3 — фильтрующая загрузка; 4 — патрубки; 5 — верхний слой полимербетона

Рис. 3. Схемы дренажейоткрытых фильтров при чередующейся промывке:

а — дренаж типа 1; б, в — вариантыразмещения отверстий в железобетонных плитах дренажа типа 2; 1, 2 — диафрагмы сбольшими и меньшими отверстиями; 3, 4 — плиты с отверстиями большего и меньшегодиаметров; 5, 6 — отверстия большего и меньшего диаметров

Конструкциидренажей фильтров для установок заводского изготовления

14. Описываемые конструкции дренажныхсистем предназначены для напорных или безнапорных фильтров установок заводскогоизготовления круглой или прямоугольной формы в плане (установки «Струя»,«Влага» и т.п.).

15. При изготовлении фильтров для установки«Струя» на заводе применяют дренажную систему из сборных металлических плит спатрубками, заполненными пористым полимербетоном — тип 3.

При реконструкциифильтров действующих установок «Струя» наряду с вариантом типа 3 в отдельныхслучаях (если не требуется последующая транспортировка) возможно применениедренажа типа 4 из сборных плит, изготовленных полностью из пористогополимербетона.

16. Дренаж типа 3 (рис. 4) состоит из дырчатыхметаллических плит 1, к которым снизу приварены патрубки 2, заполненныепористым полимербетоном. Сверху плита покрыта слоем пористого полимербетона 3.Опорная конструкция (см. рис. 4, б) содержит продольные и поперечныегоризонтальные опоры (уголки или швеллера) 4, периферийную опору 5,вертикальные опоры-стойки (трубы) 6 и центральную опору 7, являющуюсяпродолжением трубопровода подачи промывной воды. Дренажные плиты 1устанавливают на резиновые прокладки и крепят к опорной конструкции болтами.Для неразъемного варианта конструкции допускают приварку плит к опорамнепрерывным швом.

Рис. 4. Схема конструкции дренажа типа 4 фильтра заводскогоизготовления:

а -дренажная плита; б — опорная конструкция; 1 — металлическая дырчатая плита; 2 -патрубки; 3 — слой полимербетона; 4 — горизонтальные продольные и поперечныеопоры; 5 — периферийные опоры; 6 — вертикальные опоры-стойки; 7 — центральнаяопора

17. Дренаж типа 4 для фильтров диаметром 1 м (рис. 5, а)состоит из центрального патрубка 1 и опорной конструкции, содержащей радиальныеопоры 2, нижние периферийные опоры 3, приваренные к корпусу фильтра, верхниеприжимные опоры 5 и 6 и четырех полимербетонных плит, выполненных в видесектора. Для фильтров диаметром 2 м (см. рис. 5, б) предусмотренадополнительная кольцевая опора 7 на стойках 8. Полимербетонные плиты 4укладывают на нижнюю опорную конструкцию и сверху прижимают опорами 5 и 6.Фильтрующую загрузку размещают непосредственно на дренажных плитах 4.Центральный патрубок (рис. 6) состоит из вертикальной трубы 1 с боковойперфорированной поверхностью 2, перфорированной диафрагмы 3, к которой приваренопорный стержень 4. Для упрощения монтажа в верхней части трубы 1прорезают четыре вертикальных паза по размеру уголка радиальных опор.

Рис. 5. Схема дренажафильтров заводского изготовления (тип 3):

а, б — дляфильтров диаметром 1 и 2 м; 1 — центральный патрубок; 2 — радиальные опоры; 3 -нижние периферийные опоры; 4 — полимербетонные плиты; 5, 6 — верхние прижимныеопоры; 7 — кольцевая опора; 8 — стойки

Рис.6. Центральный патрубок фильтра заводского изготовления для дренажа типа 3(даны размеры для фильтра диаметром 1 м, а в скобках — для диаметра 2 м):

1 -труба; 2 — боковая перфорация; 3 — перфорированная диафрагма; 4 — опорныйстержень

18. Для прямоугольных фильтров (например,установок типа «Влага») в поддоне монтируют горизонтальный трубопровод дляраспределения промывной воды. К боковой его поверхности приваривают патрубки сотражателями. Эти фильтры работают аналогично открытым фильтрам водоочистныхстанций (см. п. 10).

19. Для водовоздушной промывки в поддонефильтра на специальных опорах крепят воздухораспределительные дырчатые трубы.

20. Для чередующейся промывки применяютдренажи типа 3: чередование интенсивностей подачи промывной воды осуществляютиспользованием двух типоразмеров патрубков аналогично дренажам фильтровводоочистных станций (см. рис. 3, в).

РАСЧЕТ ИКОНСТРУИРОВАНИЕ ДРЕНАЖЕЙ

21. Дренажииз пористого полимербетона, а также опорные конструкции проверяют на прочность,а железобетонные конструкции при необходимости — на трещиностойкость. Расчетвыполняют на два случая: сверху — равномерно-распределенная нагрузка от весамокрой загрузки (фильтр водой не заполнен) и веса дренажных плит; снизу -равномерно-распределенная нагрузка при промывке.

Нагрузкуот массы загрузки (МПа) определяют по формуле

G = 0,01 Но[r4(1- mo)+ mo],                                                        (1)

где Но -максимальная высота фильтрующей загрузки, м; r4- относительная плотность частиц фильтрующей загрузки (для кварцевого песка r4≅ 2,65); mo — пористость загрузкив долях единицы (для кварцевого песка mо ≅0,4).

Нагрузкуснизу находят в результате гидравлического расчета дренажа при максимальнойинтенсивности промывки (прил. 3, пример 4).

22. Прочностные расчеты дренажных плит иопорных конструкций производят по действующим строительным нормам и правилам(для железобетонных и металлических конструкций), При этом коэффициентыперегрузки принимаются из соответствующей гл. СНиП «Водоснабжение. Наружныесети и сооружения».

23. Размеры дренажных плит в планепринимают конструктивно, исходя из условий их размещения в фильтре и технологиимонтажа.

24. Дляполимербетонных плит типа 1 (см. рис. 1)рекомендуемая ширина (расчетный пролет) — 250-350, длина — 500-700, толщина неменее 40 мм.

Дляжелезобетонных дырчатых плит типа 2 (см. рис. 2) рекомендуемые размеры в плане- до 2000, толщина железобетонной части плиты — не менее 60, а толщина верхнегослоя полимербетона — 15-25 мм. Шаг отверстий в плитах должен быть не более 170мм, а диаметры — не менее 25 мм. При этом размеры отверстий устанавливаютгидравлическим расчетом.

25. Размеры и форма дренажных плит типа 3(см. рис. 4)назначаются с учетом размеров люка в корпусе фильтра и условий монтажа.

Рекомендуемыеразмеры плит, мм: величина расчетного пролета (ширина) — до 500, длина — до1000. Толщина металлического листа — 5-7 мм, при этом для уменьшения этойтолщины целесообразно устройство ребер жесткости из полос, привариваемых снижней стороны листов. Толщина верхнего слоя полимербетона, шаг отверстий иограничения по их диаметру такие же, как в п. 24. Длину патрубков принимаютравной 50-70 мм и уточняют при гидравлическом расчете.

26. Для установок заводского изготовленияформу и размер дренажных плит типа 4 принимают в зависимости от диаметрафильтра (см. рис. 5); при диаметре 1 м — 4-секторные плиты, а придиаметре 2 м — 4-секторные плиты в центре и дополнительно 12 плит по периметрудлиной в радиальном направлении — до 500 мм. Рекомендуемая толщина плит — 50мм.

27. Опоры дренажных плит типа 1 (см. рис. 1)выполняют из сборного или монолитного бетона. Ширина стенок поверху должна бытьв пределах 80-150 мм.

Опоры дренажных плиттипа 2 (см. рис. 2) выполняют из сборного или монолитногожелезобетона в виде горизонтальных балок, связанных с дном или стенкамифильтра, в верхней части балок должны быть выпуски анкеров для креплениядренажных плит. Допускают устройство опор — вертикальных столбиков. Эти опорыприкреплены к дну фильтра и также имеют сверху анкер.

Высоту поддона (от днафильтра до низа плит типа 1 и 2) назначают конструктивно, исходя из условияразмещения патрубков на входе в поддон и проверяют по скорости движенияпромывной воды вначале (см. п. 31).

По периметру ячейкифильтра предусмотрена опорная стенка толщиной 50-100 мм.

28. Горизонтальные опоры дренажных плит типа 3 и 4 установок заводскогоизготовления выполняют из стального проката (уголок, швеллер, лист). Ширинаопор должна быть не менее 50 мм, крепление плит к опорам производят с помощьюанкеров — болтов или отрезков вертикальной арматуры. Промежуточные вертикальныеопоры-стойки выполняют из водогазопроводных труб диаметром 25-50 мм.

Сверху дренажные плитытипа 3 крепят в местах стыков плит: по периметру — отрезками уголков 50 ´ 50 мм длиной 70-100 мм,а в центре и на промежуточной опоре — с помощью анкеров и прижимныхметаллических пластинок (дисков, прямоугольников) толщиной не менее 5 мм иразмером 70-100 мм.

29. Патрубки на выходах в поддон длядренажей типа 1 и 2 фильтров водоочистных станций выполняют из стальных труб,диаметр которых назначают по допустимой скорости движения воды при промывке(см. п. 31). На выходе из патрубка (в поддоне) на расстоянии 1-2 егодиаметров устанавливают отражатель — пластинку круглой или прямоугольной формыразмером, близким к диаметру патрубка. Отражатель приваривают с помощью 2-4металлических стержней.

Шагпатрубков для дренажей типа 2 принимают не более 500 мм.

Ввыходном сечении патрубков дренажей типа 1 (со стороны поддона) привариваютгерметичным швом диафрагму из металла толщиной не менее 5 мм с круглымотверстием в центре, выполняемым на сверлильном или токарном станке. Внутреннийторец отверстия диафрагмы должен быть прямым (без скосов) и защищен отзаусениц. Диаметр отверстия устанавливают гидравлическим расчетом (см. п. 32).

30. Для фильтров заводского изготовлениякруглой формы центральный патрубок дренажей типа 4 (см. рис. 6)выполняют из стальной трубы диаметром, равным диаметру трубопровода, подводящегопромывную воду. Диаметр боковых отверстий принимают равным 15-20 мм, а числаотверстий устанавливают, исходя из соотношения суммарной площади их к площадибоковой поверхности патрубка, равного 0,3-0,4. Диаметр отверстий в верхнейдиафрагме — 8-10 мм, а отношение их общей площади кплощади диафрагмы — 0,02-0,04. Для дренажей типа 3 круглых фильтровпредусматривают центральный патрубок с 3-4 боковыми прямоугольными отверстиямив нижней части, площадь которых определяют, исходя из скорости истечения промывнойводы не более 1 м/с. На расстоянии 70-120 мм от патрубка напротив отверстийустанавливают прямоугольные отражатели.

Припрямоугольных фильтрах патрубки приваривают к распределительному трубопроводуподдона. Шаг патрубка — не более 500 мм, их диаметр определяют по скоростидвижения промывной воды (п. 31), а отражатели проектируют аналогично дренажамтипа 2 фильтров водоочистных станций (см. п. 29).

31. Скоростидвижения промывной воды должны быть не более, м/с: в начале сборного канала -1,5, а патрубках — не более 2, в начале поддона для дренажа типа 1 — 0,4, а длядренажа типа 2 и 4 (при прямоугольном фильтре) — 0,6.

32. Приводяной промывке с постоянной по площади интенсивностью потери напора hд впатрубках на входе в дренажные каналы (дренаж типа 1), отверстияхжелезобетонных плит(тип 2) и патрубках дренажных плит (тип 3) должны быть в пределах 1,5-2,5 м, апри водовоздушной — 0,5-0,7 м, (на этапе подачи только воды).

Причередующейся промывке потери напора (м) в дренаже для обеспечения заданногополя скоростей рассчитывают по формуле

hд = 16Vк2/ 2g,                                                              (2)

где Vк — скорость в началесборного канала при расчетной интенсивности промывки (см. п. 31), м/с; g — ускорение свободного падения, м/с2.

Дляобеспечения взвешивания загрузки на всей площади фильтра должно быть выполненоусловие

hд ³ 0,25[1 — (А/Z)1,67]-1;                                                      (3)

А = a + 1,1 К (1 — a),                                                          (4)

где А — конструктивныйпараметр дренажа; a — отношение числа входных патрубков (дренажтипа 1), отверстий в плитах (тип 2), патрубков плит (тип 3), имеющих меньшиедиаметры, к общему их числу в ячейке фильтра (a = 0,4-0,6); К- соотношение интенсивностей промывки в соседних зонах, принимаемое взависимости от крупности и высоты загрузки по таблице.

Таблица

Диаметрзагрузки, мм

Высота слоя,м

Ширина зон,м

Соотношениеинтенсивностей

0,5-1,2

0,7-0,8

0,25-0,45

1,5-2

0,7-1,6

1,3-1,5

0,3-0,6

2-2,5

0,8-2

1,8-2

0,45-0,6

 

Примечание:Ширину зон большей и меньшей интенсивности промывки принимают одинаковой, аразмещать их рекомендуют так, чтобы у стен ячейки фильтра находились зоныбольшей интенсивности.

Входящее в формулу (3) числопсевдоожижения Z вычисляют по формуле

Z = Vпр/Vкр,                                                                (5)

где Vпр — расчетная (средняя)интенсивность промывки фильтра, см/с;Vкр — критическаяинтенсивность промывки, при которой начинается взвешивание загрузки, см/с.

Для загрузки изкварцевого песка критическую интенсивность рассчитывают по формулам:

 ;                                                     (6)

Ач = g(rч — 1)d3э/g2,                                                              (7)

где dэ — эквивалентный диаметрзерен загрузки, см; g — кинематическаявязкость воды, принимаемая в зависимости от ее температуры (расчет производятпри максимальной температуре), см2/с.

Для последующих расчетовпринимают большее из значений потерь напора, определенных по формулам (2) и (3), но неменее 1,5 м (см. примеры в прил. 3).

33. Диаметр отверстий диафрагм dдo (см)в патрубках дренажей типа 1 при промывке с постоянной по площади интенсивностьюопределяют по формуле

dдo = 1,13,                                                    (8)

где lк, Lк — шаг дренажных каналови их длина, см; hд — потеря напора в патрубке (см. п. 32), см; m — коэффициент расхода патрубка сдиафрагмой, принимаемый предварительно в пределах 0,6-0,7, а затем подлежащийуточнению (см. прил. 3).

При чередующейсяпромывке диаметры отверстий в диафрагмах патрубков, обслуживающих зоны больших dd и меньших dм интенсивностей,определяют по формулам:

dd= dдo; dм= dдo,                                              (9)

где dдo- диаметр, зачисляемый по формуле (8).

34. Длядренажей типа 2 и 3 диаметр отверстий (см) при постоянной по площадиинтенсивности промывки рассчитывают по формуле

do =1,13(lag0,33/hд)0,3,                                             (10)

где l1,l2- расстояние между осями отверстий дренажной плиты в ряду имежду рядами, см; l- толщина железобетонной части плиты типа 2 или длина патрубка в дренаже типа3, см; а — коэффициент, зависящий от характеристик полимербетона иопределяемый путем гидравлических испытаний.

Приотсутствии данных таких испытаний коэффициент а задается в зависимостиот эквивалентного диаметра зерен полимербетона dз:

dз,мм               4             5             6           7

а                       0,7          0,6          0,5        0,4

Причередующейся промывке диаметры отверстий, обслуживающих зоны больших и меньшихинтенсивностей, определяют по формулам (9), в которые вместо диаметра dдoподставляют do, рассчитанный поформуле (10).

Длядренажей типа 3 производят уточнение диаметров отверстий, исходя из внутреннихразмеров выпускаемых стальных труб: водогазопроводных по ГОСТ 3262-75 илибесшовных по ГОСТ 8732-70* и 8734-75.

35. Приводовоздушной промывке фильтров рекомендуют применять пластмассовые трубы скруглыми отверстиями в нижней части диаметром 3-5 мм, размещенные в два ряда вшахматном порядке под углом 30-45° к вертикали. Расстояние между отверстиями вряду должно быть в пределах 100-200 мм.

Скоростьвыхода воздухе из отверстий принимают равной 40-50, на входе в ответвления -15-20, а в начале общего трубопровода ячейки фильтра — 10-15 м/с.

Напор на выходе воздухаиз отверстий Нв определяют по формуле

Нд = DН+ hз + 4hп,                                                           (11)

где DН- высота слоя воды над отверстиями при промывке, м; hз — потеринапора в загрузке при промывке, м, определяемые по формуле

hз = (rч — 1) (1 — mo)×Но;                                                         (12)

hп — потери напора в дренажных плитах (м) при промывке водой наэтапе совместной подачи воды и воздуха, рассчитываемые по формуле

hп = 0,01 аlg0,33v1,67,                                                            (13)

где v- скорость движения воды при промывке в полимербетонных плитах типа 1 и 4 или вотверстиях (патрубках) дренажей типа 2 и 3, см/с.

35. Сборный канал фильтров водоочистныхстанций снабжают стояками для выпуска воздуха. Опорожнение фильтров следуетпредусматривать через сборный канал и спускную трубу диаметром 100-200 мм.

ТЕХНОЛОГИЯИЗГОТОВЛЕНИЯ ДРЕНАЖНЫХ ПЛИТ

37. Пористый полимербетон изготовляют путем смешиваниязаполнителя (гравия или щебня) и эпоксидной диановой смолы с отвердителем.

38. В качестве заполнителя следуетприменять гранитный щебень или гравий по ГОСТ 8267-82, 8268-82 и 10260-82.Крупность заполнителя принимают от 3 до 10 мм при эквивалентном диаметре от 4до 7 мм. При этом масса зерен мельче 3 мм и крупнее 10 мм не должна превышать 5%; содержание зерен слабых пород должно быть не более 10 %, пластинчатой иугловатой формы — 15 %, пылевидных, глинистых и илистых частиц — 1-2 %.

Передизготовлением полимербетона заполнитель должен быть отмыт от загрязнений ивысушен. Температура заполнителя при изготовлении должна быть не ниже 18 °С,рекомендуемый диапазон температур — 30-50 °С.

Вкачестве связующего следует применять эпоксидную смолу ЭД-20 или ЭД-16 по ГОСТ10587-84 с отвердителем полиэтиленполиамином по ТУ 6-02-594-80, разрешенныеМинздравом СССР для использования в системах хозяйственно-питьевоговодоснабжения. Соотношение по массе между смолой и отвердителем должно быть10:1, отношение массы заполнителя к массе связующего — в пределах 15:1 — 20:1.Уточненный расход связующего определяют опытными замесами по методике,приведенной в прил. 2.

Прииспользовании эпоксидной смолы ЭД-16, имеющей повышенную вязкость, ее следуетпредварительно подогреть в водяной бане до 30-40 °С.

39. Полимербетонную смесь приготовляют врастворе или бетономешалке принудительного действия до однородной консистенции(все зерна покрыты смолой, нет комков, смесь текучая). Вначале в мешалкузагружают расчетное количество заполнителя, определяемое объемом плит,приготовляемых за един раз. Затем добавляют предварительно перемешаннуюэпоксидную смолу с отвердителем. Продолжительность перемешивания заполнителя исвязующего в мешалке 2-4 мин. При небольшом объеме работ допускаютприготовление полимербетонной смеси вручную.

Эпоксидная смола должнасмешиваться с отвердителем непосредственно, перед добавлением ее к заполнителю.Для этого используют металлическую или стеклянную емкость, в которой расчетныедозы смолы и отвердителя перемешивают до однородной консистенции. Погрешностьдозирования компонентов полимербетона не должна превышать 3 %.

40. Полимербетонные плиты типа 1 и 4 следует изготовлять вразъемных формах (на одну или несколько плит), обеспечивающих заданные размерыплит со скосами в торцах под углом 45-60° (см. рис. 1, узел А).

Одиниз вариантов конструкции формы для секторных плит дренажа типа 3 представлен нарис. 7.Форма, установленная на металлическом листе 1, состоит из полосы 2 и двухбоковых уголков 3, в нижней части которых прикреплены деревянные треугольныепланки 4 для образования скосов в плитах. Форма имеет два разъема 5.

Формы для дренажных плит типа 2 и 3представляют собой металлическую либо деревянную рамки, устанавливаемые сверхуна железобетонную дырчатую плиту или металлическую плиту с патрубками. Высотуформы принимают равной 15-20 мм.

Передизготовлением плит внутренняя поверхность форм должна быть смазана тонким слоемминерального масла, разрешенного Минздравом СССР. При этом следует учитывать,что избыточная смазка ухудшает качество плит, а остатки должны быть удалены споверхности плит после их изготовления.

41. Дренажные плиты типа 4 изготовляют вследующем порядке: в металлическом листе по размеру дренажной плиты по заранееразбитой сетке делают отверстия, в которые входят патрубки; патрубки,изготовленные из стандартных труб, вставляют в эти отверстия и обвариваютгерметичным швом с нижней стороны дренажной плиты.

42. Поверхности дренажных плит типа 2 и 4,с которой соприкасается полимербетон, в том числе внутренняя поверхностьотверстий и патрубков, должны быть очищены от загрязнений, пыли, ржавчины имасла, а также высушены.

Длядренажных плит этих типов изготовление и укладку полимербетонной смеси,заполняющей отверстия или патрубки, производят отдельно. Порядок производстваработ следующий: на подготовленную плиту устанавливают сверху рамку, в которуювыгружают расчетное количество полимербетонной смеси, распределяют ее междувсеми отверстиями или патрубками, уплотняют смесь в отверстиях с помощью вибратораили вручную металлическим стержнем.

Расчетнуюмассу смеси G(кг) для отверстий или патрубков определяют по формуле

G = W×r,

Рис.7. Вариант формы для изготовления дренажныхплит типа 3:

1 -металлический лист; 2 — полоса; 3 — боковые утолки; 4 — треугольные планки; 5 -разъемы

где W — суммарный объем отверстий (патрубков)в плите, м3; r — средняя плотность полимербетона, определяемаяпо прил. 2,кг/м3.

Вслучае, если фильтруемая вода обладает коррозионной активностью, всеповерхности (в том числе внутренние) плит типа 3 перед укладкой полимербетоннойсмеси покрывают антикоррозионной изоляцией, разрешенной Минздравом СССР.Толщину этой изоляции должны учитывать при назначении диаметров отверстий.

43. Уплотнениесмеси при изготовлении их в вертикальных формах производят на виброплощадкахпри стандартной частоте и амплитуде с пригрузом, обеспечивающим нагрузку 2-9кПа при продолжительности 1-2 мин. При изготовлении плит в горизонтальныхформах уплотнений производят поверхностным вибратором либо вручную трамбовкамиплощадью около 1 дм2 массой около 2 кг.

44. Суммарная продолжительность всехопераций от начала перемешивания смолы с отвердителем до окончания уплотненияне должна превышать 20-30 мин.

45. Плиты выдерживают в формах в течение16-24 ч, а после распалубливания — не менее 5 сут до начала их монтажа вфильтре. Температура в эти периоды должна быть не ниже 18 °С.

46. Контроль качества плит производят пометодике в прил. 4. Плиты должны хранить итранспортировать при условиях, не допускающих их разрушения, загрязнения, атакже попадания влаги в зимних условиях.

МОНТАЖ ДРЕНАЖНЫХСИСТЕМ

47. Перед устройством дренажа емкостифильтров водоочистных станций проверяют на герметичность.

48. Опорные стенки дренажей типа 1выполняют сборными или монолитными. Перед их монтажом должны быть приняты мерык обеспечению сцепления стенок с дном фильтра (анкеровка дна, промывка,проливка цементным молоком) для предотвращения отрыва при промывке.

Длядренажей типа 2 следует тщательно контролировать качество заделки анкеров в днеили стенках фильтра, так как усилия, воздействующие на них при промывке,значительные.

Шириназоны опирания плит во всех типах дренажей должна быть не менее 20 мм.

Верхниеграни опор должны быть в одной горизонтальной плоскости: допускаемые отклонения- не более ±20 мм.

49. При устройстве дренажей следуетиспользовать цементный раствор состава 1:3 на цементе марки не ниже 400 иплотный бетон класса не ниже В 15.

50. Установку дренажных плит типов 1 и 2начинают не ранее, чем через 7 сут после окончания монтажа опорных конструкций.

51. Дренажные плиты типов 1, 2 и 4укладывают на опоры по цементному раствору. В случае повышенной агрессивностиводы по отношению к бетону плиты крепят к опорам с помощью эпоксидной мастикисостава (массовых частей): эпоксидная смола ЭД-20 (ЭД-16) — 10, отвердительполиэтиленполиамин — 1, сухой кварцевый песок крупностью 0,25-0,5 мм или цемент- 20-30.

Приводовоздушной промывке требования к горизонтальности дренажных плит повышаются:допустимые отклонения от горизонтальной плоскости — не более ±5мм.

52. Заделку стыков плит типа 1 и 4производят не ранее, чем через 3 сут после их монтажа свежеприготовленнымполимербетоном такого же состава, как и в дренажных плитах. Торцы плит при этомдолжны быть сухими, а температура — не ниже 18 °С.

Креплениедренажных плит типа 4 верхними прижимными опорами 5 и 6 (см. рис. 5)осуществляют сразу после заделки стыков по свежему полимербетону.

Длязаделки стыков плит типа 2 в треугольном зазоре между плитами укладываютгоризонтальную арматуру 8, приваривают ее к вертикальным анкерам 6 опоры 4, азатем производят заделку стыка цементным раствором 9 до верха железобетоннойчасти плиты 1 (рис. 8). После схватывания и высыхания этого растворазазор между плитами в верхней части стыка заделывают полимербетонной смесью 7.Затем сверху на анкер надевают металлическую пластину 5 и приваривают ее канкеру. Толщина пластины 5-7 мм, а ее размеры в плане должны обеспечить заходна края плиты на 20-30 мм.

Рис.8. Схема стыка дренажных плит типа 2:

1 -дренажная плита; 2 — полимербетон; 3, 9 — цементный раствор; 4 — опора; 5 -прижимная металлическая пластина; 6 — анкер опоры; 7 — верхний слойполимербетона в стыке; 8 — горизонтальная арматура

Конструкциястыка дренажных плит типа 3 показана на рис. 9.

Рис.9. Схема стыка дренажных плит типа 4:

1 -дренажные плиты; 2 — верхний слой полимербетона; 3 — гайка; 4 — прижимнаяпластина; 5 — полимербетон в стыке; 6 — резиновая прокладка; 7 — болт; 8 -опора

Порядокработы здесь следующий: на опору 8 (уголок или швеллер) с приваренным к нейболтом 7 укладывают резиновую прокладку 6, а на нее устанавливают дренажныеплиты 1. Сверху их прижимают пластинами 4 и болтом 3, а затем место стыказаделывают полимербетоном 5. В этом варианте конструкции плит допускаетсяверхний слой полимербетона 2 замоноличивать прямо в фильтре одновременно сзаделкой стыков.

Наследующий день после изготовления все стыки должны быть тщательно осмотрены, аобнаруженные дефекты — устранены.

Твердениеполимербетона в стыках дренажа должно происходить при температуре не ниже 18 °Св течение 5-7 сут. При этом следует исключить попадание в фильтр воды.

53. После окончания монтажа дренажа попериметру фильтра делают треугольный откос (плинтус) из цементного растворашириной и высотой 40-50 мм состава по п. 49.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФИЛЬТРОВС ПОЛИМЕРБЕТОННЫМИ ДРЕНАЖАМИ

54. После окончания монтажа дренажпромывают при максимальной интенсивности подачи воды.

55. Укладку фильтрующей загрузки производятпослойно с промывкой каждого слоя и удалением мелочи и примесей. Послеокончания загрузки фильтр промывают и хлорируют в соответствии с действующимиправилами технической эксплуатации.

56. Эксплуатацию фильтров с пористымиполимербетонными дренажами производят также, как и обычных фильтров.

Следуетпринять меры к недопущению попадания больших количеств воздуха в дренаж вначале промывки: задвижки на воздушниках должны быть открыты, всасывающиетрубопроводы промывных насосов оборудуют обратными клапанами.

57. Контроль работы дренажной системыосуществляют путем периодического замера потерь напора в дренаже и наблюденияза состоянием фильтрующей загрузки. Для этого 1-2 раза в год определяютостаточные загрязнения в верхних слоях, и осматривают поверхность загрузки (наповерхности не должно быть трещин, воронок, грязевых скоплений).

ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

58. При устройстве и эксплуатации фильтровс полимербетонными дренажами необходимо соблюдать общие правила техникибезопасности строительно-монтажных, такелажных и электротехнических работ,правила, установленные при эксплуатации систем водоснабжения и водоотведениянаселенных мест, а также учитывать положения ГОСТ 12.9.006-75 «Системастандартов безопасности труда при эксплуатации сетей. Общие требованиябезопасности».

59. При изготовлении полимербетонныхдренажных плит следует учитывать действующие санитарные правила при работе сэпоксидными смолами, а также «Санитарные правила организации технологическихпроцессов и гигиенические требования к производственному оборудованию № 1042-73».

ПРИЛОЖЕНИЯПриложение1Методика технологических изысканий возможностиприменения полимербетонных дренажей

1. Изыскания проводят на лабораторной установке (рисунок),состоящей из фильтрационной колонки 1, в которой находится образец 2 изпористого полимербетона заданного состава. Установку оборудуют трубопроводамиподачи 4 и отвода 7 фильтруемой воды, подачи 10 и отвода 5 промывной воды,расходомерами 8 и 9 для фильтрата и промывной воды, пьезометрами 6 дляопределения потерь напора в образце, вентилем 3 для выпуска воздуха. Если наобъекте, где предполагают использование полимербетонных дренажей, промывкафильтров водовоздушная, установку оборудуют соответствующими дополнительнымикоммуникациями и расходомером для воздуха.

2. Внутренний диаметр фильтрационной колонки должен быть неменее 100 мм, а толщина образца — не менее 50 мм. Во избежание приставнойфильтрации следует набивку образца производить прямо в фильтрационной колонкелибо тщательно загерметизировать всю боковую поверхность образца.

3. Установка должна работать на конкретной воде в режиме(скорость фильтрования, продолжительность циклов, интенсивность и длительностьпромывки), предусмотренном для промышленных фильтров. Испытания должныохватывать периоды максимальнойнагрузки фильтра по содержанию загрязнений в исходной воде.

Схема установки дляконтроля гидравлического сопротивления полимербетона:

1 — фильтрационная колонка; 2 — образец из пористогополимербетона; 3 — вентиль для выпуска воздуха; 4 — подача фильтруемой воды; 5- сброс промывной воды; 6 — пьезометры для определения потерь напора в образце;7 — сброс фильтрата; 8, 9 — расходомеры фильтрата и промывной воды; 10 — подачапромывной воды

4. При испытаниях определяют потери напора до и после промывкипри расчетной ее интенсивности. Отсутствие систематического прироста потерьнапора за время испытаний (после начального периода продолжительностью 20-30циклов) свидетельствует о возможности применения пористого полимербетона вданных условиях.

Приложение2Подбор состава полимербетона

1. Гранулометрический состав заполнителяполимербетона и расход связующего подбирают из условия обеспечения необходимой прочности,гидравлического сопротивления и непросыпаемости фильтрующего материала сквозьполимербетон при минимальном расходе связующего.

2. Отбирают необходимое количество заполнителя, проводят егогранулометрический анализ и в случае, если заполнитель не удовлетворяеттребованиям п. 38,производят отсев мелких или крупных фракций.

3. Отвешивают смолу и отвердитель, исходя из соотношения 10:1 помассе, перемешивают их до однородной консистенции и выливают смесь вподготовленный заполнитель (промытый, высушенный и подогретый до температуры поп. 38настоящих рекомендаций). Количество связующего при этом задают, исходя изсоотношения массы заполнителя и связующего, варьируемого в пределах от 15 до 20(4-5 серий образцов). Погрешность дозирования компонентов должна быть не более3 %.

Примечание.Подогрев заполнителя до 30-50 °С производят в том случае, если он предусмотрентехнологией производства.

4. Перемешивают связующее с заполнителем до однороднойконсистенции: все зерна покрыты связующим, отсутствуют комки, смесь текучая.Перемешивание производят вручную либо с помощью лабораторного смесителяпринудительного действия.

5. При дренажных плитах типа 1 и 4 полимербетонную смесьзагружают в форму на пять образцов-балочек размерами 50 ´ 50 ´ 300 мм, используя при этом вертикальные и горизонтальные формыв зависимости от принятой технологии промышленного изготовления. Для дренажейтипа 2 или 3 используют формы-кубики размером 100 ´ 100 ´ 100 мм.

6. Производят уплотнение смеси на вибростоле поверхностнымвибратором или вручную (см. п. 43) в зависимости от принятой технологиипроизводства.

7. Изготовленные образцы выдерживают при температуре не менее 18°С в течение 7 сут, причем первые сутки — вформах. Для ускорения испытаний образцы после суточного выдерживания в формахпомещают на 3 ч в сушильный шкаф с температурой 50-60 °С.

8. Определяют прочность образцов-балочек нарастяжение при изгибе, а образцов-кубиков — на сжатие, используя при этомметодику НИИЖБ («Руководство до методам испытаний полимербетонов». М.; НИИЖБ,1980). Испытания производят в возрасте 7 сут, а при термообработке — послеостывания образцов до комнатной температуры.

9.Необходимый расход связующего устанавливают с помощью графика в координатахпрочность — расход связующего. На график наносят точки, соответствующие среднимзначениям прочности в пяти образцах одной серии. Для изготовления плитпринимают минимальный расход связующего, обеспечивающего прочностьполимербетона, МПа: на растяжение при изгибе (дренажи типа 1 и 4) — не менее2-2,5; на сжатие (дренажи типа 2 и 3) — не менее 7.

Вслучае, если указанные значения прочности при испытаниях не достигаются,необходимо корректировать гранулометрический состав заполнителя, убрав частькрупных фракций, либо заменить заполнитель.

10. Производят определение гидравлическогосопротивления полимербетона, используя для этого установку, аналогичнуюпоказанной на рисунке прил. 1. При этом для плит типа 1 и 4 диаметробразцов принимают не менее 100 мм, а для плит типа 2 и 3 диаметр образцовдолжен быть в пределах 25-40 мм. Образцы изготовляют по рецептуре,установленной в п. 9 настоящего приложения, в обоймах-обрезках труб.Толщина образца должна быть не менее 50 мм.

Водув установку подают снизу, выпускают воздух, а затем устанавливают такой расход,чтобы скорость движения воды в образце была близка к скорости в плитах дренажейтипа 1 и 4 или в отверстиях дренажей типа 2 и 3 при расчетной интенсивностипромывки. Фиксируют расход воды, ее температуру и потерю напора.

Пересчетрезультатов испытаний на условия натуры производят по формуле

hp = hu,                                                       (1)

где hp, hu — потери напора расчетные и при испытаниях; l — толщина плиты (тип 1 и 4), железобетоннойчасти плиты (тип 2) или патрубка (тип 3); lu — то же, при испытаниях; g20, gu — кинематическая вязкость воды расчетная (g20 = 0,01 см2/с) и при испытаниях; v, vu — скорости фильтрования воды расчетная ипри испытаниях.

Расчетнаяпотеря напора в дренажных плитах типа 1 и 4 должна быть в пределах 10-30 см,для дренажей типа 2 и 3 потеря напора должна быть не менее вычисленной в п. 32 либопревышать ее, но не более чем на 25 %. В случае, если эти условия не выполняются,производят корректировку гранулометрического состава: для увеличения потерьнапора удаляют часть крупных фракций, а для уменьшения — часть мелких.

11. Проверку просыпаемости загрузки черезобразец производят на той же установке (см. рисунок прил. 1), вкоторую сверху на образец засыпают фильтрующий материал, которым будутзагружены фильтры с полимербетонными дренажами. Толщину этого слоя принимают20-30 мм. Затем установку медленно заполняют водой снизу, удаляют воздух, азатем фильтруют воду сверху-вниз со скоростями 10-15 м/ч. На выходе сбросноготрубопровода устанавливают мелкое сито, наличие зерен загрузки в немсвидетельствует о просыпаемости. В этом случае необходимо уменьшить крупностьзаполнителя.

Допускаетсяпроводить экспресс-контроль просыпаемости готовых плит. Для этого плитуустанавливают горизонтально на поставках, насыпают сверху в центральной части1-2 кг загрузки и выливают на нее 5-10 л воды. О просыпаемости судят по наличию загрузки под плитой.

12. Для подобранного состава полимербетонаопределяют среднюю плотность путем обмера и взвешивания высушенных образцов.

Приложение3Примеры расчетов дренажей из пористого полимербетона

Пример1. Производят реконструкцию дренажа открытого скорого фильтра с боковымканалом. Внутренние размеры ячейки фильтра 5 ´5 м, распределительные дренажные трубы диаметром 125 мм имеют шаг 300 мм.Боковой канал имеет размеры в свету 0,8 ´0,7 м. Загрузка — кварцевый песок крупностью 0,7-1,6 мм (dз = 0,92 мм), высота слоязагрузки 1,3 м. Промывка водяная с постоянной по площади интенсивностью подачипромывной воды vпр= 15 л/(с×м2).

1. Ввиду сравнительно небольшого объема работ принят дренаж типа1, состоящий из опорных стенок толщиной 100 и высотой 350 мм, монтируемых сшагом 300 мм. Сверху на опорах размещены полимербетонные плиты шириной 290,длиной 495 и толщиной 50 мм. Масса одной плиты (средняя плотность полимербетонаоколо 1500 кг/м3) при этом составляет около 11 кг, что позволяетвести монтаж вручную.

В каждом из 20 дренажныхканалов предусмотрен патрубок диаметром 125 мм с диафрагмой на выходепромывного потока и отражателем в виде прямоугольной или круглой пластиныразмером 125 мм, установленной на расстоянии 150 мм от диафрагмы. Отверстие вдиафрагме располагают концентрично и выполняют без скоса кромок.

2. Потерю напора в патрубках на выходах в дренажные каналыпримем равной hд = 200 см (см. п. 32 настоящих рекомендаций).Диаметр отверстия диафрагмы определяем по формуле (8), приняв в первом приближениикоэффициент расхода m = 0,6:

 см.

Проверку диаметраотверстия диафрагмы производим по формулам, приведенным в «Справочнике погидравлическим сопротивлениям» (И.Е. Идельчик. «Машиностроение». М., 1975).Потеря напора в патрубке

h = (xд + xв)v2п/2g,                                                               (1)

где vр — скорость потока впатрубке, см/с; xд, xв — коэффициентысопротивлений диафрагмы на выходе и входе в патрубок.

Для коротких патрубковпри диафрагме с неострой кромкой малой толщины

xд = [1 + 0,5(1 — ) + 1,35]/2,                                            (2)

где  = (dдо/dп)2 -соотношение площадей отверстия и патрубка.

Тогда  = (8,7 : 12,5)2 = 0,484, xд = 9,51.

Коэффициентсопротивления входа в патрубок xв принят равным 0,5.

Расчетный расход черезкаждый из 20 патрубков равен 6 ´ 5 ´ 15/20 = 22,5 л/с, аскорость в патрубке — vп = 0,0225/0,785 ´ 0,1252 =1,83 м/с.

Тогда потеря напора впатрубке будет равной

Hд =(9,51 + 0,5)1,832 : 19,6 = 1,71 м,

что находится в допустимых пределах (1,5-2,5 мпо п. 32).

Пример2. При исходных данных примера 1 необходимо рассчитатьдренаж типа 1 при чередующейся промывке.

1. По таблице (см. п. 32) принимаем для загрузкикрупностью 0,7-1,6 мм ширины зон большей и меньшей интенсивностей равными 0,3м, а соотношение интенсивностей в соседних зонах К = 2. Чтобы обеспечить уобеих стен ячейки фильтра, перпендикулярных боковому каналу, большиеинтенсивности, размещаем у одной из стен подряд два патрубка с большим сечениемдиафрагмы, а в остальных — диафрагмы чередуются через одну.Таким образом, необходимо смонтировать 11 патрубков с большими диафрагмами и 9с меньшими.

2. Опорная конструкция и размеры дренажныхплит здесь такие же, как в примере 1.

3. Общий промывной расход составляет 5 ´ 6 ´ 15 = 450 л/с, а скорость в начале боковогоканала сечением 0,7 ´ 0,8 м vк = 0,45 — 0,56 = 0,8 м/с. Необходимые потери напора в дренаже поформуле (2)составляют

hд =16  = 0,53 м.

4. Определяем критическую интенсивностьпромывки. Для кварцевого песка (rч = 2,65) эквивалентным диаметром 0,092 см при температуре воды20 °С (v20 = 0,01 см2/с) по формуле (7)получаем

Ач = 981(2,65 — 1)0,0922/0,012= 12,6×103.

Критическуюинтенсивность промывки вычисляют по формуле (6):

vк = × = 0,69 см/с,

а число псевдоожиженияопределяют по формуле (5), причем для повышения надежности интенсивностьпринимают на 10 % меньше расчетной:

Z = 0,9 ´ 11,5 : 0,69 = 1,96.

Вычисляютконструктивный параметр по формуле (4) при a= 9/20 = 0,45 (9 и 20 — число патрубков с меньшими диафрагмами и общее числопатрубков):

А = 0,45 + 1,1 ´2 (1 — 0,45) = 1,66.

Потери напора длявзвешивания загрузки на всей площади рассчитывают по формуле (3):

h ³ 0,25[1 — ()1,67]-1 = 1,04 м.

Принимаем дляпоследующих расчетов потерю напора в патрубках hд = 1,5 м (см. п. 32).

5. Определяем диаметр большего отверстия по формулам (8) и (9),задавая m = 0,7:

dдо = 1,13× = 8,7 см;

dd = 8,7 = 10 см;  = 0,64.

6. Коэффициент сопротивления этой диафрагмы по формуле (2)настоящего приложения равен

xдв = [1 + 0,5 (1 — 0,64) + 1,35]/0,642 = 4,86,

а коэффициент сопротивления патрубка xпб = 4,86 + 0,5 = 5,36 (0,5 — коэффициент сопротивлениявхода в патрубок).

7. Определяют расходы и скорость через патрубки большего именьшего расходов:

qср = 450/20 = 22,5 л/с; qб = qср× = 22,5 = 30 л/с;

qм = qб/к = 15 л/с;

vпб = 0,03/0,785 ´ 0,1252 = 2,45 м/с; vпм = vпб/К = 1,23 м/с.

8. Потеря напора в патрубке большего расхода равна

hпб = xпб v2пб/2g = 5,36 ´ 2,452/19,6 = 1,64 м,

что мало отличается от предварительно заданнойпотери (1,5 м).

9. Необходимый коэффициент сопротивленияпатрубка меньшего расхода определяют из соотношения

xпм = К2xпб = 22´ 5,36 = 21,4,

а сопротивлениедиафрагмы xдм = 21,4 — 0,5 = 20,9.

Расчетсоответствующего сечения диафрагмы производят итерациями по формуле

,                                             (3)

полученной из формулы(2),в качестве начального можно принимать о = 0,5 — 1.

Подставивв формулу (3)xдм = 20,9, получим  =0,34, откуда диаметр диафрагмы равен qдм = qп = 12 = 7,3 см.

Пример3. При исходных данных примера 1 рассчитать дренаж типа 1 при водовоздушнойпромывке, производимой с интенсивностью подачи воды vпр = 0,8 см/с ивоздуха vо= 1,5 см/с.

1. Конструкцию дренажа здесь принимаюттакой же, как в примере 1, а подачу воздуха осуществляютвоздухораспределительными трубами, смонтированными по дну каждого канала, иобщим распределительным трубопроводом, расположенным выше этих труб поддренажными плитами.

2. По методике примера 1определяют параметры патрубков в каналах:

dо = 6,4 см;  =0,262; xд = 36,8; hд = 1,82 м, чтонаходится в рекомендуемом диапазоне (см. п. 32).

3. Расчет воздухораспределительной системыследующий:

а) расход воздуха на один дренажный канал qк размером 0,3 ´ 5 м при интенсивности 15 л/с×м2 составляет 15 ´ 0,3 ´ 5 = 22,5 л/с. Принимая скорость истечениявоздуха через отверстия vо = 40м/с, а их диаметр dо = 3 мм, определяем общее число отверстий водном воздухораспределителе:

n= gк/vo´ 0,785 d2o = 0,0225 : 40 ´ 0,785 ´0,0032 = 80.

Шаг отверстий в каждомиз двух рядов равен

lo = 2Lк/n = 2 ´ 5000/30 = 125 мм,

что находится в допустимых пределах (см. п. 35);

б) внутренний диаметрвоздухораспределительной трубы определяют по скорости в начале, принятой равной20 м/с:

dп =  = 0,038 м,

а внутренний диаметр общего трубопровода — поскорости в начале 15 м/с и общему расходу воздуха на ячейку 450 л/с:

dто =  = 0,195 м.

Затем по сортаментувыпускаемых труб подбирают их диаметры.

4. Определяем потребный напор на выходе воздуха из отверстий поформуле (10).Высоту слоя воды над отверстиями при промывке складывают из высоты поддона(0,35 м), слоя загрузки (1,3 м) и надгрузочного слоя (0,5 м), т.е.

DН= 0,35 + 1,3 + 0,5 = 2,15 м.

Потери напора в загрузкепри промывке рассчитывают по формуле (11) при относительной плотностикварцевого песка rч = 2,65, пористости слояmo = 0,4:

hз = (2,65 — 1)×(1 — 0,4)×1,3 = 1,29 м.

Потери напора в плитахопределяют по формуле (12) при толщине плит lк = 5 см, кинематическойвязкости g = 0,01 см2/с, скорости воды vпр = 0,8 см/с и эквивалентном диаметре зерен полимербетона dз = 5 мм (а = 0,6, см. п. 34):

hп = 0,01 ´ 0,6 ´ 0,010,33´ 0,81,67 = 4,5×10-3 м

(для дренажейтипа 2 и 3 потери напора в плитах будут существенно большими).

Таким образом, Нв= 2,15 + 1,29 + 4 ´ 4,5×10-3 = 3,44м.

Пример4. Запланировано строительство блока фильтров с чередующейся промывкой идренажом типа 2. Размеры фильтра и загрузка такие же, как в примере 1.

1. Принимаем опорную конструкцию дренажа в виде горизонтальныхбалок, перпендикулярных боковому каналу фильтра. Шаг балок — 1200, ширина -150, высота — 300-350 мм (размеры балок в дальнейшем уточняются при расчете напрочность). Каждую балку крепят к дну фильтра в трех точках: на краях и всередине. Размеры дренажных плит в плане понизу приняты 1180 ´ 1660 мм (рисунок), а в верхней части — 1160 ´ 1640 мм, так как торцы плит скошены. Толщина плиты принятаравной 70 мм (в дальнейшем необходима проверка при прочностном расчете).

Масса железобетоннойчасти плиты (при плотности железобетона 2200 кг/м3) составляет около300 кг, а с учетом верхнего слоя полимербетона толщиной 20 мм — 360 кг.

Чередующуюся промывку(соотношение расходов в соседних зонах принято К = 2) создают устройством вжелезобетонной плите отверстий двух разных диаметров, размещение которыхпоказано на рисунке, б (отверстия меньшегодиаметра зачернены). Шаг отверстий принят l1l2 = 145 ´ 155 мм.

Поддон дренажа соединяютс боковым каналом с помощью 10 патрубков с отражателями (см. рисунок, а).

Схемаконструкции дренажа 2:

а — размещение плит; б — размещениеотверстий в плите (меньшие отверстия зачернены); 1 — дренажные плиты; 2 -патрубки; 3 — опор-балки

2. Необходимая потеря напора в дренаже по формуле (2)составляет 0,53 м, а по формулам (3), (4) — 0,87 м (расчет выполнен по методике примера 2 при a = 0,5, так как число меньших и большихотверстий одинаково). Для последующих расчетов принята потеря hд = 1,5 м (см.п. 32).

3. Диаметры отверстий в плите вычисляют поформулам (10)и (9),причем коэффициент a = 0,6 (эквивалентный диаметр заполнителяполимербетона принят 5 мм):

do = 1,13 = 4,5 см;

dб = 4,5см; dм = 4,5 = 3,7 см.

4. Производим поверочный расчет потерьнапора в отверстиях плит. Суммарная площадь всех отверстий в 15 плитах равна

(5,22 + 3,72)×0,785 ´ 44 ´ 15 = 21,1×103 см2;

при суммарном промывном расходе 450 л/с скорость движения воды вотверстиях равна 450×103/21,1×103 = 21,3 см/с. Потерю напоравычисляют по формуле (12):

h = 0,01 ´ 0,6 ´ 7 ´ 0,010,33´ 21,31,67 =1,52 м,

что близко к ранее принятому значению.

5. Диаметр патрубков на входе в поддон принят равным 200 мм, чтосоответствует скорости 1,43 м/с при промывке.

6. Нагрузку сверху, на которую необходимо рассчитать дренаж,определяют по формуле (1) при относительной плотности кварцевого песка2,65 и пористости 0,4:

G = 0,01 ´ 1,3×[2,65×(1 — 0,4) +0,4] = 2,59×10-2МПа.

Нагрузку снизу принимаютсоответствующей потере напора при промывке максимальной интенсивностью (принятаравной 16 л/(с×м2),пересчитываемой по формуле

h16 = h15= 1,52 ´ 1,11 = 1,69 м, или 0,017 МПа.

Приложение4Контроль качества дренажных плит

1. Готовые плиты каждой партии подвергаютконтролю по следующим показателям: размеры, внешний вид, прочность, средняяплотность, гидравлическое сопротивление. Контролю подвергают 3 % объема партии,но не менее пяти плит.

Примечание.Партией считают плиты одного типоразмера, изготовленные из одних и тех жематериалов по единой рецептуре и технологии. Контролю также подвергают плиты,изготовленные в каждую смену.

2. Размеры плит должны соответствоватьпроектным, допускаемые отклонения, мм: по длине и ширине — ±10, по толщине полимербетона и железобетонной части плиты — ±5, по длине патрубков — ±2, по внутреннему диаметру отверстий(дренаж типа 2 и 3) — ±1. На полимербетоне не допускают раковиныдиаметром более 20 мм, местные наплывы высотой более 10 мм. На поверхностяхполимербетона не должно быть скоплений отвердевшего связующего диаметром более10 мм.

3. Прочность полимербетонных плит типа 1 и4 контролируют путем испытаний на растяжение при изгибе серий образцов-балочек(см. прил. 2),изготовленных из того же состава и по той же технологии, что и плиты. Допускаютконтроль прочности готовых дренажных плит этих типов испытаниемравномерно-распределенной нагрузкой на поверхность плит, соответствующейрасчетной с учетом коэффициентов перегрузки (см. п. 21). Разрушающие нагрузки приэтом должны быть не менее 1,1 расчетной. Прочность полимербетона в плитах типа2 и 3 контролируют испытанием на сжатие серий образцов-кубиков (см. прил. 2).Качество железобетонной плиты (дренаж типа 2) контролируют методами, принятымипри изготовлении железобетонных изделий.

4. В дренажах типа 3 осуществляютвизуальный контроль за качеством приварки патрубков к плите.

5. Среднюю плотность полимербетона в плитахтипа 1, 3 определяют путем обмера и взвешивания плит. Отклонение плотности полимербетона отсреднего значения в группе испытываемых плит одной партии не должно превышать 3%. Для плит типа 2 и 3 необходимую среднюю плотность обеспечивают отдельнымдозированием полимербетона для отверстий и патрубков.

6. Гидравлическое сопротивление определяют путем испытанийобразцов полимербетона, изготовленных из того же состава и по той жетехнологии, что и плиты, на установке и по методике, описанной в прил. 2.

7. Для дренажных плит типа 1 и 4 гидравлическое сопротивлениемогут определять с помощью установки, схема которой представлена на рис. 1. Онасостоит из подающего бака 3 диаметром не менее 500 мм, ванны 2 с отверстием вдне диаметром 100 мм. Ко дну ванны приварен патрубок 7 диаметром 100 мм сзаглушенным дном. Подающий трубопровод 5 диаметром не менее 50 мм снабженпробковым краном 4. Ко дну ванны приклеена прокладка 8 из губчатой резинытолщиной около 10 мм с отверстием в центре диаметром 100 мм. Вторую такую жепрокладку 11 устанавливают поверх испытываемой пористой плиты 1, сверху ееприжимают жесткой накладкой 14 с отвердителем диаметром 100 мм в центре. Этупрокладку прижимают четырьмя винтами 13, проходящими через две съемные упорныепланки 12, закрепленные в пазах внутри ванны 2. Уровень воды в ванне 2поддерживают выше накладки 14 с помощью водослива 15, через который водапоступает в сборный карман 10 и отводится трубопроводом 9 диаметром не менее 50мм. Контроль уровня воды в баке 3 осуществляют с помощью уровнемера 16.Опорожнение установки производят вентилем 6.

Порядок работы наустановке следующий:

1) устанавливают испытываемую плиту 1 на нижнюю накладку 8,прижимают к ней накладки 11 и 14 (совмещая отверстия) винтами 13;

2) открывают пробковый кран 4 и через 20-30 с начинают замеры;

3) с помощью уровнемера 16 фиксируют время опорожнения t бака 3 сотметки Н1 до отметки Н2 (эти отметки отсчитывают отуровня воды в ванне 2);

Рис. 1. Схема установкидля контроля гидравлического сопротивления дренажных плит типа 1 и 3:

1 -дренажная плита; 2 — ванна; 3 — подающий бак; 4 — пробковый кран; 5 — подающийтрубопровод; 6 — сбросной вентиль; 7 — подача фильтруемого потока в ванну; 8,11 — нижняя и верхняя эластичные накладки; 9 — сбросной трубопровод; 10 -сборный карман; 12 — упорные планки; 13 — прижимные винты; 14 — верхняя жесткаянакладка; 15 — водослив; 16 — уровнемер

4) рассчитывают скорость фильтрации (см/с) по формуле

v = 0,0127F (Н1- Н2)/t,

где F — площадь сечения бака 3, см2;

5) определяютпотерю напора в плите (см):

Н = 0,5(Н1 — Н2)×К,

где К — коэффициент,учитывающий влияние оттока части расхода в плите в горизонтальном направлении,принимаемый равным 2,59 при равенстве радиусов отверстия в накладках и толщиныплиты при расстоянии от центра накладки до ее края не менее трех радиусовотверстия;

6) производят пересчет потерь напора наэталонные условия (интенсивность промывки 1,5 см/с, температура воды 20 °С):

Нэ = 0,43Нv-167g-0,33,                                                          (1)

где Нэ, Н -потери напора в плите при эталонных условиях и во время испытаний (см. п. 5), см; v — скорость промывки при испытаниях,см/с; g — кинематическая вязкость воды при испытаниях,см2/с.

8.Для дренажных плит типа 3 гидравлическое сопротивление определяют с помощьюустановки, схема которой представлена на рис. 2.

Рис.2. Схема установки для контроля гидравлического сопротивления дренажных плиттипа 4:

1 -подача на сети; 2 — запорный вентиль; 3 — трубопровод; 4 — расходомер; 5 -манометр; 6 — шланг; 7 — резиновая втулка; 8 — патрубок; 9 — дренажная плита

Кпатрубку 8 вертикально установленной дренажной плиты 9 с помощью резиновойвтулки 7 и шланга 6 присоединяют трубу 3, на которой имеется расходомер 4 иманометр 5. Порядок работы на установке следующий: открывают вентиль 2 и прибольшом расходе удаляют из установки воздух, а затем задают расход,соответствующий скорости фильтрования через полимербетон патрубка, близкой красчетной (отношение расхода при промывке к суммарной площади сечения всехпатрубков). Фиксируют показания расходомера, манометра, температуру воды ипревышение оси патрубка над центром манометра Z (см). Затем определяют потерю напора впатрубке (см):

Нп =Рм — Z,

где Рм — показания манометра, см вод.ст.

Пересчет результатовиспытаний на эталонные условия производят по формуле (1) настоящего приложения.

9. Потери напора при эталонных условиях длядренажных плит типа 1 и 4 должны быть в пределах 10-30 см, а отклонения потерьнапора от среднего значения в группе испытываемых плит не должны превышать 10%.

Длядренажных плит типа 2 и 4 потери напора при расчетной интенсивности должны бытьне менее вычисленных в п. 32 либо превышать их, но не более чем на 25 %(пересчет на расчетные значения потерь производят по формуле (1) прил. 2).При этом отклонения потерь напора от среднего значения в группе испытываемыхплит должны быть не более, %: для плит типа 2 — 20, для плит типа 3 — 30.

10. При промышленном изготовлении дренажныхплит каждую партию снабжают паспортом, в котором указывают основныеконтролируемые показатели качества плит.

СОДЕРЖАНИЕ

Назначение и область применения. 1

Конструкциидренажных систем.. 2

Расчети конструирование дренажей. 6

Технологияизготовления дренажных плит. 10

Монтаждренажных систем.. 12

Эксплуатацияфильтров с полимербетонными дренажами. 14

Основныевопросы техники безопасности. 14

Приложения. 14

Приложение1 Методика технологическихизысканий возможности применения полимербетонных дренажей. 14

Приложение2 Подбор составаполимербетона. 15

Приложение3 Примеры расчетовдренажей из пористого полимербетона. 17

Приложение 4 Контроль качества дренажных плит. 22

 

Кроме быстрого и качественного ремонта труб отопления, оказываем профессиональный монтаж систем отопления под ключ. На нашей странице по тематике отопления > resant.ru/otoplenie-doma.html < можно посмотреть и ознакомиться с примерами наших работ. Но более точно, по стоимости работ и оборудования лучше уточнить у инженера.

Для связи используйте контактный телефон ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ 8(495) 744-67-74, на который можно звонить круглосуточно.

Обратите внимание

Наша компания ООО ДИЗАЙН ПРЕСТИЖ входит в состав некоммерческой организации АНО МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ КОЛЛЕГИЯ СУДЕБНЫХ ЭКСПЕРТОВ. Мы так же оказываем услуги по независимой строительной технической эесаертизе.