输水钢管水泥砂浆内衬材料制造技术

本发明专利技术涉及一种具有防溶蚀功能的输水钢管水泥砂浆内衬材料，该内衬材料包括重量百分比计的以下组分：胶凝材料28%~38%、砂38%~54%、聚合物3.0%~8.0%、外加剂0.2%~1.2%、纤维0~0.06%和水12%~16%。本发明专利技术材料减少了输水钢管水泥砂浆内衬在流动水作用下的接触溶蚀，还大大减少了水泥砂浆的收缩，提高了水泥砂浆内衬与钢管的界面粘结能力、内衬与钢管的整体性，延长了水泥砂浆的耐久性，从而提高水泥砂浆内衬整体寿命，更好地保护输水钢管。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种具有防溶蚀功能的输水钢管水泥砂浆内衬材料，该内衬材料包括重量百分比计的以下组分：胶凝材料28%~38%、砂38%~54%、聚合物3.0%~8.0%、外加剂0.2%~1.2%、纤维0~0.06%和水12%~16%。本专利技术材料减少了输水钢管水泥砂浆内衬在流动水作用下的接触溶蚀，还大大减少了水泥砂浆的收缩，提高了水泥砂浆内衬与钢管的界面粘结能力、内衬与钢管的整体性，延长了水泥砂浆的耐久性，从而提高水泥砂浆内衬整体寿命，更好地保护输水钢管。【专利说明】输水钢管水泥砂浆内衬材料
本专利技术涉及一种输水钢管水泥砂浆内衬材料，具体的说，涉及一种具有防溶蚀功能的输水钢管水泥砂浆内衬材料。
技术介绍
为了延长输水钢管的使用寿命、保护水质、保持或提高管道输水能力，输水钢管内壁常施工一层水泥砂浆作为内衬。但普通水泥砂浆内衬在应用过程中存在如下技术问题: (I)在输水钢管中流动性软水的长期作用下，容易导致水泥砂浆发生溶蚀，使得水泥的水化产物Ca(OH)2 (占水泥水化产物的109Tl5%)不断溶解，随着Ca(OH)2不断溶解，致使高碱性的水化硅酸钙、水化铝酸盐等其它水泥水化产物稳定性下降，不断分解为低碱性的水化产物，大大降低了结构强度；以目前的技术水平而言，还无法修补因溶蚀引起的破坏；(2)在水泥水化期，水泥砂浆会产生化学收缩、自干收缩、塑性收缩、干燥收缩、温度收缩，在钢管的约束下，水泥砂浆易产生开裂；一旦水泥砂浆内衬开裂，水泥砂浆和钢管的整体性遭到破坏，在开裂部位的溶蚀也将更为严重；(3)钢管内壁光滑，水泥砂浆内衬与钢管的界面上的粘结强度较低，施工时易脱落，且会产生空鼓、剥落等现象，致使水泥砂浆内衬和钢管的整体性降低。 中国专利技术专利CN92111569.5公开了一种聚合物水泥砂浆作水管衬里及方法，该聚合物水泥砂浆由丙烯酸酯共聚乳液、水泥、石英砂和水配制，该水泥砂浆内衬能够在一定程度上提高机械力学安全可靠性，提高抗渗能力，延缓污水、盐溶液的化学侵蚀，但仍不能有效避免水泥砂浆收缩和溶蚀，且其所用原料之一的丙烯酸酯共聚乳液市场价格较高。 “水工混凝土溶蚀特性研究进展与评述”(李新宇，第七届全国混凝土耐久性学术交流会论文集，2008:70-76)综述了国内外有关水工混凝土溶蚀研究成果，相关研究结果表明，粉煤灰、矿渣、硅灰、石灰石粉对改善混凝土的渗透性溶蚀具有较好效果，但该文献也介绍了李新宇、阮燕的关于粉煤灰对混凝土接触溶蚀(溶蚀的一种，在溶蚀过程中不受水压力或水压力很小可忽略不计)的研究成果，其研究表明粉煤灰对混凝土的接触溶蚀反而有加速作用，致使粉煤灰砂浆表面更加粗糙、疏松，溶蚀量加大，这一结论也在广州抽水蓄能电站二期输水洞工程中得到验证。而输水钢管的水泥砂浆内衬表面长期接触水流，会产生接触溶蚀，已有的技术方案能否改善输水钢管水泥砂浆内衬的接触溶蚀还不确定。
技术实现思路
为减少输水钢管水泥砂浆内衬在流动水作用下的接触溶蚀，本专利技术提出了一种具有防溶蚀功能的输水钢管水泥砂浆内衬材料，该材料还能大大减少水泥砂浆收缩，提高水泥砂浆内衬与钢管的界面粘结能力、内衬与钢管的整体性，延长水泥砂浆的耐久性，从而提高水泥砂浆内衬整体寿命,更好地保护输水钢管。 为解决输水钢管的普通水泥砂浆内衬存在的技术问题，本专利技术采用的具体技术方案如下: 设计一种输水钢管水泥砂浆内衬材料，包括重量百分比计的以下组分:胶凝材料28%?38%、砂38%?54%、聚合物3.0%?8.0%、外加剂0.2%?L 2%、纤维0?0.06%和水12%?16%。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述胶凝材料由以下重量百分比的原料组成:水泥70%?95%、沸石粉5%?15%和偏高岭土 0?15%。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述水泥为硅酸盐水泥；所述沸石粉为磨细天然沸石粉，比表面积> 700m2/kg ;所述偏高岭土为高岭土在50(T900°C煅烧f 4h制得。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述砂由以下重量百分比的原料组成:浮石砂0?30%、天然河砂或机制砂70%?100%。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述砂料全部通过14目筛孔。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述聚合物由以下重量百分比的原料组成:丙烯酸酯共聚乳液50%?100%和901胶水0%?50%。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述丙烯酸酯共聚乳液的固含量为39?41wt%，所述901胶水的固含量为10%?15wt% ；901胶水为水溶性聚乙烯醇建筑胶粘剂的一种，是常见的建筑用胶黏剂。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述纤维为有机合成纤维或硅酸盐类无机纤维；有机合成纤维长度3.0^8.0mm,娃酸盐类无机纤维长度为0.3^3.2_。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述外加剂由以下重量百分比的原料组成:聚羧酸系高性能减水剂10°/Γ30%、二元醇类化合物70°/Γ90%和引气剂(Γ0.1%。 对于上述的输水钢管水泥砂浆内衬材料，所述二元醇类化合物为亚烷基二醇、聚氧化烯二醇、聚丙撑二醇中的至少一种；所述引气剂为三萜皂苷、十二烷基硫酸钠、AE-200引气剂中的至少一种。 本专利技术输水钢管水泥砂浆内衬材料的制备方法为:按照上述组分比例备料，先将胶凝材料、砂和纤维混合搅拌均匀，然后再加入聚合物、外加剂和水混合搅拌至少3min，使之均匀，即得。 本专利技术各原料组分协同作用，能够克服普通水泥砂浆内衬存在的技术问题，其主要作用机理简述如下:1.砂楽.抗裂性能提闻聚合物组分产生的聚合物膜弹性模量较小，它使水泥砂浆内部的应力状态得到改善，韧性得到提高，可以承受较大变形，水泥砂浆内衬产生裂缝的可能性也减少。纤维加入水泥砂浆后，在水泥砂浆内乱向分布，纤维能使微裂纹发生弯曲和偏转，干扰应力场，导致砂浆的应力集中系数降低，阻碍裂纹的扩展。外加剂中的二元醇类化合物可大大降低水泥石毛细孔中水的表面张力，从而使得水泥砂浆宏观收缩值降低，早期可减少干缩和自干收缩80%以上，28d龄期可减少干缩和自干收缩40%以上。同时，与其他减水剂相比，聚羧酸系高性能减水剂能够降低水泥砂浆的干缩。在二元醇类化合物和聚羧酸系高性能减水剂作用下，水泥砂浆的收缩将大为减少，水泥砂浆内衬开裂的风险将大大降低。沸石粉具有独特的格架状结构，内部孔隙具有巨大的内表面能；浮石是一种多孔的火成喷出岩，气孔体积占岩石的50%以上，沸石粉和浮石砂在浆体中起到蓄水作用，在水泥后期水化过程中需要较多水的供应，这时被沸石粉和浮石砂吸附的水又能逐渐释放出来，对水泥砂浆起到内养护作用，可以有效降低自干收缩，提高水泥砂浆的抗裂性能。 本专利技术各组分协同作用，大大降低水泥砂浆收缩值，大幅度提高水泥砂浆韧性，从而避免水泥砂浆内衬产生开裂。 2.抵抗溶蚀作用天然沸石粉中的沸石在微观结构上均是由硅氧四面体和铝氧四面体组成，部分硅氧四面体的硅在被铝取代后，产生电荷不平衡，为了保持整个体系的电中性，必须由Na+、K+等碱金属及碱土金属阳离子来补偿，这些阳离子与沸石的铝硅酸盐骨架结合较弱，可以被其他阳离子交换代替。因此，沸石具有较强的离子交换性能。沸石中的碱金属离子可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输水钢管水泥砂浆内衬材料，其特征在于，包括重量百分比计的以下组分：胶凝材料28%~38%、砂38%~54%、聚合物3.0%~8.0%、外加剂0.2%~1.2%、纤维0~0.06%和水12%~16%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李克亮，陈渊召，李振霞，杨中正，仝玉萍，王慧贤，马军涛，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南;41