【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于球墨铸铁管生产领域，具体涉及一种球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层及其制备方法。
技术介绍
1、球墨铸铁管作为埋地管道和明装管道，具有优异的力学性能和防腐性能，但现有技术中球墨铸铁管外防腐的选择，主要集中在一般防腐条件下的高氯化聚乙烯终饰层，较强腐蚀性条件下的环氧涂层或高氯化聚乙烯终饰层外裹聚乙烯套，重防腐条件下的聚氨酯涂层。环氧涂层、聚氨酯涂层等有机类涂层机械性能较差，力学性能和防腐性能与厚度有关。当应用于埋地拖拉管施工时，不可避免地会在地下施工场景中出现局部的磨损和剐蹭，导致管身出现防腐薄弱点，进而在该薄弱点开始发生腐蚀，降低管体使用寿命。此外，在球墨铸铁管的长途运输和工程安装中同样不可避免会发生剐蹭、碰撞、挤擦等破坏涂层行为，对球墨铸铁管外防腐层造成损伤。因此，为保证腐蚀环境下防腐性能要求和施工条件下力学性能要求，必然需提高涂层厚度，造成成本增加。
2、目前市场上已有单独使用外包混凝土或砂浆的球墨铸铁管产品，利用普通硅酸盐水泥混凝土或砂浆，通过喷涂或直接模具等方式，固化得到外包混凝土或砂浆层的球墨铸铁管，但是水泥一般通过“两磨一烧”进行生产，需要消耗大量自然资源和能源，同时排放大量的二氧化碳造成温室效应，这些都会对环境造成不可逆转的破坏；由于普通硅酸盐水泥制备的混凝土凝结时间长，导致需要长时间的养护，严重影响球墨铸铁管生产效率；而为降低养护时间，采用蒸汽养护的方式，又造成生产成本高等问题。
3、现有的碱激发砂浆，直接应用在3-5mm的外衬水泥涂覆中，有易脱落、表面出现干硬裂缝等问题，如图1
4、碱激发胶凝材料是以磨细水淬高炉矿渣、粉煤灰或其他存在潜在活性的工业固废和碱组分混合制备的一种胶凝材料，其生产过程能有效利用工业副产品，具有突出的环保效益。碱激发胶凝材料不仅具有早期强度高的特点，而且还具有能耗低、耐侵蚀性强等优势，适合在球墨铸铁管领域运用，尤其是碱激发前驱体中利用到的水淬高炉矿渣是球墨铸铁管领域的工业副产品，更能减少装卸、运输所需的能耗及费用，同时碱激发胶凝材料的应用可显著减少碳排放。
5、然而，碱激发胶凝材料收缩可达普通硅酸盐水泥硬化体的2～3倍，高收缩易导致裂缝产生，严重影响其使用寿命。同时，碱矿渣胶结材水化硬化不同于普通硅酸盐水泥，其实质是矿渣玻璃体中ca-o键、si-o键和al-o键的断裂及重组过程，其过程较为集中，因此还需考虑碱激发胶凝材料的凝结时间较短如何应用于球墨铸铁管领域的问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是克服现有球墨铸铁管外防护层机械强度低、防腐性能差、生产成本高的问题，同时延长碱激发胶凝材料的凝结时间、抑制碱激发胶凝材料开裂，提供一种球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层及其制备方法。
2、一种球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，所述球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层由前驱体、激发剂、砂子、水、纤维及外加剂制成，所述前驱体为高炉矿渣微粉、钢渣微粉以及粉煤灰三种材料中的一种或几种混合物，所述碱激发抗裂砂浆涂层的重量份数如下：前驱体90-110份，激发剂9-17份，砂子120-150份，纤维5-15份，水与前驱体的质量比为0.25-0.50。
3、进一步地，所述激发剂为碱金属氢氧化物、水玻璃以及碱金属碳酸盐类三种激发剂中的一种或几种的混合。
4、进一步地，所述纤维为合成纤维或天然纤维，长度在3-20mm。
5、进一步地，所述外加剂包括前驱体质量0.5％-5％的可再分散乳胶粉。
6、进一步地，所述外加剂还包括前驱体质量0.05％-3％的减水剂。
7、进一步地，所述外加剂还包括前驱体质量0.01-0.5％缓凝剂。
8、进一步地，所述球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层厚度在3-5mm。
9、球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层的制备方法，包括如下步骤：
10、a、将物料一与物料二均匀混合得到前驱混合物，其中，所述的所述物料一为高炉矿渣微粉、钢渣微粉以及粉煤灰三种材料中的一种或几种与纤维的均匀混合物；物料2为可再分散乳胶粉、保水剂、减水剂和砂的均匀混合物；
11、b、将前驱混合物与物料3均匀混合后得到碱激发抗裂砂浆，其中，物料3为激发剂、水和缓凝剂的混合物；其中，添加顺序为先将激发剂和水与前驱混合物进行混合，再加入缓凝剂；
12、c、将碱激发抗裂砂浆涂覆至球墨铸铁管外表面；
13、d、进行养护。
14、进一步地，所述步骤c中，所述的涂覆为挤涂、喷涂和模具注浆中的一种；其中，所述挤涂为将碱激发抗裂砂浆置于挤涂泵料仓中，通过泵送将碱激发抗裂砂浆泵送至挤压设备中，用压力将碱激发抗裂砂浆挤于球墨铸铁管外表面形成涂层；所述喷涂为将碱激发抗裂砂浆置于喷涂泵料仓中，通过喷涂泵辅助压缩空气，将碱激发抗裂砂浆均匀地喷涂到球墨铸铁管外表面形成涂层；所述模具注浆为将球墨铸铁管本体放置在预先加工好的模具中，将碱激发抗裂砂浆浇筑至模具中形成涂层；
15、所述步骤d中，所述养护方式为蒸汽养护或自然养护，蒸汽养护条件为相对湿度95％以上，温度40-80℃，养护1-4h，养护覆膜并浇水1-7天。
16、本专利技术有益效果为：经过大量的试验，可分散性乳胶粉来提升碱激发抗裂砂浆的粘接强度，有效的解决了上述易脱落的问题；采用将纤维预先与前驱体干拌混合，再进行与砂、外加剂等材料的混合的方式，逐步将纤维均匀的分散在碱激发砂浆中，降低纤维的团聚性，更好的发挥出纤维应有的抗裂作用，解决了现有碱激发砂浆的干硬裂缝的问题。该碱激发抗裂砂浆涂层用于球墨铸铁管外防腐层具有机械强度高、防腐性能优、制备工艺简单等优势，且该碱激发抗裂砂浆不使用水泥熟料，实现了多固废综合利用；同时，还具有早强、快硬的特点，对比与普通硅酸盐水泥制备所需的蒸汽养护的4-8小时，本碱激发抗裂砂浆所需仅为1-4小时，极大地提高了生产效率。
17、1、相对于传统的外防腐涂层，如环氧涂层、聚氨酯涂层等有机类涂层等，本专利技术的碱激发抗裂砂浆涂层耐磨性更好、机械强度更高，更能够适应地下施工中的各种复杂环境，防止出现局部的磨损和剐蹭，进而提升球墨铸铁管管道的使用寿命；
18、2、相对于市场上现有的外包混凝土或砂浆的球墨铸铁管产品，本专利技术的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层的早强性高、强度发展快速稳定、耐久性能优越，显著降低早期养护时间且提高球墨铸铁顶管的生产节奏和生产效率；
19、3、本专利技术以高炉矿渣微粉、钢渣微粉以及粉煤灰等工业固废为主要原料，实现多固废综合利用，且不使用水泥熟料，大大降低了碳排放，满足绿色低碳发展目标；
20、4、解决碱激发砂浆在球墨铸铁管领域应用的凝结时间短、易开裂等问题，拓展碱激发砂浆应用领域。
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1.一种球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于：所述球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层由前驱体、激发剂、砂子、水、纤维及外加剂制成，所述前驱体为高炉矿渣微粉、钢渣微粉以及粉煤灰三种材料中的一种或几种混合物，所述碱激发抗裂砂浆涂层的重量份数如下：前驱体90-110份，激发剂9-17份，砂子120-150份，纤维5-15份，水与前驱体的质量比为0.25-0.50。
2.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述激发剂为碱金属氢氧化物、水玻璃以及碱金属碳酸盐类三种激发剂中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述纤维为合成纤维或天然纤维，长度在3-20mm。
4.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述外加剂包括前驱体质量0.5％-5％的可再分散乳胶粉。
5.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述外加剂还包括前驱体质量0.05％-3％的减水剂。
6.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱
7.根据权利要求书1-6所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层厚度在3-5mm。
8.如权利要求1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求书8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，所述的涂覆为挤涂、喷涂和模具注浆中的一种；其中，所述挤涂为将碱激发抗裂砂浆置于挤涂泵料仓中，通过泵送将碱激发抗裂砂浆泵送至挤压设备中，用压力将碱激发抗裂砂浆挤于球墨铸铁管外表面形成涂层；所述喷涂为将碱激发抗裂砂浆置于喷涂泵料仓中，通过喷涂泵辅助压缩空气，将碱激发抗裂砂浆均匀地喷涂到球墨铸铁管外表面形成涂层；所述模具注浆为将球墨铸铁管本体放置在预先加工好的模具中，将碱激发抗裂砂浆浇筑至模具中形成涂层；
...【技术特征摘要】
1.一种球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于：所述球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层由前驱体、激发剂、砂子、水、纤维及外加剂制成，所述前驱体为高炉矿渣微粉、钢渣微粉以及粉煤灰三种材料中的一种或几种混合物，所述碱激发抗裂砂浆涂层的重量份数如下：前驱体90-110份，激发剂9-17份，砂子120-150份，纤维5-15份，水与前驱体的质量比为0.25-0.50。
2.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述激发剂为碱金属氢氧化物、水玻璃以及碱金属碳酸盐类三种激发剂中的一种或几种的混合。
3.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述纤维为合成纤维或天然纤维，长度在3-20mm。
4.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述外加剂包括前驱体质量0.5％-5％的可再分散乳胶粉。
5.根据权利要求书1所述的球墨铸铁管用碱激发抗裂砂浆涂层，其特征在于，所述外加剂还...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亚坤，刘俊锋，葛华光，王腾超，张俊杰，李云鹏，连旭，杨逸飞，
申请(专利权)人：新兴河北工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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