CN109305780B - 管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺，所述修复材料由下述重量份的原料组成：胶凝材料40‑60份，骨料45‑70份，可分散性乳胶粉3‑9份，纤维材料3‑10份，保水剂2‑6份，速凝剂1‑3.5份，水下固化剂2‑6份，减水剂0.4‑1.2份，稳定剂2‑6份和水25‑35份。本工艺可在潮湿或带水环境下施工，大大减少了管道修复中的工程造价。在管道内有水情况下依旧可以使用，受环境的干扰较小。施工过程可以采取不开挖的修补方式完成修复作业，减少维修过程中的造价及其他障碍。能够高效的解决地下管线渗漏问题，并且不会带来交通拥堵的情况。修复施工结果令人满意，修复后管道表面厚度均匀，光滑平整，抗渗性、耐腐蚀性良好，能满足地下管道实际运行。

Description

管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的 施工工艺

技术领域

本发明涉及喷涂砂浆领域，特别涉及管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺。

背景技术

城市排水系统是城市雨水排放、水污染控制和水生态环境保护体系中的重要环节，是保证城市生存、持续发展的重要基础设施。管道系统在城市居民生活中起到至关重要的作用，为居民的生活带来了巨大的便利，同时也是城市发展必不可缺的重要基础设施。随着我国经济的腾飞、城市化进程的推进，埋地管道的数量和长度也随着时间的推移迅猛增长。

排水管网是“城市静脉”，承担着城市污水收集和雨水运输任务，是城市安全稳定运行的基础。排水管线一旦发生破坏，就会影响城市居民的日常生活，甚至造成地面坍塌、影响交通等严重后果。因此排水管线的修复工作十分必要，并且势在必行。

目前国内排水管道喷涂修复的主要材料有两种，一是水泥砂浆，二是环氧树脂类。但是水泥砂浆容易出现微裂缝，从而影响修复效果，甚至造成爆管现象，而环氧树脂只能对管道起到功能性修复，无法达到结构性修复作用，并且修复过程中，管壁必须完全干燥，喷涂后需要紫外固化，施工环节复杂，影响工时。

管道喷涂修复是地下作业，对施工设备及喷涂修复材料的要求都很高，喷涂修复材料需要与原管壁粘结性好，紧密贴合，同时可以形成连续一体的结构，并且需要抗腐蚀、抗渗、抗压等多种要求，同时为了达到快速施工，需要修复材料可以满足带水作业的要求，并且可以快速凝固，无需特殊养护。因此，有必要研究一种修复材料，可以同时满足上述要求，实现管道喷涂修复的全机械化快速施工。

发明内容

本发明的目的是提供管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺，要解决管道修复施工困难、施工周期长、施工带水作业危险性高、费用高、效果不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的一个方面提供管道喷涂修复材料，所述修复材料由下述重量份的原料组成：胶凝材料40-60份，骨料45-70份，可分散性乳胶粉3-9份，纤维材料3-10份，保水剂2-6份，速凝剂1-3.5份，水下固化剂2-6份，减水剂0.4-1.2份，稳定剂2-6份和水25-35份。

进一步，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和硅灰；其中，水泥、粉煤灰和硅灰的质量比为16-24：3-6：1-3。

进一步，所述骨料为石英砂。

进一步，石英砂粒径分别为300目、200目、0.2mm、0.6mm、1mm、1.2mm、1.5mm、2mm；石英砂的累计筛余量为5-7％、10-15％、17-22％、23-33％、35-45％、50-67％、，73-86％、100％。

进一步，所述纤维材料为木质纤维和聚丙烯纤维。

进一步，所述木质纤维和聚丙烯纤维的质量比为1-3：1-3。

进一步，保水剂包括纤维素醚和淀粉醚。所述纤维素醚和淀粉醚的质量比为1：1。

进一步，纤维素醚为羟甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的一种或几种。

进一步，淀粉醚为羧甲基淀粉醚和/或羟丙基淀粉醚。

进一步，速凝剂为铝氧熟料；铝氧熟料包括氯酸钠、碳酸钠和生石灰，其中，氯酸钠、碳酸钠和生石灰的质量比为1:1:0.5。铝氧熟料为粉状，粒度为：80μm孔筛，筛余物小于10％。

进一步，水下固化剂包括芳香胺、烷基酚和醛类物质。芳香胺、烷基酚和醛类物质之间的比例为1:2:1。

进一步，减水剂为木质素磺酸盐或者萘磺酸盐甲醛聚合物或者磺化三聚氰胺甲醛树脂或者羧酸类聚合物。

进一步，稳定剂为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚。

本发明另一方面提供上述管道喷涂修复材料的制备方法，包括如下步骤：

第一步，备料，按照比例称取胶凝材料、骨料、可分散性乳胶粉、纤维材料、保水剂、速凝剂、水下固化剂、减水剂、稳定剂和水待用；

第二步，将胶凝材料和骨料加入搅拌机中，搅拌均匀；加入纤维材料和可分散性乳胶粉继续进行搅拌；

第三步，将第二步的混合物搅拌均匀后，依次加入速凝剂、水下固化剂和稳定剂继续搅拌；

第四步，将第一步中称取的水平均分为两份，将第一份水与减水剂混合后倒入搅拌机进行搅拌；

第五步，在第四步的搅拌过程中逐步加入第二份水并充分搅拌，即得到修复材料。

本发明还提供利用上述可带水作业的管道喷涂修复材料进行管道修复的施工工艺，具体步骤如下：

第一步，根据管道现场地形条件及周边环境，确定地下管道渗漏或腐蚀部位，沿着管径方向检测，确定进行喷涂的管段；

第二步，对要进行喷涂的管段进行降水清淤、清洁及管壁预处理；

第三步，配制修复材料；

第四步，通过离心喷涂机将配制好的修复材料喷涂在排水管道内壁；

第五步，24小时后，用检测设备进行探伤检查，并复查修复后管道内壁的喷涂层厚度、表面粗糙度、表面平整度和裂缝情况，并进行评估分析；

第六步，若修复后管道内壁未达标，重复第四步。

本发明的有益效果体现在：

1，本发明提供的管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺，可在潮湿或带水环境下施工，大大减少了管道修复中的工程造价。在管道内有水情况下依旧可以使用，受环境的干扰较小。施工过程可以采取不开挖的修补方式完成修复作业，减少维修过程中的造价及其他障碍。能够高效的解决地下管线渗漏问题，并且不会带来交通拥堵的情况。

2，本发明提供的管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺，修补管道的效果理想，采用级配良好的石英砂作为骨料，以水泥、硅粉和粉煤灰作为胶凝材料，同时加入外加剂改善浆体施工和易性及砂浆流变性，材料浆体不分层、不离析、不泌水，喷涂到管壁后粘结性能好，回弹掉浆现象很少。

3，本发明提供的管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺，能真正实现快速机械化施工，同时喷涂修复材料可以与原管道紧密结合，形成连续一体的结构，并且具备优异的力学性能和抗腐蚀、抗渗性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书中所特别指出的方案来实现和获得。

具体实施方式

以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为对本发明技术方案的限制。

本发明的一个方面提供管道喷涂修复材料，该修复材料由下述重量份的原料组成：胶凝材料40-60份，骨料45-70份，可分散性乳胶粉3-9份，纤维材料3-10份，保水剂2-6份，速凝剂1-3.5份，水下固化剂2-6份，减水剂0.4-1.2份，稳定剂(可以为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)2-6份和水25-35份。

其中，所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和硅灰；其中，水泥、粉煤灰和硅灰的质量比为16-24：3-6：1-3。

其中，所述骨料为石英砂；石英砂粒径分别为300目、200目、0.2mm、0.6mm、1mm、1.2mm、1.5mm、2mm；石英砂的累计筛余量为5-7％、10-15％、17-22％、23-33％、35-45％、50-67％、73-86％、100％。

其中，所述纤维材料为木质纤维和聚丙烯纤维；木质纤维和聚丙烯纤维的质量比为1-3：1-3。纤维材料可以提高材料的抗拉强度。

所述胶凝材料与骨料材料构成纤维复合材料的主体，为其他材料提供发挥作用的基体，能提高纤维复合材料的抗压强度和抗腐蚀性能。

其中，保水剂包括纤维素醚和淀粉醚；所述纤维素醚和淀粉醚的质量比为1：1；纤维素醚为羟甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的一种或几种。淀粉醚为羧甲基淀粉醚和/或羟丙基淀粉醚。

其中，速凝剂为铝氧熟料；铝氧熟料包括氯酸钠、碳酸钠和生石灰，其中，氯酸钠、碳酸钠和生石灰的质量比为1:1:0.5。铝氧熟料为粉状，粒度为：80μm孔筛，筛余物小于10％。

其中，水下固化剂包括芳香胺、烷基酚和醛类物质，芳香胺、烷基酚和醛类物质之间的比例1:2:1。

其中，减水剂为木质素磺酸盐或者萘磺酸盐甲醛聚合物或者磺化三聚氰胺甲醛树脂或者羧酸类聚合物。

本发明提供如下实施例1-10用于具体举例说明管道喷涂修复材料的组分。参见下表1所示。

表1实施例1-10的各组分明细(单位：重量份)

材料说明：本发明采用的材料均为市售，其中水泥还可以使用其他型号。实施例1-10中，纤维素醚为羟甲基纤维素醚，淀粉醚为羧甲基淀粉醚。

上述管道喷涂修复材料的具体制备方法，包括如下步骤：

第一步，备料，按照比例称取胶凝材料、骨料、可分散性乳胶粉、纤维材料、保水剂、速凝剂、水下固化剂、减水剂、稳定剂和水待用；

第二步，将胶凝材料和骨料加入搅拌机中，搅拌均匀；加入纤维材料和可分散性乳胶粉继续进行搅拌；

第三步，将第二步的混合物搅拌均匀后，依次加入速凝剂、水下固化剂和稳定剂继续搅拌；

第四步，将第一步中称取水平分为两份，将第一份水与减水剂混合后倒入搅拌机进行搅拌；

第五步，在第四步的搅拌过程中逐步加入第二份水并充分搅拌，即得到修复材料。

针对实施例1-10得到的修复材料进一步进行性能测试，测试结果参见下表2所示：

表2实施例1-10的性能测试结果

由上表2可知：

第一,本发明提供的管道喷涂修复材料的初凝时间平均值为27.3min，说明该材料可以在较短时间内凝固，喷涂时达到快干不流浆；

第二，塌落度平均值为40.7mm，说明本发明提供的管道喷涂修复材料流动性较小，喷涂时可以快速贴合原管壁；

第三，抗压强度、抗拉强度、抗折强度都远远高于同类修复材料，说明本发明提供的管道喷涂修复材料具备良好的力学性能，对管道修复起到一定补强作用；

第四，粘结抗拉强度平均值为6.2MPa，说明本发明提供的管道喷涂修复材料粘结性能良好，可以与原管壁紧密贴合；

第五，渗水系数为0，说明该材料修复管道后可以具备良好的抗渗性能；

第六，经耐腐蚀性能测试后，试件无松散、剥落和坑蚀现象，说明修复管道后具有优异的耐腐蚀性能。经测试，该材料可以在有水情况下对管道进行修复，减少排水管道因断水施工造成的无法正常运转的影响。

测试说明：

(1)凝结时间测试：试验在温度为(20士3)℃、相对湿度为60％以上的试验室内进行。按照标准方法制备砂浆，拌料时只加胶凝材料及其他添加剂，不加石英砂，制备水泥净浆，拌完料后立即一次装人圆模，用插刀插捣数次，刮平，然后放入湿养护箱内养护。记录开始加拌和水的时间作为凝结时间的起始时间。试件在湿养护箱中养护至加拌和水后30min时开始第一次测定。

测定时，从湿养护箱中取出圆模放到试针下，使试针与净浆面接触，拧紧螺丝1S-2S后突然放松，试针垂直自由沉人净浆，观察试针停止下沉时指针读数。当试针沉至距底板2mm-3mm时，即为净浆达到初凝状态；当下沉不超过1mm-0.5mm时为净浆达到终凝状态。由开始加拌和水至初凝、终凝状态的时间分别为该净浆的初凝时间和终凝时间。

(2)塌落度测试：采用钢制圆台形筒进行试验，筒上端内径为50±0.5mm，下端内径为100mm±0.5mm，高度为150mm±0.5mm，厚度为2mm-3mm，在温度(20士3)℃、相对湿度为60％以上的试验室内进行。

按规定制备砂浆。将坍落度筒放在水平放置的钢板上，把拌合好的砂浆等分成两层浇筑，每装一层用捣棒在筒内从边缘到中心按螺旋形均匀插捣，每层各捣15次，插捣第二层时插棒应插入到前层4mm的深度。坍落度筒的内壁和钢板的表面在使用前应用拧干的湿布擦拭干净并保持湿润。装入的砂浆上表面与坍落度筒的上缘齐平后，用镘刀抹平并清除筒外围周围的材料，把坍落度筒轻轻垂直提起，轻放于砂浆旁边，待聚合物砂浆基本上停止向下坍落时，开始测试坍落度。用钢尺量出聚合物砂浆顶部中心点与坍落度筒的高度差，即为坍落度值。

(3)抗压和抗折强度测试：制备尺寸为40mm*40mm*160mm的棱柱体试块测试抗折强度，测试抗压强度的试件是抗折试验后的两个断块。按照标准方法进行抗折强度试验及抗压强度试验，分别记录破坏荷载，并换算为抗压强度和抗折强度。

(4)抗拉强度测试：试验采用“8”字形砂浆试件，进行抗拉强度。

(5)粘结抗拉强度测试：按照规范制作两种尺寸的试件分别为上层尺寸为40mm*40mm*10mm；下层尺寸为70mm*70mm*20mm，测试粘结抗拉强度。

(6)抗渗性能测试：制作顶面直径175mm，底面直径185mm，高度150mm的圆台体，通过渗水高度法测试材料的抗渗性能。

(7)耐腐蚀性能测试：制作40mm*40mm*160mm的棱柱体试块，在生活污水中浸泡，分别于3d、7d、14d、28d观察试件表面有无松散剥落及坑蚀现象，并测试抗折和抗压强度。

利用上述管道喷涂修复材料进行管道修复的施工工艺，具体步骤如下：

第一步，根据管道现场地形条件及周边环境，确定地下管道渗漏或腐蚀部位，沿着管径方向检测，确定进行喷涂的管段；

第二步，对要进行喷涂的管段进行降水清淤、清洁及管壁预处理；

第三步，配制修复材料；

第四步，通过离心喷涂机将配制好的修复材料喷涂在排水管道内壁；

第五步，24小时后，用检测设备进行探伤检查，并复查修复后管道内壁的喷涂层厚度、表面粗糙度、表面平整度和裂缝情况，并进行评估分析；

第六步，若修复后管道内壁未达标，重复第四步。

针对实施例1-10提供的修复材料进行管道修复，并对修复结果进行检测，发现修复后的管道表观形貌分别在运行2h、24h、5d、10d、15d、28d时，管道修复处密实，无松散脱落现象并且均未出现渗水现象。说明使用本发明提供的修复材料进行管道修复施工，其结果令人满意，修复后管道表面厚度均匀，光滑平整，其抗渗性能和耐腐蚀性能良好，满足地下管道实际运行的需要。

综上所述，本发明提供的管道喷涂修复材料、制备方法及利用该材料进行管道修复的施工工艺，能够在地下管道运行的情况下对管道进行喷涂修复。修复施工结束后，可以利用管道机器人等检测手段对修复后管道运行情况进行监测。检测效果好，具有较高的推广价值。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.管道喷涂修复材料，其特征在于：所述修复材料由下述重量份的原料组成：胶凝材料40-60份，骨料45-70份，可分散性乳胶粉3-9份，纤维材料3-10份，保水剂2-6份，速凝剂1-3.5份，水下固化剂2-6份，减水剂0.4-1.2份，稳定剂2-6份和水25-35份；

所述胶凝材料包括水泥、粉煤灰和硅灰；其中，水泥、粉煤灰和硅灰的质量比为16-24：3-6：1-3；

所述骨料为石英砂；

所述纤维材料为木质纤维和聚丙烯纤维；

保水剂包括纤维素醚和淀粉醚；

速凝剂为铝氧熟料；铝氧熟料包括氯酸钠、碳酸钠和生石灰，其中，氯酸钠、碳酸钠和生石灰的质量比为1:1:0.5。

2.如权利要求1所述的管道喷涂修复材料，其特征在于，纤维素醚为羟甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚和羟乙基纤维素醚中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的管道喷涂修复材料，其特征在于，淀粉醚为羧甲基淀粉醚和/或羟丙基淀粉醚。

4.如权利要求1-3任一项所述的管道喷涂修复材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，备料，按照比例称取胶凝材料、骨料、可分散性乳胶粉、纤维材料、保水剂、速凝剂、水下固化剂、减水剂、稳定剂和水待用；

第二步，将胶凝材料和骨料加入搅拌机中，搅拌均匀；加入纤维材料和可分散性乳胶粉继续进行搅拌；

第三步，将第二步的混合物搅拌均匀后，依次加入速凝剂、水下固化剂和稳定剂继续搅拌；

第四步，将第一步中称取的水平均分为两份，将第一份水与减水剂混合后倒入搅拌机进行搅拌；

第五步，在第四步的搅拌过程中逐步加入第二份水并充分搅拌均匀，即得到修复材料。

5.利用如权利要求1-3中任一项所述的管道喷涂修复材料进行管道修复的施工工艺，其特征在于，具体步骤如下：

第一步，根据管道现场地形条件及周边环境，确定地下管道渗漏或腐蚀部位，沿着管径方向检测，确定进行喷涂的管段；

第二步，对要进行喷涂的管段进行降水清淤、清洁及管壁预处理；

第三步，配制修复材料；

第四步，通过离心喷涂机将配制好的修复材料喷涂在排水管道内壁；

第五步，24小时后，用检测设备进行探伤检查，并复查修复后管道内壁的喷涂层厚度、表面粗糙度、表面平整度和裂缝情况，并进行评估分析；

第六步，若修复后管道内壁未达标，重复第四步。