CN107759167A - 一种修复地下管道渗漏的喷涂材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种修复地下管道渗漏的喷涂材料，按重量份计，包括骨架材料75～85份；增强剂15～20份；稳定剂2～5份；附加剂8～16份。本发明中骨架材料、增强剂、稳定剂和附加剂协同作用，使得喷涂材料具有优异抗压强度的同时，还具有优异的防水性能和较快的凝固速度。由实施例结果可知，本发明提供的喷涂材料在管道含水的情况下，粘结强度达到6.4MPa，2h抗压强度达到13.5MPa、抗拉强度为7.4MPa，渗水系数为0，说明本发明提供的喷涂材料可在管道潮湿或带水环境下喷涂修复使用。

Description

一种修复地下管道渗漏的喷涂材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于喷涂材料领域，特别涉及一种修复地下管道渗漏的喷涂材料及其制备方法和应用。

背景技术

排水管道系统是城镇雨水排放、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。我国排水管道的铺设历史较长，目前有21860公里的污水管道是80年代以前铺设并投入使用，而且部分管道的铺设时间是上世纪初或更早，管道主要为砖砌管、陶土管和混凝土管，经过数十年满负荷的运行使用，极易发生管道开裂和破损；另外，排水管道一般跨越地区范围较广，部分管道穿越酸、碱性土壤时，受酸碱性土壤的侵蚀容易发生腐蚀损坏，严重影响了排水系统的安全运行。

排水管道一旦损坏，就会影响城市的正常排水和居民的日常生活，严重时还会对周围的建筑物、地下水造成威胁，因此，排水管道的修复工作一直深受重视。经过多年发展，旧管道泄漏段的修复方法有了很大发展，由传统需要开挖修复发展至不开挖即可修复，如原位固化法、折叠内衬法、穿插法、碎管法、喷涂法就是常见的不开挖修复方法。喷涂法作为不开挖修复的一种方法，由于操作简单而得到广泛应用，但目前喷涂法所用到的喷涂材料难以在湿润条件下使用，当利用喷涂法修复管道时，需要排水管在停水条件下进行，影响了城镇的正常排水。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可在排水管道正常运行的情况下修复用的喷涂材料，减少排水管道停水修复对城镇正常排水的影响。

为实现以上目的，本发明提供了一种修复地下管道渗漏的喷涂材料，按重量份计，包括以下组分，骨架材料75～85份；增强剂15～20份；稳定剂2～5份；附加剂8～16份。

优选地，所述骨架材料包括水泥和骨料，所述水泥和骨料的质量比为(10～20)：(60～75)。

优选地，所述骨料的细度为10～70目。

优选地，所述增强剂为聚氨酯硬泡、改性环氧树脂和丙烯酸树脂中一种或几种。

优选地，所述稳定剂包括速凝剂和减水剂，所述速凝剂和减水剂的质量比为(1～4)：(1～4)。

优选地，所述速凝剂包括硅酸盐和/或铝酸盐。

优选地，所述减水剂包括木质磺酸钠和/或聚羧酸。

优选地，所述附加剂包括分散剂、纤维素醚和水，所述分散剂、纤维素醚和水的质量比为(1～2)：(1～2)：(8～12)。

本发明还提供了上述技术方案所述喷涂材料的制备方法，包括：将所述组分混合，得到喷涂材料。

本发明还提供了上述技术方案所述喷涂材料或上述技术方案所述喷涂材料制备方法制备得到的喷涂材料在地下管道渗漏修复中的应用。

本发明提供的喷涂材料，按重量份计，包括骨架材料75～85份；增强剂15～20份；稳定剂2～5份；附加剂8～16份。在本发明中，骨架材料作为基体材料，有助于提高喷涂材料的抗压强度，为增强剂防水性能的发挥提供稳定的骨架；增强剂具有优异的防水、防腐性能，为骨架材料的凝固强化提供隔水环境，抑制管道内水分对骨架材料凝固强化的影响；稳定剂能加快骨架材料的凝固速度，提高修复管道的早期强度，配合增强剂使用，能进一步抑制管道内水分对喷涂材料的影响；附加剂具有提高喷涂材料粘度的作用，可使骨架材料与渗漏管道紧密贴合。在本发明中，骨架材料、增强剂、稳定剂和附加剂协同作用，使得喷涂材料具有优异抗压强度的同时，还具有优异的防水性能和较快的凝固速度，可在管道潮湿或带水环境下喷涂修复使用。实施例的结果表明，采用本发明提供的修复材料，在管道潮湿或带水环境下对管道进行修复后，2h抗压强度即可达到12MPa以上，24h抗压强度达到24MPa以上，无需经过长时间养护，即可达到目标抗压强度，实现对地下管道渗漏部位的快速修复；渗水系数为0，耐腐蚀性能较好，进一步延长了地下管道的运行寿命。

附图说明

图1为本发明工艺方法中的管道渗漏监测示意图；

图2为本发明工艺方法中的喷涂孔布置平面示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种修复地下管道渗漏的喷涂材料，按重量份计，包括以下组分：骨架材料75～85份；增强剂15～20份；稳定剂2～5份；附加剂8～16份。

在本发明中，除特别说明外，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。

本发明提供的修复地下管道渗漏的喷涂材料，按重量份计，包括骨架材料75～85份，优选为77～83份，进一步优选为78～82份。在本发明中，所述骨架材料优选包括水泥和骨料，所述水泥和骨料的质量比优选为(10～20)：(60～75)，进一步优选为(12～18)：(62～72)，更优选为(13～16)：(65～70)。本发明对所述水泥不做任何特殊限定，选用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述水泥优选为52.5级快硬硅酸盐水泥。在本发明中，所述骨料的细度优选为10～70目，进一步优选为15～65目，更优选为20～60目。本发明对所述骨料不做任何特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述骨料优选为石英砂。在本发明中，所述骨架材料作为喷涂材料的基体材料，能提高喷涂材料的抗压强度，为增强剂防水性能的发挥提供稳定的骨架。

以所述重量份的骨架材料为基础，本发明提供的喷涂材料还包括15～20份的增强剂，优选为15～18份，进一步优选为16～17份。在本发明中，所述增强剂优选为聚氨酯硬泡、改性环氧树脂和丙烯酸树脂中一种或几种，优选为聚氨酯硬泡或丙烯酸酯，进一步优选为聚氨酯硬泡。当所述增强剂为几种组分的混合物时，本发明对所述混合物中的组分用量不做任何特殊限定，以任意比例混合均可。在本发明中，所述聚氨酯硬泡、改性环氧树脂、丙烯酸树脂为本领域技术人员熟知的市售产品。在本发明中，所述增强剂具有优异的防水防腐性能，为延长地下管道的使用寿命提供有利条件。

以所述重量份的骨架材料为基础，本发明提供的喷涂材料还包括2～5份的稳定剂，优选为2.5～4.5份，进一步优选为3～4份。在本发明中，所述稳定剂优选包括速凝剂和减水剂；所述速凝剂和减水剂的质量比优选为(1～4)：(1～4)，进一步优选为(1～3)：(2～4)，更优选为(2～3)：(2～4)。在本发明中，所述速凝剂优选包括硅酸盐和/或铝酸盐。在本发明中，所述硅酸盐优选为硅酸钾和/或硅酸钠，所述铝酸盐优选为铝酸钾和/或铝酸钠。在本发明中，所述减水剂优选包括木质素磺酸盐和/或聚羧酸，所述木质素磺酸盐优选为木质素磺酸钠。在本发明中，速凝剂能加快水泥凝固速度，减水剂能减少水泥凝固过程中的收缩，提高水泥强度，二者配合作用，能使地下管道渗漏修复处的喷涂材料快速凝固，提高管道的抗压强度，无需经过长时间的养护，即可达到目标抗压强度，实现管道运行情况下的渗漏部位的修复。

以所述重量份的骨架材料为基础，本发明提供的喷涂材料还包括8～16份的附加剂，优选为9～15份，进一步优选为10～13份。在本发明中，所述附加剂优选包括分散剂、纤维素醚和水，所述分散剂、纤维素醚和水的质量比优选为(1～2)：(1～2)：(8～12)，进一步优选为1：1：10。本发明对所述分散剂没有任何特殊限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述分散剂优选为聚乙烯蜡。在本发明中，所述分散剂能防止骨架材料的沉降，提高喷涂材料中各组分的均匀性。

在本发明中，所述纤维素醚优选为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素和纤维素烷基醚中的一种或几种，进一步优选为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素。在本发明中，所述纤维素醚能够调整喷涂材料的粘度，为喷涂材料在待修复管道表面的附着提供有利条件。

本发明还提供了上述技术方案所述喷涂材料的制备方法，包括：将所述组分混合，得到喷涂材料。

在本发明中，所述骨架材料优选通过将所述水泥和所述骨料混合得到。

在本发明中，所述稳定剂优选通过将所述速凝剂和所述减水剂混合得到。本发明对所述水泥和骨料的混合方式以及速凝剂和减水剂的混合方式均没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的物料混合方式即可。

在本发明中，所述附加剂优选通过将分散剂、纤维素醚和水混合得到；本发明对所述分散剂、纤维素醚和水的混合方式不做具体的限定，采用本领域常规的混合方式即可，例如可以是先将分散剂和纤维素醚混合均匀，然后与水混合；或者将分散剂、纤维素醚分别添加到水中。在本发明中，所述分散剂、纤维素醚和水的混合优选在搅拌条件下完成；在本发明中，所述搅拌的速度优选为100～200rpm，进一步优选为120～180rpm，更优选为140～160rpm；搅拌时间优选为10～30min，进一步优选为15～25min。

在本发明中，所述骨架材料、增强剂、稳定剂和附加剂的混合采用本领域常规的方式混合，以能够实现各组分均匀混合即可。

本发明还提供了上述技术方案所述的喷涂材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的喷涂材料在地下管道渗漏修复中的应用。在本发明中，所述应用优选为将所述喷涂材料喷涂到所述地下管道的渗漏部位，即将所述喷涂材料喷涂在地下管道的渗漏部位对应的外表面。在本发明中，所述喷涂的厚度为0.8～1.5cm，优选为1.0～1.2cm。在本发明中，所述喷涂为间隔式喷涂，相邻两喷涂点间隔距离为0.5～1.5m，优选为0.8～1.2m。在本发明中，所述喷涂采用本领域常规的喷涂方式即可。所述喷涂材料喷涂前，本发明优选对地下管道进行渗滤检测；在本发明中，所述检测优选通过雷达检测方式完成。在本发明中，所述喷涂材料喷涂后，优选对修复效果进行检测。在本发明中，所述对修复效果的检测优选在所述喷涂材料喷涂后1～30h时进行，进一步优选为2～24h。在本发明中，所述对修复效果的检测，优选通过雷达检测方式完成。在本发明中，对修复效果进行检测，可为判断管道渗漏部分是否得到有效修复提供准确依据。在本发明中，所述雷达检测结果以管道表面密实无松散为基准进行判断，若管道表面密实无松散即为修复完成，若未达到标准，则需重复喷涂修复的操作。

为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的喷涂材料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

喷涂材料组成详见表1中。

喷涂材料制备：将各原料组分按重量份混合均匀后，即可得到喷涂材料。

喷涂材料性能：

(1)强度性能测试：将实施例1制备好的喷涂材料制成1组3个150mm*150mm*150mm试块，测试喷涂材料的凝固性能、抗压强度、抗拉强度和粘结强度，其中抗压强度选择在2h及24h时进行测试，试验结果见表2。

(2)耐腐蚀和耐久性测试：制作直径50cm，长度50cm的渗漏管道进行试验。制作的渗漏管道达到地下管道同等强度后，在生活污水中浸泡24h，排放污水后，管道仍有水分的情况下，将实施例1制备得到的喷涂材料喷涂到管道上，涂层厚度为1cm。2h后测量渗水系数，然后将修补好的管道放在污水中浸泡7d后观测其内径表面情况有无松散剥落坑槽等现象，测试其耐腐蚀性，检测结果见表2。

(3)喷涂材料使用：

在管道运行的情况下，按照附图1所示，用雷达监测地下管道的运行状况，确认渗漏区域；根据现场地形条件及周边条件，确定地下管道渗漏具体位置，即为喷涂位置；再利用勘察钻形成喷涂孔，喷涂孔间隔距离为1m，通过喷涂孔将喷涂材料注入喷涂到附图2所示喷涂位置；利用雷达监测地下管道喷涂位置的渗水性和耐腐蚀性，并记录2h、24h、5d、10d和15d时的运行结果，并将监测结果列于表3。

实施例2～5

实施例2～5喷涂材料组分见表1，制备方法及性能测试方法同实施例1，测试结果见表2～3。

表1实施例1～5喷涂材料组成

表2实施例1～5喷涂材料性能测试结果

由表2测试结果可知，本发明提供的喷涂材料的初凝时间平均为57min，说明喷涂材料在较短时间内即可凝固；2h的平均抗压强度达到13.5MPa，24h的平均抗压强度达到25.8MPa，说明喷涂材料具有优异的早强性能；平均粘结强度达到6.4MPa，说明喷涂材料与地下管道之间具有较好的粘结性能；渗水系数为0，说明喷涂材料能有效修复地下管道的渗漏；经耐蚀性能测试后，修复管道无松散、剥落和坑槽现象，说明喷涂材料修复管道后，修复处的管道具有优异的耐腐蚀性能，经测试，本发明提供的喷涂材料能够在有水的条件下完成对渗漏管道的修复，减少排水管道停水修复对正常排水的影响。

表3实施例1～5喷涂材料用于地下管道修复强度监测结果

由表3监测结果可知，本发明提供的喷涂材料能够在地下管道运行的情况下进行渗漏部分的修复，利用雷达对修复后管道运行情况进行监测，结果表明利用本发明提供的喷涂材料可在管道运行情况下进行渗漏修复，修复后管道在运行2h、24h、5d、10d和15d时，管道修复处密实，无松散脱落，且运行至15d时，无渗水现象，说明本发明提供的喷涂材料能够在管道运行的情况下，实现快速修复，修复后管道的防渗性能和耐腐蚀性能良好，满足地下管道实际运行的需要。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种修复地下管道渗漏的喷涂材料，按重量份计，包括以下组分：骨架材料75～85份；增强剂15～20份；稳定剂2～5份；附加剂8～16份。

2.如权利要求1所述的喷涂材料，其特征在于，所述骨架材料包括水泥和骨料，所述水泥和骨料的质量比为(10～20)：(60～75)。

3.如权利要求2所述的喷涂材料，其特征在于，所述骨料的细度为10～70目。

4.如权利要求1所述的喷涂材料，其特征在于，所述增强剂为聚氨酯硬泡、改性环氧树脂和丙烯酸树脂中一种或几种。

5.如权利要求1所述的喷涂材料，其特征在于，所述稳定剂包括速凝剂和减水剂，所述速凝剂和减水剂的质量比为(1～4)：(1～4)。

6.如权利要求5所述的喷涂材料，其特征在于，所述速凝剂包括硅酸盐和/或铝酸盐。

7.如权利要求5所述的喷涂材料，其特征在于，所述减水剂包括木质磺酸钠和/或聚羧酸。

8.如权利要求1所述的喷涂材料，其特征在于，所述附加剂包括分散剂、纤维素醚和水，所述分散剂、纤维素醚和水的质量比为(1～2)：(1～2)：(8～12)。

9.权利要求1～8任一项所述喷涂材料的制备方法，包括：将所述组分混合，得到喷涂材料。

10.权利要求1～8任一项所述的喷涂材料或权利要求9所述制备方法制备得到的喷涂材料在地下管道渗漏修复中的应用。