CN109437786A - 一种自来水管道pccp管用修补砂浆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，属于聚合物水泥砂浆技术领域。原料包括胶凝材料、细集料、重钙、羟乙基纤维素醚、减水剂、可再分散胶粉、碳酸锂和硼酸；修补砂浆的初凝时间为20～30min，终凝时间为30～40min；28d强度为35～50MPa，无处理粘结强度＞1.5MPa。该修补砂浆的性能优良，制成的修补材料具有安全、强度高、黏结力好、抗裂性能优良、耐腐蚀等优点。

Description

一种自来水管道pccp管用修补砂浆

技术领域

本发明涉及一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，属于聚合物水泥砂浆技术领域。

背景技术

自来水给水管道主要有三种形式：一种是PE管，如聚乙烯管道；一种是铸铁管，第三种是近年来广泛推广应用的PCCP管，如预应力钢筒混凝土管。

预应力钢筒混凝土管（以下简称PCCP管）是由预应力钢丝、钢筒、混凝土构成的,具备高强度、高抗渗性和高密封性的复合型管材。这种管材是在带钢筒的混凝土管芯上，环向缠绕预应力钢丝，最后在管外部施喷水泥砂浆保护层而制成的。随着输水工程建设规模的扩大，大管径、高工作压力、覆土深的输水工程逐渐增多，预应力钢筒混凝土管材具备了高密封性、高强度、高抗渗性的优点，管材造价适中, 预应力钢筒混凝土管成为输水工程中优先选用的管材。

在自来水管道PCCP管施工过程中，前一段管道的凸出部分与后一段管道凹槽部分连接，连接后，接头部位有约2～4cm宽的缝需要用密封材料进行黏结修补，从而使管道接头处与管道内壁层厚度一致，有效连接两段管道。该修补材料是在PCCP管道现场安装后，由人工进入到管道内部进行修补处理，管道内部通风不良。因此要求修补材料具有施工简便，快速产生强度。

同时根据使用条件，该材料需要与混凝土之间有良好的相生性，具有柔性，同时还需要具备高强、抗裂等性能，最重要的一点是还需要安全环保，不会对水体造成二次污染，同时还能够耐水中的氯离子侵蚀。现有修补类材料大多采用聚丙烯乳液等有机材料与水泥基复合材料进行接头处的修补处理，受管道内通风条件的限制，该类材料施工时需要采用紫外灯照射，以使其尽快凝结硬化。同时，有机类材料不能够满足安全环保的需求。

公开号为CN106045430A，名称为“PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料及其生产方法”的发明专利，公开了一种PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料及其生产方法；原料按重量份数包括硬硫铝酸盐水泥850份至900份、硅灰100份至150份、聚羧酸减水剂4份至12份、聚氧化乙烯粉末0.9份至3份、氧化石墨烯0.2份至1份。

公开号为CN107892532A，名称为“高强度免振环保光滑饰面预制件砂浆的生产方法高强度免振环保光滑饰面预制件砂浆的生产方法”的发明专利，公开了一种高强度免振环保光滑饰面预制件砂浆的生产方法，所述高强度免振环保光滑饰面预制件砂浆的原料包括石灰石机制砂、石灰石粉、快硬硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、复合偶联剂、减水剂、可分散乳胶粉、纤维素醚、淀粉醚、四硼酸钠、碳酸锂、消泡剂、高强纤维。

第一件专利中使用的胶凝材料所配制的非硅酸盐水泥砂浆，取消了原有技术所采用有机的外保护层，简化了工艺，提高了效率；另一方面又极大地提高了砂浆层本身的抗侵蚀能力，也就保证了钢筒和预应力钢丝的安全，避免了钢筒和预应力钢丝受到腐蚀，且有效地降低管道的成本，为工程的经济型提供了有力的保障。

但是该专利是以硫铝酸盐水泥基材料为主，且并无细集料。主要是用于PCCP管喷射砂浆层，该专利的强度、黏结力、抗裂性能、耐腐蚀等性能无法得到保证，尤其是在无法快速产生强度。且结构的稳定性存在风险。

第二件专利中，改善了砂浆固有的硬脆性的缺点，提高砂浆的抗开裂、抗渗漏、减少空鼓、增加粘接力等，使砂浆更适合机械化施工，并且具有添加量少，性价比高的优点，提高砂浆的强度，解决了砂浆干涩，不易批刮；粘结强度低，易出现空鼓、脱落现象；收缩大，表面易开裂等问题，提高了砂浆的抗冻性、抗渗性以及耐水性，具有抗压强度高、抗折能力强、抗渗、高强度、免振、环保、光滑的优点。

该专利不是针对接头处的修补，而接头处的修补添加大添量的可再分散胶粉可以解决材料的柔性问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在解决现有技术中修补材料的安全环保性，易施工性以及与接缝处混凝土的相生性，提出一种自来水管道修补材料。

本发明通过选用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，并添加特定比例的重钙填料，同时用减水剂、羟乙基纤维素醚、可再分散胶粉等外加剂来调节材料性能，制成的修补材料具有安全、强度高、黏结力好、抗裂性能优良、耐腐蚀等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，原料包括胶凝材料、细集料、重钙、羟乙基纤维素醚、减水剂、可再分散胶粉、碳酸锂和硼酸；修补砂浆的初凝时间为20～30min，终凝时间为30～40min；28d强度为35～50MPa，无处理粘结强度＞1.5MPa。

本发明中，羟乙基纤维素醚为粘度为30000～100000mPa•s。

本发明中，减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25～40%。

本发明中，细集料由20～40目、40～70目、70～140目三种级配组成，细集料含泥量＜2%。

本发明中，胶凝材料为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的混合物；硅酸盐水泥为强度等级≥42.5的硅酸盐水泥；硫铝酸盐水泥为强度等级≥42.5的硫铝酸盐水泥；硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的质量份数比为：3～5:1～2。

本发明中，硅酸盐水泥30～50份；硫铝酸盐水泥10～20份；细集料20～40份；重钙5～10份；羟乙基纤维素醚0.05～0.2份；减水剂0.01～0.1份；可再分散胶粉3～10份；碳酸锂0.005～0.1份；硼酸0.05～0.1份。

本发明中，重钙的细度为200～400目。

本发明中，可再分散胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物中的一种。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

（一）本发明通过将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥复配作为自来水管道修补砂浆的主要胶凝材料。利用水泥基材料二者之间的反应，加上碳酸锂和硼酸的调凝作用，可以使修补砂浆在较为密闭的环境下迅速凝结硬化，为修补砂浆提供强度保证；本发明中加入大掺量的可再分散胶粉，改善了材料的整体柔性，适应于PCCP管道接头处对材料的变形需求；本发明中加入一定量的重钙，有利于材料的施工性和体积稳定性；本发明配方中还加入一定量的羟乙基纤维素醚，以提高浆体的粘聚性和保水性；本发明配方中加入的减水剂主要起到改善修补砂浆流变性的作用。本发明以硅酸盐水泥为基材保证了材料的长期稳定性，添加的硫铝酸盐水泥是为了调节材料的凝结时间，没有添加淀粉醚，其作用与纤维素醚类似。本发明未使用消泡剂，是因为此处砂浆在使用过程中，稠度较大，不会产生通过加入消泡剂可以排除的气泡。且本发明能够满足现场施工中简便、快速产生凝结硬化。

（二）本发明中，羟乙基纤维素醚为粘度为30000～100000mPa•s。该粘度范围是既能够提高材料的粘聚性和保水性，又可防止砂浆因纤维素醚的粘度过大造成的稠度过大，不宜施工。

（三）本发明采用了三种不同级的细集料。主要是为了使细集料形成联系连续级配，根据颗粒的“紧密堆积”原理，有利于砂浆的拌合性能和后期的密实度、强度。采用单一目数的细集料，会影响砂浆的拌和使用效果。

（四）水泥的强度等级是保证砂浆质量和强度的重要指标，42.5等级以下的水泥中掺和材的数量和种类较多，有些组分可能会对砂浆的性能产生不利影响；本发明中主要以硅酸盐水泥为主，硫铝酸盐水泥的作用主要是调节材料的凝结时间，若以硫铝酸盐水泥为主，长龄期的强度倒缩会影响结构的稳定性。

（五）本发明中重钙细度能够控制重钙的需水量，细度过大的重钙会造成需水量过大，增大砂浆开裂风险。同时该粒径范围的重钙可以补充水泥、集料之间的级配，使整个体系的级配更为合理。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全面的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥30份；硫铝酸盐水泥20份；重钙粉7份；细集料40份；可再分散胶粉3份；碳酸锂0.005份；硼酸0.1份；羟乙基纤维素醚0.05份；减水剂0.01份。

实施例2

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥50份；硫铝酸盐水泥10份；重钙粉5份；细集料30份；可再分散胶粉5份；碳酸锂0.1份；硼酸0.08份；羟乙基纤维素醚0.2份；减水剂0.1份。

本实施例中，硅酸盐水泥为强度等级为42.5的普通酸盐水泥；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥。

实施例3

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥40份；硫铝酸盐水泥15份；重钙粉10份；细集料32份；可再分散胶粉3；碳酸锂0.03份；硼酸0.06份；羟乙基纤维素醚0.15份；减水剂0.05份。

本实施例中，硅酸盐水泥为强度等级为42.5的普通酸盐水泥；硫铝酸盐水泥为强度等级为52.5的硫铝酸盐水泥；细集料的级配比例为20～40目：40～70目：70～140目=1:4:3，细集料含泥量＜2%；可再分散胶粉为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物；。

实施例4

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥30份；硫铝酸盐水泥17份；重钙粉6份；细集料37份；可再分散胶粉10份；碳酸锂0.05份；硼酸0.07份；羟乙基纤维素醚0.17份；减水剂0.06份。

本实施例中，硅酸盐水泥为强度等级为42.5的普通酸盐水泥；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥；细集料的级配比例为20～40目：40～70目：70～140目=1:3:2，细集料含泥量＜2%；可再分散胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；羟乙基纤维素醚为粘度为30000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为40%。

实施例5

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，包括以下按重量份计的原料：硅酸盐水泥35份；硫铝酸盐水泥13份；重钙粉8份；细集料35份；可再分散胶粉9份；碳酸锂0.07份；硼酸0.06份；羟乙基纤维素醚0.09份；减水剂0.04份。

本实施例中，硅酸盐水泥为强度等级为42.5的普通酸盐水泥；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥；重钙目数为200目；细集料的级配比例为20～40目：40～70目：70～140目=1:4:3，细集料含泥量＜2%；可再分散胶粉为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物；羟乙基纤维素醚为粘度为100000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25%。

实施例6

一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，包括以下按质量百分比计的原料：硅酸盐水泥45份；硫铝酸盐水泥12份；重钙粉6份；细集料30份；可再分散胶粉7份；碳酸锂0.009份；硼酸0.06份；羟乙基纤维素醚0.13份；减水剂0.06份。

本实施例中，硅酸盐水泥为强度等级为52.5的普通酸盐水泥；硫铝酸盐水泥为强度等级为42.5的硫铝酸盐水泥；重钙目数为400目；细集料的级配比例为20～40目：40～70目：70～140目=1:4:3，细集料含泥量＜2%；可再分散胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；羟乙基纤维素醚为粘度为60000mPa·s；减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为35%。

本实施例的修补砂浆在使用时，先按配方称取各原料，加入适量的水搅拌均匀，使浆体的稠度在60～80mm，采用机械搅拌，搅拌完成后需要在5～15min内进行使用，人工涂抹在需要修补部位即可。

上述实施例1～实施例6的修补砂浆性能检测如下表1：

表1：

从上表1可以看出，本发明的修补砂浆凝结时间较短，粘结强度高，抗折强度高啊，柔性好，安全无毒性，且施工便捷，可完全满足施工方对自来水管道PCCP管修补的施工性能要求。

以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：原料包括胶凝材料、细集料、重钙、羟乙基纤维素醚、减水剂、可再分散胶粉、碳酸锂和硼酸；修补砂浆的初凝时间为20～30min，终凝时间为30～40min；28d强度为35～50MPa，无处理粘结强度＞1.5MPa。

2.如权利要求1所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：所述羟乙基纤维素醚为粘度为30000～100000mPa•s。

3.如权利要求1所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水率为25～40%。

4.如权利要求1所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：所述细集料由20～40目、40～70目、70～140目三种级配组成，细集料含泥量＜2%。

5.如权利要求1～4中任一项所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：所述胶凝材料为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的混合物；所述硅酸盐水泥为强度等级≥42.5的硅酸盐水泥；所述硫铝酸盐水泥为强度等级≥42.5的硫铝酸盐水泥；所述硅酸盐水泥和所述硫铝酸盐水泥的质量份数比为：3～5:1～2。

6.如权利要求5所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：原料的质量份数为：硅酸盐水泥30～50份；硫铝酸盐水泥10～20份；细集料20～40份；重钙5～10份；羟乙基纤维素醚0.05～0.2份；减水剂0.01～0.1份；可再分散胶粉3～10份；碳酸锂0.005～0.1份；硼酸0.05～0.1份。

7.如权利要求1～4中任一项所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：所述重钙的细度为200～400目。

8.如权利要求1～4中任一项所述的自来水管道PCCP管用修补砂浆，其特征在于：所述可再分散胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯-叔碳酸乙烯共聚物中的一种。