CN113278295A - 树脂橡胶改性沥青、pccp管道柔性补口方法及其应用 - Google Patents

树脂橡胶改性沥青、pccp管道柔性补口方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种树脂橡胶改性沥青、PCCP管道柔性补口方法及其应用，涉及管道补口技术领域。树脂橡胶改性沥青按照重量份数计包括沥青100份、SBS改性剂3～4份、稳定固化剂0.2～0.4份和环氧树脂0.8～1.5份。PCCP管道柔性补口方法包括使用所述树脂橡胶改性沥青对PCCP管道补口处进行补口，能够有效缓解刚性补口适应外界环境能力差的问题，保证管道补口处在复杂因素的变化下不产生开裂等现象。

Description

树脂橡胶改性沥青、PCCP管道柔性补口方法及其应用
技术领域
本发明涉及管道补口技术领域，尤其是涉及一种树脂橡胶改性沥青、PCCP管道柔性补口方法及其应用。
背景技术
预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，简写PCCP)是指在带有钢筒的高强混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，再在其上喷制致密的水泥砂浆保护层而制成的输水管。PCCP具有高强度、高抗渗性、高密封性、良好的耐久性、接口尺寸精确和管道维护费用低的优点。PCCP广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等。
补口是指对管道连接区域或管道上的缝隙进行涂装，从而实现该区域腐蚀防护保护的技术操作。管道补口一般是在现场完成，受作业环境和施工条件制约，补口防腐层的质量受不确定因素影响较大，使补口成为管道腐蚀控制系统的薄弱环节。
PCCP管线补口防腐施工现状——大部分工程仍在延用水泥砂浆及防腐涂层。由于水泥砂浆属于刚性补口材料，而且外表面又采用了延伸性较低的防腐涂层作保护，这很难保证PCCP管线所遭受复杂因素(例如沉降等)而使补口处角度变化所造成的开裂现象。因此如何改进PCCP管道补口的材料和方法是目前有待解决的问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种树脂橡胶改性沥青，该树脂橡胶改性沥青性能较佳。
本发明的第二目的在于提供一种PCCP管道柔性补口方法，密封效果、耐久性和延展性好，操作简单。
为解决上述技术问题，本发明特采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种树脂橡胶改性沥青，按照重量份数计包括沥青100份、SBS改性剂3～4份、稳定固化剂0.2～0.4份和环氧树脂0.8～1.5份。
优选地，所述沥青包括30号石油沥青。
优选地，所述沥青还包括增延剂；
优选地，按照重量份数计增延剂的用量为1.5～2份。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种PCCP管道柔性补口方法，包括使用所述树脂橡胶改性沥青对PCCP管道补口处进行补口。
优选地，所述PCCP管道柔性补口方法包括：在经过预处理的PCCP管道补口处铺设模具，使模具环绕补口处并与补口处两侧的PCCP管道外壁紧密贴合，将熔融的树脂橡胶改性沥青灌注至模具与补口处之间的空间内，待树脂橡胶改性沥青固化后脱模，实现PCCP管道柔性补口；
优选地，在模具和所述PCCP管道外壁的接触面设置弹性体；
优选地，在模具内壁设置隔塑膜。
优选地，采用分段灌注的方法将树脂橡胶改性沥青灌注至模具内；
优选地，分3～5段将树脂橡胶改性沥青灌注至模具内。
优选地，灌注时熔融树脂橡胶改性沥青的温度为150～180℃：
优选地，灌注枪与模具进料口的角度不超过30°。
优选地，补口处的浇灌层高出PCCP管外壁至少5mm，优选高出PCCP管外壁5～10mm；
优选地，满外宽度为补口缝隙宽度+2×(50～80mm)。
优选地，所述预处理包括对PCCP补口处进行清洁；
优选地，所述清洁包括除湿和/或除尘；
优选地，所述预处理包括在PCCP补口处铺设模具前先喷涂底胶；
优选地，所述底胶包括无溶剂环氧煤沥青。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了所述的树脂橡胶改性沥青，或所述PCCP管道柔性补口方法在铺设PCCP管道中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的树脂橡胶改性沥青通过使用SBS改性剂和环氧树脂对沥青进行改性，能够使沥青具有附着力强、密封性能良好，突出的耐水性和耐潮湿性能、柔韧性好，伸缩性强、耐低温性好、耐化学性能稳定、耐老化和使用寿命长等优点。
本发明提供的PCCP管道柔性补口方法使用所述树脂橡胶改性沥青作为补口材料，树脂橡胶改性沥青是一种柔性补口材料，使用柔性补口材料能有效的避免PCCP管道补口处角度变化所造成的开裂现象，能够有效缓解刚性补口适应外界环境能力差的问题，保证管道补口处在复杂因素的变化下不产生开裂等现象。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中使用热风机除湿的步骤；
图2为本发明实施例1中使用鼓风机吹扫除尘的步骤；
图3为本发明实施例1中使用铜丝刷打磨清理PCCP管道补口处的步骤；
图4为本发明实施例1中喷涂底胶的步骤；
图5为本发明实施例1中在PCCP管道补口处铺完毕的模具；
图6为本发明实施例1中向模具中灌注熔融树脂橡胶改性沥青的步骤；
图7为本发明实施例1中脱模的步骤；
图8和图9为本发明实施例1脱模后完成的PCCP管道柔性补口。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种树脂橡胶改性沥青。本发明提供的树脂橡胶改性沥青以每100份重量份数的沥青计，包括：沥青100份、SBS改性剂3～4份、稳定固化剂0.2～0.4份和环氧树脂0.8～1.5份，其中沥青优选使用30号石油沥青。
SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)兼具橡胶的弹性和树脂的热塑性，SBS与沥青在高速剪切的作用下能够均匀的混合在沥青中，SBS改性剂能够提高沥青的耐高温和抗低温能力，以及提高沥青的弹性和韧性。SBS改性剂的用量例如可以为但不限于为3份、3.2份、3.5份、3.8份或4份。
稳定固化剂能够使改性沥青中的聚合物和沥青形成稳定的胶体体系，从而提高改性沥青的热稳定性。稳定固化剂的用量例如可以为但不限于为0.2份、0.3份或0.4份。
环氧树脂经稳定固化剂的开环固化反应，使沥青颗粒镶嵌在环氧树脂与稳定固化剂形成的立体网状结构中，使沥青热塑性性质转变为热固性性质。经环氧树脂改性后的沥青强度高、温度稳定好、耐腐蚀性强、抗疲劳性能好。环氧树脂的用量例如可以为但不限于为0.8份、1份、1.2份或1.5份。
在一些可选的实施方式中，所述树脂橡胶改性沥青的制备原料还包括增延剂，增延剂对改性沥青同时具有增溶和稳定作用，尤其能增加改性沥青老化后低温延度，减少SBS改性剂使用量，降低生产成本。延塑添加剂的用量例如可以为但不限于为1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2.0份。
本发明提供的树脂橡胶改性沥青通过使用SBS改性剂和环氧树脂对沥青进行改性，能够使沥青具有附着力强、密封性能良好，突出的耐水性和耐潮湿性能、柔韧性好，伸缩性强、耐低温性好、耐化学性能稳定、耐老化和使用寿命长等优点。
根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种PCCP管道柔性补口方法，该方法包括使用所述树脂橡胶改性沥青对PCCP管道补口处进行补口。本发明提供的PCCP管道柔性补口方法使用所述树脂橡胶改性沥青作为补口材料，树脂橡胶改性沥青是一种柔性补口材料，使用柔性补口材料能有效的避免PCCP管道补口处角度变化所造成的开裂现象，能够有效解决刚性补口适应外界环境能力差的问题，保证管道补口处在复杂因素的变化下不产生开裂等现象。
同时基于本发明提供的树脂橡胶改性沥青的有益效果，采用所述树脂橡胶改性沥青对PCCP管道补口处进行补口，能够提高补口处的密封性、耐水性、耐潮湿性、耐低温性和耐老化等性能，粘接性和耐久性优异，常温时防裂变的延展性能突出。
在一些优选的实施方式中，所述PCCP管道柔性补口方法包括在经过预处理的PCCP管道补口处铺设模具，使模具环绕补口处并与补口处两侧的PCCP管道外壁紧密贴合，将熔融的树脂橡胶改性沥青灌注至模具与补口处之间的空间内，待树脂橡胶改性沥青固化后脱模，实现PCCP管道柔性补口。通过加热设备使固态树脂橡胶改性沥青转换为具有流动性良好的液态，顺畅的注入至PCCP管道补口缝隙中，能够使树脂橡胶改性沥青冷却后牢固的粘附在缝隙中的各个层面，从而达到密封、延展、粘附力强、寿命长的良好效果；由于PCCP管表面凹凸不平，模具设置与铺架是重中之重，他会对质量、效率、外观都产生直或间接影响。采用该方法一次性施工可代替水泥砂浆补口及防腐补口，操作简单，减少对补口处水泥砂浆基面施工的繁琐程序，并且要求工作坑标准较低。
在一些优选的实施方式中，所述预处理包括先对PCCP补口处进行清洁，所述清洁优选包括对PCCP管道补口处进行除湿和/或除尘，以提高树脂橡胶改性沥青在PCCP管道补口处的附着力。所述清洁优选按照如下方式进行：
先热风机除湿，热气喷枪在瞬间产生高温气体对补口处槽内进行除尘去潮，使槽内形成一个干燥清洁的粘结面，提高材料与补口处缝壁的粘结力；在雨后的数小时内，不必等待表面完全干燥，通过该设备对缝壁除潮后即可施工。然后鼓风机吹扫：采用大功率鼓风机对缝隙间所留存的尘砂和浮着物进行排尘、吹扫使基层表面保持干净。最后铜丝刷打磨清理，以进一步去除附着的杂质。
在一些优选的实施方式中，所述预处理还包括在PCCP补口处铺设模具前先喷涂底胶，以增加树脂橡胶改性沥青与管道表面的附着力。底胶优选采用无溶剂环氧煤沥青，无溶剂环氧煤沥青具有涂层机械强度高，粘结力大，吸水率低，耐化学介质浸泡和耐微生物的优点。
在一些优选的实施方式中，在模具和PCCP管道外壁的接触面设置弹性体，以使模具和PCCP管道外壁更好地紧密贴合。弹性体可以采用本领域的常规弹性材料，例如可以为但不限于为橡胶材料等，本发明对此不作限制。优选在模具内壁设置隔塑膜，隔塑膜为贴敷于模具内壁的塑料薄膜，以进一步的保证模具和PCCP管道外壁严密结合，使模具紧贴PCCP管道补口处的缝隙两边。
在一些优选的实施方式中，采用分段灌注的方法将树脂橡胶改性沥青灌注至模具内，从而缩短其流动时间，确保最大程度避免空气留存所产生的气泡，提高施工质量；在灌注过程中PCCP管道底部与模具的结合要密闭、有一定程度的承重的能力，牢固、耐压。可选地在模具上设置多个进料口，各进料口之间间隔一定距离，以实现分段灌注。
在一些优选的实施方式中，灌注时熔融树脂橡胶改性沥青的温度为150～180℃，灌注效果较佳，灌注温度例如可以为但不限于为150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃或180℃。优选地，灌注枪与模具进料口的角度以不超过30°为宜。
在一些优选的实施方式中，补口处的浇灌层高出PCCP管外壁至少5mm，优选高出PCCP管外壁5～10mm；满外宽度为补口缝隙宽度+2×(50～80mm)。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了上述树脂橡胶改性沥青和上述PCCP管道柔性补口方法在铺设PCCP管道中的应用。将上述树脂橡胶改性沥青和上述PCCP管道柔性补口方法应用于PCCP管道铺设，能够使铺设的PCCP管道连接处或开裂缝隙密封性好，铺设后的管道耐久性和防裂变性能好，并且由于本申请提供的PCCP管道柔性补口方法操作简单，也大大提升了PCCP管道的铺设效率。
下面结合优选实施例进一步说明本发明的技术方案和优异效果。
实施例1
本实施例提供了一种树脂橡胶改性沥青，按照重量份数计包括30号石油沥青100份、SBS改性剂3.5份、稳定固化剂0.3份、环氧树脂1份和增延剂2份。
实施例2
本实施例提供了一种树脂橡胶改性沥青，按照重量份数计包括30号石油沥青100份、SBS改性剂3份、稳定固化剂0.4份、环氧树脂0.8份和增延剂1.5份。
实施例3
本实施例提供了一种树脂橡胶改性沥青，按照重量份数计包括30号石油沥青100份、SBS改性剂4份、稳定固化剂0.2份和环氧树脂1.5份。
实施例4
本实施例提供了一种树脂橡胶改性沥青，按照重量份数计包括30号石油沥青100份、SBS改性剂3.5份、稳定固化剂0.3份和环氧树脂1份。
实施例5
本实施例提供了一种PCCP管道柔性补口方法，施工流程为：施工前准备、热风机除湿、鼓风机吹扫、铜丝刷打磨清理、喷涂底胶、铺设模具、灌注密封胶、脱模，具体的包括如下步骤：
(1)热风机除湿：热气喷枪在瞬间产生高温气体对槽内进行除尘去潮，使槽内形成一个干燥清洁的粘结面，提高材料与缝壁的粘结力；在雨后的数小时内，不必等待表面完全干燥，通过该设备对缝壁除潮后即可施工。参见图1。
(2)鼓风机吹扫：采用大功率鼓风机对缝隙间所留存的尘砂和浮着物进行排尘、吹扫使基层表面保持干净，然后使用铜丝刷打磨清理。参见图2～3。
(3)喷涂无溶剂环氧煤沥青底胶，增加改性沥青与管道表面的附着力。参见图4。
(4)铺设模具：采用30cm宽×长度为PCCP管道周长的铁模具圈固在管壁上，模具内铺设弹性体和隔塑膜，保证严密结合，且模具紧贴缝隙两边，模具与补口处之间预留有灌注树脂橡胶改性沥青的空间，铺设后的模具参考图5。
(5)使用实施1制备得到的树脂橡胶改性沥青，树脂橡胶改性沥青因属块状软性体，不能直接用于防腐施工，必须进行加热处理。首先将树脂橡胶改性沥青放入加热釜，将温度升至150～180℃，待树脂橡胶改性沥青熔融后进行分段灌注，缩短其流动时间，确保最大程度避免空气留存所产生的气泡，提高施工质量；在灌注中管道底部与模具的结合要密闭、有一定程度的承重的能力，牢固、耐压。参见图6。
灌注枪与模具进料口的角度不超过30°，流量应据环境温度和缝隙的大小进行调整；时刻观察出气孔情况并及时关闭；通过模具表层温度等方法确定灌注程度。待浇灌至管壁上端并浇灌至上檐边50mm宽、厚度在5mm，满外宽度约为上檐边50mm宽×2+缝隙宽度时停止灌注。
(6)脱模：约两小时后进行脱模，补口处浇灌层的树脂橡胶改性沥青灌满缝隙并高出PCCP管外壁5mm；补口防腐满外宽度为200mm。脱模步骤参见图7，脱模后完成的PCCP管道柔性补口如图8～9所示。
实施例6
本实施例提供了一种PCCP管道柔性补口方法，与实施例1的区别在于，本实施例不采用分段灌注的方式，采用一次性灌注将熔融的树脂橡胶改性沥青灌注至模具内。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种树脂橡胶改性沥青，其特征在于，按照重量份数计包括沥青100份、SBS改性剂3～4份、稳定固化剂0.2～0.4份和环氧树脂0.8～1.5份。
2.根据权利要求1所述的树脂橡胶改性沥青，其特征在于，所述沥青包括30号石油沥青。
3.根据权利要求1所述的树脂橡胶改性沥青，其特征在于，所述沥青还包括增延剂；
优选地，按照重量份数计增延剂的用量为1.5～2份。
4.一种PCCP管道柔性补口方法，其特征在于，包括使用权利要求1-3任一项所述的树脂橡胶改性沥青对PCCP管道补口处进行补口。
5.根据权利要求4所述的PCCP管道柔性补口方法，其特征在于，包括：在经过预处理的PCCP管道补口处铺设模具，使模具环绕补口处并与补口处两侧的PCCP管道外壁紧密贴合，将熔融的树脂橡胶改性沥青灌注至模具与补口处之间的空间内，待树脂橡胶改性沥青固化后脱模，实现PCCP管道柔性补口；
优选地，在模具和所述PCCP管道外壁的接触面设置弹性体；
优选地，在模具内壁设置隔塑膜。
6.根据权利要求5所述的PCCP管道柔性补口方法，其特征在于，采用分段灌注的方法将树脂橡胶改性沥青灌注至模具内；
优选地，分3～5段将树脂橡胶改性沥青灌注至模具内。
7.根据权利要求1所述的PCCP管道柔性补口方法，其特征在于，灌注时熔融树脂橡胶改性沥青的温度为150～180℃：
优选地，灌注枪与模具进料口的角度不超过30°。
8.根据权利要求1所述的PCCP管道柔性补口方法，其特征在于，补口处的浇灌层高出PCCP管外壁至少5mm，优选高出PCCP管外壁5～10mm；
优选地，满外宽度为补口缝隙宽度+2×(50～80mm)。
9.根据权利要求4-8任一项所述的PCCP管道柔性补口方法，其特征在于，所述预处理包括对PCCP补口处进行清洁；
优选地，所述清洁包括除湿和/或除尘；
优选地，所述预处理包括在PCCP补口处铺设模具前先喷涂底胶；
优选地，所述底胶包括无溶剂环氧煤沥青。
10.权利要求1-3任一项所述的树脂橡胶改性沥青，或权利要求4-9任一项所述的PCCP管道柔性补口方法在铺设PCCP管道中的应用。
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