CN116041016A - 一种抗渗无机喷涂材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗渗无机喷涂材料，包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥20%～47.5%，高炉粒化矿渣粉0.6%～15.5%，钙矾石晶须1%～3%，级配砂40%～50%，防水胶粉1%～3%，聚羧酸减水剂0.2%～0.5%，碳酸锂0.2%～2%，各组分之和为100％；无机喷涂材料的水固比为0.2。本发明具有优异的早强促凝功效，抗折强度、抗压强度、粘结强度以及抗渗能力突出。

Description

一种抗渗无机喷涂材料
技术领域
本发明涉及管道防水修复技术领域，具体而言，特别涉及一种抗渗无机喷涂材料。
背景技术
城市中存在大量的下水管道、电力管道、供暖管道等基础设施，随着服役年限的延长，出现老化、破损、塌陷等严重的问题，极大影响了城市的交通安全和正常使用。传统的施工方法，一般采用大型设备将管道完全破除、深挖后，再用红砖、砌块等材料进行砌筑，但是耗费时间长、施工难度大、投入人力和物资巨大，并且对地面基础扰动大，基础设施破坏程度大；或用水泥基砂浆及修复材料进行局部维修进行解决上述问题，但是操作难度大，粘接问题、渗漏问题、老化问题、耐久性问题难以从根本上得到解决。
所以，长期以来管道的快速维修带来城市基础环境的破坏、增加交通压力等实际问题成为城市中难以解决的问题。与此同时，管道再次维修后涉及到的抗渗问题更是被忽略，因此长时间的管壁渗漏水，对管道的内部管线、电缆造成的安全隐患，给排水造成的健康隐患都对人类的生产生活产生严重的影响。大面积深挖、破除后产生的垃圾对于生态环境造成破坏，也不符合“双碳”条件下的重要国策。因此研发一种无机、高强、抗渗的喷涂型，免开挖的材料成为亟需解决的一项技术。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种抗渗无机喷涂材料。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种抗渗无机喷涂材料，包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥20%～47.5%，高炉粒化矿渣粉0.6%～15.5%，钙矾石晶须1%～3%，级配砂40%～50%，防水胶粉1%～3%，聚羧酸减水剂0.2%～0.5%，碳酸锂0.2%～2%，各组分之和为100％；无机喷涂材料的水固比为0.2；
所述硅酸盐水泥通过如下方法制备得到：
S11：将石灰质原料、粘土质原料和校正原材料破碎后，按碳酸钙：二氧化硅：氧化铝：氧化铁重量比为1：0.18：0.05：0.04进行配料，平均细度控制在0.08mm筛筛余＜12%，0.2mm筛筛余＜1.5%，完成生料制备；
S12：将生料在窑炉内煅烧至熔融，得到硅酸盐水泥熟料；
S13：将熟料加入不大于熟料质量0.5%的石膏共同磨细，即得所述的硅酸盐水泥；
所述钙矾石晶须通过如下方法制备得到：
S21：将硫铝酸盐水泥熟料、天然硬石膏及氧化钙按照无水硫铝酸钙：无水石膏：氧化钙摩尔比为1：8：6混合均匀后加入到去离子水中，并充分搅拌；
S22：将十八水合硫酸铝及氧化钙按照硫酸铝：氧化钙摩尔比为1：6混合均匀后加入到去离子水中，并充分搅拌；
S23：将硫酸铁及氧化钙按照硫酸铁：氧化钙摩尔比为1：6混合均匀后加入到去离子水中，并充分搅拌；
S24：保持上述盛放混合溶液的装置密封，将S21、S22、S23溶液混合后通过磁力搅拌器搅拌，在转速为1000r/min,在氮气环境下反应，反应条件为设置反应温度70℃、反应水固比10、反应时间72h，即得所述的钙矾石晶须；
S31：硫酸与β-锂辉石在250～300℃下发生置换反应，生成硫酸锂液体；
S32：通过加入石灰将硫酸锂液体的pH调至11，加碳酸钠用于去除钙、镁、铁、铝等杂质；
S33：将去除杂质后的硫酸锂清液蒸发成含20%硫酸锂的净化液，加入碳酸钠沉淀成湿的碳酸锂；
S34：将湿的碳酸锂离心脱水，滤饼烘干，即得到所述的碳酸锂。
优选地，所述硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
优选地，所述高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
优选地，所述钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
优选地，所述级配砂为细度为40～70目、70～140目的石英砂。
优选地，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
优选地，所述聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
优选地，所述碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
本发明由于采用了以上技术方案，与现有技术相比使其具有以下有益效果：硅酸盐水泥基于其所含有大量的氧化铝、氧化钙成分，可有效激发硅酸盐水泥的后期强度；钙矾石晶须在氧化钙-二氧化硅和氧化钙-二氧化硅-氧化铝体系中，加速了硅酸盐水泥的早期晶体结构的形成、填充了胶体材料中间的微观间隙，使得硅酸盐水泥的早期反应速度、抗压强度大幅度提升；通过加入防水胶粉使得硅酸盐水泥的粘结强度、防水抗渗能力进一步增强；通过加入聚羧酸减水剂减少了用水量，使得硅酸盐水泥的致密性增加、抗渗能力增强，早期与后期强度进一步提升；碳酸锂通过加快水化保护膜破裂、使水化诱导期缩短和水化反应提前进入加速期阶段的方式来提水化能力，碳酸锂可使水化产物晶体按照均匀、分散方式生长，有利于水化产物形成较致密的微观结构，缩短稠化时间，提高抗压强度，具有优异的早强促凝功效。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。
实施例1
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥35%，高炉粒化矿渣粉15.5%，防水乳粉1%，钙矾石晶须1%，级配砂45.1%，聚羧酸减水剂0.4%，碳酸锂2%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为17%、70～140目的石英砂质量百分比为28.1%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
实施例2
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥45.5%，高炉粒化矿渣粉0.6%，防水乳粉2.5%，钙矾石晶须1%，级配砂48.6%，聚羧酸减水剂0.3%，碳酸锂1.5%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为22.7%、70～140目的石英砂质量百分比为25.9%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
实施例3
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥47.5%，高炉粒化矿渣粉1.5%，防水乳粉2%，钙矾石晶须1%，级配砂47.5%，聚羧酸减水剂0.3%，碳酸锂0.2%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为24.1%、70～140目的石英砂质量百分比为23.4%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
实施例4
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥47.5%，高炉粒化矿渣粉1.5%，防水乳粉2.5%，钙矾石晶须1%，级配砂45.2%，聚羧酸减水剂0.3%，碳酸锂2%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为20.2%、70～140目的石英砂质量百分比为25%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
实施例5
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥47.5%，高炉粒化矿渣粉1.5%，防水乳粉2.5%，钙矾石晶须1%，级配砂45.7%，聚羧酸减水剂0.3%，碳酸锂1.5%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为18.1%、70～140目的石英砂质量百分比为27.6%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
对比例1
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥30%，高炉粒化矿渣粉2%，钙矾石晶须1%，级配砂64.7%，聚羧酸减水剂0.3%，碳酸锂2%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为39.7%、70～140目的石英砂质量百分比为25%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
对比例2
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥40%，防水乳粉2.5%，钙矾石晶须1.2%，级配砂54.15%，聚羧酸减水剂0.35%，碳酸锂1.8%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为22.3%、70～140目的石英砂质量百分比为31.85%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
对比例3
本实施例的无机喷涂材料包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥45%，高炉粒化矿渣粉10%，防水乳粉2.5%，级配砂40.65%，聚羧酸减水剂0.35%，碳酸锂1.5%；无机喷涂材料的水固比为0.2；
本实施例的，硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
本实施例的，高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
本实施例的，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
本实施例的，级配砂为细度为40～70目质量百分比为15.65%、70～140目的石英砂质量百分比为25%。
本实施例的，聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
本实施例的，碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
表1本发明实施例1~5和对比例1~3中各原料的配比组分如下：
实施例项目 硅酸盐水泥 防水乳粉 高炉粒化矿渣粉 钙矾石晶须 聚羧酸减水剂 碳酸锂 70～140目砂 40～70目砂
实施例1 35.0 1.0 15.5 1.0 0.4 2.0 28.1 17.0
实施例2 45.5 2.5 0.6 1.0 0.3 1.5 25.9 22.7
实施例3 47.5 2.0 1.5 1.0 0.3 0.2 23.4 24.1
实施例4 47.5 2.5 1.5 1.0 0.3 2.0 25.0 20.2
实施例5 47.5 2.5 1.5 1.0 0.3 1.5 27.6 18.1
对比例1 30.0 0 2.0 1.0 0.3 2.0 25.0 39.7
对比例2 40.0 2.5 0 1.2 0.35 1.8 31.85 22.3
对比例3 45.0 2.5 10.0 0 0.35 1.5 25.0 15.65
表2本发明实施例1~5和对比例1~3中各原料的性能指标如下：
编号项目 初凝时间（min） 终凝时间（min） 24h抗折强度（MPa） 28d抗折强度（MPa） 24h抗压强度（MPa） 28d抗压强度（MPa） 28d粘接强度（MPa） 28d抗渗（MPa） 28d收缩率（%）
实施例1 182 225 3.7 9.5 25.5 62.9 1.2 1.8 0.15
实施例2 125 172 2.0 8.2 23.6 62.4 1.3 1.4 0.07
实施例3 170 260 2.4 9.4 21.0 65.1 1.2 1.5 0.06
实施例4 90 110 4.0 10.0 31.0 70.5 1.5 2.0 0.04
实施例5 124 165 3.3 8.9 26.1 63.5 1.3 1.0 0.09
对比例1 258 426 1.2 5.8 11.3 47.6 0.8 1.0 0.07
对比例2 129 258 2.6 8.7 22.9 61.4 1.25 1.2 0.07
对比例3 156 247 3.2 7.1 25.1 55.2 1.2 1.3 0.08
上述数据表明，本发明具有优异的早强促凝功效，抗折强度、抗压强度、粘结强度以及抗渗能力突出。
无机喷涂材料用于市政管道的喷涂方法：
步骤一：将无机喷涂材料泵送到位于管道中轴线上的由压缩空气驱动的高速旋转喷头上；无机喷涂材料在高速旋转离心力的作用下均匀甩向管道内壁；
步骤二：旋转浇筑设备在牵引绞车的带动下沿管道中轴线缓慢行驶，使无机喷涂材料在管道的内侧管壁形成连续致密的内衬层；
步骤三：根据内衬层设计厚度要求，重复无机喷涂材料浇筑步骤，直至浇筑形成的内衬层达到设计厚度。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，包括如下质量百分比的组分：硅酸盐水泥20%～47.5%，高炉粒化矿渣粉0.6%～15.5%，钙矾石晶须1%～3%，级配砂40%～50%，防水胶粉1%～3%，聚羧酸减水剂0.2%～0.5%，碳酸锂0.2%～2%，各组分之和为100％；无机喷涂材料的水固比为0.2；
所述硅酸盐水泥通过如下方法制备得到：
S11：将石灰质原料、粘土质原料和校正原材料破碎后，按碳酸钙：二氧化硅：氧化铝：氧化铁重量比为1：0.18：0.05：0.04进行配料，将各原料配料的混合物在磨机进行粉磨，平均细度控制在0.08mm筛筛余＜12%，0.2mm筛筛余＜1.5%，完成生料制备；
S12：将生料在窑炉内煅烧至熔融，得到硅酸盐水泥熟料；
S13：将熟料加入不大于熟料质量0.5%的石膏共同磨细，即得所述的硅酸盐水泥；
所述钙矾石晶须通过如下方法制备得到：
S21：将硫铝酸盐水泥熟料、天然硬石膏及氧化钙按照无水硫铝酸钙：无水石膏：氧化钙摩尔比为1：8：6混合均匀后加入到去离子水中，并充分搅拌；
S22：将十八水合硫酸铝及氧化钙按照硫酸铝：氧化钙摩尔比为1：6混合均匀后加入到去离子水中，并充分搅拌；
S23：将硫酸铁及氧化钙按照硫酸铁：氧化钙摩尔比为1：6混合均匀后加入到去离子水中，并充分搅拌；
S24：保持上述盛放混合溶液的装置密封，将S21、S22、S23溶液混合后通过磁力搅拌器搅拌，在转速为1000r/min,在氮气环境下反应，反应条件为设置反应温度70℃、反应水固比10、反应时间72h，即得所述的钙矾石晶须；
所述碳酸锂通过如下方法制备得到：
S31：硫酸与β-锂辉石在250～300℃下发生置换反应，生成硫酸锂液体；
S32：通过加入石灰将硫酸锂液体的pH调至11，加碳酸钠用于去除钙、镁、铁、铝等杂质；
S33：将去除杂质后的硫酸锂清液蒸发成含20%硫酸锂的净化液，加入碳酸钠沉淀成湿的碳酸锂；
S34：将湿的碳酸锂离心脱水，滤饼烘干，即得到所述的碳酸锂。
2.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述硅酸盐水泥为PO42.5级硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述高炉粒化矿渣粉为含有氧化铝和氧化钙的S95级矿渣粉。
4.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述钙矾石晶须的制备方法为：采用硫铝酸盐水泥熟料为铝质原材料、水固比为10，在70℃条件下水化72小时得到钙矾石晶须。
5.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述级配砂为细度为40～70目、70～140目的石英砂。
6.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述防水胶粉为RI551Z型可再分散乳胶粉。
7.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述聚羧酸减水剂为ViscoCrete-540P型减水剂。
8.根据权利要求1所述的一种抗渗无机喷涂材料，其特征在于，所述碳酸锂为纯度为93%的工业级碳酸锂，外观为白色粉末状。
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