一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，包括承插式球墨铸铁管本体，其两端为承口和插口，所述承插式球墨铸铁管本体(1)外壁上设置有混凝土层(3)，在所述混凝土层(3)的外部设置有水性环氧涂料层(5)。本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管使球墨铸铁管具有优异的耐磨性、并且表面光滑，能显著的减小土壤的摩擦阻力、增强防腐能力方面实现多效合一，在相同条件下延长一次顶推距离。
【专利说明】一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及承插式球墨铸铁管，特别是涉及一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管。
【背景技术】
[0002]承插式球墨铸铁管具有力学性能好、接口可靠性高、耐腐蚀性能好、使用寿命长等优点，目前被广泛用于城建输水及输气等工业部门。现有混凝土顶管外部常见的是涂覆有机涂料，但都是在混凝土顶管外部涂覆了一层溶剂型或者无溶剂型的有机涂料，在混凝土基材上涂覆溶剂型或者无溶剂型有机涂料，对混凝土的含水量要求极高。如果混凝土含水量过高，会造成有机涂层与混凝土的附着力降低、外部的有机涂层起泡、剥落等问题，使外层有机涂层最终失效。因此，一般在混凝土基材上涂覆此类有机涂料都需要混凝土有足够的养生，强度稳定，并且在含水量要求控制极低的情况下才能进行涂覆。这种工艺造成球墨铸铁管生产效率非常低，并且在使用中，储运或埋设过程中一旦破损有机涂层，水分进入混凝土内，会使混凝土进一步水化。水化产物例如氢氧化钙会迁移至涂层和混凝土的表面，力口上进入水分的作用使得涂层与混凝土之间的附着力急剧下降，造成涂层失效。在顶管顶推过程中，最外层是涂料层，如果耐磨性不够，顶推一定距离后，涂料层会被磨损掉，从而起不到实际作用。
[0003]因此，选择一种合适的满足多种应用条件的有机涂料能够在满足球墨铸铁管的防腐性能同时，提闻生广效率和表面附着力是球墨铸铁顶管研究中的关键，也是顶管有机防腐层研究中的重点和难点。
[0004]现有技术中，有将含有水性环氧涂料封面层作为防腐内衬使用，但是，由于顶管的内外壁部使用环境完全不同，将在内壁使用的水性环氧涂料层转用至外壁，有很多工艺问题需要解决，因此现有技术中还没有出现有关的技术方案可供参考。在顶管施工中，内衬并不会受到外部土壤摩擦的破坏影响，同时，在使用过程中，内衬与外壁也具有完全不同的使用环境，内衬中通常为流体通过，而外壁则直接面对腐蚀性强的土壤环境。生产工艺上，由于球墨铸铁管外壁上混凝土层厚度更厚，生产工艺更加复杂，使得内外部上的涂覆工艺有所区别。而且，从现有技术来看，还没有一项好的技术方案用以解决球墨铸铁管顶管施工过程中的外壁受损问题，以及受损后的耐腐蚀性降低的问题，这两个方面的问题实际是关联的，因为只有在降低了顶管法施工过程中球墨铸铁管外壁与土壤之间的摩擦系数，才会降低施工中的表面破坏性,也才能进一步增强耐腐蚀性。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管及其制备方法，使球墨铸铁管在减少摩擦阻力、增强防腐能力方面实现多效合一，在相同条件下延长一次顶推距离。
[0006]一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，包括承插式球墨铸铁管本体，其两端为承口和插口，所述承插式球墨铸铁管本体外壁上包覆有混凝土层，在所述混凝土层的外部涂覆有水性环氧涂料层。
[0007]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述承插式球墨铸铁管本体和混凝土层之间还涂覆有锌层。
[0008]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述混凝土层的外径一致。
[0009]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中，在所述混凝土层内夹设有圆筒状钢筋网。
[0010]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述承插式球墨铸铁管本体内壁上设有内衬层，所述内衬层为水泥砂浆内衬层、带有密封层的水泥砂浆内衬层、聚氨酯内衬层或环氧树脂类内衬层。
[0011]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述混凝土层的厚度为^ 3mm,所述锌层的质量< 410g/m2,所述水性环氧涂料层的厚度为> 20 μ m。
[0012]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述混凝土层的厚度为3-120mm，所述锌层的质量为110g/m2-400g/m2，所述水性环氧涂料层的厚度为20-250 μ m。
[0013]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述所述混凝土层的厚度为5-110mm，所述锌层的质量为130g/m2-200g/m2，所述水性环氧涂料层的厚度为60-150 μ m。
[0014]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述插口外端设有连接法兰组，所述承口端部外侧设有环形凸台，所述环形凸台外径与所述混凝土层的外径相同。
[0015]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述水性环氧涂料层由双组分水性环氧涂料固化而成，所述水性环氧涂料由质量百分比为3% -98%的环氧树脂组分和2% -97%的胺固化剂组分构成，其中，所述环氧树脂组分为以下几种中的一种:液体环氧树脂、液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物、环氧树脂乳液、环氧树脂乳液和助剂的混合物、环氧树脂水分散体、环氧树脂水分散体和助剂的混合物；所述胺固化剂组分为以下两种中的一种:水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂、水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂和助剂的混合物。
[0016]本发明所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其中所述水性环氧涂料层组成为以下几种中的一种:
[0017]所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:液体环氧树脂或质量比大于7:3的液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物3% -80%，水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂20% -90%，助剂彡70% ；
[0018]所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:液体环氧树脂乳液1% -90%,水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂2% -90%，助剂< 70% ;
[0019]所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:环氧树脂水分散体1% -98%,水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂2% -90%，助剂< 70% ;
[0020]其中，所述助剂为水、颜填料、润湿分散剂、触变剂、消泡剂、附着力促进剂、消光剂、助溶剂中的一种或几种的混合物。
[0021]一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管的制备方法，包括如下步骤:
[0022](I)将承插式球墨铸铁管本体的外壁采用电弧喷涂涂覆锌层；
[0023](2)采用模具浇筑或立式辊射水泥砂浆浇注；
[0024]模具浇筑方法:将承插式球墨铸铁管本体与圆筒状钢筋网放入预先加工好的模具内，然后在模具内浇筑混凝土，利用混凝土层将其外径调整一致形成混凝土包覆层；对混凝土包覆层进行养生:采用蒸汽养生的方式，养生温度为30-80°C，湿度为90%以上，养生时间为2-12h之间；然后进行混凝土结构脱模；
[0025]立式辊射水泥砂浆浇注方法:将固定好圆筒状钢筋网的承插式球墨铸铁管本体承口向下、插口向上安放在回转平台上，靠高速回转的立式橡胶辊轮，将水泥砂浆喷射到固定好圆筒状钢筋网的球墨铸铁管上，在混凝土包覆层制作过程中，使管芯回转的工作台转速和升降平台的提升速度、输送水泥砂浆的螺旋机转速根据不同口径的管芯预先调整好，三部分协调配合，一次喷射完成混凝土包覆层厚度要求；对混凝土包覆层养生:采用自然养生或蒸汽养生，待有一定的强度进行密封层的涂覆；
[0026](3)进行混凝土结构的修补:采用水性环氧涂料加入砂子和水泥，调整到适当的粘度对表面缺陷进行修补；
[0027](4)水性环氧涂料的涂覆:在喷涂前首先按照比例准备两个组分的原料并进行混合，混合均匀，现混现用，水性环氧涂料层采用手工涂刷、滚涂或者喷涂的方式进行涂覆，所述喷涂的方式为:将预制的包覆有混凝土层的球墨铸铁管顶管承口向下、插口向上安放在回转平台上，喷枪安装在升降装置上，通过旋转管子，上下移动升降装置进行喷涂；
[0028](5)固化:涂覆后的球墨铸铁管采用室温固化或者在暖房中提高温度加速固化。
[0029]本发明具有复合防腐涂层的球墨铸铁管与现有技术不同之处在于:
[0030]本发明通过在承插式球墨铸铁管的外部混凝土层涂覆水性环氧涂料，使其具有优异的耐磨性，光滑表面，减小与土壤的摩擦阻力，从而使一次顶推距离更长，减少顶管施工中中继间的设置，这将使工程造价大幅下降；保持铸管通体外径相同，便于进行顶进施工，当然由于涂覆涂料也具有防止水泥砂浆裂纹增长的作用，使水泥砂浆的碱性物质长久的富集在球铁管的管壁，保证长久的防腐性。
[0031]除此之外，本发明还具有如下的有益效果:
[0032]I)本发明提供的防腐涂层，是在球铁管外壁包覆的混凝土层上涂覆水性环氧涂料层，此水性环氧涂料对混凝土具有很强的渗透性，相对于相同粘度的溶剂型或无溶剂型有机涂料其在混凝土上的渗透深度基本为溶剂型或无溶剂型有机涂料的6-10倍，能渗透进入水泥砂浆内衬的毛细孔固化后，使水性环氧涂料层能部分或最大限度的成为水泥砂浆内衬的一部分，从而提供强有力的附着力；并且本发明提供的水性环氧涂层具有单向透气性，水性环氧树脂涂料与溶剂型和无溶剂型环氧树脂涂料相比，较难形成均相的涂膜，再加上较高的颜基比，这样的涂膜有很多微孔，这些微孔无法产生毛细作用，只有气态水分子才能通过这些孔，因而涂膜具有优良的单向透气性，也就是说，混凝土内的水汽能以分子形式透过涂膜向外蒸发，而涂膜表面的水是缔合形式的水，粒径较大，难以透过涂膜向混凝土下渗透。这样即使在潮湿新的混凝土表面涂覆水性环氧涂层，也可释放混凝土内部水汽的压力，使得涂层免于破坏，可以避免溶剂型或无溶剂环氧涂料由于固化太致密而造成混凝土内的水汽无法除去，产生鼓泡，变形、空鼓甚至剥离等涂膜缺陷。
[0033]2)本发明提供的水性环氧涂料涂层，具有防止水泥砂浆裂纹增长的作用，并能使水泥砂浆的碱性物质长久的富集在球墨铸铁管的管壁，保证长久的防腐性，本发明提供的球墨铸铁管顶管外壁涂覆的水性环氧涂层，利用其强渗透性渗入混凝土毛细孔固化，使环氧涂层能与混凝土包覆层融合，大大增强了涂层与混凝土包覆层的附着力；结合了混凝土的主动防腐与有机涂层的被动防腐综合性能，由于顶管外部水性环氧涂层的实施，为球铁管外壁提供了一个物理屏障，减少或隔绝了土壤中离子或水与球铁管外壁的接触机会，此为被动防腐，减缓或阻止了外包混凝土中的碱性物质向外释放的机会，保证了混凝土中的碱性物质会长久的富集于球铁管的外表面及顶管钢丝的表面，通过提高铁的表面电位使铁产生钝化现象对球铁管外壁和钢丝提供了电化学保护，此为主动防腐，从而保证了外壁长久的防腐性能。
[0034]3)涂覆水性环氧涂料层后表面光滑，能有效降低球墨铸铁管顶管与土壤之间的摩擦阻力，使一次顶推距离更长，减少顶管施工中中继间的设置，这将使工程造价大幅下降，提高效率。
[0035]4)由于水性环氧涂料层的涂覆，为球墨铸铁管顶管外壁提供了一个耐磨的表面，使球墨铸铁管顶管在顶推过程中具有优异的耐磨性，经过顶推后，密封层能够牢固的粘附在外壁上，而采用其它涂料涂层经过相同的顶推距离后容易磨损掉，因此本发明具有意想不到的技术效果。
[0036]5)本发明提供的水性环氧涂料，可以涂覆在新鲜的水泥砂浆表面，与潮湿的、新鲜的水泥砂浆具有很好的相容性，因此可与水泥砂浆固化成一体，提供强有力的附着力，避免使用溶剂型或无溶剂型涂料涂覆在新鲜或潮湿水泥水泥砂浆或混凝土上的涂层造成的附着力下降。
[0037]下面结合附图对本发明的环氧树脂涂料作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]图1为本发明实施例1中具有复合防腐涂层的球墨铸铁管的结构示意图；
[0039]图2为本发明实施例2中具有复合防腐涂层的球墨铸铁管的结构示意图。
[0040]附图中:I代表承插式球墨铸铁管本体、2代表内衬层、3代表混凝土层、4代表钢筋网、5代表水性环氧涂料层、6代表锌层、7代表环形挡块、8代表第一法兰、9代表第一筋板、10代表第二法兰、11代表第二筋板、12代表螺栓孔、13代表双头螺栓、14代表的螺母、15代表密封圈、16代表第三法兰。
【具体实施方式】
[0041]实施例1
[0042]如图1所示，一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，包括承插式球墨铸铁管本体1，其两端为承口和插口，所述承插式球墨铸铁管本体I外壁上设置有混凝土层3，优选的是所述混凝土层3的外径一致。在所述混凝土层3内夹设有圆筒状钢筋网4，在所述混凝土层3的外部包覆有水性环氧涂料层5，所述承插式球墨铸铁管本体I内壁上设有内衬层2。所述内衬层2为水泥砂浆内衬层、带有密封层的水泥砂浆内衬层、聚氨酯内衬层或环氧树脂类内衬层。
[0043]所述插口外端设有连接法兰组，所述承口端部外侧设有环形凸台，所述环形凸台外径与所述混凝土层3的外径相同。在具体施工制作过程中，将承插式球墨铸铁管本体和圆筒状钢筋网放入预先加工好的模具内，在模具内浇筑混凝土，利用混凝土层将其外径调整一致，便于进行顶进施工，环形凸台的作用在于保证端部混凝土最小厚度，确保混凝土附着强度。所述法兰组包括第一法兰8和设于所述第一法兰8与所述承插式求魔铸铁管本体I外壁上的至少四块第一筋板9，具体数量根据实际情况调整，所述第一筋板9绕承插式球墨铸铁管本体I轴线呈辐射状均匀布置，所述承插式球墨铸铁管本体I外壁上还设有环形挡块7，所述环形挡块7与所述第一筋板9末端相接触。在所述承插式球墨铸铁管本体I的承口端内侧还设有用于容纳密封圈15的环形腔，其中设置有密封圈15，起到密封作用。
[0044]所述混凝土层3的厚度> 3mm,所述水性环氧涂料层5的厚度为> 20 μ m,优选的是，所述混凝土层3的厚度为3-120mm，所述水性环氧涂料层5的厚度为20-250 μ m,更优选的是，所述混凝土层3的厚度为5-1 1mm,所述水性环氧涂料层5的厚度为60-150 μ m。
[0045]实施例2
[0046]球墨铸铁管长期埋设于潮湿的地下时，金属会与电解质容易发生化学反应，加速球墨铸铁管的腐蚀，致使在金属表面形成大量的铁锈。微生物腐蚀也是加速球墨铸铁管腐蚀的因素，从而加速了腐蚀。本发明采用多重防腐设计，第一层在管件外壁镀有锌层，第二层位混凝土层，第三层是水性环氧涂料层，通过多层防腐设计大大的延长了管道的使用寿命O
[0047]如图2所示，一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，包括承插式球墨铸铁管本体1，其两端为承口和插口，所述承插式球墨铸铁管本体I外壁上设置有混凝土层3，优选的是，所述混凝土层3的外径一致。在具体施工制作过程中，将承插式球墨铸铁管本体和圆筒状钢筋网放入预先加工好的模具内，在模具内浇筑混凝土，利用混凝土层将其外径调整一致，便于进行顶进施工，环形凸台的作用在于保证端部混凝土最小厚度，确保混凝土附着强度。在所述混凝土层3内夹设有圆筒状钢筋网4，在所述混凝土层3的外部包覆有水性环氧涂料层5，所述承插式球墨铸铁管本体I内壁上设有内衬层2。所述承插式球墨铸铁管本体I和混凝土层3之间还设置有锌层6。所述内衬层2为水泥砂浆内衬层、带有密封层的水泥砂浆内衬层、聚氨酯内衬层或环氧树脂类内衬层。
[0048]所述混凝土层3的厚度为彡3mm,所述锌层6的质量彡410g/m2,所述水性环氧涂料层5的厚度为> 20 μ m。优选的是，所述混凝土层3的厚度为3-120mm，所述锌层6的质量为110-400g/m2，所述水性环氧涂料层5的厚度为20-250 μ m。更优选的是，所述混凝土层3的厚度为5-110mm，所述锌层6的质量为130_200g/m2，所述水性环氧涂料层5的厚度为 60-150 μ m。
[0049]所述插口外端设有连接法兰组，所述承口端部外侧设有环形凸台，所述环形凸台外径与所述混凝土层3的外径相同。所述法兰组包括从插口外端沿轴线向内顺序设置的第三法兰16和第二法兰10，所述第二法兰10和所述第三法兰16之间绕所述承插式球墨铸铁管轴线呈辐射状均匀布置至少两块第二筋板11。在所述第三法兰16上设有绕其轴线呈辐射状均匀布置的至少四个通孔12，所述承插式球墨铸铁管本体I的承口端与后管的插口端上的法兰通过双头螺栓13连接，增强两管之间连接的刚性，首先在顶进后管之前将后管的插口插入前管承口，所述双头螺栓13穿过第三法兰上设置的通孔12拧入螺纹孔，并用螺母14拧紧。筋板数量可根据设计需要选择八块、十块等，具体数量可以根据承插式球墨铸铁管本体规格进行调整；筋板绕承插式球墨铸铁管本体轴线呈辐射状均匀布置。筋板和法兰组配合作为顶进过程中的承力端，方便施工，防止顶进过程中破坏管端。在所述承插式球墨铸铁管本体I的承口端内侧还设有用于容纳密封圈15的环形腔，其中设置有密封圈15，起到密封作用。
[0050]实施例3
[0051]本实施例中水性环氧涂料层5由双组分水性环氧涂料固化而成，具体成分和比例见表I。
[0052]实施例4
[0053]本实施例中水性环氧涂料层5由双组分水性环氧涂料固化而成，具体成分和比例见表2。
[0054]实施例5
[0055]本实施例中水性环氧涂料层5由双组分水性环氧涂料固化而成，具体成分和比例见表3。
[0056]实施例6
[0057]本实施例中水性环氧涂料层5由双组分水性环氧涂料固化而成，具体成分和比例见表4。
[0058]本发明的水性环氧涂料层5的具体成分和比例不限于实施例3-6，只要满足以下条件的组分和比例都合适，均在本发明的保护范围之内:水性环氧涂料层5由双组分水性环氧涂料固化而成，所述水性环氧涂料由质量百分比为3% -98%的环氧树脂组分和2% -97%的胺固化剂组分构成，其中，所述环氧树脂组分为以下几种中的一种:液体环氧树脂、液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物、环氧树脂乳液、环氧树脂乳液和助剂的混合物、环氧树脂水分散体、环氧树脂水分散体和助剂的混合物；所述胺固化剂组分为以下两种中的一种:水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂、水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂和助剂的混合物。
[0059]优选的是，所述水性环氧涂料层组成为以下几种中的一种:
[0060]所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:液体环氧树脂或质量比大于7:3的液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物3% -80%，水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂20% -90%，助剂彡70% ；
[0061]所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:液体环氧树脂乳液1% -90%,水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂2% -90%，助剂< 70% ;
[0062]所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:环氧树脂水分散体1% -98%,水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂2% -90%，助剂< 70% ;
[0063]其中，所述助剂为水、颜填料、润湿分散剂、触变剂、消泡剂、附着力促进剂、消光剂、助溶剂中的一种或几种的混合物。
[0064]不同的组成和配比，形成涂层不同的性能。通过后期试验表明，采用本发明范围内的这些配比的水性环氧涂层，具有较高的生产效率的同时，使顶管表面具有优异的耐磨性，且可与水泥砂浆固化成一体，提供强有力的附着力。
[0065]实施例7
[0066]一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管的制备方法，包括如下步骤:
[0067](I)将承插式球墨铸铁管本体的外壁采用电弧喷涂涂覆锌层；
[0068](2)采用模具浇筑或立式辊射水泥砂浆浇注；
[0069]模具浇筑方法:将承插式球墨铸铁管本体与圆筒状钢筋网放入预先加工好的模具内，然后在模具内浇筑混凝土，利用混凝土层将其外径调整一致形成混凝土包覆层；对混凝土包覆层进行养生:采用蒸汽养生的方式，养生温度为30— 80°C，湿度为90%以上，养生时间为2-12h之间；然后进行混凝土结构脱模；
[0070]立式辊射水泥砂浆浇注方法:将固定好圆筒状钢筋网的承插式球墨铸铁管本体承口向下、插口向上安放在回转平台上，靠高速回转的立式橡胶辊轮，将水泥砂浆喷射到固定好圆筒状钢筋网的球墨铸铁管上，在混凝土包覆层制作过程中，使管芯回转的工作台转速和升降平台的提升速度、输送水泥砂浆的螺旋机转速根据不同口径的管芯预先调整好，三部分协调配合，一次喷射完成混凝土包覆层厚度要求；对混凝土包覆层养生:采用自然养生或蒸汽养生，待有一定的强度进行密封层的涂覆；
[0071](3)进行混凝土结构的修补:采用水性环氧涂料加入砂子和水泥，调整到适当的粘度对表面缺陷进行修补；
[0072](4)水性环氧涂料的涂覆:在喷涂前首先按照比例准备两个组分的原料，进行混合，混合均匀，现混现用，水性环氧涂料层采用手工涂刷、滚涂或者喷涂的方式进行涂覆，所述喷涂的方式为:将预制的包覆有混凝土层的球墨铸铁管顶管承口向下、插口向上安放在回转平台上，喷枪安装在升降装置上，通过旋转管子，上下移动升降装置进行喷涂；
[0073](5)固化:涂覆后的球墨铸铁管采用室温固化或者在暖房中提高温度加速固化。
[0074]实施例8
[0075]—种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管的制备方法，包括如下步骤:
[0076](I)将承插式球墨铸铁管本体的外壁采用电弧喷涂涂覆锌层；
[0077](2)采用模具浇筑或立式辊射水泥砂浆浇注；
[0078]模具浇筑方法:将承插式球墨铸铁管本体与圆筒状钢筋网放入预先加工好的模具内，然后在模具内浇筑混凝土，利用混凝土层将其外径调整一致形成混凝土包覆层；对混凝土包覆层进行养生:采用蒸汽养生的方式，养生温度为30— 80°C，湿度为90%以上，养生时间为2_12h之间；然后进行混凝土结构脱模；
[0079]立式辊射水泥砂浆浇注方法:将固定好圆筒状钢筋网的球墨铸铁管承口向下、插口向上安放在回转平台上，靠高速回转的立式橡胶辊轮，将水泥砂浆喷射到固定好圆筒状钢筋网的球墨铸铁管上，在混凝土包覆层制作过程中，使管芯回转的工作台转速和升降平台的提升速度、输送水泥砂浆的螺旋机转速，应根据不同口径的管芯预先调整好，三部分协调配合，一次喷射完成混凝土包覆层厚度要求；对混凝土包覆层养生:可采用自然养生，也可采用蒸汽养生，待有一定的强度(可移动强度后)进行密封层的涂覆。
[0080](3)进行混凝土结构的修补:采用水性环氧涂料加入砂子和水泥，调整到适当的粘度对表面缺陷进行修补；
[0081](4)水性环氧涂料的涂覆:水性环氧涂料的涂覆:水性环氧涂料层采用喷涂的方式进行涂覆，即将预制的包覆有混凝土层的球墨铸铁管顶管承口向下、插口向上安放在回转平台上，喷枪安装在升降装置上，通过旋转管子，上下移动升降装置进行喷涂。在喷涂前首先按照比例准备两个组分的原料，进行混合，必须混合均匀，现混现用，并且在涂料可使用时间内用完。
[0082]采用上述方法按照表1-4中任意一组所列组分进行优选水性环氧涂料实施例的生产，并按照上述方式进行涂覆获得本发明的防腐涂层球墨铸铁管。
[0083](5)固化:涂覆后的球墨铸铁管采用室温固化或者在暖房中提高温度加速固化。
[0084]按照上述生产的带有水性环氧涂料层的防腐涂层球墨铸铁管顶管，具有优异的耐磨性，经过240m顶推后，密封层还牢固的粘附在外壁上；而作为顶管机头的其它涂料涂层经过相同的顶推距离后完全磨损掉了 ；本发明所提供的带有水性环氧涂料层的顶管产品，在粉性土土壤中，一次顶进距离230m，顶推力约1600吨左右，在触变泥浆减阻的情况下，管壁与土的平均摩擦阻力实际为1.8KN/m2左右；而一般的混凝土管和不带密封层的外包混凝土管在触变泥浆减阻的情况下，其平均摩擦阻力在5-8KN/m2，可以看出，本发明提供的球墨铸铁管顶管外涂水性环氧涂料层具有显著的减阻作用。
[0085]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
[0086]
1-1
O
OO
U表I水性环氧涂料体系组成及代号
__A体系___B体系____
喷最质最组成份且成份
___%___%_
环Mt对I?水Irlt
^EP 5522-WY-5539.52 液体环氧树脂DER 35312.68
_______
—活性稀释剂^叔碳酸缩水&油酯E-1OP ~ 0.88~
助溶剂__PPh__140____
消泡剂__Defoamer__023____
环润湿分散剂__TAM-20__070____
S 触变剂(.增稠剂)PU增稠剂0,65
树
月0 附着力促进剂:triethoxysilane0.46
^组______
分其它助剂—消光剂等~ 0.1S
颜料一氧化钕、炭黑等 7.78
~滑石粉—云母粉+ ~
__硫酸钡+硅钙粉等'____
溶齐 Il__Water__Ηλ49____
环氧树脂组分___91.73 环氧树脂组分___12.68
胺胺乳液型同化剂EK6870-W-538.27 胺乳液同化剂 EK 6S70-W-53 21.14
因------
消泡剂 Defoamer 902W 0.28
化------
‘____润湿分散剂__Dispers 652 0.35
I'颜料Ti025.99
组------
分____MU__氧化铁黑1420 0.35
Il SiSA 粉17.6~Γ
1-1
O
00
001
____滑石粉___17.62
消光剂DeuteronMK 2.82
____M___21.14
__胺固化剂组分___8.97 胺固化剂组分___87.32
总最100总最100
表2水性环氧涂料体系组成及代号(液体环氧树脂与水溶性胺固化剂或.P, P単./rt ,,/ul 早., r-.P
组成/Λ ,组成m组成
___份％份％
液体环氧I液体环氧树~T, “
PDER 35311,85 _E-51 72.92 液体环氧树脂 E-51
CO树月曰月曰环氧--------
活性稀释树脂AGE0.834活性稀释剂 AGE
剂组分 --------
坏氣树脂
'12.68 A组分72.92 环氧树脂组分
--ΤΓ
FKFPOT
眩乳液凼水溶件肢
,,.,—EK 6870-W-53 21.14 水溶性胺 8535-W- 27.08.厂UF37-
化剂?固化剂m
50680
胺固消泡剂 Airex 902W 0.28
化齐 L1--------
组分再'Dispe 60.35
剤________
颊枓 --25.99 _
_料氧化铁黑1420 0.35
1-1
O
00
CO
1_I
重晶石粉丨7.62
滑石粉— 17.62 —
消光剂DeuteronMIC 2.82
水Water 21.14
87.32 ,Μ?27.08臓化剂组分
组分分
总最100 总最100.00 总暈表3水性环氧涂料体系组成及代号(液体环氧树脂乳液与水溶性胺固化m.麵Iltl麵SS③组成彳
^Θ 产 40%~
液休环氧 EPOTUF 液体环氧 E51液休环液休环氧树 EPOTUF
树脂乳液 37-143 6'96 树脂乳液氧树脂乳 87'68 脂乳液 37-143
_____?_____
环_______去离子水___
氧液体环軏树 「U.b51
树_______^___
;助剂乳化剂
分
1-1
0
CO
01
环氧树脂环氧树脂~~~~环氧树脂组
,Π ,V0.96 /ΓΙ87.68
组分组分分水溶性胺 EPOTUF水溶性胺 EK水溶性胺固 EPOTUF —
WI 54
固化剂37-680 '■ 固化剂 8535-W-50化剂37-680
841Μ
消泡剂 ，P0.25 酰胺基胺 Ek 3075 9.78
defoamer
混合助溶.VtIPPK PM 8.35
■m_________
—颜料一氧化钛' 炭8 54
01胺黑等_______
固滑办粉+云母
化填料粉+硫酸钡+ 28.03
剂__桂钙粉等________
组润湿分散"
分—剂TAM-200.72
^剂(增PU增稠剂' 0.66
稠升0)_________
附着力促
Mrtnethoxysilane 0.47
进剂:
去离子水___Ηλ28_______
胺固化剂胺固化剂胺固化剂组组分__隱钼分___‘分___；
总量丨00 总量丨OD总量
1-1
0
CO
1_I
表4水性环氧涂料体系组成及代号(环氧树脂水分散体与水溶性胺固化剂
质量肪量
__份 ％■份％_
环氣树脂水Aradite PZ环氣树脂水Aradite环氣树脂水EP
7 39 I 05
分散体__323__.分散体__PZ 323' 分散体__3546-WH-5
_____去离子水 2.90___
ES I11.60
环乳化剂 0.41
氣--------
树--------
脂--------
组-
S分
环氧W胎组~环氧树脂组~环氧树脂组
7.39..15,96
分____^____7Jf__
水溶性胺固EPOTUF I水溶性胺固EPOTUF水溶性胺固EK
\\± ,,、，33.28 ,, , ,84,04 ，
妝化开丨J__37-680___ikM__37-680___ilM__8S35-W-50
?841M
化消泡剂V,0.25
defoamer
剂--------
//F) 混合助溶剂 PPH PM 8.65
/V y t二氧化钦、炭
分颜料?-S5
-Tj-
滑石粉+云母填料粉+硫酸钡+ 29.03
__址钙粉等_______
润湿分散剂 ΤΛΜ-200.74
触变剂《增稠
'HJ增稠剂 U6S
P.刑)
^附着力促进^ΓΤ^^^.,tnethoxysilane 0.49
刑:________
去离子水1.U.64
胺固化剂组胺固化剂组胺固化剂组
92.61 ,, 84.04 八分____7Jt____yA__
总量100.00 总量100.00 总量
【权利要求】
1.一种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，包括承插式球墨铸铁管本体，其两端为承口和插口，其特征在于:所述承插式球墨铸铁管本体(I)外壁上包覆有混凝土层(3)，在所述混凝土层(3)的外部涂覆有水性环氧涂料层(5)。
2.根据权利要求1所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述承插式球墨铸铁管本体(I)和混凝土层(3)之间还涂覆有锌层(6)。
3.根据权利要求2所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述混凝土层⑶的外径一致。
4.根据权利要求3所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:在所述混凝土层(3)内夹设有圆筒状钢筋网(4)。
5.根据权利要求1所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述承插式球墨铸铁管本体(I)内壁上设有内衬层(2)，所述内衬层(2)为水泥砂浆内衬层、带有密封层的水泥砂浆内衬层、聚氨酯内衬层或环氧树脂类内衬层。
6.根据权利要求2所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述混凝土层⑶的厚度为> 3mm，所述锌层(6)的质量彡410g/m2，所述水性环氧涂料层(5)的厚度为彡20 μ m。
7.根据权利要求6所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述混凝土层⑶的厚度为3-120mm，所述锌层(6)的质量为110g/m2-400g/m2，所述水性环氧涂料层(5)的厚度为20-250 μ m。
8.根据权利要求7所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述混凝土层⑶的厚度为5-110mm，所述锌层(6)的质量为130g/m2-200g/m2，所述水性环氧涂料层(5)的厚度为60-150 μ m。
9.根据权利要求1所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述插口外端设有连接法兰组，所述承口端部外侧设有环形凸台，所述环形凸台外径与所述混凝土层(3)的外径相同。
10.根据权利要求1所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述水性环氧涂料层(5)由双组分水性环氧涂料固化而成，所述水性环氧涂料由质量百分比为3% -98%的环氧树脂组分和2% -97%的胺固化剂组分构成，其中，所述环氧树脂组分为以下几种中的一种:液体环氧树脂、液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物、环氧树脂乳液、环氧树脂乳液和助剂的混合物、环氧树脂水分散体、环氧树脂水分散体和助剂的混合物；所述胺固化剂组分为以下两种中的一种:水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂、水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂和助剂的混合物。
11.根据权利要求10所述的具有复合防腐涂层的球墨铸铁管，其特征在于:所述水性环氧涂料层组成为以下几种中的一种: 所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:液体环氧树脂或质量比大于7:3的液体环氧树脂和活性稀释剂的混合物3% -80%，水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂20% -90%，助剂< 70% ； 所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:液体环氧树脂乳液1% _90%，水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂2% -90%，助剂< 70% ; 所述环氧树脂涂料由如下质量百分比的原料制成:环氧树脂水分散体1% _98%，水溶性胺固化剂和/或胺乳液型固化剂2% -90%，助剂< 70% ; 其中，所述助剂为水、颜填料、润湿分散剂、触变剂、消泡剂、附着力促进剂、消光剂、助溶剂中的一种或几种的混合物。
12.—种具有复合防腐涂层的球墨铸铁管的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)将承插式球墨铸铁管本体的外壁采用电弧喷涂涂覆锌层； (2)采用模具浇筑或立式辊射水泥砂浆浇注； 模具浇筑方法:将承插式球墨铸铁管本体与圆筒状钢筋网放入预先加工好的模具内，然后在模具内浇筑混凝土，利用混凝土层将其外径调整一致形成混凝土包覆层；对混凝土包覆层进行养生:采用蒸汽养生的方式，养生温度为30-80°C，湿度为90%以上，养生时间为2-12h之间；然后进行混凝土结构脱模； 立式辊射水泥砂浆浇注方法:将固定好圆筒状钢筋网的承插式球墨铸铁管本体承口向下、插口向上安放在回转平台上，靠高速回转的立式橡胶辊轮，将水泥砂浆喷射到固定好圆筒状钢筋网的球墨铸铁管上，在混凝土包覆层制作过程中，使管芯回转的工作台转速和升降平台的提升速度、输送水泥砂浆的螺旋机转速根据不同口径的管芯预先调整好，三部分协调配合，一次喷射完成混凝土包覆层厚度要求；对混凝土包覆层养生:采用自然养生或蒸汽养生，待有一定的强度进行密封层的涂覆； (3)进行混凝土结构的修补:采用水性环氧涂料加入砂子和水泥，调整到适当的粘度对表面缺陷进行修补； (4)水性环氧涂料的涂覆:在喷涂前首先按照比例准备两个组分的原料并进行混合，混合均匀，现混现用，水性环氧涂料层采用手工涂刷、滚涂或者喷涂的方式进行涂覆，所述喷涂的方式为:将预制的包覆有混凝土层的球墨铸铁管顶管承口向下、插口向上安放在回转平台上，喷枪安装在升降装置上，通过旋转管子，上下移动升降装置进行喷涂； (5)固化:涂覆后的球墨铸铁管采用室温固化或者在暖房中提高温度加速固化。
【文档编号】F16L9/153GK104197119SQ201410481749
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】李宁, 李成章, 王学柱, 李军, 王世锋, 申勇, 岳江峰, 李海顺, 张明 申请人:新兴铸管股份有限公司