Pccp管喷射砂浆层的胶凝材料及其生产方法
【专利摘要】本发明涉及砂浆层的胶凝材料技术领域，是一种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42.5快硬硫铝酸盐水泥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。本发明使用的胶凝材料所配制的非硅酸盐水泥砂浆，本发明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。
【专利说明】
PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料及其生产方法
技术领域
[0001] 本发明涉及砂浆层的胶凝材料技术领域，是一种PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料及 其生产方法。
【背景技术】
[0002] 现有PCCP管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，它是由薄钢板、高强钢丝和混凝土构成的复合 管材，它充分而又综合地发挥了钢材的抗拉、易密封和混凝土的抗压、耐腐蚀性能，具有高 密封性、高强度和高抗渗的特性，传统的生产中对于管道的抗侵蚀采取的是"三油两布"的 方式，这种方式既不能保证水泥砂浆保护层中的防腐层与管道同寿命，其成本也相对较贵。
【发明内容】
[0003] 本发明提供了一种PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料及其生产方法，克服了上述现有 技术之不足，其能有效解决现有技术PCCP管喷射砂浆层防腐蚀性不强及其成本较贵的问 题。
[0004] 本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种PCCP管喷射砂浆层的胶凝 材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝酸盐水泥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。
[0005] 下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进： 上述胶凝材料按下述方法得到:第一步，将聚羧酸减水剂和氧化石墨烯进行混合，使用 超声波分散1小时至2小时形成氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物;第二步，使用连 续混合机进行初步混合，将42.5快硬硫铝酸盐水泥、硅灰和聚氧化乙烯粉末，依次投入物料 输送预混合仓后进行搅拌，将第一步得到的氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用 雾化喷头雾化成颗粒，然后喷入预混合仓顶部，利用自由落体原理使液体均匀附着于粉体 颗粒表面后得到混合物，雾化喷射时间为5分钟至7分钟;第三步，经过混合得到的混合物从 预混合仓底部落至离心旋转分散盘上，使混合物通过其边缘、底部小孔随机的分洒在圆柱 形仓体内，完成第二步混合后得到粉体;第四，第三步得到的粉体在重力作用下，经过曲道 折流掺混构件导流，最后由底部出口排出，即得到本发明PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料。
[0006] 上述在第二步中搅拌时使用3KW的搅拌机械，在预混合仓先进行初步搅拌混合5分 钟至7分钟。
[0007] 上述氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成10微米至50 微米的雾化颗粒。
[0008] 上述离心旋转分散盘使用1KW的旋转机械，形成1200转/分钟的转速。
[0009] 本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种PCCP管喷射砂浆层的胶凝 材料的生产方法按下述步骤进行:第一步，将聚羧酸减水剂和氧化石墨烯进行混合，使用超 声波分散1小时至2小时形成氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物;第二步，使用连续 混合机进行初步混合，将42.5快硬硫铝酸盐水泥、硅灰和聚氧化乙烯粉末，依次投入物料输 送预混合仓后进行搅拌，将第一步得到的氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾 化喷头雾化成颗粒，然后喷入预混合仓顶部，利用自由落体原理使液体均匀附着于粉体颗 粒表面后得到混合物，雾化喷射时间为5分钟至7分钟;第三步，经过混合得到的混合物从预 混合仓底部落至离心旋转分散盘上，使混合物通过其边缘、底部小孔随机的分洒在圆柱形 仓体内，完成第二步混合后得到粉体;第四，第三步得到的粉体在重力作用下，经过曲道折 流掺混构件导流，最后由底部出口排出，即得到本发明PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料。 [0010]下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进： 上述在第二步中搅拌时使用3KW的搅拌机械，在预混合仓先进行初步搅拌混合5分钟至 7分钟。
[0011] 上述氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成10微米至50 微米的雾化颗粒。
[0012] 上述离心旋转分散盘使用1KW的旋转机械，形成1200转/分钟的转速。
[0013] 本发明使用的胶凝材料所配制的非硅酸盐水泥砂浆，本发明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。
【具体实施方式】
[0014] 实施例1，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝酸 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、氧化石墨稀0.2份至1份。
[0015]实施例2，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝酸 盐水泥850份或900份、硅灰100份或150份、聚羧酸减水剂4份或12份、聚氧化乙烯粉末0.9份 或3份、氧化石墨烯0.2份或1份。
[0016] 实施例3，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料按下述制备方法得到：第一步，将聚羧 酸减水剂和氧化石墨烯进行混合，使用超声波分散1小时至2小时形成氧化石墨烯和聚羧酸 减水剂的插层复合物;第二步，使用连续混合机进行初步混合，将42.5快硬硫铝酸盐水泥、 硅灰和聚氧化乙烯粉末，依次投入物料输送预混合仓后进行搅拌，将第一步得到的氧化石 墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成颗粒，然后喷入预混合仓顶部，利 用自由落体原理使液体均匀附着于粉体颗粒表面后得到混合物，雾化喷射时间为5分钟至7 分钟;第三步，经过混合得到的混合物从预混合仓底部落至离心旋转分散盘上，使混合物通 过其边缘、底部小孔随机的分洒在圆柱形仓体内，完成第二步混合后得到粉体;第四，第三 步得到的粉体在重力作用下，经过曲道折流掺混构件导流，最后由底部出口排出，即得到本 发明PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料。
[0017] 实施例4，作为上述实施例的优化，在第二步中搅拌时使用3KW的搅拌机械，在预混 合仓先进行初步搅拌混合5分钟至7分钟。
[0018] 实施例5,作为上述实施例的优化，氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用 雾化喷头雾化成10微米至50微米的雾化颗粒。
[0019] 实施例6，作为上述实施例的优化，离心旋转分散盘使用1KW的旋转机械，形成1200 转/分钟的转速。
[0020] 实施例7，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝酸 盐水泥850份、硅灰100份、聚羧酸减水剂4份、聚氧化乙烯粉末0.9份、氧化石墨烯0.2份。使 用实施例7得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.4倍的水。 [0021 ]实施例8，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝酸 盐水泥850份、硅灰150份、聚羧酸减水剂4份、聚氧化乙烯粉末3份、氧化石墨烯0.2份。使用 实施例8得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.2倍的水。
[0022]实施例9，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝酸 盐水泥900份、硅灰100份、聚羧酸减水剂4份、聚氧化乙烯粉末0.9份、氧化石墨烯1份。使用 实施例9得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.2倍的水。
[0023]实施例10，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝 酸盐水泥900份、硅灰150份、聚羧酸减水剂4份、聚氧化乙烯粉末3份、氧化石墨烯1份。使用 实施例10得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.4倍的水。 [0024]实施例11，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝 酸盐水泥900份、硅灰100份、聚羧酸减水剂12份、聚氧化乙烯粉末3份、氧化石墨烯0.2份。使 用实施例11得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.4倍的水。 [0025]实施例12，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝 酸盐水泥900份、硅灰150份、聚羧酸减水剂12份、聚氧化乙烯粉末0.9份、氧化石墨烯0.2份。 使用实施例12得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.2倍的水。 [0026]实施例13，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝 酸盐水泥850份、硅灰100份、聚羧酸减水剂12份、聚氧化乙烯粉末3份、氧化石墨烯1份。使用 实施例13得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.2倍的水。 [0027]实施例14，该PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，原料按重量份数包括42.5快硬硫铝 酸盐水泥850份、硅灰150份、聚羧酸减水剂12份、聚氧化乙烯粉末0.9份、氧化石墨烯1份。使 用实施例13得到的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料时，加入胶凝材料总质量份0.4倍的水。
[0028] 按实施例7、实施例8、实施例9、实施例10、实施例11、实施例12、实施例13和实施例 14得到的本发明的胶凝材料配合所需用量的水胶比后得到的PCCP管喷射砂浆层和现有技 术PCCP管喷射砂浆层性能参数见表1所示;从表1可以看出发明的胶凝材料和水胶比配合后 得到的PCCP管喷射砂浆层和现有技术PCCP管喷射砂浆层性能各方面有明显的增加，抗腐蚀 性增加明显，极大地提高了砂浆层本身的抗侵蚀能力。
[0029] 本发明与现有技术相比具有如下优点： (1)本发明在胶凝材料中采用42.5快硬硫铝酸盐水泥和硅灰混合后在有水的条件下发 生水化反应，生成凝胶状的水化产物起到胶结作用。这种胶凝材料能够有效地降低凝结时 间，满足喷射的要求，还能提高砂浆的强度，同时降低砂浆的收缩比，另一方面，42.5快硬硫 铝酸盐水泥与硅灰由于其内在的化学成分不同，颗粒形态不同，使得其在胶凝材料体系中 的作用也不尽相同，42.5快硬硫铝酸盐水泥中氧化钙含量高，反应速度较快，对强度的贡献 高，且形成的水化产物具有膨胀性，体积稳定性良好，而硅灰的主要化学成分是二氧化硅， 且其细度达到了纳米级，反应速度极快，填充效果极佳，将二者复合后会获得很好的叠加效 应，使胶凝材料即能拥有较高的强度又能获得良好的抗裂性能。
[0030] (2)本发明在胶凝材料中加入聚羧酸减水剂，使胶凝材料具有良好的施工性，降低 水胶比，提高混凝土的密实度和耐久性。
[0031] (3)本发明在胶凝材料中加入聚氧化乙烯粉末，是提高42.5快硬硫铝酸盐水泥的 自身粘结性能，还能解决42.5快硬硫铝酸盐水泥与其他材料的界面相容性问题。
[0032]本发明在水泥浆中加入氧化石墨烯，明显提高混凝土的韧性及强度，有利于砂浆 保护层材料的成型，不会在制备物品时，发生塌落现象。
[0033] 现有技术不能保证PCCP管喷射砂浆层的防腐层与管道同寿命，其成本也相对较 贵，以一根直径lm，长度6m的PCCP管为例，其需要进行防腐处理的面积达到了 18.84m2，目前 现有技术的防腐处理每平方米的材料价格约为10元，那么一根管就需要188.4元，而本发明 在成本方面由于基本能保证与现有技术砂浆价格持平，所以相当于每根管子就可以节省 188.4元。以一个30Km的工程来计算的话，可以节省成本94.2万元。因此，可以说使用本发明 后不仅可以有效提高抗侵蚀性还可以有效地降低管道的成本。
[0034] 综上所述，本发明的胶凝材料配合所需用量的水胶比后得到的PCCP管喷射砂浆层 性能稳定，抗腐蚀性强，取消了有机的外保护层，简化了工艺，提高了效率;另一方面提高了 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。
【主权项】
1. 一种PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，其特征在于原料按重量份数包括42.5快硬硫铝 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、氧化石墨稀0.2份至1份。2. 根据权利要求1所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，其特征在于按下述方法得到： 第一步，将聚羧酸减水剂和氧化石墨烯进行混合，使用超声波分散1小时至2小时形成氧化 石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物;第二步，使用连续混合机进行初步混合，将42.5快硬 硫铝酸盐水泥、硅灰和聚氧化乙烯粉末，依次投入物料输送预混合仓后进行搅拌，将第一步 得到的氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成颗粒，然后喷入预混 合仓顶部，利用自由落体原理使液体均匀附着于粉体颗粒表面后得到混合物，雾化喷射时 间为5分钟至7分钟；第三步，经过混合得到的混合物从预混合仓底部落至离心旋转分散盘 上，使混合物通过其边缘、底部小孔随机的分洒在圆柱形仓体内，完成第二步混合后得到粉 体;第四，第三步得到的粉体在重力作用下，经过曲道折流掺混构件导流，最后由底部出口 排出，即得到本发明PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料。3. 根据权利要求2所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，其特征在于在第二步中搅拌 时使用3KW的搅拌机械，在预混合仓先进行初步搅拌混合5分钟至7分钟。4. 根据权利要求2或3所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料，其特征在于氧化石墨烯和 聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成10微米至50微米的雾化颗粒;或/和，第三 步中离心旋转分散盘使用1KW的旋转机械，转速为1200转/分钟。5. -种根据权利要求1所述PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料的生产方法，其特征在于按 下述步骤进行:第一步，将聚羧酸减水剂和氧化石墨烯进行混合，使用超声波分散1小时至2 小时形成氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物;第二步，使用连续混合机进行初步混 合，将42.5快硬硫铝酸盐水泥、硅灰和聚氧化乙烯粉末，依次投入物料输送预混合仓后进行 搅拌，将第一步得到的氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成颗 粒，然后喷入预混合仓顶部，利用自由落体原理使液体均匀附着于粉体颗粒表面后得到混 合物，雾化喷射时间为5分钟至7分钟;第三步，经过混合得到的混合物从预混合仓底部落至 离心旋转分散盘上，使混合物通过其边缘、底部小孔随机的分洒在圆柱形仓体内，完成第二 步混合后得到粉体;第四，第三步得到的粉体在重力作用下，经过曲道折流掺混构件导流， 最后由底部出口排出，即得到本发明PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料。6. 根据权利要求5所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料的生产方法，其特征在于在第 二步中搅拌时使用3KW的搅拌机械，在预混合仓先进行初步搅拌混合5分钟至7分钟。7. 根据权利要求5或6所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料及其生产方法，其特征在于 氧化石墨烯和聚羧酸减水剂的插层复合物采用雾化喷头雾化成10微米至50微米的雾化颗 粒。8. 根据权利要求5或6所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料的生产方法，其特征在于离 心旋转分散盘使用1KW的旋转机械，形成1200转/分钟的转速。9. 根据权利要求7所述的PCCP管喷射砂浆层的胶凝材料的生产方法，其特征在于离心 旋转分散盘使用1KW的旋转机械，形成1200转/分钟的转速。
【文档编号】C04B111/56GK106045430SQ201610400460
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】袁芬, 邱益军, 贾佳
【申请人】新疆青水立源工程检测有限公司