一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料、制备方法及利用其制备内衬涂层的方法

技术领域

本发明涉及管道水泥内衬技术领域，尤其提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料、制备方法及利用其制备内衬涂层的方法。

背景技术

自来水使用的球墨铸铁管道内衬水泥砂浆防腐层在一定时间内仍然处于绝对使用地位，它不仅单纯起到物理性隔离的作用，自来水管道内壁水泥砂浆内衬防腐还具有可避免管道内壁腐蚀锈垢的产生，使得管道长期保持良好的输水状态；摩阻系数N小，一般质量较好的涂层N值为：0.012-0.013之间，甚至更小；由于水泥内衬涂层的隔离，自来水不与金属管道直接接触，而且水泥砂浆属于无机化合物，无毒，性能稳定，确保了输水水质；工艺性能好，对于管道内壁处理要求低等优点。

近年来，随着居民生活水平的提高，整个输水管道市场趋向于更加健康化、安全化。受传统的硅酸盐水泥原材料辅料和配比工艺影响，内衬水泥砂浆防腐层在水中浸泡后，水质检测经常会出现微量元素超标，例如氟化物、六价铬等元素众所周知，饮用水中如果含氟超标，长期饮用，轻则造成氟斑牙，重则导致氟骨症，并且饮用水中氟离子超标还会腐蚀给水系统。而人体长期饮用含有六价铬离子的水，六价铬离子就会在体内蓄积，对消化系统造成危害，影响正常的生理代谢，甚至会对肝脏、肾脏等重要器官造成损伤，最终形成不可逆的伤害。因此，研发一种新型的、不会对输水水质造成影响的球磨铸铁管水泥内衬涂层对于居民用水安全具有重大意义。

发明内容

针对现有技术中，球墨铸铁管水泥内衬涂层会导致水中氟元素、六价铬等元素指标超标的技术问题，本发明提供一种新型的、对输水水质无影响的一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料、制备方法及利用其制备内衬涂层的方法。

为达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明第一方面提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，包括如下质量份数的组分：砂子5-75份，钛酸酯偶联剂改性蒙脱土1-5份，硅酸盐水泥1-30份，矿渣微粉1-30份和水0.1-1份。

本发明通过合理的限定砂子、硅酸盐水泥、蒙脱土、偶联剂、活性组分和水的质量配比，保证了水泥内衬涂层的整体强度的同时，又能保证输水过程中水泥内衬涂层不会对引发水中氟化物、六价铬等元素超标，保证了居民生活用水的水质安全。本申请采用矿渣微粉作为活性组分，由于矿渣微粉自身需水量较小，掺入后可降低硅酸盐水泥的水胶比，矿渣微粉和硅酸盐水泥结合，利用矿渣微粉改变硅酸盐水泥的水化程度和机械性能，硅酸盐水泥水化所析出的氢氧化钙可作为矿渣微粉的碱性激发剂，并与矿渣微粉中活性物质反应生成更多的C-S-H凝胶，增加了水泥机体的密实性，从而提高水泥内衬涂层的耐久性能。随着硅酸盐水化导致环境中pH增加，钛酸酯偶联剂改性后的蒙脱土晶体中的铝氧八面体中易形成氢氧化铝，而在碱性环境下，氢氧化铝中氢氧键易发生断裂从而增加表面负电荷的含量，可有效结合六价铬离子。而改性后的蒙脱土层间距增大，而矿渣微粉中的硅可置换掉蒙脱土晶体中铝，使得蒙脱土具有蓬松均匀的多孔结构，提高了蒙脱土对水中氟化物的吸附，从而达到保护水质卫生的目的。

优选的，所述硅酸盐水泥型号为P.I 52.5型硅酸盐水泥。

优选的，所述矿渣微粉比表面积为420-450m

优选的，所述钛酸酯偶联剂改性蒙脱土的制备方法，包括如下步骤：

于90-110℃条件，将蒙脱土和钛酸酯偶联剂混合均匀，得钛酸酯偶联剂改性蒙脱土。

进一步优选的，所述钛酸酯偶联剂为QX-311W钛酸酯偶联剂。

本发明第二方面提供了一种输水用球墨铸铁管，包括所述的输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料。

本发明第三方面提供了所述的输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料的制备方法，至少包括如下步骤：

按照设计配比剩余各组分，将称取的各组分混合均匀，得输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料。

本发明第四方面提供了利用所述的内衬涂层材料制备内衬涂层的方法，至少包括如下步骤：

将球墨铸铁管内壁进行预处理，将球墨铸铁管内壁进行预处理，然后将所述内衬涂层材料通过离心涂覆工艺均匀涂覆在球墨铸铁管的内壁表面，养护，内磨，在球墨铸铁管内壁形成内衬涂层。

优选的，所述养护为将涂覆所述内衬涂层材料的球墨铸铁管置于养生仓内，在温度为40-60℃，相对湿度为85％-90％的条件下养护10-15小时。

优选的，离心转速为250-300r/min，离心时间为3-5min。

优选的，所述内磨采用S1ST-150型砂轮机，转速为2000-2500r/min，内磨的时间为3-10min。

由于布料涂覆后砂浆易堆积在底部导致离心转动形成偏心或跳动，从而引起壁厚不均匀或偏析等问题，所以最后通过砂轮机对内衬涂层进行内磨，使内衬涂层更为致密，平整。

本发明优化设计了一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，所用原料简单易得，制备方法简单，操作方便。矿渣微粉的加入提高了水泥的耐久性和耐腐蚀性能，同时改性蒙脱土与其他组分的协同作用，在保证了内衬涂层强度的基础上，解决了输送饮用水过程中由于水泥内衬防腐涂层导致水中的氟化物、六价铬含量偏高的技术问题，对水质卫生起到了积极保护作用。同时，由于矿渣微粉成本较低，易获得，使得整体工艺成本降低，而改性蒙脱土的存在可有效抑制水泥内衬涂层的碱骨料反应，显著提高水泥内衬涂层的抗碱骨料反应性能，耐腐蚀性和耐久性。

具体实施方式

下面将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

本实施例提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，包括：砂子70份，钛酸酯偶联剂改性蒙脱土5份，P.I 52.5型硅酸盐水泥25份，矿渣微粉25份和水1份。

所述钛酸酯偶联剂改性蒙脱土的制备方法，包括如下步骤：

于100℃条件下，将5份蒙脱土和5份QX-311W钛酸酯偶联剂混合均匀，得钛酸酯偶联剂改性蒙脱土。

利用上述涂层材料在球磨铸铁管内壁制备内衬涂层的方法，包括如下步骤：

步骤一、按照设计配比称取各组分，将上述称取的各组分混合均匀，得输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料

步骤二、将球墨铸铁管内壁进行预处理，然后将所述内衬涂层材料在离心转速为270r/min条件下，涂覆5min使之均匀涂覆在球墨铸铁管的内壁表面，再将涂覆所述内衬涂层材料的球墨铸铁管置于养生仓内，在温度为60℃，相对湿度为90％的条件下养护14小时，最后通过S1ST-150型砂轮机，在转速为2300r/min的条件下，内磨7min，在球墨铸铁管内壁形成内衬涂层。

实施例2

本实施例提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，包括：砂子75份，钛酸酯偶联剂改性蒙脱土5份，P.I 52.5型硅酸盐水泥30份，矿渣微粉25份和水1份。

所述钛酸酯偶联剂改性蒙脱土的制备方法，包括如下步骤：

于100℃条件下，将5份蒙脱土和5份QX-311W钛酸酯偶联剂混合均匀，得钛酸酯偶联剂改性蒙脱土。

利用上述涂层材料在球磨铸铁管内壁制备内衬涂层的方法，包括如下步骤：

步骤一、按照设计配比称取各组分，将称取的各组分混合均匀，得输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料

步骤三、将球墨铸铁管内壁进行预处理，然后将所述内衬涂层材料在离心转速为280r/min条件下，涂覆5min使之均匀涂覆在球墨铸铁管的内壁表面，再将涂覆所述内衬涂层材料的球墨铸铁管置于养生仓内，在温度为50℃，相对湿度为85％的条件下养护15小时，最后通过S1ST-150型砂轮机，在转速为2500r/min的条件下，内磨5min，在球墨铸铁管内壁形成内衬涂层。

实施例3

本实施例提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，包括：砂子75份，钛酸酯偶联剂改性蒙脱土5份，P.I 52.5型硅酸盐水泥27份，矿渣微粉25份和水1份。

所述钛酸酯偶联剂改性蒙脱土的制备方法，包括如下步骤：

于100℃条件下，将5份蒙脱土和5份QX-311W钛酸酯偶联剂混合均匀，得钛酸酯偶联剂改性蒙脱土。

利用上述涂层材料在球磨铸铁管内壁制备内衬涂层的方法，包括如下步骤：

步骤一、按照设计配比称取各组分，将称取的各组分混合均匀，得输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料

步骤二、按照设计配比称取剩余各组分，将上述改性蒙脱土和称取的各组分混合均匀，得输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料

步骤三、将球墨铸铁管内壁进行预处理，然后将所述内衬涂层材料在离心转速为270r/min条件下，涂覆5min使之均匀涂覆在球墨铸铁管的内壁表面，再将涂覆所述内衬涂层材料的球墨铸铁管置于养生仓内，在温度为60℃，相对湿度为85％的条件下养护15小时，最后通过S1ST-150型砂轮机，在转速为2500r/min的条件下，内磨5min，在球墨铸铁管内壁形成内衬涂层。

对比例1

本对比例提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，其配方组成与实施例2完全相同，不同的仅是将实施例2中的矿渣微粉换为粒化高炉矿渣,其它组分及内衬涂层的制备方法与实施例2相同，得到球墨铸铁管内壁内衬涂层。

对比例2

本对比例提供一种输送饮用水用球墨铸铁管的内衬涂层材料，其配方组成与实施例2完全相同，不同的仅是将实施例2中的钛酸酯偶联剂改性蒙脱土组分去除，其它组分及制备方法与实施例2相同,得到球墨铸铁管内壁内衬涂层。

性能测试

采用国标GB/T 17671《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》的方法制备标准水泥涂层，按照标准养护的条件进行养护，检测养护3天和28天强度，各实施例较对比例具体检测结果见表1。

表1、水泥强度对比

截取对比例及各实施例涂衬的水泥砂浆内衬管段，长度L＝0.5m，密封底部，按照GB/T17219配置试验用水，进行静态浸泡试验，浸泡24h后对浸泡水中的氟元素和六价铬进行检测。各实施例较对比例氟元素和六价铬检测结果见表2。

表2、水质卫生对比

由表1、表2数据可得，本发明实施例1-3提供的球墨铸铁管内衬涂层具有优异的耐腐蚀性，耐久性，抗碱骨料反应等性能，不会引发输水过程中氟化物和六价铬含量超标，同时制备方法简单，操作工艺方便，原料成本较低，容易获得，满足生产需求。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。