專利名稱：球墨鑄鐵管內襯層組合物、包含其的球墨鑄鐵管及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于給排水設備領域，涉及一種球墨鑄鐵管內襯層組合物。本發(fā)明還涉及包含該組合物的球墨鑄鐵管。
背景技術：
球墨鑄鐵管由球墨鑄鐵管體、鋅層、浙青加水泥砂漿內襯構成，用作水的傳輸。其中的水泥砂漿內襯用于隔離水與球墨鑄鐵管體，達到保護球墨鑄鐵管體的目的。水泥砂漿內襯在輸水管道中直接與水接觸，它的用途有許多要求限制。首先，內襯必須保證鑄鐵管足夠長的壽命，提供30年以上的輸水服務；第二，成本不能太高，否則無法保證經(jīng)濟效益；第三，控制水泥砂漿的化學侵蝕，保證良好的耐久性；第四，對于水泥的使用，也要響應國家的低碳要求，節(jié)能減排。由普通硅酸鹽水泥或者抗硫酸鹽水泥與砂、水為原材料制成砂漿，通過離心工藝， 在球墨鑄鐵管內壁形成一層水泥砂漿，再通過蒸汽養(yǎng)護(也可以使用自然養(yǎng)生，但是耗時比較長)，即得到水泥砂漿內襯，這是球墨鑄鐵管行業(yè)目前的普遍狀況。傳統(tǒng)的球墨鑄鐵管普遍使用硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥來制備水泥內襯。硅酸鹽水泥通常允許摻加不超過5 %的混合材。普通硅酸鹽水泥通常允許摻加5-20 %的混合材。傳統(tǒng)上用來制備球墨鑄鐵管水泥內襯的水泥包括未摻加混合材的硅酸鹽水泥、摻加了混合材的硅酸鹽水泥與摻加了混合材的普通硅酸鹽水泥三種?；旌喜目梢允腔钚曰旌喜幕蛘叻腔钚曰旌喜?。如果水泥內襯是由未摻加混合材的硅酸鹽水泥或者摻加了非活性的混合材的硅酸鹽水泥制備的，則在流水作用下，水泥中的Ca (OH) 2成分容易溶出，使水泥石結構變得疏松，當水泥漿體中Ca(OH)2全部被溶出后，水泥水化產(chǎn)物水化硅酸鈣中的鈣將進一步溶出， 水化硅酸鈣轉變成沒有膠凝能力的硅酸，將最終導致水泥砂漿內襯對鑄鐵管保護的失效。摻加了活性混合材的普通硅酸鹽水泥能夠在一定程度上解決Ca(OH)2容易溶出的問題。水泥企業(yè)為了盡可能多地降低生產(chǎn)成本，希望盡量多地在普通硅酸鹽水泥中摻加混合材。但是，如果摻入過多的混合材，會導致水泥的成分無法控制，質量不穩(wěn)定，更會影響水泥的強度，而且會造成水泥砂漿內襯的衛(wèi)生狀況得不到保證。另外，由硅酸鹽水泥或者普通硅酸鹽水泥制備的球墨鑄鐵管水泥內襯不具備長期使用過程中的抗硫酸鹽侵蝕性能。為了克服上述普通硅酸鹽水泥的缺陷，也有人提出使用抗硫酸鹽水泥(特種水泥材料)。但是，目前的國內市場，特種水泥材料產(chǎn)能過低，價格偏高，大批量使用時帶來生產(chǎn)安排上的不便，容易造成斷貨。另外，由于抗硫酸鹽水泥中不添加混合材，所以能耗比較高， 不能響應國家的節(jié)能減排政策。而且抗硫酸鹽水泥只是對一定濃度的硫酸根離子的純硫酸鹽有耐蝕性，但是相對的抗酸堿性不夠好，使用壽命相對縮短。因此，本領域迫切需要開發(fā)出一種替代現(xiàn)有的鑄鐵管內襯的新材料，其能解決現(xiàn)有的抗硫酸鹽水泥產(chǎn)能少、價格高的問題以及使用普通硅酸鹽水泥帶來的潛在的內襯自身的溶出等耐久性問題，并能大幅度減少水泥用量，減少CO2排放，實現(xiàn)鑄鐵管道生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種新穎的球墨鑄鐵管內襯層組合物、包含其的球墨鑄鐵管及制備方法，從而解決了現(xiàn)有技術中存在的問題。一方面，本發(fā)明提供了一種球墨鑄鐵管內襯層組合物，它包含0. 55-0. 85質量份的高爐礦渣粉，其中，根據(jù)GB 203所規(guī)定的試驗方法，所述高爐礦渣粉的(Ca0+Mg0+Al203)/(Si02+Mn0+Ti02)彡1. 6 ；根據(jù)GB 8074所測定的高爐礦渣粉的比表面積為300-450m2/kg ；0. 15-0. 45質量份的52. 5硅酸鹽水泥；1. 8-2. 1質量份的砂；以及水。在一個優(yōu)選的實施方式中，所述高爐礦渣粉通過45 μ m的方孔篩的篩余為 1-12%。在另一個優(yōu)選的實施方式中，該組合物包含0. 45-0. 55質量份的水。在另一個優(yōu)選的實施方式中，該組合物包含0. 38-0. 5質量份的水，并且還包含
0.4-1. 5質量份的超塑化劑。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述超塑化劑選自水溶性羧酸類接枝共聚物或萘磺酸鹽甲醛羧合物。 在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述水選自飲用水。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述砂的粒徑不超過5mm。另一方面，本發(fā)明提供了一種球墨鑄鐵管，它包含上述球墨鑄鐵管內襯層組合物。再一方面，本發(fā)明提供了一種制備球墨鑄鐵管的方法，該方法包括以下步驟將0.55-0. 85質量份的高爐礦渣粉、0. 15-0.45質量份的52. 5硅酸鹽水泥和
1.8-2. 1質量份的砂在攪拌機中干混直至均勻；向所得的混合物中加入水，濕混得到流動直徑為100-1 IOmm的水泥砂漿；將得到的水泥砂漿輸送到球墨鑄鐵管體的內部，并離心旋轉所述球墨鑄鐵管體， 從而使得所述水泥砂漿均勻涂覆于所述球墨鑄鐵管體的內壁形成水泥內襯；其中，根據(jù)GB 203所規(guī)定的試驗方法，所述高爐礦渣粉的(Ca0+Mg0+Al203)/ (Si02+Mn0+Ti02)彡1.6;根據(jù)GB 8074所測定的高爐礦渣粉的比表面積為300-450m2/kg。在一個優(yōu)選的實施方式中，向所得的混合物中加入0. 45-0. 55質量份的水進行濕混。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在向所得的混合物中加入0. 38-0. 5質量份的水進行濕混，并添加0. 4-1. 5質量份的超塑化劑以調整水泥砂漿的流動直徑。在另一個優(yōu)選的實施方式中，該方法還包括將涂有水泥內襯的球墨鑄鐵管體放入養(yǎng)生倉內，通入40-60°C蒸汽密閉養(yǎng)護6-12小時。


圖1示出了本發(fā)明的水泥砂漿在5% MgSO4溶液中常溫浸泡一年半后的表觀照片。 如圖1所示，本發(fā)明的水泥砂漿在5% MgSO4溶液中常溫浸泡一年半后，其表面完好。圖2示出了現(xiàn)有技術的抗硫酸鹽水泥(SRC)砂漿在5% MgSO4溶液中常溫浸泡一年半后的表觀照片。如圖2所示，現(xiàn)有技術的抗硫酸鹽水泥(SRC)砂漿在5% MgSO4溶液中常溫浸泡一年半后，其表面完好。圖3示出了現(xiàn)有技術的52. 5硅酸鹽水泥砂漿在5% MgSO4溶液中常溫浸泡一年半后的表觀照片。如圖3所示，現(xiàn)有技術的52. 5硅酸鹽水泥砂漿在5% MgSO4溶液中常溫浸泡一年半后，表面嚴重變酥，質量損失大。圖4示出了本發(fā)明的水泥砂漿在5 % Na2SO4溶液中常溫浸泡一年半后的表觀照片。 如圖4所示，本發(fā)明的水泥砂漿在5% Na2SO4溶液中常溫浸泡一年半后，其表面完好。圖5示出了現(xiàn)有技術的52. 5硅酸鹽水泥砂漿在5% Na2SO4溶液中常溫浸泡一年半后的表觀照片。如圖5所示，現(xiàn)有技術的52. 5硅酸鹽水泥砂漿在5% Na2SO4溶液中常溫浸泡一年半后，邊角變酥并開始脫落。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，通過在球墨鑄鐵管內襯材料中采用大摻量的特定的工業(yè)副產(chǎn)品高爐礦渣，能夠大幅度減少水泥用量，減少CO2排放，實現(xiàn)鑄鐵管道生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保，解決了現(xiàn)有的抗硫酸鹽水泥產(chǎn)能少、價格高的問題以及使用普通硅酸鹽水泥帶來的潛在的內襯自身的溶出等耐久性問題?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明得以完成。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種球墨鑄鐵管內襯層組合物，它包含0. 55-0. 85質量份的高爐礦渣粉；0. 15-0. 45質量份的52. 5硅酸鹽水泥；1. 8-2. 1質量份的砂；以及0.45-0. 55 質量份的水。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種球墨鑄鐵管內襯層組合物，它包含0. 55-0. 85質量份的高爐礦渣粉；0. 15-0. 45質量份的52. 5硅酸鹽水泥；1. 8-2. 1質量份的砂；0. 38-0. 5質量份的水；以及0.4-1. 5質量份的超塑化劑。在本發(fā)明中，根據(jù)GB 203所規(guī)定的試驗方法，所述高爐礦渣粉的 (Ca0+Mg0+Al203) / (Si02+Mn0+Ti02)彡1. 6 ；根據(jù)GB 8074所測定的高爐礦渣粉的比表面積為 300-450m2/kg。較佳地，所述高爐礦渣粉通過45 μ m的方孔篩的篩余為1_12%。較佳地，所述超塑化劑選自水溶性羧酸類接枝共聚物或萘磺酸鹽甲醛羧合物。較佳地，所述水選自飲用水。較佳地，所述砂的粒徑不超過5mm。在本發(fā)明的第三方面，提供了一種球墨鑄鐵管，它包含上述球墨鑄鐵管內襯層組合物。在本發(fā)明的第四方面，提供了一種制備球墨鑄鐵管內襯層組合物的方法，該方法包括以下步驟按照配方，先將高爐礦渣粉、硅酸鹽水泥與砂一起加入攪拌機，干混50-90秒直至均勻，然后加入對應質量的水，濕混50-120秒，然后取出新拌砂漿測量它的流動直徑，控制在IOO-IlOmm內(流動直徑的測定方法如下使用內徑為60mm、高度為48mm的環(huán)，放置在一塊表面平整光滑的板子上，將環(huán)內裝滿新拌砂漿，然后將此環(huán)提起，在10秒內測量砂漿的展開直徑，取平均值，即為流動直徑；測量時保證水平且無振動干擾)，即得所需的內襯原材料。在本發(fā)明的第五方面，提供了一種制備球墨鑄鐵管的方法，該方法包括以下步驟將混合好的內襯原材料(水泥砂漿)輸送到球墨鑄鐵管體內部，然后通過高速的離心旋轉30-120秒，即可得到新內涂完畢的水泥內襯，然后將涂有水泥內襯的球墨鑄鐵管體放入養(yǎng)生倉中，通入40-60°C蒸汽密閉養(yǎng)護6-12小時，然后就可以得到養(yǎng)護完畢的帶有水泥內襯的球墨鑄鐵管。本發(fā)明的主要優(yōu)點在于本發(fā)明通過大量采用工業(yè)廢渣礦粉高摻量替代水泥，制備了適用于鑄鐵管道內襯的環(huán)保型高性能水泥基復合材料，尤其適用于用作飲用水或腐蝕性不強的工業(yè)用水的傳輸材料。既擴大了原材料的來源，節(jié)約能耗，又充分利用工業(yè)廢渣，達到保護環(huán)境、節(jié)約成本的目的。實施例下面結合具體的實施例進一步闡述本發(fā)明。但是，應該明白，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不構成對本發(fā)明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的試驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數(shù)按重量計。實施例1-3各個實施例中組合物的各個組分的配料質量比如下表所示
權利要求
1.一種球墨鑄鐵管內襯層組合物，它包含0. 55-0. 85質量份的高爐礦渣粉，其中，根據(jù)GB 203所規(guī)定的試驗方法，所述高爐礦渣粉的(CaCHMg(HAl2O3)/(Si02+Mn0+Ti02)彡1. 6 ；根據(jù)GB 8074所測定的高爐礦渣粉的比表面積為 300-450m2/kg ；0. 15-0. 45質量份的52. 5硅酸鹽水泥； 1.8-2. 1質量份的砂；以及水。
2.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述高爐礦渣粉通過45μ m的方孔篩的篩余為1-12%。
3.如權利要求1-2中任一項所述的組合物，其特征在于，它包含0.45-0. 55質量份的水。
4.如權利要求1-2中任一項所述的組合物，其特征在于，它包含0.38-0. 5質量份的水， 并且還包含0. 4-1. 5質量份的超塑化劑。
5.如權利要求4所述的組合物，其特征在于，所述超塑化劑選自水溶性羧酸類接枝共聚物或萘磺酸鹽甲醛羧合物。
6.如權利要求1所述的組合物，其特征在于，所述水選自飲用水。
7.如權利要求1-2中任一項所述的組合物，其特征在于，所述砂的粒徑不超過5mm。
8.—種球墨鑄鐵管，它包含權利要求1-7中任一項所述的球墨鑄鐵管內襯層組合物。
9.一種制備球墨鑄鐵管的方法，它包括以下步驟將0. 55-0. 85質量份的高爐礦渣粉、0. 15-0. 45質量份的52. 5硅酸鹽水泥和1. 8-2. 1 質量份的砂在攪拌機中干混直至均勻；向所得的混合物中加入水，濕混得到流動直徑為IOO-IlOmm的水泥砂漿； 將得到的水泥砂漿輸送到球墨鑄鐵管體的內部，并離心旋轉所述球墨鑄鐵管體，從而使得所述水泥砂漿均勻涂覆于所述球墨鑄鐵管體的內壁形成水泥內襯；其中，根據(jù)GB 203所規(guī)定的試驗方法，所述高爐礦渣粉的(CaCHMg(HAl2O3)/ (Si02+Mn0+Ti02)彡1.6;根據(jù)GB 8074所測定的高爐礦渣粉的比表面積為300-450m2/kg。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述高爐礦渣粉通過45μ m的方孔篩的篩余為1-12%。
11.如權利要求9-10中任一項所述的方法，其特征在于，向所得的混合物中加入 0. 45-0. 55質量份的水進行濕混。
12.如權利要求9-10中任一項所述的方法，其特征在于，在向所得的混合物中加入 0. 38-0. 5質量份的水進行濕混，并添加0. 4-1. 5質量份的超塑化劑以調整水泥砂漿的流動直徑。
13.如權利要求9-10中任一項所述的方法，其特征在于，該方法還包括將涂有水泥內襯的球墨鑄鐵管體放入養(yǎng)生倉內，通入40-60°C蒸汽密閉養(yǎng)護6-12小時。
14.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述超塑化劑選自水溶性羧酸類接枝共聚物或萘磺酸鹽甲醛羧合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及球墨鑄鐵管內襯層組合物、包含其的球墨鑄鐵管及制備方法，提供了一種球墨鑄鐵管內襯層組合物，它包含0.55-0.85質量份的高爐礦渣粉，其中，根據(jù)GB 203所規(guī)定的試驗方法，所述高爐礦渣粉的(CaO+MgO+Al2O3)/(SiO2+MnO+TiO2)≥1.6；根據(jù)GB 8074所測定的高爐礦渣粉的比表面積為300-450m2/kg；0.15-0.45質量份的52.5硅酸鹽水泥；1.8-2.1質量份的砂；以及水。
文檔編號F16L9/153GK102320792SQ201110143028
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者劉佳, 孫恕, 陳銳 申請人:圣戈班管道系統(tǒng)有限公司