[发明专利]球墨铸铁管内衬层组合物、包含其的球墨铸铁管及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于给排水设备领域，涉及一种球墨铸铁管内衬层组合物。本发明还涉及包含该组合物的球墨铸铁管。

背景技术

球墨铸铁管由球墨铸铁管体、锌层、沥青加水泥砂浆内衬构成，用作水的传输。其中的水泥砂浆内衬用于隔离水与球墨铸铁管体，达到保护球墨铸铁管体的目的。

水泥砂浆内衬在输水管道中直接与水接触，它的用途有许多要求限制。首先，内衬必须保证铸铁管足够长的寿命，提供30年以上的输水服务；第二，成本不能太高，否则无法保证经济效益；第三，控制水泥砂浆的化学侵蚀，保证良好的耐久性；第四，对于水泥的使用，也要响应国家的低碳要求，节能减排。

由普通硅酸盐水泥或者抗硫酸盐水泥与砂、水为原材料制成砂浆，通过离心工艺，在球墨铸铁管内壁形成一层水泥砂浆，再通过蒸汽养护(也可以使用自然养生，但是耗时比较长)，即得到水泥砂浆内衬，这是球墨铸铁管行业目前的普遍状况。

传统的球墨铸铁管普遍使用硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥来制备水泥内衬。硅酸盐水泥通常允许掺加不超过5％的混合材。普通硅酸盐水泥通常允许掺加5-20％的混合材。传统上用来制备球墨铸铁管水泥内衬的水泥包括未掺加混合材的硅酸盐水泥、掺加了混合材的硅酸盐水泥与掺加了混合材的普通硅酸盐水泥三种。混合材可以是活性混合材或者非活性混合材。

如果水泥内衬是由未掺加混合材的硅酸盐水泥或者掺加了非活性的混合材的硅酸盐水泥制备的，则在流水作用下，水泥中的Ca(OH)₂成分容易溶出，使水泥石结构变得疏松，当水泥浆体中Ca(OH)₂全部被溶出后，水泥水化产物水化硅酸钙中的钙将进一步溶出，水化硅酸钙转变成没有胶凝能力的硅酸，将最终导致水泥砂浆内衬对铸铁管保护的失效。

掺加了活性混合材的普通硅酸盐水泥能够在一定程度上解决Ca(OH)₂容易溶出的问题。水泥企业为了尽可能多地降低生产成本，希望尽量多地在普通硅酸盐水泥中掺加混合材。但是，如果掺入过多的混合材，会导致水泥的成分无法控制，质量不稳定，更会影响水泥的强度，而且会造成水泥砂浆内衬的卫生状况得不到保证。

另外，由硅酸盐水泥或者普通硅酸盐水泥制备的球墨铸铁管水泥内衬不具备长期使用过程中的抗硫酸盐侵蚀性能。

为了克服上述普通硅酸盐水泥的缺陷，也有人提出使用抗硫酸盐水泥(特种水泥材料)。但是，目前的国内市场，特种水泥材料产能过低，价格偏高，大批量使用时带来生产安排上的不便，容易造成断货。另外，由于抗硫酸盐水泥中不添加混合材，所以能耗比较高，不能响应国家的节能减排政策。而且抗硫酸盐水泥只是对一定浓度的硫酸根离子的纯硫酸盐有耐蚀性，但是相对的抗酸碱性不够好，使用寿命相对缩短。

因此，本领域迫切需要开发出一种替代现有的铸铁管内衬的新材料，其能解决现有的抗硫酸盐水泥产能少、价格高的问题以及使用普通硅酸盐水泥带来的潜在的内衬自身的溶出等耐久性问题，并能大幅度减少水泥用量，减少CO₂排放，实现铸铁管道生产的节能环保。

发明内容

本发明提供了一种新颖的球墨铸铁管内衬层组合物、包含其的球墨铸铁管及制备方法，从而解决了现有技术中存在的问题。

一方面，本发明提供了一种球墨铸铁管内衬层组合物，它包含：

0.55-0.85质量份的高炉矿渣粉，其中，根据GB 203所规定的试验方法，所述高炉矿渣粉的(CaO+MgO+Al₂O₃)/(SiO₂+MnO+TiO₂)≥1.6；根据GB 8074所测定的高炉矿渣粉的比表面积为300-450m²/kg；

0.15-0.45质量份的52.5硅酸盐水泥；

1.8-2.1质量份的砂；以及

水。

在一个优选的实施方式中，所述高炉矿渣粉通过45μm的方孔筛的筛余为1-12％。

在另一个优选的实施方式中，该组合物包含0.45-0.55质量份的水。

在另一个优选的实施方式中，该组合物包含0.38-0.5质量份的水，并且还包含0.4-1.5质量份的超塑化剂。

在另一个优选的实施方式中，所述超塑化剂选自：水溶性羧酸类接枝共聚物或萘磺酸盐甲醛羧合物。

在另一个优选的实施方式中，所述水选自饮用水。

在另一个优选的实施方式中，所述砂的粒径不超过5mm。

另一方面，本发明提供了一种球墨铸铁管，它包含上述球墨铸铁管内衬层组合物。