一种用于热力管道修复的绝热材料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于热力管道修复的绝热材料，包括50-99重量份CGM灌浆料和1-50重量份二氧化硅气凝胶，还包括水，所述水的加入量为所述CGM灌浆料和所述二氧化硅气凝胶的总量的10-30wt％，其中，所述二氧化硅气凝胶为粒径90-150目的二氧化硅气凝胶粉；所述绝热材料的制备方法，首先将一定量的CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶进行混合；然后向混合物中加入一定量的水，并搅拌均匀形成；其使用过程中，需要在常温下固化，也可在在常温下固化24-96h后，在50℃下继续固化2-6h。本发明提供了绝热材料配方简单、可常温固化形成。
【专利说明】一种用于热力管道修复的绝热材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种绝热材料，具体涉及一种用于热力管道修复的绝热材料和其制备方法，以及该绝热材料的应用，属于热力管线工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在集中供热、集中供冷等领域，常采用热力管线来输送蒸汽、冷水或热水等介质，热力管线由热力管道连接而成，常用的热力管道通常包含内输送管、外护壳体以及位于外护壳体和内输送管之间的绝热层，热力管道具有优良的保温性能，从而可以减少介质传输过程中的热量损失。对于直埋热力管线而言，在管网长期运行过程中，高温的介质会让绝热层逐渐老化；另外，外护壳体的损坏会造成外界环境中的水气进入到绝热层中，进入绝热层的水被内输送管内的介质加热后形成的高温水会加速绝热层的老化，老化后的绝热层体积会缩减，从而使绝热层中出现空腔，进而大大降低了热力管线的绝热性能，使管网热量严重损失；此外，高温水在绝热层老化形成的空腔中流动，逐渐进入检查井后，井盖上面会出现“冒热气”的现象，甚至有些埋深较浅的管线，直接从地面冒出，不仅影响环境，甚至还会造成安全事故，因此需要及时修复损坏的热力管道，维护热力管线的正常运行。
[0003]目前，热力管道修复常用的方法是开挖路面，将原有管道整体取出并用新的热力管道替换掉损坏的管道，或在内输送管上重新配置新的保温层，再装入外护壳体，整体埋入地下。但是这种开挖路面的修复方法受市政管理方面的限制，且施工周期相对较长，给城市交通带来诸多不便。
[0004]为此，中国专利文献CN101619798A公开了一种直埋式热力管道保温层不开挖修复工艺及上述工艺使用的浆料，其是利用原管道设在地面上的两个相临的检查井，将外壳体两端钻孔，先利用高压气流将破损、粉化的废弃保温材料排出，再利用相关设备将保温材料注入外层壳体与内管之间形成新的保温层。上述保温材料是由一定配比的海泡石、珍珠岩、膨胀土、无尘石棉、快速渗透剂、硅酸铝纤维棉、羧甲基纤维素、硅胶、快速渗透剂、有机硅料和水组成。该保温材料由十种以上的成分组成，为达到使用目的，各成分的配比需要严格控制的所需的范围内，成分配比复杂，并且由于该保温材料的组成成分中包括多种无机材料和多种有机材料，使其固化完成后，无机分子与有机分子间不能充分结合，造成保温材料固化后形成的材料具有可肉眼观测到的裂缝，保温层中分布的空隙(或裂缝)不仅降低了保温层的强度，更降低了保温层的保温效果，同时如果外界环境中水份渗入保温层空隙后仍然会出现“冒热气”的现象，从而加速新保温层的老化，降低保温层的使用寿命。
[0005]另外，上述保温材料的固化过程中需要利用热力管网向工作钢管通蒸汽，使浆料缓慢升温至150-160°C后，保温70-80小时，加温过程中，保温料浆的水分通过两侧开口和原管道的排潮管排出。在上述固化过程中，需要对保温材料进行高温辅助处理，且保温时间较长，造成了能源的浪费。
【发明内容】
[0006]为解决现有技术中，热力管道修复材料配方复杂、固化后容易形成裂缝，降低保温效果，影响保温层使用寿命的问题，以及现有保温材料固化过程繁琐、需要高温且固化时间长的问题，本发明提供一种配方简单、可常温固化的保温材料。
[0007]为此，本申请采取的技术方案为:
[0008]一种用于热力管道修复的绝热材料，包括CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶。
[0009]上述用于热力管道修复的绝热材料，包括50-99重量份CGM灌浆料和1_50重量份二氧化娃气凝胶。
[0010]上述用于热力管道修复的绝热材料，还包括水，所述水的加入量为所述CGM灌浆料和所述二氧化娃气凝胶的总量的10-30wt%。
[0011]上述用于热力管道修复的绝热材料，包括90-99重量份CGM灌浆料和1_10重量份二氧化硅气凝胶。
[0012]上述用于热力管道修复的绝热材料，所述二氧化硅气凝胶为粒径90-150目的二氧化硅气凝胶粉。
[0013]本发明还提供了上述用于热力管道修复的绝热材料的制备方法，包括将一定量的CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶进行混合。
[0014]上述用于热力管道修复的绝热材料的制备方法，还包括，向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入一定量的水，并搅拌均匀的过程。
[0015]上述用于热力管道修复的绝热材料的应用中，在常温下固化。
[0016]上述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化的过程中，保持环境湿度为50% -55%。
[0017]上述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化24_96h后，在50°C下继续固化2-6h。
[0018]上述用于热力管道修复的绝热材料在所述固化过程中，在所述绝热材料表面喷洒水以对所述绝热材料进行养护。
[0019]一种热力管道，包括由上述用于热力管道修复的绝热材料形成的绝热层。
[0020]上述热力管道还包括内输送管和塑料外壳，所述绝热层设置于所述内输送管和所述塑料外壳之间。
[0021]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0022]1、CGM灌浆料常用于地脚螺栓锚固、飞机跑道抢修、核电设备固定、路桥工程加固，机器底座、钢结构与地基怀口、设备基础的二次灌浆、栽埋钢筋、混凝土结构加固和改造，机电设备安装，轨道及钢结构安装，静力压桩工程封桩等，之所以在这些场合热衷于使用CGM灌浆料，是因为其具有流动性能很好、易于散热，硬化时间短且强度高的特点，可以实现修复材料的快速硬化，且耐久性和耐候性好。但是，由于其易于散热且固化后容易开裂的缺点，限制了其作为保温材料的应用。而本 申请人:通过创造性的劳动，将CGM灌浆料与二氧化硅气凝胶相结合，形成一种导热系数低，流动性能好的绝热材料，通过在CGM灌浆料中加入二氧化硅气凝胶，使得混合后的绝热浆料可自然固化，不需要加热，且固化后形成的材料没有肉眼可观测到的裂纹。
[0023]2、本发明所述用于热力管道修复的绝热材料，经常温固化一定时间后，将固化温度升高到50°C下继续固化，得到的绝热材料导热系数比常温固化的绝热材料导热系数低。
[0024]3、本发明所述用于热力管道修复的绝热材料，选择粒径范围为90-150目的二氧化硅气凝胶，此时获得的绝热浆料的导热系数较低、且强度较高。
[0025]4、本发明所述用于热力管道修复的绝热材料，在固化过程中间隔一段时间进行喷水养护，或在固化过程中保持环境湿度在50-55%内，可以进一步保证绝热材料无皴裂固化。
【具体实施方式】
[0026]本申请选用的CGM灌浆料可以选用市售的所有CGM灌浆料。
[0027]实施例1
[0028](I)将99g CGM灌浆料(北京宝鼎盛世隆工程技术有限公司，CGM-1灌浆料)和Ig粒径为100目的二氧化硅气凝胶进行混合；
[0029](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入30g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0030](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化72h，得到固化后的绝热材料样品Si，肉眼观察此固化样品无开裂现象。
[0031]实施例2
[0032](I)将95g CGM灌浆料(北京宝鼎盛世隆工程技术有限公司，CGM-1灌浆料)和5g粒径为110目的二氧化硅气凝胶进行混合；
[0033](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入28g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0034](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在22°C下固化96h，得到固化后的绝热材料样品S2，肉眼观测此固化样品无开裂现象，在上述固化过程中每隔8小时在材料表面喷洒少量的水，以对产品进行养护。
[0035]实施例3
[0036](I)将50g CGM灌浆料(北京宝鼎盛世隆工程技术有限公司，CGM-1灌浆料)和50g粒径为150目的二氧化硅气凝胶进行混合；
[0037](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入1g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0038](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化72h，得到固化后的绝热材料样品S3，此固化样品无开裂现象。
[0039]实施例4
[0040](I)将90g CGM灌浆料(山东拓达建材有限公司，CGM380灌浆料)和1g粒径为90目的二氧化硅气凝胶进行混合；
[0041 ] (2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入25g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0042](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在25°C下固化96h，得到固化后的绝热材料样品S4，此固化样品无开裂现象，在上述固化过程中每隔8小时在材料表面喷洒少量的水，以对产品进行养护，得到无开裂的固化样品。
[0043]实施例5
[0044](I)将60g CGM灌浆料(广州拓达建材有限公司，CGM-2灌浆料)和40g粒径为100目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0045](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入13g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0046](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化72h，得到固化后的绝热材料样品S5，此固化样品无开裂现象。
[0047]实施例6
[0048](I)将60g CGM灌浆料(广州拓达建材有限公司，CGM-2灌浆料)和40g粒径为100目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0049](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入13g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0050](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化24h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化4h，得到固化后的绝热材料样品S6，此固化样品无开裂现象。
[0051]实施例7
[0052](I)将70g CGM灌浆料(北京纽维逊建筑工程技术有限公司，CGM270灌浆料)和30g粒径为120目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0053](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入15g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0054](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化48h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化4h，得到固化后的绝热材料样品S7，此固化样品无开裂现象。
[0055]实施例8
[0056](I)将80g CGM灌浆料(山东拓达建材有限公司，CGM290灌浆料)和20g粒径为120目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0057](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入20g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0058](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化24h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化4h，得到固化后的绝热材料样品S8，此固化样品无开裂现象。
[0059]实施例9
[0060](I)将65g CGM灌浆料(北京纽维逊建筑工程技术有限公司，CGM340灌浆料)和35g粒径为130目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0061 ] (2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入14g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0062](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化36h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化6h，得到固化后的绝热材料样品S9，此固化样品无开裂现象。
[0063]实施例10
[0064](I)将85g CGM灌浆料(广州拓达建材有限公司，CGM-3灌浆料)和15g粒径为110目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0065](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入23g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0066](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化24h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化2h，得到固化后的绝热材料样品S10，此固化样品无开裂现象。
[0067]实施例11
[0068](I)将90g CGM灌浆料(山东拓达建材有限公司，CGM380灌浆料)和1g粒径为90目的二氧化硅气凝胶进行混合；
[0069](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入25g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管道修复的绝热材料。
[0070](3)将所述用于热力管道修复的绝热材料在22°C下，保持环境湿度为53%固化96h，得到固化后的绝热材料样品S11，此固化样品无开裂现象。
[0071]实施例12
[0072]—种热力管道，由内向外依次包括内输送管、绝热层和塑料外壳，绝热层由50-99重量份CGM灌浆料和1-50重量份二氧化硅气凝胶加水混合后固化形成，其中所述水的加入量为所述CGM灌浆料和所述二氧化硅气凝胶的总量的10-30被％。在实际应用中，所述内输送管可以是钢管、铜管以及塑料管等现有公知的介质输送管道，所述塑料外壳可以是包括不同等级的聚乙烯管道，如高密度聚乙烯，还可以是聚丙烯、聚丁烯管材等现有公知的塑料管道。所述绝热材料的配比可以是实施例1-11中的配比，也可以是其它的配比关系，只要在本申请要求的范围内即可。
[0073]对比例I
[0074]向10gCGM灌浆料(山东拓达建材有限公司，CGM270灌浆料)中加入30g /K，并搅拌均匀，在常温下固化72h后，得到固化后的对比样品D1，该固化样品表面存在明显的裂缝。
[0075]对比例2
[0076]向10gCGM灌浆料(北京纽维逊建筑工程技术有限公司，CGM270灌浆料)中加入30g水，并搅拌均匀，在常温下固化48h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化4h，得到固化后的对比样品D2，该固化样品表面存在明显的裂缝。
[0077]对比例3
[0078](I)将80g CGM灌浆料(山东拓达建材有限公司，CGM290灌浆料)和20g粒径为
50目二氧化硅气凝胶进行混合；
[0079](2)向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入20g /K，并搅拌均匀，形成所需的用于热力管线修复材料。
[0080](3)将所述用于热力管线修复材料在常温下固化24h后，将其置入烘箱中，在50°C下继续固化4h，得到固化后的对比样品D3。
[0081]评价例
[0082]依据GB/T10295-2008，使用导热系数仪(北京五洲东方科技发展有限公司、EK0-074-200)测量上述实施例及对比例中样品的导热系数λ 50，其测定数据如表I所示。
[0083]表I产品导热系统测定数据
[0084]
【权利要求】
1.一种用于热力管道修复的绝热材料，其特征在于，包括CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶。
2.根据权利要求1所述的用于热力管道修复的绝热材料，其特征在于，包括50-99重量份CGM灌浆料和1-50重量份二氧化硅气凝胶。
3.根据权利要求1或2所述的用于热力管道修复的绝热材料，其特征在于，还包括水，所述水的加入量为所述CGM灌浆料和所述二氧化硅气凝胶的总量的10-30wt%。
4.根据权利要求3所述的用于热力管道修复的绝热材料，其特征在于，包括90-99重量份CGM灌浆料和1-10重量份二氧化硅气凝胶。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于热力管道修复的绝热材料，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶为粒径90-150目的二氧化硅气凝胶粉。
6.—种权利要求1-5任一所述的用于热力管道修复的绝热材料的制备方法,包括将一定量的CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶进行混合。
7.根据权利要求6所述的用于热力管道修复的绝热材料的制备方法，还包括，向CGM灌浆料和二氧化硅气凝胶的混合物中加入一定量的水，并搅拌均匀的过程。
8.一种用于热力管道修复的绝热材料的应用，其特征在于，权利要求1-7任一所述的用于热力管道修复的绝热材料，在常温下固化。
9.根据权利要求8所述用于热力管道修复的绝热材料的应用，其特征在于，所述的用于热力管道修复的绝热材料在常温下固化的过程中，保持环境湿度为50% -55%。
10.根据权利要求8所述用于热力管道修复的绝热材料的应用，其特征在于，在常温下固化24-96h后，在50°C下继续固化2-6h。
11.根据权利要求8-10任一所述用于热力管道修复的绝热材料的应用，其特征在于，在所述固化过程中，在所述绝热材料表面喷洒水以对所述绝热材料进行养护。
12.一种热力管道，其特征在于，包括由权利要求1-5任一所述的用于热力管道修复的绝热材料形成的绝热层。
13.根据权利要求12所述的热力管道，其特征在于，所述热力管道还包括内输送管和塑料外壳，所述绝热层设置于所述内输送管和所述塑料外壳之间。
【文档编号】F16L59/16GK104075077SQ201410255364
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月10日 优先权日:2014年6月10日
【发明者】周抗冰, 张骁飞 申请人:北京豪特耐管道设备有限公司