阅读说明：本技术 一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法 (Novel construction method for quickly repairing leakage of underwater pipeline ) 是由 陆志华 陈丽萍 于 2020-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法,通过在渗漏管道的拟浇筑区域安装U型钢制护套并浇灌聚合物树脂混凝土实现水下管道渗漏快速修复,还提供了所述聚合物树脂混凝土的组成配比：聚合物树脂基体12-20％,水泥7-15％,石子30-40％,促进剂0.07-0.12％,引发剂0.07-0.12％,余量为砂子,所述聚合物树脂基体为环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、取代乙烯的组合物；所述聚合物树脂混凝土可以促进界面浸润从而获得较好的湿粘结强度。(The invention provides a novel construction method for rapidly repairing leakage of an underwater pipeline, which realizes rapid repair of leakage of the underwater pipeline by installing a U-shaped steel sheath in a to-be-poured area of the leakage pipeline and pouring polymer resin concrete, and also provides a composition ratio of the polymer resin concrete: 12-20% of polymer resin matrix, 7-15% of cement, 30-40% of stones, 0.07-0.12% of accelerator, 0.07-0.12% of initiator and the balance of sand, wherein the polymer resin matrix is a composition of epoxy resin, polyurethane prepolymer, unsaturated polyester and substituted ethylene; the polymer resin concrete can promote interface infiltration so as to obtain better wet bonding strength.)

一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法

技术领域

本发明涉及水下管道修复技术领域，具体涉及一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法。

背景技术

水下管线的泄漏不仅会造成浪费，而且会造成环境污染。以海上石油平台沉箱管为例，沉箱管会受到海水的腐蚀而穿孔泄漏，从而对海洋环境造成污染。如果泄漏的部位处于水上，可以采用普通的修复材料予以修复，但是对于处在水下的管线还缺少有效的修复方法，一般只采取临时的方法处理，比如包裹覆盖，这种做法只能减缓泄漏，不能解决泄漏问题。需要一种快速的水下泄漏修复技术，以解决水下管线的泄漏问题，并同时解决因管壁减薄而造成的安全隐患。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法，包括以下步骤：

(1)渗漏部位定位与清基

查明渗漏部位后，用高压水枪对渗漏处及***区域进行整体清洁，除去表面杂物，对管道渗漏部位底部一定范围进行清基；

(2)护套安装

在管道的拟浇筑区域安装一个U型钢制护套，所述U型钢制护套顶部前后设有侧板，顶部设有盖板，安装完成后，在水下管道和U型钢制护套下方抛入大量块石，使水下管道和U型钢制护套处于稳定的固定状态；

(3)浇灌修复

将拌和好的聚合物树脂混凝土浇灌到所述U型钢制护套内，倒满后盖上盖板，紧固，待浇灌的聚合物树脂混凝土固化后，即完成渗漏修复；

所述聚合物树脂混凝土包括聚合物树脂基体、石子、砂子、水泥、促进剂和引发剂，其组成配比为：聚合物树脂基体12-20％，水泥7-15％，石子30-40％，促进剂0.07-0.12％，引发剂0.07-0.12％，余量为砂子，所述聚合物树脂基体为环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、取代乙烯的组合物；

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂与活性稀释剂的组合物；

所述聚氨酯预聚体的制备方法为：脱水干燥的蓖麻油中边搅拌边缓慢加入-NCO/-OH摩尔比为2.2的二异氰酸酯，反应温度控制在60-70℃，搅拌反应1h，冷却制得聚氨酯预聚体；

优选的，所述步骤(3)中，若渗漏部位较大，需在浇灌前用一张薄铁皮包住缝面，再浇灌混凝土；

更进一步优选的，所述步骤(3)中，先在管道上的拟浇筑区域依次包覆橡胶层和金属卷材层，且外周以箍圈紧固后，再安装护套进行浇灌。

优选的，所述聚合物树脂混凝土的拌和方法为：按配比量，将搅拌均匀的聚合物树脂基体加入促进剂搅拌均匀，再加入引发剂搅拌均匀，倒入已经预先混合均匀的干燥石子、砂子和水泥中再次搅拌均匀，得到所述聚合物树脂混凝土。

优选的，所述引发剂为偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂。

进一步优选的，所述引发剂是以聚氨酯为壁材，偶氮二异丁腈为芯材的微胶囊引发剂。

进一步优选的，所述微胶囊引发剂的制备方法为：

异佛尔酮二异氰酸酯与偶氮二异丁腈混合，其摩尔混合比例为3-4:1，作为油相体系，在1-2％的聚乙烯醇水溶液中加入0.5-1％的两性表面活性剂，作为水相体系，油相体系与水相体系按体积比1：(0.4-0.6)混合，6000-8000rpm快速搅拌5min，逐滴滴加混合体系体积0.01％的二丁基二月桂酸锡，在60-70℃下恒温磁力搅拌反应2-3h，反应完成后分离不溶物，洗涤干燥制得所述微胶囊引发剂。

本发明的有益效果为：

(1)本申请通过在渗漏管道的拟浇筑区域安装U型钢制护套并浇灌聚合物树脂混凝土实现水下管道渗漏快速修复。

(2)本申请以环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、取代乙烯的组合物为聚合物树脂基体，固化后生成的聚合物相互缠绕形成互穿结构，不仅提高固化韧性，且引入的一定量羟基与异氰酸基团，在浸润过程中,，使水膜迅速遭到破坏,缝隙中的水也参与到粘结剂的固化反应中，使浸润及扩散得以顺利进行，促进界面浸润从而获得较好的湿粘结强度。

(3)通过在管道上设置橡胶层和金属卷材层，可以充分发挥所述聚合物树脂混凝土与金属材料间良好的粘结性能以及固化强度高的优点，极大地提高修复效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是所述U型钢制护套与水下管道的连接示意图；

图2是实施例2中在安装护套前的水下管道处理示意图。

附图标记：1,-水下管道；2-U型钢制护套；3-侧板；4-盖板；5-橡胶层；6-金属卷材层；7-箍圈。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本申请的实施例涉及一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法，包括以下步骤：

(1)渗漏部位定位与清基

查明渗漏部位后，用高压水枪对渗漏处及***区域进行整体清洁，除去表面杂物，对管道渗漏部位底部一定范围进行清基；

(2)护套安装

在管道的拟浇筑区域安装一个U型钢制护套，所述U型钢制护套顶部前后设有侧板，顶部设有盖板，安装完成后，在水下管道和U型钢制护套下方抛入大量块石，使水下管道和U型钢制护套处于稳定的固定状态；

(3)浇灌修复

将拌和好的聚合物树脂混凝土浇灌到所述U型钢制护套内，倒满后盖上盖板，紧固，待浇灌的聚合物树脂混凝土固化后，即完成渗漏修复；

所述聚合物树脂混凝土包括聚合物树脂基体、石子、砂子、水泥、促进剂和引发剂，其组成配比为：聚合物树脂基体12-20％，水泥7-15％，石子30-40％，促进剂0.07-0.12％，引发剂0.07-0.12％，余量为砂子，所述聚合物树脂基体为环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、取代乙烯的组合物；

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂与活性稀释剂的组合物；

所述聚氨酯预聚体的制备方法为：脱水干燥的蓖麻油中边搅拌边缓慢加入-NCO/-OH摩尔比为2.2的二异氰酸酯，反应温度控制在60-70℃，搅拌反应1h，冷却制得聚氨酯预聚体。

聚合物树脂混凝土是以有机高分子材料和水泥共同作为胶凝材料而制得的混凝土。通常是在搅拌混凝土的同时掺加一定量的有机高分子聚合物，水泥的水化和聚合物的固化同时进行，相互填充形成整体结构，但聚合物与水泥之间并不发生化学反应，聚合物水泥混凝土与普通混凝土相比，具有抗拉、抗折强度高，固化快速，延性、粘结性和抗渗、抗冲击、耐磨性好等特点。

聚合物树脂混凝土与金属粘结牢固，可以对水下金属管道进行快速修补处理，水下粘结过程可分为两步，首先是胶凝材料在水中实现对被粘结物的接触湿润，然后与经胶凝材料湿润的被粘物之间实现粘结，然而在水下环境，水分子首先在被粘物表面覆盖了一层水膜，且由于被粘接基材表面粗糖度不同、小分子水在无机材料上的浸润能力以及毛细作用等，被粘基材表面的水很难被全部排开，固化后界面还容易发生水分子渗透，使得实际粘结强度远低于理想强度，本申请以环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、取代乙烯的组合物为聚合物树脂基体，固化后生成的聚合物相互缠绕形成互穿结构，不仅提高固化韧性，且引入的一定量羟基与异氰酸基团，在浸润过程中，使水膜迅速遭到破坏,缝隙中的水也参与到粘结剂的固化反应中，使浸润及扩散得以顺利进行，促进界面浸润从而获得较好的湿粘结强度。

石子和砂子需要干燥后使用，否则会影响性能，骨料的级配可按当地情况进行调整，若套管较大，则部分粒径可不大于40mm，一般不大于10mm，促进剂和引发剂的用量需随气温调节，夏天温度高应减少用量，冬天温度低应增加用量。

优选的，所述步骤(3)中，若渗漏部位较大，需在浇灌前用一张薄铁皮包住缝面，再浇灌混凝土；

渗漏部位的初步包裹可以使得浇灌的聚合物树脂混凝土不会被大量挤入管内，减少浇灌用量，也避免聚合物树脂混凝土对管内造成影响；

更进一步优选的，所述步骤(3)中，先在管道上的拟浇筑区域依次包覆橡胶层和金属卷材层，且外周以箍圈紧固后，再安装护套进行浇灌。

一般地，水下管道需要进行防腐处理，多采用耐腐蚀材料或在管道外设置防腐层，而所述聚合物树脂混凝土与耐腐蚀材料或防腐层的粘结性不如金属材料，当采用直接灌注时，固化后的粘结界面更容易被水分子渗透破坏，从而发生修复失效；通过在管道上设置橡胶层和金属卷材层，其中，橡胶层直接封堵缝面，金属卷材层则替换水下管道待修复面与所述聚合物树脂混凝土直接接触，最大程度发挥所述聚合物树脂混凝土与金属材料间良好的粘结性能，固化后的混凝土具有的高强度将橡胶层和金属卷材层紧固在浇筑区，可以充分发挥所述聚合物树脂混凝土与金属材料间良好的粘结性能以及固化强度高的优点，极大地提高修复效果。

优选的，所述聚合物树脂混凝土的拌和方法为：按配比量，将搅拌均匀的聚合物树脂基体加入促进剂搅拌均匀，再加入引发剂搅拌均匀，倒入已经预先混合均匀的干燥石子、砂子和水泥中再次搅拌均匀，得到所述聚合物树脂混凝土。

优选的，所述引发剂为偶氮类引发剂或有机过氧类引发剂。

进一步优选的，所述引发剂是以聚氨酯为壁材，偶氮二异丁腈为芯材的微胶囊引发剂。

进行浇灌的聚合物树脂混凝土要求具有良好的流动性，以满足施工条件，实现自流平和自密实，同时还要求能快速固化，一般来说，固化速度和混凝土稠度可以通过调节促进剂、引发剂以及骨料配比实现，但由于固化速度较快，则使得粘度快速增大，流动度降低，石膏性能下降，本申请以聚氨酯为壁材，将引发剂与聚合物树脂基体隔开，在拌和时，微胶囊可以在稀释剂以及剪切力作用下破裂参与固化，可以在不影响终固化强度的基础上减缓混凝土在拌和时的交联固化，提高其可施工性；同时壁材材料聚氨酯分散在固化体系中，作为固化物的固化物的增韧改性剂，提高其抗冲磨性能。

进一步优选的，所述微胶囊引发剂的制备方法为：

异佛尔酮二异氰酸酯与偶氮二异丁腈混合，其摩尔混合比例为3-4:1，作为油相体系，在1-2％的聚乙烯醇水溶液中加入0.5-1％的两性表面活性剂，作为水相体系，油相体系与水相体系按体积比1：(0.4-0.6)混合，6000-8000rpm快速搅拌5min，逐滴滴加混合体系体积0.01％的二丁基二月桂酸锡，在60-70℃下恒温磁力搅拌反应2-3h，反应完成后分离不溶物，洗涤干燥制得所述微胶囊引发剂。

实施例1

一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法，包括以下步骤：

(1)渗漏部位定位与清基

查明渗漏部位后，用高压水枪对渗漏处及***区域进行整体清洁，除去表面杂物，对管道渗漏部位底部一定范围进行清基；

(2)护套安装

在管道的拟浇筑区域安装一个U型钢制护套，所述U型钢制护套顶部前后设有侧板，顶部设有盖板，安装完成后，在水下管道和U型钢制护套下方抛入大量块石，使水下管道和U型钢制护套处于稳定的固定状态；

(3)混凝土拌和

按配比量，将搅拌均匀的聚合物树脂基体加入促进剂搅拌均匀，再加入引发剂搅拌均匀，倒入已经预先混合均匀的干燥石子、砂子和水泥中再次搅拌均匀，得到所述聚合物树脂混凝土；

所述聚合物树脂混凝土的配比量为：聚合物树脂基体12-20％，水泥7-15％，石子30-40％，促进剂0.07-0.12％，引发剂0.07-0.12％，余量为砂子，所述引发剂为偶氮二异丁腈；

所述聚合物树脂基体为双酚A型环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、苯乙烯以质量比7：8：2：3的组合物；

所述聚氨酯预聚体的制备方法为：脱水干燥的蓖麻油中边搅拌边缓慢加入-NCO/-OH摩尔比为2.2的二异氰酸酯，反应温度控制在60-70℃，搅拌反应1h，冷却制得聚氨酯预聚体；

(4)浇灌修复

将拌和好的聚合物树脂混凝土浇灌到所述U型钢制护套内，倒满后盖上盖板，紧固，待浇灌的聚合物树脂混凝土固化后，即完成渗漏修复；

若渗漏部位较大，需在浇灌前用一张薄铁皮包住缝面。

以表面涂覆有防腐层的金属管件为试件模拟进行水下水下浇灌，以商品化的MB-PBM-3聚合物混凝土为对比，测定本实施例所述聚合物树脂混凝土的水下粘结强度，两者的3d平均粘结强度分别为2.2MPa和2.4MPa，本实施例所述聚合物树脂混凝土具有更优的水下粘结强度。

实施例2

一种新型水下管道渗漏快速修复施工方法，包括以下步骤：

(1)渗漏部位定位与清基

查明渗漏部位后，用高压水枪对渗漏处及***区域进行整体清洁，除去表面杂物，对管道渗漏部位底部一定范围进行清基；

(2)护套安装

先在管道上的拟浇筑区域依次包覆三元乙丙橡胶层和不锈钢卷材层，且外周以箍圈紧固后，再安装一个U型钢制护套，所述U型钢制护套顶部前后设有侧板，顶部设有盖板，安装完成后，在水下管道和U型钢制护套下方抛入大量块石，使水下管道和U型钢制护套处于稳定的固定状态；

(3)混凝土拌和

按配比量，将搅拌均匀的聚合物树脂基体加入促进剂搅拌均匀，再加入引发剂搅拌均匀，倒入已经预先混合均匀的干燥石子、砂子和水泥中再次搅拌均匀，得到所述聚合物树脂混凝土；

所述聚合物树脂混凝土的配比量为：聚合物树脂基体12-20％，水泥7-15％，石子30-40％，促进剂0.07-0.12％，引发剂0.07-0.12％，余量为砂子，所述引发剂为偶氮二异丁腈；

所述聚合物树脂基体为环氧树脂、聚氨酯预聚体与不饱和聚酯、苯乙烯以质量比7：8：2：3的组合物；

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂与活性稀释剂的组合物，所述引发剂是以聚氨酯为壁材，偶氮二异丁腈为芯材的微胶囊引发剂；

所述聚氨酯预聚体的制备方法为：脱水干燥的蓖麻油中边搅拌边缓慢加入-NCO/-OH摩尔比为2.2的二异氰酸酯，反应温度控制在60-70℃，搅拌反应1h，冷却制得聚氨酯预聚体；

所述微胶囊引发剂的制备方法为：

异佛尔酮二异氰酸酯与偶氮二异丁腈混合，其摩尔混合比例为3-4:1，作为油相体系，在1-2％的聚乙烯醇水溶液中加入0.5-1％的两性表面活性剂，作为水相体系，油相体系与水相体系按体积比1：(0.4-0.6)混合，6000-8000rpm快速搅拌5min，逐滴滴加混合体系体积0.01％的二丁基二月桂酸锡，在60-70℃下恒温磁力搅拌反应2-3h，反应完成后分离不溶物，洗涤干燥制得所述微胶囊引发剂；

(4)浇灌修复

将拌和好的聚合物树脂混凝土浇灌到所述U型钢制护套内，倒满后盖上盖板，紧固，待浇灌的聚合物树脂混凝土固化后，即完成渗漏修复。

在下口内径200mm、上口内径100mm、高度300mm的坍落度筒中分三次填装入混凝土，每次填装捣固25次，填装完毕后抹平，将坍落度筒垂直提起，以实施例1所述聚合物树脂混凝土为对比，测定坍落度；测得两者的坍落度分别为135mm和162mm，本实施例所述聚合物树脂混凝土具有更高的流动度，同时，相比实施例1，本实施例同龄期的聚合物树脂混凝土的抗压强度稍有下降，弹性模量增大。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。