[发明专利]一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料及其制备方法，该水下修补材料由硫铝酸盐水泥、海工硅酸盐水泥、粉煤灰、可再分散性乳胶粉、改性环氧树脂、有机抗蚀剂、膨胀剂、水下抗分散剂、改性珊瑚砂、高效聚羧酸减水剂制备而成，其中，改性珊瑚砂为表面包覆有疏水涂层的珊瑚砂，改性环氧树脂为偶联有纳米聚硫橡胶粉和纳米石墨粉的水性环氧树脂。本发明利用人工破碎珊瑚砂取代天然河砂，将水泥砂浆同环氧树脂复合，提高水下修补材料粘结性能，复掺水下抗分散剂和有机抗蚀剂减少浆体损失并在钢筋表面形成钝化膜，并掺加复合型膨胀剂，多膨胀源连续膨胀提高水下修补材料和原构件间贴合度，堵塞有害离子侵蚀通道。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别涉及一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的发展，近年来，沿海海域修建了大量跨海大桥及离岸设施，如海上石油平台、港口、风力发电站等。然而这些混凝土结构在服役期内始终处于复杂的环境中，如海面上时刻不停且强弱不均匀的冲刷作用、强紫外线的辐射作用、各类侵蚀性离子的强腐蚀作用等都会造成混凝土结构性能的劣化，极大地影响了混凝土结构的使用寿命。考虑到混凝土结构体积庞大，发生损伤后，其剩余使用寿命和重新修建的造价因素，现有技术一般不做报废处理，而是采用水下修补材料进行结构损伤修复。然而，部分跨海大桥及离岸设施远离大陆，造成当地传统砂石资源稀缺，若采用船舶运输，不仅运费高昂也易受海上风浪影响，势必造成工期延误。

发明内容

本发明利用海洋环境下丰富的珊瑚砂资源制备一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料，以解决沿海地区传统砂石资源稀缺的问题，具有广阔的应用前景和经济社会效益。

第一方面，本发明提供了一种基于海水和珊瑚砂的水下修补材料，按重量份计包括如下组分：

其中，改性珊瑚砂为表面包覆有疏水涂层的珊瑚砂；

改性环氧树脂为偶联有纳米聚硫橡胶粉和纳米石墨粉的水性环氧树脂。

优选地，水性环氧树脂通过钛酸酯偶联剂与纳米聚硫橡胶粉及纳米石墨粉偶联。

优选地，水性环氧树脂为双酚F型环氧树脂。

优选地，水性环氧树脂、纳米聚硫橡胶粉和纳米石墨粉的重量比为(80～200)：(2～8)：1。

优选地，珊瑚砂表面包覆的疏水涂层由硅烷喷雾形成，硅烷为甲硅烷或乙硅烷。

优选地，可再分散性乳胶粉通过以下步骤制备得到：

(1)按重量比(60～75):(12～25)：1将聚丙烯醋酸酯乳液、聚乙烯醇及甲基丙烯酸甲酯加入反应釜中得混合液A；

(2)按混合液A的0.5wt％～2.0wt％滴加聚乙烯醇水溶液，搅拌20～35min后，升温至80～95℃，按混合液A的0.2wt％～1.2wt％滴加偶氮二异丁腈，保温1～2.5h；

(3)反应液冷却至室温后转移至干燥塔内，按反应液的3wt％加入二氧化硅粉末，喷雾干燥5～35min，喷雾干燥塔进口温度为180～250℃。

优选地，有机抗蚀剂中包含氨基硅烷偶联剂和水溶性有机物，水溶性有机物指的是聚乙二醇、三乙烯四胺。

优选地，有机抗蚀剂的制备方法包含以下步骤：将2～5重量份聚乙二醇、0.01～0.1重量份氨基硅烷偶联剂和1重量份三乙烯四胺混合，得水溶性混合物B；将1重量份碳酸锂、0.2～0.7重量份偏铝酸盐速凝剂、0.04～0.3重量份聚丙烯酰胺和5～9重量份去离子水混合，以120r/min～200r/min的转速搅拌10min～25min，升温至65℃～90℃，滴加水溶性混合物B，继续搅拌4min～10min后，调节pH值至7～8，得有机抗蚀剂。