CN101906265A

CN101906265A - 海工混凝土在役快速修复材料及其施工技术

Info

Publication number: CN101906265A
Application number: CN 201010217688
Authority: CN
Inventors: 黄微波; 吕平; 李鑫茂; 张静
Original assignee: Qingdao University of Technology
Current assignee: Qingdao University of Technology
Priority date: 2010-07-05
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2010-12-08

Abstract

本发明公开了一种海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于它由A组分和R组分按体积比为1∶1反应生成；所述A组分是由20～70重量份低官能度多异氰酸酯和25～85重量份聚醚多元醇合成的半预聚物，R组分包括15～60重量份二胺类扩链剂，10～75重量份端氨基聚醚，10～70重量份端羟基聚醚。本发明的优点是：1)采用快速固化的喷涂聚脲弹性体材料，能够在短时间内固化成型，充分利用潮差时间对受损的海工混凝土结构进行修复处理；2)在防止海水侵蚀的同时还赋予材料耐磨、耐海水冲击等多项功能，有效延长了海工混凝土的使用寿命；3)100％固含量，不含有任何的挥发性有机溶剂，对海洋环境起到足够的环保作用。

Description

海工混凝土在役快速修复材料及其施工技术

技术领域

本发明涉及一种用于海工混凝土在役快速修复的材料及其施工技术，属高分子材料技术领域。

背景技术

目前我们国家正在大规模施工基础设施，道路、桥梁的建设也在日益增加。因此，桥梁结构的耐久性问题也日益受到人们的关注。随着海洋经济的迅速发展，利用海洋空间的进程加速，海洋混凝土结构工程，如防浪堤、码头、海上空港、海底隧道和跨海大桥等应用愈来愈广泛。在海洋环境条件下，海水的长期浸泡、侵蚀、风浪和潮汐的冲击都将会产生混凝土结构的工程腐蚀性问题。混凝土结构的腐蚀破坏主要是由于侵蚀性介质渗入混凝土结构内部，引起混凝土的碳化和钢筋的腐蚀破坏造成的。因此若要想达到大型基础设施对海工混凝土几十年甚至上百年的耐久性要求，就需要高性能的涂层材料。

很多的海工混凝土结构在使用一段时间后往往容易出现腐蚀现象，例如混凝土的剥落及钢筋外露等问题，直接影响到海工混凝土的使用寿命。因此，对于已经被腐蚀的海工混凝土就需要及时采取有效防护措施来保证混凝土结构不再被继续腐蚀，从而在一定程度上延长腐蚀环境下混凝土结构的使用寿命。

目前广泛采用的海工防腐涂料有：环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂及氯化橡胶等，但其对施工环境要求较高，常规施工较为困难。同时不能满足严酷的海洋环境要求，且这些材料中使用的有机溶剂会严重污染环境，危害人体健康，氯化橡胶甚至已被国际组织禁止生产。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种施工时间短、耐磨、环保、耐海水冲击的海工混凝土在役快速修复材料。

本发明的另一个目的是提供上述海工混凝土在役快速修复材料的施工技术。

一种海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于它由A组分和R组分按体积比为1∶1反应生成；所述A组分是由20～70重量份低官能度多异氰酸酯和25～85重量份聚醚多元醇合成的半预聚物，R组分包括15～60重量份二胺类扩链剂，10～75重量份端氨基聚醚，10～70重量份端羟基聚醚。

所述低官能度多异氰酸酯的官能度为1～2.5；聚醚多元醇的官能度为2～4。

所述的R组分还包括1～30重量份颜料、1～30重量份填料及1～30重量份助剂。

所述的半预聚物的游离异氰酸酯基含量在6％～25％之间，最优在9.5％～18.9％之间。

所述的低官能度多异氰酸酯为下列中的一种或几种：甲苯二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、亚苯基碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、多亚甲基二异氰酸酯、3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、高2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、环己二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯。例如烟台万华聚氨酯公司MDI-50、MDI-100LL、MDI-100，美国陶氏化学公司

143L。

所述的聚醚多元醇的羟基官能度为2～4，羟基当量在500～4000之间。例如天津石化三厂210、220、330、蓖麻油。

所述的二胺类扩链剂为3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺(DETDA)、4，4’-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(M-CDEA)、二甲巯基甲苯二胺(DMTDA)、N，N’-二烷基甲基二苯胺、异佛尔酮二胺中的一种或几种。如美国UOP公司

4100、

4200；美国雅保公司(Albemarle)的

300、

100、DETDA80。

所述的端氨基聚醚是含聚氧化乙烯或氧化丙烯主链的端氨基聚醚，其官能度为2～3。例如Huntsman公司

D-2000、D-4000、T-3000、T-5000。

所述的端羟基聚醚的羟基官能度为2～4，羟基当量在500～4000之间。所述端羟基聚醚具有代表性的例子包括下列中的一种或几种，但并不局限于这些：聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、蓖麻油及天津石化生产的TMN-350、TMN-450、TMN-3050、TMN-500、TMN-700等。例如，UCC公司聚己内酯(PCL)。

所述的颜料为黑浆、白浆、红浆、黄浆、绿浆、蓝浆中的一种或几种。

所述的填料为以下的一种或几种，但并不局限于这些：石膏粉、石灰粉、凹凸棒粘土、石英粉、石墨粉、钛白粉、陶土、蛭石粉、云母粉、重晶石、滑石粉、玻璃鳞片、碳酸钙粉、高岭土、硅灰石粉。

所述的助剂为催化剂、稀释剂、脱模剂、着色剂、填充剂、分散剂、防沉降剂、阻燃剂、防霉剂、抗静电剂、流平剂、偶联剂、水解稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、消泡剂和增塑剂中的一种或几种。例如Huntsman公司Jeffsol^TM PC、Jeffsol^TM EC稀释剂；德国BYK公司电中性润湿分散剂；南方化学有限公司Tixogel MP有机膨润土防沉降剂；英国奥布赖·威尔逊公司磷系阻燃剂甲基磷酸二甲酯(DMMP)；雅宝公司氢氧化铝阻燃剂；德国BYK公司BYK301、BYK302、BYK306、BYK307、BYK310、BYK331流平剂；安徽金威化工有限公司Tinuvin 327、Tinuvin 328、Tinuvin 770、Tinuvin 783光稳定剂；广州承诚化工有限公司Irganox 1076抗氧剂等。

所述海工混凝土在役快速修复材料的施工技术包括以下步骤：(1)首先清洁受损混凝土表面并除掉表面的残留物及盐分；(2)采用底漆、封孔腻子和修补腻子对已经清洁的混凝土基材进行处理；(3)将上述A、R两组分按体积比1∶1喷涂于经过处理的受损混凝土基材表面形成快速修复聚脲弹性体涂层。

本发明的优点是：1)采用快速固化的喷涂聚脲弹性体材料，能够在短时间内固化成型，充分利用潮差时间对受损的海工混凝土结构进行修复处理；2)在防止海水侵蚀的同时还赋予材料耐磨、耐海水冲击等多项功能，有效延长了海工混凝土的使用寿命；3)100％固含量，不含有任何的挥发性有机溶剂，对海洋环境起到足够的环保作用。

具体实施方式

下面通过具体实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅仅局限于以下实施例中。

实施例1：(1)首先采用电动钢刷清洁掉受损混凝土表面的海生物以及受腐蚀后的剥落产物，然后使用高压水枪冲洗掉基材表面的所有残留物及盐分，使得基材完全呈现出混凝土实体结构；(2)对已经清洁的混凝土基材进行处理，基材处理体系包括：底漆、封孔腻子、修补腻子。底漆为配套底漆树脂的有机溶液，配套腻子(封孔腻子、修补腻子)由底漆树脂和无机材料组成。底漆是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的预聚物(即底漆树脂)，再加入有机溶剂稀释而成；封孔腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，修补腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成。(3)取MDI-10053.7份和羟基当量为1000的220聚醚46.3份。首先，加热聚醚二元醇，在90℃下，真空搅拌1～2小时，除去所存在的湿气；其次，氮气保护下冷却至70℃，加入MDI-100，将温度升至80℃±4℃，保温1～2小时，得NCO％为15.8％的半预聚物，即为A组分。R组分是由20份T-5000、25份

D-2000、17份

100、23份4200、0.2份五氯苯酚、4份钛白粉、12.8份BYK331流平剂和3份德国BYK公司电中性润湿分散剂组成。A、R两组分通过

公司的H-20/35主机和GX-7喷枪按1∶1(体积比)喷涂于经过处理的受损混凝土表面形成快速修复聚脲弹性体涂层，其凝胶时间为10秒。

实施例2：(1)首先打磨处理受损混凝土表面的海生物以及受腐蚀后的剥落产物，然后利用清洁剂清洗基材表面以降低受损混凝土表面的盐分浓度，使得混凝土基材表面的盐分浓度恢复到正常值；(2)对已经清洁的混凝土基材进行处理，基材处理体系包括：底漆、封孔腻子、修补腻子。底漆为配套底漆树脂的有机溶液，配套腻子(封孔腻子、修补腻子)由底漆树脂和无机材料组成。底漆是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的预聚物(即底漆树脂)，再加入有机溶剂稀释而成；封孔腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，修补腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成。(3)将

143L 55.4份和羟基当量为1000的330聚醚44.6份按实施例1中的工艺合成得NCO％为15％的半预聚物，即为A组分。R组分是由20.9份

T-403、27份

D-200、22份

300、30份

100和0.1份乙酸苯酚组成。A、R组分通过

公司的HXP-3主机和Fusion-AP喷枪按1∶1(体积比)喷涂经过处理的受损混凝土表面形成快速修复聚脲弹性体涂层，其凝胶时间为9秒。

实施例3：(1)首先采用机械清洁系统处理受损混凝土表面的海生物以及受腐蚀后的剥落产物，然后使用高压水枪冲洗掉基材表面的所有残留物，使得基材完全呈现出混凝土实体结构同时降低基材表面的盐分浓度；(2)对已经清洁的混凝土基材进行处理，基材处理体系包括：底漆、封孔腻子、修补腻子。底漆为配套底漆树脂的有机溶液，配套腻子(封孔腻子、修补腻子)由底漆树脂和无机材料组成。底漆是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的预聚物(即底漆树脂)，再加入有机溶剂稀释而成；封孔腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，修补腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成。(3)将MDI-10027份、MDI-5025份和羟基当量为1000的330聚醚48份按实施例1中的工艺合成得NCO％为16％的半预聚物，即为A组分。R组分是由28.18份

D-230、19.30份

D-4000、18.53份

100、26.99份

300、0.1份8-羟基喹啉酮、3.9份Tinuvin 328和3份Irganox 1076组成。A、R组分通过

公司的H-20/35主机和GX-7喷枪按1∶1(体积比)喷涂在经过处理的受损混凝土表面形成快速修复聚脲弹性体涂层，其凝胶时间为9秒。

实施例4：(1)首先采用机械处理受损混凝土表面的海生物以及受腐蚀后的剥落产物，然后使用高压水枪冲洗掉基材表面的所有残留物，使得基材完全呈现出混凝土实体结构，同时降低基材表面的盐分；(2)对已经清洁的混凝土基材进行处理，基材处理体系包括：底漆、封孔腻子、修补腻子。底漆为配套底漆树脂的有机溶液，配套腻子(封孔腻子、修补腻子)由底漆树脂和无机材料组成。底漆是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的预聚物(即底漆树脂)，再加入有机溶剂稀释而成；封孔腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，修补腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成。(3)将MDI-100LL 75份和蓖麻油25份按实施例1中的工艺合成得NCO％为15％的半预聚物，即为A组分。R组分是由10份

T-5000、32份D-2000、26份DETDA、27份

4200、0.1份五氯苯酚、0.9份Tinuvin 770、2份蛭石粉和2份玻璃鳞片组成。A、R两组分通过公司的G-250H主机和Master喷枪按1∶1(体积比)喷涂于经过处理的受损混凝土表面形成快速修复聚脲弹性体涂层，其凝胶时间为7.8秒。

实施例5：(1)采用机械清洁系统处理受损混凝土表面的海生物以及受腐蚀后的剥落产物，然后使用高压水枪清洁掉基材表面的所有残留物，使得基材完全呈现出混凝土实体结构，同时使得表面盐分恢复到常规水平；(2)对已经清洁的混凝土基材进行处理，基材处理体系包括：底漆、封孔腻子、修补腻子。底漆为配套底漆树脂的有机溶液，配套腻子(封孔腻子、修补腻子)由底漆树脂和无机材料组成。底漆是由异氰酸酯和羟基化合物反应生成的预聚物(即底漆树脂)，再加入有机溶剂稀释而成；封孔腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成，修补腻子是由底漆树脂和无机材料混合而成。(3)将MDI-5059份和蓖麻油41份按实施例1中的工艺合成得NCO％为15.4％的半预聚物，即为A组分。R组分是由20份

T-3000、23份

D-2000、27份DETDA、26份

4200、0.15份8-羟基喹啉酮、和3.85份钛白粉组成。A、R两组分通过美国

公司的H-20/35主机和GX-7喷枪按1∶1(体积比)喷涂于经过处理的受损混凝土表面形成快速修复聚脲弹性体涂层，其凝胶时间为9.4秒。

使用传统涂料用作海工混凝土的防护施工时间长并且涂料在受到海浪或者是海上漂浮物的冲击时很容易脱落，从而失去对混凝土的保护性能。本发明施工时间短，仅需一个潮差的时间就可以完成对混凝土基材的修复处理，保证了海工混凝土的正常使用；同时该快速固化聚脲本身为弹性体材料，在受到海上物体的撞击时不易破坏，延长了海工混凝土的使用寿命。

Claims

1.一种海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于它由A组分和R组分按体积比为1∶1反应生成；所述A组分是由20～70重量份低官能度多异氰酸酯和25～85重量份聚醚多元醇合成的半预聚物，R组分包括15～60重量份二胺类扩链剂，10～75重量份端氨基聚醚，10～70重量份端羟基聚醚。

2.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的R组分还包括1～30重量份颜料、1～30重量份填料及1～30重量份助剂。

3.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述低官能度多异氰酸酯的官能度为1～2.5。

4.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的半预聚物的游离异氰酸酯基含量在6％～25％之间。

5.根据权利要求1或3所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的低官能度多异氰酸酯为下列中的一种或几种：甲苯二异氰酸酯、三苯基甲烷三异氰酸酯、亚苯基碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、多亚甲基二异氰酸酯、3，3’-二甲基-4，4’-联苯二异氰酸酯、多苯基多异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、高2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、环己二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯。

6.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的聚醚多元醇的羟基官能度为2～4，羟基当量在500～4000之间。

7.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的二胺类扩链剂为3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺(DETDA)、4，4’-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(M-CDEA)、二甲巯基甲苯二胺(DMTDA)、N，N’-二烷基甲基二苯胺、异佛尔酮二胺中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的端氨基聚醚是含聚氧化乙烯或氧化丙烯主链的端氨基聚醚，其官能度为2～3。

9.根据权利要求1所述的海工混凝土在役快速修复材料，其特征在于所述的端羟基聚醚的羟基官能度为2～4，羟基当量在500～4000之间，为下列中的一种或几种：聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、蓖麻油及天津石化生产的TMN-350、TMN-450、TMN-3050、TMN-500、TMN-700。

10.一种海工混凝土在役快速修复材料的施工技术，其特征在于它包括以下步骤：(1)首先清洁受损混凝土表面并除掉表面的残留物及盐分；(2)采用底漆、封孔腻子和修补腻子对已经清洁的混凝土基材进行处理；(3)将权利要求1所述A、R两组分按体积比1∶1喷涂于经过处理的受损混凝土基材表面形成快速修复聚脲弹性体涂层。