CN107352860B - 一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及混凝土防腐技术领域，旨在提供一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法。包括：按重量份数称取各原料组分；在混合机中加入铝硅酸盐材料、膨胀剂和纤维材料，搅拌使纤维材料分散均匀；在搅拌机里加入水、碱激发剂、减水剂和悬浮剂，搅拌至碱激发剂和减水剂溶解，悬浮剂溶胀；加入水溶性聚合物、偶联剂，以及前期制备的混合料，继续搅拌加入细集料、消泡剂；得到地聚合物涂层材料。本发明采用多重保障措施，协同增强聚合物涂层材料抗干缩开裂性能；复配有机功能材料，增强地聚合物涂层材料疏水和抗离子渗透功能；通过优选功能助剂，提高地聚合物涂层材料流变性能，消除制备过程中浆料内气泡，强化了地聚合物涂层材料的施工性能。

Description

一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法
技术领域
本发明涉及海工高性能混凝土防腐技术领域，具体涉及一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法。
背景技术
我国是海洋大国，开发海洋资源，发展海洋经济是我国重要战略决策。海洋工程建设是海洋综合开发的重要前提和基础保障，但由于海洋环境的特殊性(辐射强、盐度高、湿度大等)，会造成金属材料锈蚀破坏、钢筋混凝土结构开裂膨胀、高分子材料变形劣化等现象。混凝土作为海洋工程重要材料，对其耐久性有很高要求。常规的海工高性能混凝土对抑制海洋环境条件下材料的劣化与失效有一定效果，但其不能从根本上解决海洋环境下氯盐和硫酸盐对混凝土材料的腐蚀。其根本原因在于普通水泥水化后是形成以C-S-H凝胶和3Ca(OH)2为主的多相材料，SO4 2-、Cl-、Mg2+等离子容易与水泥石结构中的氢氧化钙、硫铝酸盐等结晶相发生反应，引起混凝土体积变化、结构疏松，缩短海洋工程服役时间，造成严重经济损失和生命财产损失。
地聚合物(Geopolymer)上世纪70年代末由Davidovits教授提出，又称无机聚合物，为碱激发剂与铝硅酸盐材料反应生成的一类以铝氧四面体和硅氧四面体为结构单位，具有晶态和非晶态特征的三维网络状胶凝体。地聚合物原料来源广泛，制备工艺简单，具有陶瓷和有机物性能优点，是一种新型胶凝材料，有望取代传统水泥胶凝材料。地聚合物渗透率低、与混凝土附着力高，不含氢氧化钙、硫铝酸盐等结晶相，不与海洋中SO4 2-、Cl-、Mg2+等离子等反应，耐腐蚀性强，结构坚固，可作为海洋工程材料的优选材料之一。李文进(无机聚合物海工混凝土耐久性研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2012年)以矿渣为铝硅酸盐材料，以NaOH为碱激发剂，合成地聚合物胶凝材料，并掺和粗细骨料，开发出海洋工程混凝土，研究表明地聚合物是一种主要元素为C、O、Si、Ca、Al的非结晶性物质，颗粒分布均匀，与传统水泥相比，其3d、7d抗压和抗折强度均优于水泥，在抗腐蚀、耐久性方面也优于水泥，总体性能比水泥优越。
地聚合物除直接做海工混凝土外，其主要研究重点还是作为传统海工混凝土表面防护涂层材料，提高混凝土抗SO4 2-、Cl-等离子侵蚀能力。Aguirre-Guerrero等(A novelgeopolymer application:coatings to protect reinforced concrete againstcorrosion,Applied Clay Science,2017,135:437-446)分别以粉煤灰(FA)和偏高岭土(MK)为铝硅酸盐材料，以硅酸钾为碱激发剂，并复配砂河砂、PP纤维及波特兰水泥等辅助材料，开发出两种地聚合物防护涂层，用于混凝土表面，研究结果表明该地聚合物涂层在混凝土表面有高的附着力，能显著降低Cl-渗透，能对混凝土起保护作用，且MK-地聚合涂层防护效果要好于FA-地聚合物涂层，但在加速腐蚀试验中，MK-和FA-地聚合物涂层都只能承受四个干湿循环，其防护效果就消失了。Zhang Z等(Potential application of geopolymeras protection coatings for marine concrete I-III，Applied Clay Science,2010,49:1-6，Applied Clay Science,2010,49:7-12，Applied Clay Science,2012,67-68:57-60)从理论、实验室小试、实海试验三个层次研究了地聚合物涂层对海工混凝土的保护作用，其地聚合物涂层由偏高岭土、矿渣等铝硅酸盐材料，在钠基碱激发剂作用下，并复配MgO-基膨胀剂及PP纤维等材料制备而成，制备过程为：偏高岭土、矿渣和MgO-基膨胀剂等干料先混合均匀，PP纤维与碱激发剂溶液混合，使PP纤维分散均匀，再与干粉混合料混合后，反应生成地聚合物涂层。研究结果表明，地聚合物防护涂层在海工混凝土表面有合适的凝结时间，好的附着力和极好的防腐保护功能。同时，地聚合物在凝结、硬化过程中易收缩开裂能通过MgO-基膨胀剂和PP纤维来缓解，但在实际应用过程中，这种缓解作用还不够。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按下述重量份数称取各原料组分：
铝硅酸盐材料100份、碱激发剂10～20份、细集料50～200份、水溶性聚合物5～20份、纤维材料0.2～0.5份、膨胀剂3～5份、减水剂0.5～2份、悬浮剂0.5～1份、偶联剂0.5～1份、消泡剂0.2～0.5份、水30～50份；
(2)在混合机中加入铝硅酸盐材料、膨胀剂和纤维材料，以600～1000rpm转速搅拌5～10min，使纤维材料分散均匀；
(3)在搅拌机里加入水、碱激发剂、减水剂和悬浮剂，以600～1000rpm转速搅拌至碱激发剂和减水剂溶解，悬浮剂溶胀；加入水溶性聚合物、偶联剂，以及步骤(1)制备的混合料，以1000～2000rpm转速继续搅拌3～5min后，加入细集料；以1000～2000rpm转速搅拌3～5min后，加入消泡剂；以300～500rpm转速搅拌1～3min后，得到地聚合物涂层材料。
本发明中，所述原料组分中：铝硅酸盐材料是偏高岭土、粉煤灰、矿渣或硅粉中的一种或多种，粒径≤325目；碱激发剂是NaOH、KOH、Na2O·nSiO2或K2O·nSiO2中一种，其中n＝1～4；细集料是天然砂或人工砂，粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％；水溶性聚合物是再分散乳胶粉或聚合物水性乳液，其中再分散乳胶粉是乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物中的一种，聚合物水性乳液是沥青乳液、聚丙烯酸酯乳液或聚氨酯乳液中的一种；纤维材料是聚丙烯(PP)纤维或PVA纤维，长度小于10mm；膨胀剂为CaO基膨胀剂、MgO基膨胀剂或硫铝酸钙类基膨胀剂；减水剂为聚羧酸系减水剂；悬浮剂为钠基膨润土或锂基膨润土；偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷或异辛基三乙氧基硅烷；所述消泡剂为辛醇；水为自来水。
本发明所述海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的使用方法是：采用喷涂或刷涂的方式将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度5～10mm；涂覆后的涂层无裂纹，附着力≥2.0MPa，被保护的海工混凝土6h电通量≤500C。
发明原理描述：
1、多重保障，协同增强地聚合物涂层材料抗干缩开裂性能
地聚合物在凝结和硬化过程中，体积收缩严重，易导致开裂，是地聚合物材料一大弊端。本发明采取多重保障，协同增强，提高地聚合物涂层材料抗干缩开裂性能，手段包括：①使用有机聚合物材料，在地聚合物材料中形成膜状体，填充地聚合物胶凝材料和细骨料之间的空隙，与胶凝材料结成一体，增强骨料黏结，提高地聚合物涂层材料韧性，增强抗拉、抗弯强度，减少收缩变形；②使用细集料，减小由于胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体积变化，防止裂纹产生；③利用纤维材料，消耗裂纹扩散能，约束裂纹长大；④利用膨胀剂，补偿地聚合物材料干缩。
2、复配有机功能材料，增强地聚合物涂层材料疏水和抗离子渗透功能
地聚合物孔径较水泥混凝土小，抗水和离子渗透能力较水泥混凝土强，但作为海工混凝土防护用涂层材料，一旦离子穿透过地聚合物涂层，其内部混凝土同样面临腐蚀危害，因此，需要进一步加强地聚合物涂层抗水和离子渗透功能。本发明复配有机功能材料，增强地聚合物涂层材料疏水和抗离子渗透功能，手段包括：①使用有机聚合物材料，增强地聚合物涂层材料密实度，且自身具有疏水功能，能有效阻止Cl-、SO4 2-离子渗透；②使用硅烷偶联剂，硅烷偶联剂在地聚合物高碱性环境下，硅烷中的亲水有机官能团水解形成高反应活性的硅烷醇基团，硅烷醇基团继续与水化产物中的羟基团发生不可逆反应形成化学结合，反应产物填充在试样表面的微裂缝和微孔中，使试样表面更加密实，阻止水分及离子渗透扩散，提高地聚合物耐久性。
3、优选功能助剂，强化地聚合物涂层材料施工性能
目前针对地聚合物材料的研究，都是将地聚合物材料按照传统水泥混凝土的使用方式来进行研究的，本行业内从未有考虑将地聚合物材料作为涂层材料进行使用。因而导致现有技术获得的地聚合物材料如作为涂层材料使用会存在施工性能差异的问题，导致涂层产品质量差，无法实现其防护功能。本发明优选合适悬浮助剂，防止功能材料沉降，提高地聚合物涂层材料流变性能，并采取辛醇等消泡剂，消除制备过程中浆料内气泡，强化了地聚合物涂层材料的施工性能。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果包括：
1、本发明采用多重保障措施，协同增强聚合物涂层材料抗干缩开裂性能；
2、复配有机功能材料，增强地聚合物涂层材料疏水和抗离子渗透功能；
3、通过优选功能助剂，提高地聚合物涂层材料流变性能，消除制备过程中浆料内气泡，强化了地聚合物涂层材料的施工性能。
具体实施方式
实施例1
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)50份，粉煤灰(粒径≤325目)50份，NaOH 10份，天然砂砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)50份，乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物5份，PP纤维(长度≤10mm)0.2份，CaO基膨胀剂3份，聚羧酸系减水剂0.5份，钠基膨润土0.5份，异丁基三乙氧基硅烷0.5份，辛醇0.2份，水50份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、粉煤灰、CaO基膨胀剂和PP纤维，搅拌5min(转速1000rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、NaOH、聚羧酸系减水剂和钠基膨润土，搅拌(转速600rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、异丁基三乙氧基硅烷，高速搅拌3min(转速2000rpm)后，加入河砂砂，继续高速搅拌3min(转速2000rpm)，加入辛醇，慢搅1min(转速500rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度5mm，涂层性能见表1。
实施例2
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)80份，偏高岭土(粒径≤325目)20份，Na2O·1.2SiO2 15份，人工砂砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)80份，醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物8份，PVA纤维(长度≤10mm)0.5份，MgO基膨胀剂5份，聚羧酸系减水剂2份，锂基膨润土1份，异辛基三乙氧基硅烷1份，辛醇0.5份，水30份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、偏高岭土、MgO基膨胀剂和PVA纤维，搅拌10min(转速600rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、Na2O·1.2SiO2、聚羧酸系减水剂和锂基膨润土，搅拌(转速1000rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、异辛基三乙氧基硅烷，高速搅拌5min(转速1000rpm)后，加入人工砂砂，继续高速搅拌5min(转速1000rpm)，加入辛醇，慢搅3min(转速300rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度10mm，涂层性能见表1。
实施例3
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)75份，偏高岭土(粒径≤325目)20份，硅粉(粒径≤325目)5份，KOH 15份，人工砂砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)100份，聚氨酯乳液20份，PVA纤维(长度≤10mm)0.3份，硫铝酸钙类基膨胀剂4份，聚羧酸系减水剂2份，钠基膨润土0.8份，异辛基三乙氧基硅烷0.8份，辛醇0.3份，水40份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、偏高岭土、硅粉、硫铝酸钙类基膨胀剂和PVA纤维，搅拌8min(转速800rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、KOH、聚羧酸系减水剂和钠基膨润土，搅拌(转速800rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及聚氨酯乳液、异辛基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1500rpm)后，加入人工砂砂，继续高速搅拌4min(转速1500rpm)，加入辛醇，慢搅2min(转速400rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用刷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度8mm，涂层性能见表1。
实施例4
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)70份，偏高岭土(粒径≤325目)15份，粉煤灰10份，硅粉(粒径≤325目)5份，K2O·4SiO2 20份，天然砂砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)200份，聚丙烯酸酯乳液15份，PP纤维(长度≤10mm)0.3份，MgO基膨胀剂4份，聚羧酸系减水剂1份，钠基膨润土0.8份，异丁基三乙氧基硅烷0.8份，辛醇0.3份，水35份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、偏高岭土、粉煤灰、硅粉、MgO基膨胀剂和PP纤维，搅拌8min(转速800rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、K2O·4SiO2、聚羧酸系减水剂和钠基膨润土，搅拌(转速800rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及聚丙烯酸酯乳液、异丁基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1500rpm)后，加入人工砂，继续高速搅拌4min(转速1500rpm)，加入辛醇，慢搅2min(转速400rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度8mm，涂层性能见表1。
实施例5
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)80份，偏高岭土(粒径≤325目)10份，硅粉(粒径≤325目)10份，Na2O·1.5SiO2 15份，天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)120份，沥青乳液15份，PP纤维(长度≤10mm)0.3份，MgO基膨胀剂4份，聚羧酸系减水剂1份，钠基膨润土0.8份，异丁基三乙氧基硅烷0.8份，辛醇0.3份，水35份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、偏高岭土、硅粉、MgO基膨胀剂和PP纤维，搅拌8min(转速800rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、Na2O·1.5SiO2、聚羧酸系减水剂和钠基膨润土，搅拌(转速800rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及沥青乳液、异丁基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1500rpm)后，加入人工砂，继续高速搅拌4min(转速1500rpm)，加入辛醇，慢搅2min(转速400rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度8mm，涂层性能见表1。
实施例6
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)70份，偏高岭土(粒径≤325目)15份，硅粉(粒径≤325目)15份，K2O·2.5SiO2 15份，天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)160份，沥青乳液15份，PP纤维(长度≤10mm)0.4份，CaO基膨胀剂3份，聚羧酸系减水剂1.5份，钠基膨润土0.8份，异丁基三乙氧基硅烷0.8份，辛醇0.3份，水45份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、偏高岭土、硅粉、CaO基膨胀剂和PP纤维，搅拌9min(转速900rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、K2O·2.5SiO2、聚羧酸系减水剂和钠基膨润土，搅拌(转速800rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及沥青乳液、异丁基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1500rpm)后，加入人工砂，继续高速搅拌4min(转速1500rpm)，加入辛醇，慢搅2min(转速400rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用刷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度10mm，涂层性能见表1。
实施例7
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：矿渣(粒径≤325目)20份，偏高岭土(粒径≤325目)70份，硅粉(粒径≤325目)10份，Na2O·2.0SiO215份，天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)180份，聚氨酯乳液12份，PP纤维(长度≤10mm)0.3份，MgO基膨胀剂5份，聚羧酸系减水剂1份，钠基膨润土0.8份，异辛基三乙氧基硅烷0.8份，辛醇0.3份，水40份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入矿渣、偏高岭土、硅粉、MgO基膨胀剂和PP纤维，搅拌8min(转速800rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、Na2O·2.0SiO2、聚羧酸系减水剂和钠基膨润土，搅拌(转速800rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及聚氨酯乳液、异辛基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1500rpm)后，加入天然砂，继续高速搅拌4min(转速1500rpm)，加入辛醇，慢搅2min(转速400rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度9mm，涂层性能见表1。
实施例8
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：偏高岭土(粒径≤325目)70份，粉煤灰20份，硅粉(粒径≤325目)10份，K2O·3.0SiO2 18份，天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)80份，乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物6份，PVA纤维(长度≤10mm)0.3份，CaO基膨胀剂5份，聚羧酸系减水剂1份，锂基膨润土0.6份，异辛基三乙氧基硅烷0.6份，辛醇0.3份，水50份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入偏高岭土、粉煤灰、硅粉、CaO基膨胀剂和PVA纤维，搅拌6min(转速900rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、K2O·3.0SiO2、聚羧酸系减水剂和锂基膨润土，搅拌(转速600rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、异辛基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1600rpm)后，加入天然砂，继续高速搅拌3min(转速1800rpm)，加入辛醇，慢搅3min(转速350rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度10mm，涂层性能见表1。
实施例9
一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料包括如下重量分数的组分：偏高岭土(粒径≤325目)30份，粉煤灰70份，Na2O·1.8SiO2 12份，人工砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)100份，醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物6份，PVA纤维(长度≤10mm)0.3份，MgO基膨胀剂5份，聚羧酸系减水剂1份，锂基膨润土0.6份，异辛基三乙氧基硅烷0.6份，辛醇0.3份，水50份。
制备方法为：1)在高速混合机中加入偏高岭土、粉煤灰、MgO基膨胀剂和PVA纤维，搅拌6min(转速900rpm)使纤维分散均匀；2)往高速搅拌机里加入水、Na2O·1.8SiO2、聚羧酸系减水剂和锂基膨润土，搅拌(转速600rpm)，待碱激发剂、减水剂溶解和悬浮剂溶胀后，加入步骤1)制备的混合料，以及醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、异辛基三乙氧基硅烷，高速搅拌4min(转速1600rpm)后，加入天然砂，继续高速搅拌3min(转速1800rpm)，加入辛醇，慢搅3min(转速350rpm)，得地聚合物涂层材料。
使用方法：采用喷涂方式，将地聚合物涂层材料涂覆在海工混凝土表面，涂层厚度8mm，涂层性能见表1。
表1.地聚合防护涂层材料性能
普通C40混凝土或孔隙极小的C30混凝土电通量一般为1500C(6h)，采用常规技术手段难以将C30或C40混凝土的电通量降到500C(6h)以下。
对比实施方式
以下对比例，均以上述9个案例中的综合性能最好的案例—实施例5作为基础进行设置。
对比例1
将实施例5中“沥青乳液15份”更换为“沥青乳液0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
对比例2
将实施例5中“PP纤维(长度≤10mm)0.3份”更换为“PP纤维(长度≤10mm)0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
对比例3
将实施例5中“MgO基膨胀剂4份”更换为“MgO基膨胀剂0份”，其余等
同实施例5，涂层性能见表2。表1.地聚合防护涂层材料性能
对比例4
将实施例5中“异丁基三乙氧基硅烷0.8份”更换为“异丁基三乙氧基硅烷0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
对比例5
将实施例5中“辛醇0.3份”更换为“辛醇0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
对比例6
将实施例5中“沥青乳液15份，PP纤维(长度≤10mm)0.3份”更换为“沥青乳液0份，PP纤维(长度≤10mm)0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
对比例7
将实施例5中“沥青乳液15份，MgO基膨胀剂4份”更换为“沥青乳液0份，MgO基膨胀剂0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
对比例8
将实施例5中“PP纤维(长度≤10mm)0.3份，MgO基膨胀剂4份”更换为“PP纤维(长度≤10mm)0份，MgO基膨胀剂0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表2。
表2.地聚合物防护涂层性能
对比例9
将实施例5中“沥青乳液15份，异丁基三乙氧基硅烷0.8份”更换为“沥青乳液0份，异丁基三乙氧基硅烷0份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例10
将实施例5中“沥青乳液15份，PP纤维(长度≤10mm)0.3份，MgO基膨胀剂4份”更换为“沥青乳液0份，PP纤维(长度≤10mm)0份，MgO基膨胀剂0份，”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例11
将实施例5中“沥青乳液15份”更换为“沥青乳液25份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例12
将实施例5中“沥青乳液15份”更换为“沥青乳液4份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例13
将实施例5中“PP纤维(长度≤10mm)0.3份”更换为“PP纤维(长度≤10mm)0.6份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例14
将实施例5中“PP纤维(长度≤10mm)0.3份”更换为“PP纤维(长度≤10mm)0.1份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例15
将实施例5中“MgO基膨胀剂4份”更换为“MgO基膨胀剂6份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例16
将实施例5中“MgO基膨胀剂4份”更换为“MgO基膨胀剂2份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
表3.地聚合物防护涂层性能
对比例17
将实施例5中“异丁基三乙氧基硅烷0.8份”更换为“异丁基三乙氧基硅烷0.4份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例18
将实施例5中“异丁基三乙氧基硅烷0.8份”更换为“异丁基三乙氧基硅烷1.2份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例19
将实施例5中“辛醇0.3份”更换为“辛醇0.1份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例20
将实施例5中“辛醇0.3份”更换为“辛醇0.6份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例21
将实施例5中“涂层厚度8mm”更换为“涂层厚度4mm”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例22
将实施例5中“涂层厚度8mm”更换为“涂层厚度12mm”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例23
将实施例5中“天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)120份”更换为“天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)40份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
对比例24
将实施例5中“天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)120份”更换为“天然砂(粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5％)220份”，其余等同于实施例5，涂层性能见表3。
表4.地聚合物防护涂层性能
从对比例1-24的数据可以看出：
(1)沥青乳液、PP纤维、MgO基膨胀剂协同使用，能克服地聚合物涂层干燥收缩产生裂缝，能避免Cl-穿透至海工混凝土表面，降低了海工混凝土电通量值，提高了防腐性能；
(2)沥青乳液、异丁基三乙氧基硅烷等有机功能材料的使用，能提高地聚合物涂层材料疏水功能，能阻止Cl-渗透至海工混凝土表面，也降低了海工混凝土电通量值，提高了防腐性能。
(3)地聚合物涂层材料配方范围及涂层厚度等参数都是有严格要求的，如增加沥青乳液用量会导致涂层附着力下降，而降低沥青乳液用量，会导致涂层电通量升高，增加涂层后会导致涂层开裂，而降低涂层厚度，则防腐性能下降，电通量也发生升高。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种海工混凝土防护用地聚合物涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按下述重量份数称取各原料组分：
铝硅酸盐材料100份、碱激发剂10~20份、细集料50~200份、水溶性聚合物5~20份、纤维材料0.2~0.5份、膨胀剂3~5份、减水剂0.5~2份、悬浮剂0.5~1份、偶联剂0.5~1份、消泡剂0.2~0.5份、水30~50份；
（2）在混合机中加入铝硅酸盐材料、膨胀剂和纤维材料， 以600~1000rpm转速搅拌5~10min，使纤维材料分散均匀；
（3）在搅拌机里加入水、碱激发剂、减水剂和悬浮剂，以600~1000rpm转速搅拌至碱激发剂和减水剂溶解，悬浮剂溶胀；加入水溶性聚合物、偶联剂，以及步骤（1）制备的混合料，以1000~2000rpm转速继续搅拌3~5min后，加入细集料；以1000~2000rpm转速搅拌3~5min后，加入消泡剂；以300~500rpm转速搅拌1~3min后，得到地聚合物涂层材料；
所述原料组分中：
铝硅酸盐材料是偏高岭土、粉煤灰、矿渣或硅粉中的一种或多种，粒径≤325目；碱激发剂是NaOH、KOH、Na2O•nSiO2或K2O•nSiO2中一种，其中n=1~4；细集料是天然砂或人工砂，粒径≤2.36mm，含泥量小于0.5%；水溶性聚合物是再分散乳胶粉或聚合物水性乳液，其中再分散乳胶粉是乙烯/醋酸乙烯酯的共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物中的一种，聚合物水性乳液是沥青乳液、聚丙烯酸酯乳液或聚氨酯乳液中的一种；纤维材料是聚丙烯纤维或PVA纤维，长度小于10mm；膨胀剂为CaO基膨胀剂、MgO基膨胀剂或硫铝酸钙类基膨胀剂；减水剂为聚羧酸系减水剂；悬浮剂为钠基膨润土或锂基膨润土；偶联剂为异丁基三乙氧基硅烷或异辛基三乙氧基硅烷；所述消泡剂为辛醇；水为自来水。
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