CN113248200B - 一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料及其应用 - Google Patents

一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建材领域，公开了一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料及其应用，该加固防腐材料包括抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料。本发明首先采用抗盐补强材料对混凝土进行深度的抗盐补强处理，以阻止冷却塔结构内的盐类物质继续破坏基层；然后采用基面修复砂浆修复冷却塔结构的表面缺陷，再通过注射基面加固材料进行加固处理，使得上述材料与混凝土永久成为一体，防止修复处再次疏松开裂。最后再依次施加底层和面层防腐材料，以进一步实现加固防腐型效果。

Description

一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料及其应用
技术领域
本发明涉及建材领域，尤其涉及一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料及其应用。
背景技术
自然通风冷却塔是利用塔内外空气密度差或自然风力形成的空气对流作用冷却循环水的设施。冷却塔的基体主要是以混凝土浇筑而成，由于其使用环境的特殊性，导致混凝土非常容易受到腐蚀。尤其是循环水采用海水或城市中水的冷却塔，以及把冷却塔作为排放脱硫后烟气使用的排烟冷却塔，腐蚀尤为严重。此外，地处北方的冷却塔，由于天气严寒，混凝土极易受到冻融破坏。
由上可知，冷却塔由于其使用工况的特殊性，必须进行加固防腐蚀保护。本申请人结合自身多年经验和研究得出，要使得冷却塔的防腐层能达到预计寿命(不少于20年)，则采用的加固防腐方案必须能满足如下的基本要求：(1)使用与混凝土理化特性相一致的修复材料对混凝土的缺陷进行修复，如错台、螺栓孔、麻面、孔洞等，以确保修复材料与混凝土长久可靠地成为一体；(2)必须能彻底解决混凝土返碱的问题，即：解决游离金属离子向界面的迁移，以防止游离金属离子在界面处发生弱碱反应导致粉化，使得防腐层剥落；(3)必须具有很强的抗渗能力，以隔离和阻止水和腐蚀介质侵入到钢筋混凝土中；(4)必须具备背水面防水抗渗性能，以防止外部雨水、凝露水渗入混凝土中，对冷却塔内壁上的防腐功能层产生压力，导致防腐层鼓包、开裂和脱落；(5)必须具备化解因混凝土自身特性，如裂缝、毛细孔、气孔、潮湿等，而产生的渗漏水的问题，否则，将导致防腐涂层脱落；(6)能够有效促进和改善混凝土结构自身的致密化过程，提高其抗渗性，并使混凝土本身具备一定的防腐蚀性能；(7)防腐体系整体必须与冷却塔基面具有极好的粘结力(大于混凝土结构设计的抗拉强度)，该粘结力不会随着冷却塔的运行而降低。在现场对粘结强度试验时，以混凝土的内聚力破坏为评判标准；(8)防腐材料自身须具有优秀的适温、耐腐蚀、耐冲刷、耐磨、耐老化、抗冻融等特性；(9)对于大面积的高空施工，防腐体系应具有优异的施工性能，施工简便，且对施工的环境要求低。
综上可见，冷却塔混凝土的加固防腐保护是一项技术性、综合性很强工程。上述任一条未能妥善对待并予以解决，加固层或防腐涂层都会出现剥落现象，从而无法达到预计寿命 (不少于20年)，因此，选择合适的加固防腐方案至关重要。
申请人的在先申请CN201810377366.9公开了一种用于冷却塔防腐的渗透交联型组合涂料，包括：基面修补料(石英粉，波特兰水泥和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物)；底层防腐材料(波特兰水泥熔渣、石英砂和石英粉)；内壁面层涂料(双酚A，环氧氯丙烷树脂，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基，聚酰胺)；外壁面层涂料(丙烯酸酯聚合物，碳酸钙，二氧化钛和水)。该发明方案可解决冷却塔混凝土自身特性对涂层粘结的影响，且各涂料间配合性强，借助于涂料间的相互渗透交联，把防腐层和混凝土通过理化反应融为一体，以达到长效防腐的功效。
但是，上述方案主要是针对新建冷却塔的防腐保护，对于冷却塔腐蚀后的维修维护仍存在一些不足之处：例如：①该方案直接对混凝土基面缺陷处用基面修补料进行修补，未对混凝土基面进行预先的抗盐补强处理，因此混凝土内的这些盐类物质还会持续破坏混凝土；②该方案中未对混凝土的结构性破坏问题(如：结构性混凝土裂缝等)提出相应的处理办法，因此混凝土仍然存在不小的性能和结构稳定性下降的风险。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无溶剂渗透交联型冷却塔加固防腐材料及其应用，本发明首先采用抗盐补强材料对混凝土进行深度的抗盐补强处理，以阻止冷却塔结构内的盐类物质继续破坏基层；然后采用基面修复砂浆修复冷却塔结构的表面缺陷，再通过注射基面加固材料进行加固处理，使得上述材料与混凝土永久成为一体，防止修复处再次疏松开裂。最后再依次施加底层和面层防腐材料，以进一步实现加固防腐型效果。
本发明的具体技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料，包括在混凝土基面依次涂覆或注射的抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料。
本发明的加固防腐材料包括对混凝土基层的加固和防腐保护两大体系；其中对混凝土层面的加固包括抗盐补强材料、基面修复砂浆和基面加固材料；防腐保护包括底层防腐材料和面层防腐材料。其中：
(1)冷却塔结构基层的治理体系：当冷却塔受到酸腐蚀后，除结构表层因腐蚀变得疏松外，其内部结构的毛细孔内也将存在着大量酸腐蚀反应后生成的各种盐类物质，这些盐类物质遇水即产生膨胀，从而将导致基层因内应力而破坏。否则任何直接做在未经抗盐处理的基面上的防腐层都将会与基层产生剥离或脱落，因此必须对冷却塔结构的基层进行抗盐处理。对此，本发明的解决方案是：首先采用纳米级抗盐补强材料对混凝土进行深度的抗盐补强处理，以阻止冷却塔结构内的盐类物质继续破坏冷却塔的基层；然后采用基面修复砂浆修复冷却塔结构的表面缺陷。最后再通过注射基面加固材料进行加固处理，使得上述材料与混凝土永久成为一体，防止修复处再次疏松开裂。通过上述一系列对冷却塔结构的治理，可将一个已被腐蚀的冷却塔结构基层改造成一个健康的、适合在其上做防腐的基面。其中：
作为优选，所述抗盐补强材料包括以下质量百分数的组分：最大粒径小于20nm的硅酸钾 2-5％，丙烯酸酯聚合物10-20％，聚硅氧烷2-5％，乙氧化十三烷醇0.5-1％，水60-80％。
其中抗盐补强材料是以聚合物和硅酸盐为主要成分的透明防腐液体，产品中最大 粒子的直径仅为20纳米(作为优选)，密度为1.03g/cm3，其断裂延长率大于500％。该材料具 有极强的渗透作用，在每平方米120克用量的条件下，可渗透到结构的2厘米深处。实验表 明，在浓度为10％的硫酸的液体环境中，上述用量下的抗盐补强材料的抗腐蚀寿命可达环 氧树脂类防腐蚀材料的3倍以上。由于其的渗透功能，所以，其防腐防护功能是持久结构性 的。就机械特性而言，抗盐补强材料作为表面防腐层，可显著提高整个防腐层及结构的抗压 强度，实验表明：经抗盐补强材料处理的结构的抗压强度是未涂刷前的抗压强度的一倍左 右。同时，抗盐补强材料能显著降低矿物质基材的吸水特性，加固和保护矿物质基材。它通 过阻止盐水的聚集，降低盐溶解后再结晶时因膨胀对混凝土等矿物基材结构所产生的危 害，并且使基材能长久抵御霜冻雨露等自然现象的侵蚀。并且，抗盐补强材料中的硅酸盐结 构的特性和石英玻璃类似，具有抗盐酸、硫酸、奶酸、柠檬酸的能力，同时通过填充毛细孔可 固定钢筋混凝中的盐类物质的流动，如硫酸钠，硝酸钠，氯化钠，及溶剂，油和脂肪。因此它 在加强涂层持久抗酸腐蚀的同时，彻底排除了腐蚀性物质借助于表面毛细孔向结构渗透的 可能性。本发明抗盐补强材料的技术参数如下表所示：
技术名称 技术数据
主要成分 聚合物，硅酸盐
粒子最大直径 20纳米
密度 1.03g/cm<sup>3</sup>左右
涂层表面 清澈，略粘
断裂延伸率 500％左右
渗透深度 大于2cm
作为优选，所述基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂40-55％，比表面积大于12000cm2/g的波特兰水泥40-55％，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物1-2％，D95＜10 微米的甲基纤维素0.0-0.1％，微米级的二胺@铝MOF颗粒0.1-5.0％，聚乙烯0.0-0.1％。
在本发明的方案中，基面修复砂浆主要起到修复作用。具体地：
基面修复砂浆可替代混凝土使用，具有优秀的抗化学介质腐蚀、抗机械冲击的特性。在该砂浆中，除了含有较为常见的天然石英砂、波特兰水泥和丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物外，还含有：
D95＜10微米的水硬性粘合剂(甲基纤维素)：该高比表面积的水硬性粘合剂能够显著增加砂浆与混凝土表面的接触面积，进而可极大改善砂浆与混凝土的粘结性能，并通过砂浆中材料的渗透反应功能，使得砂浆与混凝土永久的成为一体。另一方面，该低粒度的水硬性粘合剂可理想地填充于填料颗粒之间的空间，使得砂浆具有极高的致密性和非常高的抗压强度，以及极强抗渗性能。此外，由于其更小的形态，使得砂浆还具有了其他性能(如硫酸盐抗性等)。
微米级的二胺@铝MOF颗粒：MOF材料是以有机配体为框架并负载有金属的一种具有三维笼状结构的新型复合型材料，其内部具有多孔网络结构。将该材料添加至砂浆中充分混合后，纳米级部分的水硬性粘合剂(甲基纤维素)渗透进入MOF材料内部，从而使得MOF材料与砂浆硬化后成为一体，而MOF作为补强材料可有效降低砂浆固化后的脆性。并且MOF材料具有出色的调湿能力，当混凝土处于较为高湿的状态下，MOF材料在内外渗透压差下吸水；当混凝土处于较为低湿的状态下，MOF材料会释放水分，MOF材料的该特性可有效调节混凝土的湿度，进而改善耐久性。此外，也更为重要的是，本发明巧妙地利用铝MOF的多孔吸附性负载有二胺，当基面修复砂浆与混凝土注浆液配合使用时，二胺能够与混凝土注浆液中的A组分发生交联固化，如此能够显著增加基面修复砂浆与混凝土注浆液的交联结合程度，确保两者永久成为一体，降低再次疏松开裂的风险。
综上，本发明的基面修复砂浆的主要特性如下：1)与混凝土具有类似的理化性能指标：7d抗压强度大于35N/mm2，28d抗压强度大于50N/mm2；2)具有低收缩特性：材料的自身收缩率极低，不会因材料自身收缩而产生开裂，以及与混凝土剥离，形成二张皮；3)极高的粘结强度：粘结强度大于2.0Mpa；4)极强的抗渗性能：抗渗压力大于1.5Mpa；5)优异的稳定性：抗冻融循环能力、抗湿热循环能力、抗干热循环能力；6)优异的防腐蚀性能：材料自身具有一定的抗化学介质腐蚀的能力。
作为优选，所述基面加固材料为混凝土注浆液，包括A组分和B组分，其中：
所述A组分包括以下质量百分数的组分：Mw＜700的双酚-A-环氧氯丙烷树脂60-68％，缩水甘油12-14烷基醚10-20％，1，6-己二醇二缩水甘油醚10-20％，Mw＜700的双酚F环氧树脂 10-20％，3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2-5％。
所述B组分包括以下质量百分数的组分：异佛尔酮二胺20-31％，聚醚胺40-51％，间苯二甲胺10-20％，双酚A10-20％，三甲基六亚甲基二肟5-10％，2，2’-亚甲基双苯酚2-5％， 2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-5％。
本发明的混凝土注浆液为双组分产品，在多孔性的混凝土基面上，其具有很好的渗透性。当A、B组分接触反应后，与混凝土、石材、金属等墙体都具有良好的粘结力。通过注入方式该材料能长久、强力地填充至建筑结构上的裂缝和缺陷部位。且材料不含填料和增塑剂，故排除了产品使用后成分被分解的可能性。此外，由于材料的低密(约为1g/cm3)、低黏 (23℃，约120mPa.s)特性(选择分子量较低的组分，黏度更低)，其在实施注入时，该材料会很快填满注入区域内的不密实区域，并向周围混凝土中的毛细通道(孔)中渗入，从而牢牢地将混凝土重新粘结在一起，且材料自身的抗压强度大于70Mpa，劈拉强度大于15Mpa，因而在注浆后该材料和混凝土可永久的成为一体。
作为优选，所述混凝土注浆液中A组分和B组分的质量比为(4-4.5)∶(1.5-2.0)。
(2)防腐保护体系：包括底层防腐材料和面层防腐材料。其中：
作为优选，所述底层防腐材料包括波特兰水泥熔渣45-55wt％、石英砂8-12wt％和石英粉 35-45wt％。
本发明底层防腐材料具备防海水/氯离子侵蚀、酸类介质腐蚀、二氧化硫和氮氧化物、酸雨腐蚀及硫酸盐等化学介质腐蚀的特性。底层防腐材料是水泥基渗透结晶型材料。其通过特殊的渗透结晶功能，完成了对混凝土表面结构的理化改性：既阻止了混凝土的返碱性，以解决防腐材料与混凝土的粘结问题，又提高了混凝土结构的密实性，以阻止腐蚀介质以水为载体向混凝土中的渗透。特别要提及的是，该界面层对外呈现中性，从而避免了混凝土的碱性环境对面层涂料固化过程的影响。本发明底层防腐材料与混凝土具有相同的理化性能，能够借助于混凝土表面的毛细张力及分子力的作用，使得防腐层与基面成为一个整体。这对于混凝土冷却塔基面的保护是最为重要的。此外，混凝土表面的氢氧化钙与底层防腐材料反应形成不被水解的晶体，使得混凝土自身具备了一定的防腐蚀性能。在上述作用下，底层防腐材料能抵御混凝土内部潮气和由塔筒外壁渗入的水分，因温度变化、冻融、日晒等因素对涂层背面形成的压力，从而避免涂层的鼓包、脱落(防腐涂层具备背水面抗渗性能)，而且能自行修复混凝土结构因各种应0.4mm以内的裂缝。底层防腐材料的防腐机理具体为：解决与混凝土之间的结合力问题：通过混凝土表面的喷砂处理，混凝土表面处于活化状态，表面存在大量的孔隙和未完全水化反应的钙离子。底涂料能借助于水或潮气在混凝土基材表层的浸润，活化的混凝土表层本身固有的钙离子等化学游离离子群得以激活，被激活的游离钙离子与底层防腐材料中的活性成分反应，在表层毛细孔张力的作用下，渗透到(被“拽入”)毛细孔中，在毛细孔中生成不被溶解的结晶体，使得混凝土结构表面彻底地密实。同时底层防腐材料本身水化产生的结晶体，也在毛细孔张力的作用下，被“锚固”到混凝土表层里，与混凝土形成整体。而且由于混凝土表面和孔隙内钙离子等碱性物质已经变成了结晶物，混凝土表面也就难以出现返碱问题而影响涂层的兼容性和结合力。提高混凝土防腐抗渗性能，又防止冻融：底层防腐材料的渗透结晶作用，使得混凝土表面孔隙内的游离钙离子形成稳定化合物结晶体，使得混凝土孔隙变小成了微孔(孔径小于水分子直径)，不但密实了混凝土表面，而且降低了混凝土表面能，提高了混凝土的抗渗性能，也阻止了溶于水的腐蚀介质(包括氯离子)渗透入混凝土中(上述腐蚀介质往往是以水为载体的)，加上外层涂料的密封作用，不但保护了混凝土不被腐蚀，也保护了钢筋免受腐蚀。由于混凝土孔隙变成1-10nm微孔，降低了孔内的冰点，最低可降低到-78℃，防止了冻融的发生。
作为优选，所述内壁底层防腐材料包括双酚A 20-25wt％，MW＜700的环氧氯丙烷树脂40-50wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基环己胺15-20wt％，聚酰胺14-18wt％。所述外壁面层防腐材料包括丙烯酸酯聚合物25-35wt％，碳酸钙20-30wt％，二氧化钛15-25wt％和水20-30wt％。
本发明面层防腐材料具有低黏性、低密度、强渗透性的特点，且同底层防腐材料一样，也具备防海水/氯离子侵蚀、酸类介质腐蚀、二氧化硫和氮氧化物、酸雨腐蚀及硫酸盐等化学介质腐蚀的特性。其涂刷于底层防腐涂层表面，在基面毛细张力及涂层表面张力的共同作用下，能渗透到基体的数毫米内，不仅密封了表层结构中的毛细孔，而且具有极好的抗机械冲击、抗化学介质腐蚀、抗老化以及抗磨损的能力。其渗透功能，使整体防腐层像被钉在混凝土上一样(长久粘结强度大于3兆帕以上)，从理论和实践上保证了混凝土的长久有效保护。
作为优选，所述微米级的二胺@MOF颗粒的制备方法包括：将硝酸铝和4，4′-联苯二甲酸以铝元素和羧基摩尔比为1∶(0.8-1.2)的比例添加至水中并分散均匀，升温加热至160-200℃，然后将所得溶液的pH调节为2-4，保温反应5-10h；反应结束后经过滤、洗涤、干燥和粉碎后得到微米级的铝MOF颗粒；将铝MOF颗粒浸渍于二胺溶液中，静置吸附2-4h，离心分离，制得微米级的二胺@MOF颗粒。
本发明以硝酸铝为金属源、以4，4′-联苯二甲酸为有机配体通过水热反应制备铝MOF 颗粒，然后以铝MOF颗粒为吸附载体负载上二胺。当基面修复砂浆与混凝土注浆液配合使用时，二胺能够与混凝土注浆液中的A组分发生交联固化，如此能够显著增加基面修复砂浆与混凝土注浆液的交联结合程度，确保两者永久成为一体，降低再次疏松开裂的风险。
作为优选，所述二胺为异佛尔酮二胺、间苯二胺或间苯二甲胺。
第二方面，本发明提供了一种对冷却塔进行加固防腐处理的方法，包括以下步骤：
S1：对冷却塔基体进行清理。
S2：向冷却塔基体喷涂抗盐补强材料进行抗盐补强处理以阻止盐类物质对冷却塔基体进一步侵害并提高基体强度。
S3：对冷却塔基体表面的破损或缺陷处采用基面修复砂浆进行修复找平。
S4：向冷却塔基体的结构型裂缝处注射基面加固材料以使裂缝两面以及基面修复砂浆成为一体。
S5：在冷却塔基体表面涂覆底层防腐材料。
S6：在底层防腐材料表面涂覆面层防腐材料。
作为优选，所述抗盐补强材料的用量为90-110g/m2；所述基面修复砂浆单次抹面固化后的厚度为2-50mm；所述底层防腐材料的用量为1.3-1.5kg/m2，固化后的厚度为0.8-1.2mm；所述内壁面层防腐材料的用量为240-260g/m2，固化后的厚度为200-240微米；所述外壁面层防腐材料的用量为330-370g/m2，固化后的厚度为280-320微米。
作为优选，S2中，施工温度不低于0℃；S3中，在S2结束至少90min，但不长于3h 后再进行S3；S5中，施工过程中，冷却塔基体和环境温度应大于5℃。
与现有技术对比，本发明的有益效果是：
(1)本发明首先采用纳米级抗盐补强材料对混凝土进行深度的抗盐补强处理，以阻止冷却塔结构内的盐类物质继续破坏冷却塔的基层。该抗盐补强材料具有出色的渗透性，可显著提高整个防腐层及结构的抗压强度，并且在加强涂层持久抗酸腐蚀的同时，可彻底排除腐蚀性物质借助于表面毛细孔向结构渗透的可能性。
(2)本发明的基面修复砂浆可解决混凝土的修复加固问题，由于该砂浆极为特殊的特性，可永久的与混凝土成为一体，并使修复加固后的烟囱外壁具有优异的抗碳化、抗渗、防酸雨、抗冻融等能力。
(3)本发明的基面加固材料可使疏松的混凝土或混凝土裂缝重新填充并粘结在一起。由于材料的特殊特性，使得材料与混凝土能永久的成为一体，解决了混凝土因疏松开裂而导致的性能和结构稳定性下降的问题。
(4)本发明底层防腐材料具备防化学介质腐蚀的特性。底层防腐材料是水泥基渗透结晶型材料。其通过特殊的渗透结晶功能，完成了对混凝土表面结构的理化改性：既阻止了混凝土的返碱性，以解决防腐材料与混凝土的粘结问题，又提高了混凝土结构的密实性，以阻止腐蚀介质以水为载体向混凝土中的渗透。该界面层对外呈现中性，从而避免了混凝土的碱性环境对面层涂料固化过程的影响。
(5)本发明面层防腐材料具有低黏性、低密度、强渗透性的特点，具备防化学介质腐蚀的特性。其涂刷于底层防腐涂层表面，在基面毛细张力及涂层表面张力的共同作用下，能渗透到基体的数毫米内，不仅密封了表层结构中的毛细孔，而且具有极好的抗机械冲击、抗化学介质腐蚀、抗老化以及抗磨损的能力。
(6)本发明从各层材料整体上来综合考虑配方设计，不仅各层材料自身性能出色，并且各层之间能够协同增效、配合性好，能适应并解决混凝土自身特性，并通过材料间的渗透交联反应使得防腐材料与混凝土融为一体。采用本发明渗透性防腐材料体系，可满足不少于二十年的免维护使用。
附图说明
图1为本发明渗透型防腐材料的施工顺序示意图。
附图标记为：冷却塔基体1、缺陷2、抗盐补强材料3、基面修复砂浆4、底层防腐材料5、面层防腐材料6。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
总实施例
一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料，包括在混凝土基面依次涂覆或注射的抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料；其中：
所述抗盐补强材料包括以下质量百分数的组分：最大粒径小于20nm的硅酸钾2-5％，丙烯酸酯聚合物10-20％，聚硅氧烷2-5％，乙氧化十三烷醇0.5-1％，水60-80％。
所述基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂40-55％，比表面积大于 12000cm2/g的波特兰水泥40-55％，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物1-2％，D95＜10 微米的甲基纤维素0.0-0.1％，微米级的二胺@铝MOF颗粒0.1-5.0％，聚乙烯0.0-0.1％。
所述基面加固材料为混凝土注浆液，包括质量比为(4-4.5)∶(1.5-2.0)的A组分和B 组分，其中：
所述A组分包括以下质量百分数的组分：Mw＜700的双酚-A-环氧氯丙烷树脂60-68％，缩水甘油12-14烷基醚10-20％，1，6-己二醇二缩水甘油醚10-20％，Mw＜700的双酚F环氧树脂 10-20％，3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2-5％。
所述B组分包括以下质量百分数的组分：异佛尔酮二胺20-31％，聚醚胺40-51％，间苯二甲胺10-20％，双酚A10-20％，三甲基六亚甲基二肟5-10％，2，2’-亚甲基双苯酚2-5％， 2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-5％。
所述底层防腐材料包括波特兰水泥熔渣45-55wt％、石英砂8-12wt％和石英粉35-45wt％。
所述内壁底层防腐材料包括双酚A 20-25wt％，MW＜700的环氧氯丙烷树脂40-50wt％， 3-氨基甲基-3，5，5-三甲基环己胺15-20wt％，聚酰胺14-18wt％。
所述外壁面层防腐材料包括丙烯酸酯聚合物25-35wt％，碳酸钙20-30wt％，二氧化钛 15-25wt％和水20-30wt％。
作为优选，所述微米级的二胺@MOF颗粒的制备方法包括：将硝酸铝和4，4′-联苯二甲酸以铝元素和羧基摩尔比为1∶(0.8-1.2)的比例添加至水中并分散均匀，升温加热至160-200℃，然后将所得溶液的pH调节为2-4，保温反应5-10h；反应结束后经过滤、洗涤、干燥和粉碎后得到微米级的铝MOF颗粒；将铝MOF颗粒浸渍于二胺溶液(异佛尔酮二胺、间苯二胺或间苯二甲胺)中，静置吸附2-4h，离心分离，制得微米级的二胺@MOF颗粒。
一种对冷却塔进行加固防腐处理的方法，包括以下步骤：
S1：对冷却塔基体进行清理。
S2：向冷却塔基体喷涂抗盐补强材料进行抗盐补强处理(用量为90-110g/m2)，以阻止盐类物质对冷却塔基体进一步侵害并提高基体强度；施工温度不低于0℃。
S3：在S2结束至少90min，但不长于3h后，对冷却塔基体表面的破损或缺陷处采用基面修复砂浆进行修复找平，单次抹面固化后的厚度为2-50mm。
S4：向冷却塔基体的结构型裂缝处注射基面加固材料以使裂缝两面以及基面修复砂浆成为一体。
S5：在冷却塔基体表面涂覆底层防腐材料，用量为1.3-1.5kg/m2，固化后的厚度为0.8-1.2mm；冷却塔基体和环境温度应大于5℃
S6：在底层防腐材料表面涂覆面层防腐材料。其中内壁面层防腐材料的用量为240-260g/m2，固化后的厚度为200-240微米；外壁面层防腐材料的用量为330-370g/m2，固化后的厚度为 280-320微米。
实施例1
一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料，包括在混凝土基面依次涂覆或注射的抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料；其中：
所述抗盐补强材料包括以下质量百分数的组分：最大粒径小于20nm的硅酸钾3.5％，丙烯酸酯聚合物15％，聚硅氧烷3.5％，乙氧化十三烷醇0.75％，水余量。
本实施例的抗盐补强材料的技术参数如下表所示：
技术名称 技术数据
主要成分 聚合物，硅酸盐
粒子最大直径 20纳米
密度 1.03g/cm<sup>3</sup>
涂层表面 清澈，略粘
断裂延伸率 505％
渗透深度 3.1cm
所述基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂47.5％，比表面积大于12000cm2/g 的波特兰水泥48.4％，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物1.5％，D95＜10微米的水硬性粘合剂(甲基纤维素)0.05％，微米级的二胺@铝MOF颗粒2.5％，聚乙烯0.05％。
所述微米级的二胺@MOF颗粒的制备方法为：将硝酸铝和4，4′-联苯二甲酸以铝元素和羧基摩尔比为1∶1的比例添加至水中并分散均匀，升温加热至180℃，然后将所得溶液的pH 调节为3，保温反应6h；反应结束后经过滤、洗涤、干燥和粉碎后得到微米级的铝MOF颗粒；将铝MOF颗粒浸渍于二胺溶液(间苯二甲胺)中，静置吸附3h，离心分离，制得微米级的二胺@MOF颗粒。
本实施例基面修复砂浆的技术参数如下表所示：
Figure BDA0003058354500000101
Figure BDA0003058354500000111
所述基面加固材料为混凝土注浆液，包括质量比为4.23∶1.77的A组分和B组分，其中：所述A组分包括以下质量百分数的组分：Mw＜700的双酚-A-环氧氯丙烷树脂62％，缩水甘油12-14烷基醚12％，1，6-己二醇二缩水甘油醚12％，Mw＜700的双酚F环氧树脂10.5％，3-(2，3- 环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷3.5％。
所述B组分包括以下质量百分数的组分：异佛尔酮二胺25％，聚醚胺43％，间苯二甲胺10％，双酚A10％，三甲基六亚甲基二肟5％，2，2’-亚甲基双苯酚3.5％，2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3.5％。
本实施例基面加固材料的技术参数如下表所示：
技术名称 技术数据
密度 约为1g/cm<sup>3</sup>
黏度 约为120mPa.s
抗压强度 70Mpa
劈拉强度 21Mpa
所述底层防腐材料包括波特兰水泥熔渣50wt％、石英砂10wt％和石英粉40wt％。
所述内壁底层防腐材料包括双酚A22.5wt％，MW＜700的环氧氯丙烷树脂45wt％，3- 氨基甲基-3，5，5-三甲基环己胺17.5wt％，聚酰胺15wt％。
所述外壁面层防腐材料包括丙烯酸酯聚合物30wt％，碳酸钙25wt％，二氧化钛20wt％和水25wt％。
实施例2
一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料，包括在混凝土基面依次涂覆或注射的抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料；其中：
所述抗盐补强材料包括以下质量百分数的组分：最大粒径小于20nm的硅酸钾2％，丙烯酸酯聚合物20％，聚硅氧烷2％，乙氧化十三烷醇1％，水75％。
所述基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂55％，比表面积大于12000cm2/g的波特兰水泥40％，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物1％，D95＜10微米的水硬性粘合剂(甲基纤维素)0.1％，微米级的二胺@铝MOF颗粒3.8％，聚乙烯0.1％。
其中，所述微米级的二胺@MOF颗粒的制备方法为：将硝酸铝和4，4′-联苯二甲酸以铝元素和羧基摩尔比为1∶1.2的比例添加至水中并分散均匀，升温加热至200℃，然后将所得溶液的pH调节为2，保温反应5h；反应结束后经过滤、洗涤、干燥和粉碎后得到微米级的铝MOF颗粒；将铝MOF颗粒浸渍于二胺溶液(间苯二胺)中，静置吸附2h，离心分离，制得微米级的二胺@MOF颗粒。
所述基面加固材料为混凝土注浆液，包括质量比为4∶1.5的A组分和B组分，其中：所述A组分包括以下质量百分数的组分：Mw＜700的双酚-A-环氧氯丙烷树脂60％，缩水甘油12-14烷基醚13％，1，6-己二醇二缩水甘油醚15％，Mw＜700的双酚F环氧树脂10％，3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2％。
所述B组分包括以下质量百分数的组分：异佛尔酮二胺30％，聚醚胺40％，间苯二甲胺10％，双酚A10％，三甲基六亚甲基二肟5％，2，2’-亚甲基双苯酚2％，2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚3％。
所述底层防腐材料包括波特兰水泥熔渣45wt％、石英砂10wt％和石英粉45wt％。
所述内壁底层防腐材料包括双酚A 20wt％，MW＜700的环氧氯丙烷树脂50wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基环己胺15wt％，聚酰胺15wt％。
所述外壁面层防腐材料包括丙烯酸酯聚合物25wt％，碳酸钙30wt％，二氧化钛l5wt％和水30wt％。
实施例3
一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料，包括在混凝土基面依次涂覆或注射的抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料；其中：
所述抗盐补强材料包括以下质量百分数的组分：最大粒径小于20nm的硅酸钾5％，丙烯酸酯聚合物10％，聚硅氧烷5％，乙氧化十三烷醇0.5％，水余量％。
所述基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂55％，比表面积大于12000cm2/g的波特兰水泥47.8％，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物2％，D95＜10微米的水硬性粘合剂(甲基纤维素)0.1％，微米级的二胺@铝MOF颗粒5.0％，聚乙烯0.1％。
其中，所述微米级的二胺@MOF颗粒的制备方法为：将硝酸铝和4，4′-联苯二甲酸以铝元素和羧基摩尔比为1∶0.8的比例添加至水中并分散均匀，升温加热至160℃，然后将所得溶液的pH调节为4，保温反应5h；反应结束后经过滤、洗涤、干燥和粉碎后得到微米级的铝MOF颗粒；将铝MOF颗粒浸渍于二胺溶液(异佛尔酮二胺)中，静置吸附4h，离心分离，制得微米级的二胺@MOF颗粒。
所述基面加固材料为混凝土注浆液，包括质量比为4.5∶2的A组分和B组分，其中：所述A组分包括以下质量百分数的组分：Mw＜700的双酚-A-环氧氯丙烷树脂68％，缩水甘油12-14烷基醚10％，1，6-己二醇二缩水甘油醚10％，Mw＜700的双酚F环氧树脂10％，3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2％。
所述B组分包括以下质量百分数的组分：异佛尔酮二胺20％，聚醚胺40％，间苯二甲胺15％，双酚A10％，三甲基六亚甲基二肟10％，2，2’-亚甲基双苯酚2.5％，2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚2.5％。
所述底层防腐材料包括波特兰水泥熔渣55wt％、石英砂8wt％和石英粉37wt％。
所述内壁底层防腐材料包括双酚A 25wt％，MW＜700的环氧氯丙烷树脂40wt％，3-氨基甲基-3，5，5-三甲基环己胺20wt％，聚酰胺15wt％。
所述外壁面层防腐材料包括丙烯酸酯聚合物35wt％，碳酸钙20wt％，二氧化钛25wt％和水20wt％。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于：基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂 50％，比表面积大于12000cm2/g的波特兰水泥48.5％，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物1.5％。
实施例1与本对比例基面修复砂浆的技术参数如下表所示：
Figure BDA0003058354500000131
Figure BDA0003058354500000141
应用例1
一种对冷却塔进行加固防腐处理的方法，采用实施例1的加固防腐材料，包括以下步骤：
S1：对冷却塔基体1进行清理。
S2：向冷却塔基体喷涂抗盐补强材料3进行抗盐补强处理(用量为100g/m2)，以阻止盐类物质对冷却塔基体进一步侵害并提高基体强度；施工温度20℃。
S3：在S2结束2h后，对冷却塔基体表面的缺陷2处采用基面修复砂浆4进行修复找平，固化后的厚度为5mm。
S4：向冷却塔基体的结构型裂缝处注射基面加固材料以使裂缝两面以及基面修复砂浆成为一体。
S5：在冷却塔基体表面涂覆底层防腐材料5，用量为1.4kg/m2，固化后的厚度为1.0mm；冷却塔基体和环境温度20℃
S6：在底层防腐材料表面涂覆面层防腐材料6。其中内壁面层防腐材料的用量为250g/m2，固化后的厚度为220微米；外壁面层防腐材料的用量为350g/m2，固化后的厚度为300微米。
应用对比例1
与应用例1的区别仅在于采用对比例1的加固防腐材料。
应用对比例2
与应用例1的区别仅在于不进行抗盐补强处理。
采用实施例1以及对比例1-2的加固防腐材料对相同批次的测试用混凝土表面缺陷(人造，同尺寸)进行加固防腐处理之后各项指标数据如下：
Figure BDA0003058354500000142
Figure BDA0003058354500000151
通过上表中的数据对比可知，应用对比例1相对于应用例1而言，由于采用的是普通的基面修复砂浆以及不添加有基面加固材料，其与混凝土基体结合固化后的机械强度明显不如应用例1；而应用对比例2相对应用例1，由于未经过抗盐补强处理，因此在抗渗压力、抗盐性方面具有显著劣势。
本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种针对混凝土冷却塔的渗透交联型加固防腐材料，其特征在于：包括在混凝土基面依次涂覆或注射的抗盐补强材料、基面修复砂浆、基面加固材料，底层防腐材料和面层防腐材料；所述面层防腐材料分为内壁面层防腐材料和外壁面层防腐材料；其中：
所述抗盐补强材料包括以下质量百分数的组分：最大粒径小于20nm的硅酸钾2-5%，丙烯酸酯聚合物10-20%，聚硅氧烷2-5%，乙氧化十三烷醇0.5-1%，水60-80%；
所述基面修复砂浆包括以下质量百分数的组分：天然石英砂40-55%，比表面积大于12000cm2/g的波特兰水泥40-55%，丙烯酸酯/丙烯酸胺/丙烯酸盐三元共聚物1-2%，D95<10微米的甲基纤维素0.0-0.1%，微米级的二胺@铝MOF颗粒0.1-5.0%，聚乙烯0.0-0.1%；
所述微米级的二胺@铝MOF颗粒的制备方法包括：将硝酸铝和4,4'-联苯二甲酸以铝元素和羧基摩尔比为1:（0.8-1.2）的比例添加至水中并分散均匀，升温加热至160-200℃，然后将所得溶液的pH调节为2-4，保温反应5-10h；反应结束后经过滤、洗涤、干燥和粉碎后得到微米级的铝MOF颗粒；将铝MOF颗粒浸渍于二胺溶液中，静置吸附2-4h，离心分离，制得微米级的二胺@铝MOF颗粒。
2.如权利要求1所述的渗透交联型加固防腐材料，其特征在于，所述底层防腐材料包括波特兰水泥熔渣45-55wt%、石英砂8-12wt%和石英粉35-45wt%。
3.如权利要求1或2所述的渗透交联型加固防腐材料，其特征在于，
所述内壁面层防腐材料包括双酚A 20-25wt%，Mw <700的环氧氯丙烷树脂40-50wt%，3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己胺15-20wt%，聚酰胺14-18wt%；
所述外壁面层防腐材料包括丙烯酸酯聚合物25-35wt%，碳酸钙20-30wt%，二氧化钛15-25wt%和水20-30wt%。
4.如权利要求1所述的渗透交联型加固防腐材料，其特征在于，所述基面加固材料为混凝土注浆液，包括A组分和B组分，其中：
所述A组分包括以下质量百分数的组分：Mw< 700的双酚-A-环氧氯丙烷树脂60-68%，缩水甘油12-14烷基醚10-20%，1,6-己二醇二缩水甘油醚10-20%，Mw< 700的双酚F环氧树脂10-20%，3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷2-5%；
所述B组分包括以下质量百分数的组分：异佛尔酮二胺20-31%，聚醚胺40-51%，间苯二甲胺10-20%，双酚A 10-20%，三甲基六亚甲基二肟5-10%，2,2’-亚甲基双苯酚2-5%，2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚2-5%。
5.如权利要求4所述的渗透交联型加固防腐材料，其特征在于，所述混凝土注浆液中A组分和B组分的质量比为（4-4.5）:（1.5-2.0）。
6.如权利要求1所述的渗透交联型加固防腐材料，其特征在于：所述二胺为异佛尔酮二胺、间苯二胺或间苯二甲胺。
7.一种利用权利要求1-6之一所述渗透交联型加固防腐材料对冷却塔进行加固防腐处理的方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：对冷却塔基体进行清理；
S2：向冷却塔基体喷涂抗盐补强材料进行抗盐补强处理以阻止盐类物质对冷却塔基体进一步侵害并提高基体强度；
S3：对冷却塔基体表面的破损或缺陷处采用基面修复砂浆进行修复找平；
S4：向冷却塔基体的结构型裂缝处注射基面加固材料以使裂缝两面以及基面修复砂浆成为一体；
S5：在冷却塔基体表面涂覆底层防腐材料；
S6：在底层防腐材料表面涂覆面层防腐材料。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述抗盐补强材料的用量为90-110 g/m2；
所述基面修复砂浆单次抹面固化后的厚度为2-50mm；
所述底层防腐材料的用量为1.3-1.5kg/m2，固化后的厚度为0.8-1.2mm；
所述内壁面层防腐材料的用量为240-260g/m2，固化后的厚度为200-240微米；
所述外壁面层防腐材料的用量为330-370g/m2，固化后的厚度为280-320微米。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，
S2中，施工温度不低于0℃；
S3中，在S2结束至少90min，但不长于3h后再进行S3；
S5中，施工过程中，冷却塔基体和环境温度应大于5℃。
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