CN113402247A - 一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏及其制备方法 - Google Patents

一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于桥梁建筑领域，具体涉及一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏及其制备方法。本发明的技术方案是由A组分、B组分、C组分及石子组成，最外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒。A组分：87～94份水玻璃，5～2份丙三醇，3～2份三异丙醇胺，4～1.5份水，1～0.5份CUCAT‑WN催化剂；B组分：75～81份PAPI，15～12份聚氨酯预聚体，3～2份邻苯二甲酸二辛酯，1～0.5份AUCAT‑101催化剂，1～0.5份CUCAT‑U2催化剂，1.5～1份消泡剂，2.5份抗水解剂，1～0.5份防霉剂；C组分：纤维束10～20份石子200～600份。将C组分纤维束拌入石子中，可一边放置石子加纤维束一边浇注A、B混合料，固化后即得，本发明具有耐水及防撞性能良好的特点。

Description

一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏及其制备方法
技术领域
本发明属于桥梁建筑领域，具体涉及一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏及其制备方法。
背景技术
船撞桥事故在世界各地不断发生，船撞桥事故的频率远比人们想象的更高。船舶撞击是跨越航道的桥梁倒塌的主要原因之一，产生的后果极其严重：船毁人亡物失，造成航道受阻，陆上交通中断，污染水域环境。所以，对通航桥墩安装防撞设施是非常有必要的。目前国内外桥墩防撞设施种类较多，其基本原理是基于能量吸收、动量缓冲而设计的，每种防撞设施都有其特点和使用条件。具体来说防撞设施可分为两大类：一为间接式，其特点为：在桥墩之外另设防撞设施，桥墩不直接受力，让桥墩彻底回避船舶撞击的问题。如：桩群方式、薄壳筑砂围堰方式、人工岛方式等，一般适用于水浅、地质情况较好的场合。间接式防撞方法虽然一劳永逸，但会影响航道，且常常因为造价太高或者条件不具备而放弃。二为直接式，其特点为：撞击力经过缓冲后直接作用在桥墩上，如护弦方式、缓冲材料设施方式、缓冲设施工程方式及固定或浮式套箱防撞设施等。一般使用在航道较窄、水较深的场合，通常建造费用较省，土建工程量不大，因此直接式防撞成为一个很有现实意义的方法，也是近年来被研究较多的防撞类别。
中国近年来在大桥中常用的直接式抗撞设施为钢结构套箱或浮箱形式。但钢套箱刚度较大、易锈蚀、造价及维护费用高。试验研究证明用纤维复合材料结构作为能量吸收元件要比一些常用的金属材料结构具有较高的能量吸收能力，并且压溃载荷分布均匀。因此，有必要对纤维复合缓冲材料进行必要的研究与实验。
中国专利CN111593691A，公开了一种基于FRP和聚氨酯泡沫填充蜂窝状橡胶混凝土的桥墩防撞构件，包括FRP(连续纤维和热固性树脂复合而成的材料)套筒、聚氨酯泡沫和橡胶混凝土层。聚氨酯泡沫采用预制件，需要按照一定的规则安装在桥墩上才能进行橡胶混凝土的浇筑，施工过程繁琐。可应用于新建公路、水路桥梁的桥墩防撞。不适用与已建成的水路桥梁的桥墩防撞。
发明内容
本发明的目的针对上述现有技术中存在的问题，提供一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏及其制备方法。
一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述防撞围栏设置在桥墩下部结构的外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型；其特征在于：所述的聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成；其中
A组分包括：87～94份水玻璃、5～2份丙三醇、3～2份三异丙醇胺、4～1.5份水、1～0.5份抗氧剂-264；
B组分包括：75～81份PAPI、15～12份聚氨酯预聚体、3～2份邻苯二甲酸二辛酯、1～0.5份AUCAT-101催化剂、1～0.5份CUCAT-U2催化剂、1.5～1份Defom5500消泡剂、2.5份HyMax220抗水解剂、1～0.5份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束10～20份、石子200～600份。
进一步优选方案，所述的玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂制备的套筒装置，套筒厚度8～10mm，套筒直径由现场桥墩直径具体情况而定；
进一步优选方案，所述A组分中的水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
进一步优选方案，所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，待温度降至50℃时，准确加入32.16～42.11份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为5％～7％的聚氨酯预聚体。
进一步优选方案，所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％。
进一步优选方案，所述的MDI-100二异氰酸酯为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇；
进一步优选方案，所述的B组分中HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的C组分中纤维束为8～10mm的玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种或两种掺杂使用，所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩等天然石料破碎而成。
本发明上述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
步骤1：将1～0.5份抗氧剂-264加入3～2份三异丙醇胺中，再加入5～2份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入4～1.5份水中搅拌溶解均匀，再加入5～2份丙三醇、3～2份三异丙醇胺搅拌混溶，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入87～94份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分备用；
第二步，B组分的制备：
将75～81份PAPI加入混合容器中，再将15～12份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入3～2份邻苯二甲酸二辛酯、1～0.5份AUCAT-101催化剂、1～0.5份CUCAT-U2催化剂、1.5～1份Defom5500消泡剂、2.5份HyMax220抗水解剂、1～0.5份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存备用；
第三步，水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用8～10mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要抽干净，放入：200～600份直径为5～10mm的石子，将10～20份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用注浆机浇注200份的A组分、B组分的混合料，可连续或间歇施工浇注；也可通过大型石子、液体料混合机连续混合浇注成型；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
第一，本发明以玄武岩纤维增强塑料套筒为防撞装置壳体，既是施工时的成型装置，也是成型后防撞装置的外层壳体，省去了安装模板和拆卸模板的操作，增强了防撞材料的刚性和韧性。同时，玄武岩纤维增强塑料材料在水中的耐腐蚀性优于钢铁、混凝土材料，具有更好的使用耐久性。
第二，施工中玄武岩纤维增强塑料套筒中的水无需完全排空抽干净，本发明产品可直接在含水或极其潮湿的环境中浇注成型，水的存在不影响浇注成型材料的强度。现场浇注成型，施工操作简单便捷，防撞性能优良。
第三，本发明中引入水玻璃对聚氨酯材料进行改性，增加聚氨酯材料的刚性，同时使用纤维材料及石子，构成了防撞复合材料缓冲层的骨架，有效的进行应力分散，增强了防撞装置整体的稳定性和耐撞性，可更加有效地承接船舶撞击的力度。
具体实施例
实施例1
本实施例所述一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述的防撞围栏设置在桥墩下部结构外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型；
所述玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂或多种复合树脂制备的套筒装置，套筒厚度8mm，套筒直径由桥墩现场具体情况而定。
所述聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成：
A组分包括：87份水玻璃，5份丙三醇，3份三异丙醇胺，4份水，1份抗氧剂-264；
B组分包括：75份PAPI，15份聚氨酯预聚体，3份邻苯二甲酸二辛酯，1份AUCAT-101催化剂，1份CUCAT-U2催化剂，1.5份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，1份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束10份，石子200份。
所述水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，待温度降至50℃时，准确加入32.16份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为5％的聚氨酯预聚体。
所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的MDI-100为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇；所述的HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂、CUCAT-U2催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的8-羟基喹啉酮防霉剂为市售工业品8-羟基喹啉酮；所述纤维束为8mm的玻璃纤维；所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩天然石料破碎而成。
本实施例所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，按照下列步骤完成：
第一步，A组分的制备：
步骤1：步骤1：将1份抗氧剂-264加入3份三异丙醇胺中，再加入5份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入4份水中搅拌溶解均匀，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入87份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分备用；
第二步，B组分的制备：
将75份PAPI加入混合容器中，再将15份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入3份邻苯二甲酸二辛酯，1份AUCAT-101催化剂，1份CUCAT-U2催化剂，1.5份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，1份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存备用；
第三步，水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用8mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要抽干净，放入：200份直径为5～10mm的石子，将10份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10的注浆机浇注200份的A组分、B组分混合料，可连续施工浇注；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
实施例2
本实施例所述一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述的防撞围栏设置在桥墩下部结构外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型；
所述玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂或多种复合树脂制备的套筒装置，套筒厚度9mm，套筒直径由现场桥墩具体情况而定。
所述聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成：
A组分包括：89份水玻璃，3份丙三醇，3份三异丙醇胺，4份水，1份抗氧剂-264；
B组分包括：77份PAPI，14份聚氨酯预聚体，2.5份邻苯二甲酸二辛酯，1份AUCAT-101催化剂，0.8份CUCAT-U2催化剂，1.3份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.9份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束13份，石子300份。
所述水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，待温度降至50℃时，准确加入32.16份份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为5％的聚氨酯预聚体。
所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的MDI-100为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇；所述的HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂、CUCAT-U2催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的8-羟基喹啉酮防霉剂为市售工业品8-羟基喹啉酮；所述纤维束为9mm的玻璃纤维和玄武岩纤维两者掺杂使用；所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩天然石料破碎而成。
本实施例所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，按照下列步骤完成：
第一步，A组分的制备：
步骤1：将1份抗氧剂-264加入3份三异丙醇胺中，再加入3份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入4份水中搅拌溶解均匀，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入89份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分；
第二步，B组分的制备：
步骤3：将77份PAPI加入混合容器中，再将14份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入2.5份邻苯二甲酸二辛酯，1份AUCAT-101催化剂，0.8份CUCAT-U2催化剂，1.3份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.9份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存；
第三步，水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用9mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场桥墩直径大小具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要抽干净，放入：300份直径为5～10mm的石子，将13份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10的注浆机浇注200份的A组分、B组分混合料，可间歇施工浇注；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
实施例3
本实施例所述一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述的防撞围栏设置在桥墩下部结构外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型。
所述玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂或多种复合树脂制备的套筒装置，套筒厚度9mm，套筒直径由现场桥墩直径具体情况而定。
所述聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成：
A组分包括：91份水玻璃，3份丙三醇，3份三异丙醇胺，2.5份水，0.5份抗氧剂-264；
B组分包括：78份PAPI，13份聚氨酯预聚体，3份邻苯二甲酸二辛酯，0.8份AUCAT-101催化剂，0.7份CUCAT-U2催化剂，1.2份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.8份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束15份，石子400份。
所述水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，待温度降至50℃时，准确加入36.96份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为6％的聚氨酯预聚体。
所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的MDI-100为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇；所述的HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂、CUCAT-U2催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的8-羟基喹啉酮防霉剂为市售工业品8-羟基喹啉酮；所述纤维束为9mm的玄武岩纤维；所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩天然石料破碎而成。
本实施例所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，按照下列步骤完成：
第一步，A组分的制备：
步骤1：将0.5份抗氧剂-264加入3份三异丙醇胺中，再加入3份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入2.5份水中搅拌溶解均匀，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入91份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分备用；
第二步，B组分的制备：
将78份PAPI加入混合容器中，再将13份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入3份邻苯二甲酸二辛酯，0.8份AUCAT-101催化剂，0.7份CUCAT-U2催化剂，1.2份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.8份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存备用；
第三步，所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用9mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要抽干净，放入：400份直径为5～10mm的石子，将15份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用注浆机浇注200份的A、B混合料，可连续施工浇注；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10。
实施例4
本实施例所述一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述的防撞围栏设置在桥墩下部结构外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型。
所述玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂或多种复合树脂制备的套筒装置，套筒厚度10mm，套筒直径由桥墩现场具体情况而定。
所述聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成：
A组分包括：92份水玻璃，3份丙三醇，2份三异丙醇胺，2份水，1份抗氧剂-264；
B组分包括：80份PAPI，12份聚氨酯预聚体，2.5份邻苯二甲酸二辛酯，0.6份AUCAT-101催化剂，0.6份CUCAT-U2催化剂，1.1份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.7份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束18份，石子500份。
所述水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，当温度降到50℃时，准确加入42.11份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为7％的聚氨酯预聚体。
所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的MDI-100为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇；所述的HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂、CUCAT-U2催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的8-羟基喹啉酮防霉剂为市售工业品8-羟基喹啉酮；所述纤维束为10mm的玻璃纤维；所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩天然石料破碎而成。
本实施例所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，按照下列步骤完成：
第一步，A组分的制备：
步骤1：将1份抗氧剂-264加入2份三异丙醇胺中，再加入3份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入2份水中搅拌溶解均匀，得到混合溶液A1；
将1份CUCAT-WN催化剂加入2份水中搅拌溶解均匀，再加入3份丙三醇、2份三异丙醇胺搅拌混溶，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入92份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分备用；
第二步，B组分的制备：
将80份PAPI加入混合容器中，再将12份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入2.5份邻苯二甲酸二辛酯，0.6份AUCAT-101催化剂，0.6份CUCAT-U2催化剂，1.1份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.7份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存备用；
第三步，水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用10mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要抽干净，放入：500份直径为5～10mm的石子，将18份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用注浆机浇注200份的A、B混合料，可连续施工浇注；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10。
实施例5
本实施例所述一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述的防撞围栏设置在桥墩下部结构外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型。
所述玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂或多种复合树脂制备的套筒装置，套筒厚度10mm，套筒直径由现场具体情况而定。
所述聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成：
A组分包括：94份水玻璃，2份丙三醇，2份三异丙醇胺，1.5份水，0.5份抗氧剂-264；
B组分包括：81份PAPI，12份聚氨酯预聚体，2份邻苯二甲酸二辛酯，0.5份AUCAT-101催化剂，0.5份CUCAT-U2催化剂，1份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.5份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束20份，石子600份。
所述水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，当温度降到50℃时，准确加入42.11份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为7％的聚氨酯预聚体。
所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％；所述的MDI-100为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇；所述的HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的防霉剂为市售工业品8-羟基喹啉酮；所述纤维束为10mm的玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种，也可两者掺杂使用，所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩等天然石料破碎而成。
本实施例所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，按照下列步骤完成：
第一步，A组分的制备：
步骤1：将0.5份抗氧剂-264加入2份三异丙醇胺中，再加入2份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入1.5份水中搅拌溶解均匀，得到混合溶液A1；
将0.5份CUCAT-WN催化剂加入1.5份水中搅拌溶解均匀，再加入2份丙三醇、2份三异丙醇胺搅拌混溶，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入94份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分备用；
第二步，B组分的制备：
步骤3：将81份PAPI加入混合容器中，再将12份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入2份邻苯二甲酸二辛酯，0.5份AUCAT-101催化剂，0.5份CUCAT-U2催化剂，1份Defom5500消泡剂，2.5份HyMax220抗水解剂，0.5份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存备用；
第三步，水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用10mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要完全抽干净，放入：600份直径为5～10mm的石子，将20份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用注浆机浇注200份的A、B混合料，可连续施工浇注；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10。
参考GB/T2567-2008《树脂浇注体性能试验方法》，GB/T529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度测定》GB/T1040.2-2006《塑料拉伸性能试验方法》等相关国家标准，测得本发明水中桥墩防撞聚氨酯围栏液体料混合后力学性能如表1所示。
表1.水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏性能
名称 成型后水中浸泡30天 成型后大气中放置30天
邵D硬度 62 64
拉伸强度/MPa，≥ 18 17
撕裂强度/KN·m<sup>-1</sup>，≥ 25 25
压缩强度/MPa，≥ 61 62
弯曲强度/MPa，≥ 21 20
冲击强度/(KJ/m<sup>2</sup>)，≥ 5 5
粘结强度/MPa，≥ 7 7

Claims (9)

1.一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，所述防撞围栏设置在桥墩下部结构的外侧，外层为起定型作用的玄武岩纤维增强塑料套筒；玄武岩纤维增强塑料套筒与桥墩之间为起缓冲作用的聚氨酯复合材料缓冲层，由纤维增强水玻璃改性聚氨酯材料配合石料进行现场浇筑成型；其特征在于：所述的聚氨酯复合材料缓冲层由A组分、B组分、C组分配合石料现场浇筑而成；其中
A组分包括：87～94份水玻璃、5～2份丙三醇、3～2份三异丙醇胺、4～1.5份水、1～0.5份抗氧剂-264；
B组分包括：75～81份PAPI、15～12份聚氨酯预聚体、3～2份邻苯二甲酸二辛酯、1～0.5份AUCAT-101催化剂、1～0.5份CUCAT-U2催化剂、1.5～1份Defom5500消泡剂、2.5份HyMax220抗水解剂、1～0.5份8-羟基喹啉酮防霉剂；
C组分包括：纤维束10～20份、石子200～600份。
2.根据权利要求1所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，其特征在于：所述的玄武岩纤维增强塑料套筒为玄武岩纤维增强的不饱和聚酯或环氧树脂制备的套筒装置，套筒厚度8～10mm，套筒直径由现场桥墩直径具体情况而定。
3.根据权利要求1所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，其特征在于：所述A组分中的水玻璃是指硅酸钠水玻璃，模数为2.2～2.4，密度为1.4～1.5g/cm3(20℃)，波美度为48～52°。
4.根据权利要求1所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，其特征在于：所述B组分中聚氨酯预聚体的制备方法如下：
准确称取100份聚醚多元醇N220，在120℃，-0.09MPa条件下脱水2h，待温度降至50℃时，准确加入32.16～42.11份MDI-100二异氰酸酯，50℃反应30min，然后升温至80～82℃后反应2.0h，抽真空脱泡30min后至反应物为无色透明液体，即制得-NCO含量为5％～7％的聚氨酯预聚体。
5.根据权利要求1所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，其特征在于：所述的PAPI为多苯基多亚甲基多异氰酸酯，-NCO基团质量含量为31.1～31.5％。
6.根据权利要求4所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，其特征在于：所述的MDI-100二异氰酸酯为4，4＇-二苯基甲烷二异氰酸酯，-NCO基团质量含量为33.6％；所述聚醚多元醇N220为平均分子量为2000的聚醚多元醇。
7.根据权利要求1所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏，其特征在于：所述的B组分中HyMax220抗水解剂为上海朗亿功能材料有限公司销售；所述AUCAT-101催化剂、CUCAT-U2催化剂为广州优润化学材料有限公司生产；所述抗氧剂-264为市售2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚；所述Defom5500消泡剂为德谦化学有限公司生产；所述的C组分中纤维束为8～10mm的玻璃纤维或玄武岩纤维中的一种或两种掺杂使用，所述石子为直径5～10mm的花岗岩、玄武岩、石灰岩天然石料破碎而成。
8.一种权利要求1至7任一项所述水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，其特征在于，按照下列步骤制备：
第一步，A组分的制备：
步骤1：将1～0.5份抗氧剂-264加入3～2份三异丙醇胺中，再加入5～2份丙三醇进一步搅拌溶解，然后再加入4～1.5份水中搅拌溶解均匀，得到混合溶液A1；
步骤2：在搅拌速率为30r/min的条件下，将混合溶液A1缓慢加入87～94份水玻璃中，继续搅拌20分钟，即制得A组分备用；
第二步，B组分的制备：
将75～81份PAPI加入混合容器中，再将15～12份聚氨酯预聚体加入混合容器中，常温下搅拌混合均匀；然后依次再加入3～2份邻苯二甲酸二辛酯、1～0.5份AUCAT-101催化剂、1～0.5份CUCAT-U2催化剂、1.5～1份Defom5500消泡剂、2.5份HyMax220抗水解剂、1～0.5份8-羟基喹啉酮防霉剂，常温下搅拌混合均匀，抽真空脱泡至混合液体透明，得到B组分，充干燥氮气密封保存备用；
第三步，水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备：
步骤1：将需要保护的桥墩用8～10mm厚度的玄武岩纤维增强塑料套筒围起来，套筒直径由现场具体情况而定，接缝处通过尼龙线连接；
步骤2：玄武岩纤维增强塑料套筒围栏与桥墩之间的水不需要抽干净，放入：200～600份直径为5～10mm的石子，将10～20份纤维束拌入石子中，一边放置石子加纤维束一边用注浆机浇注200份的A组分、B组分的混合料，可连续或间歇施工浇注；也可通过大型石子、液体料混合机连续混合浇注成型；浇注料固化时间2～3min，浇筑完成进一步熟化48小时后，即得水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏。
9.根据权利要求8所述的一种水中桥墩浇筑式聚氨酯复合材料防撞围栏的制备方法，其特征在于：所述注浆机为山西凝固力新型材料有限公司生产的矿用气动注浆泵，型号为2ZBQ-8/10。
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