CN117326847A - 泄洪建筑抗冲磨耐腐蚀防渗漏防护砂浆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及泄洪建筑抗冲磨耐腐蚀防渗漏防护砂浆，包括用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆、用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆。所用的聚醚非离子化合物既是乳化剂也是表面活性剂，加入环氧树脂，二者互溶，制成金属结构防护砂浆用的环氧树脂基液，该环氧树脂基液也可以作为中间产品，再与水溶性环氧树脂混合，形成一种新型水乳水溶混合环氧溶液，制成混凝土结构防护砂浆用的水性环氧树脂基液，既有利于批量生产也可以简化现场配料。防护砂浆具有良好的力学性能和抗渗能力，带水施工极为便捷。用于金属结构防护的底胶具有金属防腐性能；用于混凝土防护的砂浆，尤其对于露天泄洪面修复，其耐候性和耐老化性好。
Description
技术领域
本发明涉及水电工程泄洪建筑金属结构和混凝土的防护材料领域，具体涉及泄洪建筑抗冲磨耐腐蚀防渗漏防护砂浆。
背景技术
在高速高含沙水流的作用下，水电工程泄洪建筑混凝土或金属结构过流表面会造成不同程度的破坏：泥沙磨损和空蚀的交互作用形成过流表面破损缺陷，严重时混凝土防护层和闸门室金属底板会被磨透，危及水电工程安全运行；闸门及埋件处于干湿交替的工作环境中并经受盐碱性水流的冲刷，腐蚀速度加快；高速水流的振动加快了混凝土微小裂纹扩展，针对轻微渗漏需要封闭处理。长期对比试验和工程实践都表明，环氧树脂砂浆是具有高性价比的防护材料，因此在高速浑水抗冲磨防护工程中得到大量应用。
抗冲磨区域的环氧砂浆要求力学性能高，抗压强度在80MPa以上。水性环氧树脂砂浆因力学性能一般极少应用，目前市场主流的抗冲磨砂浆都是油性环氧砂浆，但是施工中普遍存在以下问题：(1)潮湿界面粘接问题，泄洪洞湿度大，容易形成挂壁水珠，另外局部混凝土的轻微渗透也造成基面潮湿，降低了油性环氧底胶的粘接性能，为使基面保持干燥，现场施工耗时耗力；(2)混凝土的新老界面粘接问题，混凝土和环氧砂浆材料热胀系数不同，虽然油性环氧砂浆自身力学性能优异，但是对于泄洪建筑的露天过流面，温差和老化问题极大降低了材料的粘接性能，防护效果不理想。
金属结构的防护问题还在于，对于长期浸泡在水下的金属埋件，水分子透过砂浆层对金属表面形成腐蚀，出现锈蚀造成的砂浆剥落。但是泄洪建筑中的金属结构即金属闸门和埋件相对于混凝土结构面积很小，普遍缺乏专门针对性的材料设计。或者是施工时顺带用混凝土防护的砂浆对金属结构进行修复，存在界面抗腐蚀性差的问题；或者是用于金属防护的砂浆与用于混凝土防护的砂浆不是采用同一种环氧和固化剂型号，导致现场材料容器过多，施工繁琐，也不利用材料的批量生产。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆、一种用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆及上述两种砂浆的制备方法，更有针对性地设计性能更高的抗冲磨砂浆，在耐腐蚀和防渗透方面将更有效地防护混凝土和金属结构。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按重量份数计，原材料包括：
其中，环氧树脂基液，按重量份数计，原材料包括4～6份聚醚非离子化合物，94～96份环氧树脂；
进一步的，聚醚非离子化合物为NP8836，环氧树脂为环氧树脂E51；
进一步的，固化剂为脂肪族胺类固化剂，二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种；
进一步的，固化促进剂为DMP-30；
进一步的，活性稀释剂为AGE、BGE中的至少一种；
进一步的，偶联剂为KH550或KH560；
进一步的，防锈颜料为磷酸锌、磷酸铝中的至少一种，加入防锈颜料用于提高金属表面防腐蚀性能。
进一步的，填料是金刚砂，其莫氏硬度大于8，高于浑水中泥沙材质硬度，以满足抗冲磨要求，如果防护面运行中不是部件间相对滑动的部位，则填料粒径为30-60目，采用三级颗粒。
进一步的，如果防护面运行中是部件间相对滑动的部位，则填料粒径选用150-250目。
环氧树脂基液、固化剂、固化促进剂、活性稀释剂、偶联剂共同组成了粘结剂。
上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆中所述粘结剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)向环氧树脂中加入聚醚非离子化合物，加热至90～100℃，中速搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液，其中聚醚非离子化合物起到表面活性剂的作用；
(2)向步骤(1)的环氧树脂基液中加入固化剂、固化促进剂、活性稀释剂、偶联剂，搅拌均匀得到粘结剂。
上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆在使用时采用如下方法：取10％重量的粘结剂作为底胶，并向其中加入防锈颜料；将剩余的90％重量的粘结剂与填料拌合制成砂浆。
一种用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，按重量份数计，原材料包括：
其中，水性环氧树脂基液，其原材料包括聚醚非离子化合物、环氧树脂、水溶性环氧树脂，上述聚醚非离子化合物与环氧树脂的重量比为(4～6)：(94～96),调整原材料组分的比例，使得最终得到的水性环氧树脂基液的含水量为20-25％。
上述水性环氧树脂基液也可以采用以下方法得到：取上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆中的环氧树脂基液，加入含水量为50％的水溶性环氧树脂，得到水性环氧树脂基液，调整添加比例使水性环氧树脂基液的含水量为20-25％。
进一步的，聚醚非离子化合物为NP8836，环氧树脂为环氧树脂E51，水溶性环氧树脂为含水量50％的ZW-2851；
进一步的，固化剂为脂肪族胺类固化剂，二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种。
进一步的，固化促进剂为DMP-30；
进一步的，活性稀释剂为AGE、BGE中的至少一种。
进一步的，偶联剂为KH550或KH560；
进一步的，硅酸盐水泥为普通硅酸盐425或525水泥。水泥极大降低了环氧树脂的透光性，能够避免树脂老化提高其耐久性，对于露天工况防护效果好；
进一步的，填料是金刚砂或金刚砂与石英砂的混合物，其中所述金刚砂的莫氏硬度大于8，高于浑水中泥沙材质硬度，以满足抗冲磨要求，填料粒径为30～60目，采用二级颗粒。如果泄洪面是露天环境，宜使用金刚砂与石英砂的混合物且金刚砂在该混合物中占比为60％以上，石英砂和水泥可以减小砂浆与混凝土防护基面线胀系数差异，砂浆的耐候性能更好。
水性环氧树脂基液、硅酸盐水泥、固化剂、固化促进剂、活性稀释剂、偶联剂共同组成了粘结剂。
上述用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆中所述粘结剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)向环氧树脂中加入聚醚非离子化合物，加热至90～100℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液；
(2)将步骤(1)的环氧树脂基液缓慢注入到水溶性环氧树脂中并搅拌，此时环氧树脂基液中的聚醚非离子化合物起到乳化剂的作用，生成新型水乳水溶混合环氧溶液，二者比例不同，含水量也不同，兼顾力学性能与成本，调整二者的比例使该新型水乳水溶混合环氧溶液的含水量为20％-25％，即为混凝土防护砂浆所需的水性环氧树脂基液。
(3)向步骤(2)的水性环氧树脂基液中加入固化剂、固化促进剂、活性稀释剂、偶联剂、硅酸盐水泥，搅拌均匀得到粘结剂。
上述用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆在使用时采用如下方法：取10％重量的粘结剂作为底胶；将剩余的90％重量的粘结剂与填料拌合制成砂浆。
采用本申请中水性环氧树脂基液制备得到的泄洪建筑混凝土结构防护的水性环氧砂浆具有良好力学性能和抗渗能力的原因如下：
(1)水溶性环氧树脂含水量为50％，过高含水量对砂浆力学性能影响大，通过调整水乳性环氧和水溶性环氧比例，控制含水量为25％以下，兼顾成本，含水量宜在20-25％，则其含水量低于常规水溶性环氧树脂的含水量，减小了对砂浆力学性能的影响；
(2)相对于水乳性环氧，水溶性环氧颗粒更细分散更均匀，性能也相对更好；
(3)水溶性环氧树脂柔韧性好，抗开裂性能好，因此抗渗能力更好。水溶水乳混合树脂则呈现出刚韧性，保证了砂浆的抗压强度。
(4)本发明所采用的乳化剂(即聚醚非离子化合物)和水溶性环氧中的活性成分使界面粘接强度更高。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)聚醚非离子化合物既是乳化剂也是表面活性剂，作为表面活性剂加入环氧树脂，制成泄洪建筑金属结构防护砂浆用的环氧树脂基液，能够改善环氧树脂带水环境施工性能，它参与环氧固化反应，并能增韧环氧交联体系；这种环氧树脂基液也可以作为中间产品，再与水溶性环氧树脂混合，其中的聚醚非离子化合物就起到乳化剂的作用，形成一种新型水乳水溶混合环氧溶液，制成泄洪建筑混凝土结构防护砂浆用的水性环氧树脂基液，既有利于批量生产也可以简化现场配料，得到的泄洪建筑混凝土结构防护砂浆具有良好的力学性能和抗渗能力。
(2)用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆的抗压强度大于100MPa，潮湿面粘接强度大于3MPa，满足抗冲磨力学性能要求，适合带水施工，底胶具有金属防腐性能，潮湿环境施工便捷。
(3)用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏环氧砂浆的抗压强度大于80MPa，潮湿面粘接强度大于3MPa且均为内聚破坏，抗渗等级达到P20，满足抗冲磨力学性能要求，防渗漏封闭处理效果好；带水施工极为便捷；原料中的水泥和石英砂使砂浆的耐候性和耐久性更好，这一优点使之适宜应用在防护困难的露天冲磨区如挑流鼻坎、消力池、闸门下游等部位。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面将结合具体实施例来进一步阐述本发明。以下实施例以本发明的技术为基础实施，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1：
一种用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按重量份数计，由以下组分组成：
其中，环氧树脂基液，按重量份数计，其组分包括5份聚醚非离子化合物NP8836，95份环氧树脂E51；
填料是350份30目的棕刚玉、200份40目的棕刚玉和50份60目的棕刚玉的混合物。
环氧树脂基液、二乙烯三胺、DMP-30、AGE、BGE、KH550共同构成了粘结剂。
上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆中所述粘结剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)向环氧树脂E51中加入聚醚非离子化合物NP8836，加热至100℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液。
(2)向步骤(1)的环氧树脂基液中加入二乙烯三胺、DMP-30、AGE、BGE、KH550，搅拌均匀，得到粘结剂。
上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆在使用时采用如下方法：取10％重量的粘结剂作为底胶，并向其中加入磷酸锌和磷酸铝；将剩余的90％重量的粘结剂与填料拌合。
本实施例得到的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按照《环氧树脂砂浆技术规程》(DL/T 5193-2004)制作试件，抗压强度为110Mpa，8字模试件的潮湿面粘接强度为3Mpa，且为内聚破坏。
实施例2：
一种用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按重量份数计，由以下组分组成：
其中，环氧树脂基液，按重量份数计，其组分包括6份聚醚非离子化合物NP8836，94份环氧树脂E51。
金属闸门侧壁运行对侧水封存在滑动摩擦磨损，填料选择500份200目的棕刚玉。
环氧树脂基液、二乙烯三胺、DMP-30、AGE、BGE、KH550共同构成了粘结剂。
上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆中所述粘结剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)向环氧树脂E51中加入聚醚非离子化合物NP8836，加热至100℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液；
(2)向步骤(1)的环氧树脂基液中加入二乙烯三胺、DMP-30、AGE、BGE、KH550，搅拌均匀，得到粘结剂。
上述用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆在使用时采用如下方法：取10％重量的粘结剂作为底胶，并向其中加入磷酸锌和磷酸铝；将剩余的90％重量的粘结剂与填料拌合。
本实施例得到的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按照《环氧树脂砂浆技术规程》(DL/T 5193-2004)制作试件，抗压强度为108Mpa，8字模试件的潮湿面粘接强度为3.03Mpa，且为内聚破坏。
实施例3：
一种用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，按重量份数计，由以下组分组成：
其中，水性环氧树脂基液，按重量份数计，原材料包括3份聚醚非离子化合物NP8836，57份环氧树脂E51，40份含水量为50％的水溶性环氧树脂ZW-2851，该水性环氧树脂基液的含水量为20％；
本实施例中所使用的水性环氧树脂基液也可以采用如下方法得到：按照实施例1中环氧树脂基液的配方及制备方法得到环氧树脂基液，取60份上述环氧树脂基液，再将其与40份含水量为50％的水溶性环氧ZW-2851混合，得到100份水性环氧树脂基液。
填料是300份30目和250份40目的棕刚玉。
水性环氧树脂基液、普通硅酸盐525水泥、二乙烯三胺、DMP-30、AGE、KH550共同构成了粘结剂。
上述用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏环氧砂浆中所述粘结剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)向环氧树脂E51中加入聚醚非离子化合物NP8836，加热至90℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液；
(2)将步骤(1)的环氧树脂基液缓慢注入到含水量为50％的水溶性环氧树脂ZW-2851中并搅拌，得到混凝土防护砂浆所需的水性环氧树脂基液。
(3)向步骤(2)的水性环氧树脂基液中加入二乙烯三胺、DMP-30、AGE、KH550、普通硅酸盐525水泥，搅拌均匀，得到粘结剂。
上述用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆在使用时采用如下方法：取10％重量的粘结剂作为底胶；将剩余的90％重量的粘结剂与填料拌合。
本实施例得到的用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按照《环氧树脂砂浆技术规程》(DL/T 5193-2004)制作试件，抗压强度为84Mpa，8字模试件的潮湿面粘接强度为3.1Mpa，且为内聚破坏，抗渗等级P20。
实施例4：
一种用于泄洪建筑混凝土结构防护抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，按重量份数计，由以下组分组成：
其中，水性环氧树脂基液，按重量份数计，3份聚醚非离子化合物NP8836，47份环氧树脂E51，50份含水量为50％的水溶性环氧树脂ZW-2851，该水性环氧树脂基液的含水量为25％；
本实施例中所使用的水性环氧树脂基液也可以采用如下方法得到：按照实施例2中环氧树脂基液的配方及制备方法得到环氧树脂基液，取50份上述环氧树脂基液，再将其与50份含水量为50％的水溶性环氧树脂ZW-2851混合，得到100份水性环氧树脂基液。
由于泄洪面是露天环境，填料选择300份30目的棕刚玉和200份40目的石英砂的混合物。
水性环氧树脂基液、普通硅酸盐525水泥、二乙烯三胺、DMP-30、AGE、KH550共同构成了粘结剂。
上述用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆中所述粘结剂的制备方法具体包括以下步骤：
(1)向环氧树脂E51中加入聚醚非离子化合物NP8836，加热至90℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液；
(2)将步骤(1)的环氧树脂基液缓慢注入到含水量为50％的水溶性环氧树脂ZW-2851中并搅拌，得到混凝土防护砂浆所需的水性环氧树脂基液。
(3)向步骤(2)的水性环氧树脂基液中加入二乙烯三胺、DMP-30、AGE、KH550、普通硅酸盐525水泥，搅拌均匀，得到粘结剂。
上述用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆在使用时采用如下方法：取10％重量的粘结剂作为底胶；将剩余的90％重量的粘结剂与填料拌合。由于加大了水泥和石英砂用量，砂浆线胀系数更接近混凝土基面，耐候性和耐老化性能更好，露天工况使用效果更好。
本实施例得到的用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，按照《环氧树脂砂浆技术规程》(DL/T 5193-2004)制作试件，抗压强度为81Mpa，8字模试件的潮湿面粘接强度为3.07Mpa，且为内聚破坏，抗渗等级P20。
以上所述仅是本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本发明还可以根据以上结构和功能具有其它形式的实施例，不再一一列举。因此，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，其特征在于，按重量份数计，其原材料包括：
2.如权利要求1所述的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，其特征在于：所述环氧树脂基液，按重量份数计，其原材料包括4～6份聚醚非离子化合物，94～96份环氧树脂。
3.如权利要求2所述的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，其特征在于：聚醚非离子化合物为NP8836，环氧树脂为环氧树脂E51，固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种；固化促进剂为DMP-30；活性稀释剂为AGE、BGE中的至少一种；偶联剂为KH550或KH560；防锈颜料为磷酸锌、磷酸铝中的至少一种；填料是金刚砂，所述金刚砂的莫氏硬度大于8。
4.如权利要求2所述的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，其特征在于：所述环氧树脂基液采用以下方法制备：向环氧树脂中加入聚醚非离子化合物，加热至90～100℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液。
5.如权利要求1所述的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，其特征在于：所述填料粒径为30-60目，且采用三级颗粒。
6.如权利要求1所述的用于泄洪建筑金属结构防护的抗冲磨耐腐蚀环氧砂浆，其特征在于：如果防护面运行中是部件间相对滑动的部位，所述填料粒径为150-250目。
7.一种用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，其特征在于：按重量份数计，其原材料包括：
8.如权利要求7所述的用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，其特征在于：所述水性环氧树脂基液的含水量为20-25％，其原材料包括聚醚非离子化合物、环氧树脂、水溶性环氧树脂，所述聚醚非离子化合物与环氧树脂的重量比为(4～6)：(94～96)。
9.如权利要求7所述的用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，其特征在于：所述水性环氧树脂基液采用以下方法制备：
(1)向环氧树脂中加入聚醚非离子化合物，加热至90～100℃，搅拌至完全互溶，室温冷却，得到环氧树脂基液；
(2)将步骤(1)的环氧树脂基液缓慢注入到水溶性环氧树脂中并搅拌，得到含水量为20-25％的水性环氧树脂基液。
10.如权利要求7所述的用于泄洪建筑混凝土结构防护的抗冲磨防渗漏水性环氧砂浆，其特征在于：聚醚非离子化合物为NP8836，环氧树脂为环氧树脂E51，水溶性环氧树脂为含水量50％的ZW-2851；固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一种；固化促进剂为DMP-30；活性稀释剂为AGE、BGE中的至少一种；偶联剂为KH550或KH560；硅酸盐水泥为普通硅酸盐425或525水泥；填料是金刚砂或金刚砂与石英砂的混合物，金刚砂在所述混合物中的占比为60％以上，所述金刚砂的莫氏硬度大于8，填料粒径为30-60目，采用二级颗粒。
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