一种用于水下混凝土缺陷修复的环氧混凝土的制备方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201710300295.8 | 申请日 | 2017-05-02 | 公开(公告)号 | CN107151114A | 公开(公告)日 | 2017-09-12 |
| 申请人 | 中水电第十一工程局(郑州)有限公司; | 发明人 | 宋亚涛; 张永辉; 张涛; 丁清杰; 赵俊; 赵付凯; 刘海; 刘娜; 徐露露; 翁沫冉; 苏延峰; 师广岭; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 土木工程 技术领域，涉及一种用于 水 下 混凝土 缺陷 修复的环 氧 混凝土的制备方法，包括：(1)自制环氧 固化 剂；(2)所述自制的环氧固化剂改性；(3)改性环氧 树脂 ；(4)制备水下环氧混凝土。本发明的有益效果为：既保证了混凝土( 砂浆 )拌合物低温水下固化性能，又可改善拌合物的耐水性和粘聚性，提高环氧混凝土(砂浆)的水下施工性能；通过端 氨 基 硅 烷 偶联剂 对 环氧树脂 基体进行接枝反应，既可改善混凝土(砂浆)拌合物与旧混凝土界面的粘接性能的同时，又能降低硅烷偶联剂的 水溶性 ，提高混凝土(砂浆) 力 学性能的持久性；工艺简单、灵活，制备的水下环氧混凝土(砂浆)施工工艺便捷，且混凝土(砂浆)的 早期强度 高，力学性能良好。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于水下混凝土缺陷修复的环氧混凝土的制备方法，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 一种用于水下混凝土缺陷修复的环氧混凝土的制备方法技术领域背景技术[0002] 水下混凝土结构由于长期受到水介质的冲蚀和其他外来因素的破坏，极易产生裂缝、渗漏、剥蚀等病害，若不及时进行修补处理，将对整个混凝土构筑物的安全使用和耐久性造成严重威胁。水下混凝土结构的缺陷修复因施工环境中存在着大量的水，环境复杂，且受困于修补材料、工艺及设备的发展，长期以来得不到有效地解决。 [0003] 水下不分散混凝土技术，虽然可在水下进行混凝土浇筑，但所浇筑的水下不分散混凝土的强度等级普遍较低，且其早期强度低、塌落度损失大、不适合远距离运输和泵送等，并不适用于水下混凝土结构缺陷的薄层修复。环氧混凝土(砂浆)类材料具有优异的粘接性能、突出的力学性能等特点，是一类理想的混凝土结构缺陷修复材料，但当直接应用于水下混凝土结构缺陷修复时，则会造成修补材料的粘接强度、粘接稳定性和持久性大幅降低等，严重影响施工质量。 [0004] 申请号为200910017156.X的中国专利申请公开了“水下环氧混凝土、砂浆添加剂及其制备方法”，提出使用奇士增韧剂QS-BE对树脂基体进行增韧改性，提高固化物的韧性和抗冲击能力，采用酚醛胺类T-31作固化剂改善砂浆的水下应用性能，制备出可用于水下的环氧混凝土、砂浆添加剂。采用该方法制备的添加剂可赋予环氧混凝土、砂浆一定的自流平、自密实性，可用于水下的薄层修补，并具有一定的力学强度。 [0005] 申请号为：201610768952.7的中国专利申请公开了“一种水下环氧修补砂浆及其制备方法”，提出采用双酚A环氧树脂与活性稀释剂作A组分，腰果壳油改性酚醛胺类固化剂和增韧剂作B组分，不同粒径石英砂填料作C组分，配制水下环氧修补砂浆。该方法制备的环氧砂浆具有水下快速固化、耐水的特点。采用这两种方法制备的环氧混凝土或砂浆都为三组分，必然增加了施工过程的繁琐性，且单纯采用改性酚醛胺类固化剂拌合的环氧混凝土、砂浆的耐水性、水下施工性能及力学性能还有待进一步的改善和提高。 发明内容[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土(砂浆，下同)的制备方法，通过使用疏水剂对脂环族酚醛胺环氧固化剂进行接枝改性，在保证混凝土拌合物低温水下固化性能的同时，可提高拌合物的耐水性和粘聚性；通过端氨基硅烷偶联剂对环氧树脂基体进行接枝反应，在改善混凝土拌合物与旧混凝土界面的粘接性能的同时，降低硅烷偶联剂的水溶性，提高混凝土的力学性能的持久性。本发明提供的一种可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土的制备方法，工艺灵活、简单，生产成本低；制备的水下环氧混凝土施工便捷，力学性能良好。 [0007] 本发明解决问题的技术方案是：一种用于水下混凝土缺陷修复的环氧混凝土的制备方法，包括： [0008] (1)自制环氧固化剂，通过曼尼希反应制备脂环族酚醛胺环氧固化剂，将苯酚、间二甲苯二胺、37％福尔马林按照1:3.5:1.5的质量比，在95℃的条件下反应3h，然后在-0.095MPa 真空条件下加热到110℃进行脱水处理； [0009] (2)所述自制的环氧固化剂改性 [0010] 将所述自制的环氧固化剂进行稀释，加入固化剂0.05～2.0重量份的疏水剂并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1h，得到疏水化改性的环氧固化剂； [0011] (3)改性环氧树脂 [0012] 将环氧树脂加热到60℃，添加重量份为1～5的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5h，添加7～20重量份的多官能度的活性环氧稀释剂及5～15重量份的环氧树脂增塑剂，继续搅拌、冷却至室温，得到改性的环氧树脂； [0013] (4)制备水下环氧混凝土 [0014] 室温条件下，将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照4.7:1～2.5:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土骨料按照1:3～1:5的比例进行均匀拌合10min，得到直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土。 [0015] 进一步的，步骤1中的所述自制的环氧固化剂的胺值为540±30mg KOH/g，粘度为300～ 500mPa﹒s。 [0016] 进一步的，步骤2中的所述稀释剂采用酮类、醇类、酯类以及苯类稀释剂中的一种。 [0017] 进一步的，步骤2中的所述疏水剂为辛基三甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种。 [0018] 进一步的，步骤3中的所述改性的环氧树脂采用比例为10:0～6:4的改性E44与改性E51 的混合物。 [0019] 进一步的，步骤3中的所述多官能度的活性环氧稀释剂为双官能度的聚丙二醇活性稀释剂、单官能度的环氧丙烷邻甲苯基醚活性稀释剂以及环氧丙烷丁基醚中一种或两者复合。 [0020] 进一步的，步骤3中的所述环氧树脂增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或两者复合。 [0021] 进一步的，步骤4中的所述环氧混凝土骨料为石英砂、石英粉。 [0022] 进一步的，步骤4中的所述骨料粒径的配比为：5-8mm粒径骨料的重量份为0-15，3-5mm 粒径骨料的重量份为0-5，1-3mm粒径骨料的重量份为0-5，40-70目粒径骨料的重量份为20-65，70-100目粒径骨料的重量份为35-60，100目粒径骨料的重量份为3-10。 [0023] 本发明的有益效果为： [0024] 1.采用疏水剂对脂环族酚醛胺环氧固化剂进行接枝改性，既保证了混凝土拌合物低温水下固化性能，又可改善拌合物的耐水性和粘聚性，提高环氧混凝土的水下施工性能；通过端氨基硅烷偶联剂对环氧树脂基体进行接枝反应，既可改善混凝土拌合物与旧混凝土界面的粘接性能的同时，又能降低硅烷偶联剂的水溶性，提高混凝土力学性能的持久性； [0025] 2.工艺简单、灵活，制备的水下环氧混凝土施工工艺便捷，且混凝土的早期强度高，力学性能良好。 具体实施方式[0026] 下面结合具体实施方式，对本发明作进一步的说明。 [0027] 所述制备方法，包括： [0028] (1)自制环氧固化剂，通过曼尼希反应制备脂环族酚醛胺环氧固化剂，将苯酚、间二甲苯二胺、37％福尔马林按照1:3.5:1.5的质量比，在95℃的条件下反应3h，然后在-0.095MPa 真空条件下加热到110℃进行脱水处理； [0029] (2)所述自制的环氧固化剂改性 [0030] 将所述自制的环氧固化剂进行稀释，加入固化剂0.05～2.0重量份的疏水剂并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1h，得到疏水化改性的环氧固化剂； [0031] (3)改性环氧树脂 [0032] 将环氧树脂加热到60℃，添加重量份为1～5的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5h，添加重量份为7～20的多官能度的活性环氧稀释剂及重量份为5～15的环氧树脂增塑剂，继续搅拌、冷却至室温，得到改性的环氧树脂； [0033] (4)制备水下环氧混凝土 [0034] 室温条件下，将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照4.7:1～2.5:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土骨料按照1:3～1:5的比例进行均匀拌合10min，得到直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土。 [0035] 进一步的，步骤1中的所述自制的环氧固化剂的胺值为540±30mg KOH/g，粘度为300～ 500mPa﹒s。 [0036] 进一步的，步骤2中的所述稀释剂采用酮类、醇类、酯类以及苯类稀释剂中的一种。 [0037] 进一步的，步骤2中的所述疏水剂为辛基三甲氧基硅烷、正癸基三甲氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷中的一种。 [0038] 进一步的，步骤3中的所述改性的环氧树脂采用比例为10:0～6:4的改性E44与改性E51 的混合物。 [0039] 进一步的，步骤3中的所述多官能度的活性环氧稀释剂为双官能度的聚丙二醇活性稀释剂、单官能度的环氧丙烷邻甲苯基醚活性稀释剂以及环氧丙烷丁基醚中一种或两者复合。 [0040] 进一步的，步骤3中的所述环氧树脂增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛脂中的一种或两者复合。 [0041] 进一步的，步骤4中的所述环氧混凝土骨料为石英砂、石英粉。 [0042] 进一步的，步骤4中的所述骨料粒径的配比如表1所示： [0043] 表1 [0044]粒径 5～8mm 3～5mm 1～3mm 40～70目 70～100目 100目 重量份 0-15 0-5 0-5 20-65 35-60 3-10 [0045] 按照上述方法进行5种所述环氧混凝土的制备： [0046] 实施例1： [0047] (1)自制环氧固化剂 [0048] 通过曼尼希反应制备脂环族酚醛胺环氧固化剂，将苯酚、间二甲苯二胺、37％福尔马林按照1:3.5:1.5的质量比，在95℃的条件下反应3h，然后在-0.095MPa真空条件下加热到110℃进行脱水处理； [0049] (2)环氧固化剂改性 [0050] 将自制脂环族酚醛胺环氧固化剂稀释于丙酮中，加入固化剂0.5重量份的疏水剂辛基三甲氧基硅烷并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1小时，即可得到疏水化改性的环氧固化剂。 [0051] (3)环氧树脂改性 [0052] 将环氧树脂加热到60℃左右，添加重量分为1的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5小时，添加重量份为7的活性环氧稀释剂207及重量份为5的邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌，冷却至室温，得到改性的环氧树脂。 [0053] (4)水下环氧混凝土(砂浆)制备 [0054] 将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照4.7:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土(砂浆)骨料按照1:3的比例进行均匀拌合，即可得到可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土(砂浆)。所用的环氧混凝土(砂浆)骨料为不同粒径石英砂、石英粉等骨料按比例配制而成，其参考比例如表2所示： [0055] 表2 [0056]粒径 5～8mm 3～5mm 1～3mm 40～70目 70～100目 100目 重量份 0 0 5 55 37 3 [0057] 实施例2： [0058] (1)自制环氧固化剂：同实施例1； [0059] (2)环氧固化剂改性 [0060] 将自制脂环族酚醛胺环氧固化剂稀释于无水乙醇中，加入固化剂0.7重量份的疏水剂正癸基三甲氧基硅烷并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1小时，即可得到疏水化改性的环氧固化剂。 [0061] (3)环氧树脂改性 [0062] 将环氧树脂加热到60℃左右，添加重量份为2的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5小时，添加重量份为10的活性环氧稀释剂691及重量份为7的邻苯二甲酸二丁酯，继续搅拌，冷却至室温，得到改性的环氧树脂。 [0063] (4)水下环氧混凝土(砂浆)制备 [0064] 将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照4:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土(砂浆)骨料按照1:3.5的比例进行均匀拌合，即可得到可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土(砂浆)。所用的环氧混凝土(砂浆)骨料为不同粒径石英砂、石英粉等骨料按比例配制而成，其参考比例如表3所示： [0065] 表3 [0066]粒径 5～8mm 3～5mm 1～3mm 40～70目 70～100目 100目 重量份 5 1 1 40 50 3 [0067] 实施例3： [0068] (1)自制环氧固化剂：同实施例1； [0069] (2)环氧固化剂改性 [0070] 将自制脂环族酚醛胺环氧固化剂稀释于乙酸乙酯中，加入固化剂1.0重量份的疏水剂正十二烷基三甲氧基硅烷并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1小时，即可得到疏水化改性的环氧固化剂。 [0071] (3)环氧树脂改性 [0072] 将环氧树脂加热到60℃左右，添加重量份为3的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5小时，添加重量份为13的活性环氧稀释剂501及重量份为10的邻苯二甲酸二辛酯，继续搅拌，冷却至室温，得到改性的环氧树脂。 [0073] (4)水下环氧混凝土(砂浆)制备 [0074] 将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照3.5:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土(砂浆)骨料按照1:4的比例进行均匀拌合，即可得到可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土(砂浆)。所用的环氧混凝土(砂浆)骨料为不同粒径石英砂、石英粉等骨料按比例配制而成，其参考比例如表4所示： [0075] 表4 [0076]粒径 5～8mm 3～5mm 1～3mm 40～70目 70～100目 100目 重量份 0 0 0 60 35 5 [0077] 实施例4： [0078] (1)自制环氧固化剂：同实施例1； [0079] (2)环氧固化剂改性 [0080] 将自制脂环族酚醛胺环氧固化剂稀释于甲苯中，加入固化剂1.5重量份的疏水剂十六烷基三甲氧基硅烷并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1小时，即可得到疏水化改性的环氧固化剂。 [0081] (3)环氧树脂改性 [0082] 将环氧树脂加热到60℃左右，添加重量份为4的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5小时，添加重量份为15的活性环氧稀释剂207和691(二者质量比为3:1)，并添加10％的邻苯二甲酸二乙酯，继续搅拌，冷却至室温，得到改性的环氧树脂。 [0083] (4)水下环氧混凝土(砂浆)制备 [0084] 将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照3.5:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土(砂浆)骨料按照1:4的比例进行均匀拌合，即可得到可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土(砂浆)。所用的环氧混凝土(砂浆)骨料为不同粒径石英砂、石英粉等骨料按比例配制而成，其参考比例如表5所示： [0085] 表5 [0086]粒径 5～8mm 3～5mm 1～3mm 40～70目 70～100目 100目 重量份 15 1 1 27 46 10 [0087] 实施例4： [0088] (1)自制环氧固化剂：同实施例1； [0089] (2)环氧固化剂改性 [0090] 将自制脂环族酚醛胺环氧固化剂稀释于二甲苯中，加入固化剂2.0重量份的疏水剂正十二烷基三甲氧基硅烷并均匀搅拌，加入疏水剂20重量份的水，常温条件下搅拌反应1小时，即可得到疏水化改性的环氧固化剂。 [0091] (3)环氧树脂改性 [0092] 将环氧树脂加热到60℃左右，添加重量份为5的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，均匀搅拌反应 0.5小时，添加重量份为20的活性环氧稀释剂207和501(二者质量比为5:1)，并添加重量份为15的邻苯二甲酸二辛酯，继续搅拌，冷却至室温，得到改性的环氧树脂。 [0093] (4)水下环氧混凝土(砂浆)制备 [0094] 将改性后的环氧树脂与改性后的环氧固化剂按照2.5:1的比例进行均匀混合，并与环氧混凝土(砂浆)骨料按照1:5的比例进行均匀拌合，即可得到可直接用于水下混凝土缺陷修复的高性能环氧混凝土(砂浆)。所用的环氧混凝土(砂浆)骨料为不同粒径石英砂、石英粉等骨料按比例配制而成，其参考比例如表6所示： [0095] 表6 [0096]粒径 5～8mm 3～5mm 1～3mm 40～70目 70～100目 100目 重量份 7.5 3 0 35 44.5 10 [0097] 将实施例1、2制备的高性能环氧混凝土(砂浆)于水温10±2℃水深500±50mm的条件下模拟水下环境进行成型，将实施例3～5制备的高性能环氧混凝土(砂浆)于水温15±2℃水深500±50mm的条件下模拟水下环境进行成型，环氧混凝土(砂浆)水下粘聚性、流平性良好，试块分别养护7、28天后测试的主要技术参数如表7所示： [0098] 表7 [0099] [0100] 本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈