【技术实现步骤摘要】
本申请属于混凝土领域，具体涉及一种在海工环境中使用的耐海水的混凝土修补材料及其制备方法。
技术介绍
1、众所周知，海洋环境相对于陆地环境具有很大的特殊性，这主要是由于海水中存在的大量的盐分和海洋微生物所造成的。在陆地环境中，造成混凝土的失效主要因素有氧侵蚀和外力冲击；在海洋环境中，造成混凝土的失效主要因素却主要是氯离子侵蚀、海洋微生物侵蚀、海水压力和周期性的潮汐冲击。
2、因此，研究人员在设计陆地使用的混凝土和海洋使用的混凝土时，会从完全不同的角度出发，使得设计出的混凝土能够适用于对应的环境。相应地，在研究陆地使用混凝土的修补材料和海洋使用混凝土的修补材料时，也需要考虑不同的失效原因和使用环境。
3、目前，对于海洋使用混凝土的修补材料，还没有比较完善的研究，通常是沿用陆地使用混凝土的修复材料。而陆地使用混凝土的修补材料在用于海洋使用的混凝土的修复时，存在修复效果差，性能不稳定，寿命短的缺陷。为此，本申请旨在提供一种耐海水的混凝土修补材料及其制备方法。
技术实现思路
1、为了弥补专用于海工环境中使用的混凝土的修补材料的相对空白，本申请提供了一种特别适用于在海工环境中使用的耐海水的混凝土修补材料及其制备方法，可以有效修复海工环境中部分失效的混凝土，修复效果好，性能稳定，寿命长久。
2、一种耐海水的混凝土修补材料，由两部分配料组成，分别是修复性高粘结混凝土配料m1和耐盐抗菌性致密混凝土配料m2；
3、其中，修复性高粘结混凝土配料m1的组成为
4、
5、其中，耐盐抗菌性致密混凝土配料m2的组成为：
6、
7、其中，修复性高粘结混凝土配料m1用于直接修复混凝土的失效部位，耐盐抗菌性致密混凝土配料m2用于增强修复后的混凝土的强度和寿命。
8、进一步地，所述改性磷酸镁水泥组成为：氧化镁:磷酸二氢钾:硅酸铝:edta-2na的质量比为(20-30):(20-25):(4-8):(1-5)。
9、进一步地，所述三元共聚聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基-α-d-吡喃半乳糖苷三元共聚聚丙烯酰胺。
10、进一步地，所述丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基-α-d-吡喃半乳糖苷三元共聚聚丙烯酰胺优选具有如(i)所示的结构，
11、
12、其中，式(i)中，x:y:z＝(50-70):(15-25):(15-25)。
13、进一步地，修复性高粘结混凝土配料m1中，三元共聚聚丙烯酰胺的含量优选为2-2.5wt.％。
14、进一步地，所述普通钢纤维是指横截面积介于0.1mm2-4mm2的钢纤维。
15、在修复性高粘结混凝土配料m1中，考虑到应用的环境为海水环境，添加了相对较高含量的三元共聚聚丙烯酰胺，可以在保证混凝土低浊度的同时，提升混凝土的粘度，降低其扩展度，可以让海水环境中的修复施工相对容易。即，用相对较少的混凝土对特定的失效部位完成快速修复施工。若三元共聚聚丙烯酰胺的含量低于1.5wt.％，则存在扩展度过高，不适于海工环境中队混凝土进行快速修复。
16、此外，专利技术人在前期的研究过程中，发现三元共聚聚丙烯酰胺具有较好的吸水性，在混凝土中的掺入量越多，吸水性越强，在掺入量过多的情况下，成型时未排出的水越多，这些水在砂浆硬化过程中蒸发造成一定的微孔，从而在微观形貌上显现为有害孔和多害孔的含量增加，进而在宏观上呈现出抗压强度的下降。但是，在本申请的海工环境中使用的混凝土的修补材料中，修复性高粘结混凝土配料m1是用于直接修复失效部位的混凝土，其外表面还会用耐盐抗菌性致密混凝土配料m2进行表面修复，且其中并未使用粗集料。因此，几乎不会出现在修复层中形成大量有害孔和多害孔的情形，进而，1.5-2.5wt.％三元共聚聚丙烯酰胺是更为合适的，而不再受限于传统混凝土中1.5wt.％的添加上限。更为优选地，修复性高粘结混凝土配料m1中，三元共聚聚丙烯酰胺的含量优选为2-2.5wt.％更合适。
17、同时，修复性高粘结混凝土配料m1的作用是为了快速对需要修复的部位进行修复，并作为承接外部的耐盐抗菌混凝土层的中间层，其组成中不添加粗集料。但是，这会使得中间层的强度降低。为此，本申请在修复性高粘结混凝土配料m1中添加了横截面积小于等于0.01mm2的超细钢纤维。一般的钢纤维都具有优异的抗拉强度，可以用于改善混凝土的抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、韧性、冲击韧性等各项性能。本申请中所使用的横截面积s1小于等于0.01mm2的钢纤维，不仅具有改善混凝土的强度的作用，还可以在有效提升中间层混凝土的密实性，提升修复后的混凝土的稳定性和使用寿命。当钢纤维的横截面积过大，混凝土的密实度会随着横截面积的增加而降低。
18、耐盐抗菌性致密混凝土配料m2是用于修复整个混凝土表面，提高整个混凝土表面的强度和寿命的。因此，相对于修复性高粘结混凝土配料m1而言，耐盐抗菌性致密混凝土配料m2制成的混凝土的扩展度需要适当增加，且还需要维持相对较高的粘度和较低的浊度。因此，需要将三元共聚聚丙烯酰胺的含量控制在0.4-0.8wt.％的范围内，若三元共聚聚丙烯酰胺的含量过高，特别是高于1.2wt.％以后，混凝土的扩展度会明显下降，会影响混凝土的强度。
19、进一步地，在耐盐抗菌性致密混凝土配料m2中，需要同时使用细集料和粗集料两种配料，以维持混凝土的基本强度。此外，还需要进一步添加普通钢纤维，利用普通钢纤维优异的抗拉/抗压强度，改善混凝土的抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、韧性、冲击韧性等各项性能。同时，考虑到成本因素，使用普通钢纤维即可。此外，为了增强混凝土的抗菌性，特别是针对海洋环境中的微生物，添加了适量的氧化亚铜。由此，可以通过提高抗菌性，进而降低海洋微生物在混凝土表面的附着而对混凝土形成的微生物侵蚀，提高混凝土的寿命。
20、本申请使用的改性磷酸镁水泥由氧化镁、磷酸二氢钾、氧化硅、氧化铝、edta-2na按比例制成，edta-2na能够适用于海洋环境，且能够适当延长磷酸镁体系水泥在海洋施工环境中的凝结时间。硅酸铝可以和磷酸二氢钾、氧化镁共同作用，形成磷酸铝镁、硅酸铝镁等多种稳定的产物，提高混凝土的耐盐侵蚀性、耐水性、强度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种耐海水的混凝土修补材料，由两部分配料组成，分别是修复性高粘结混凝土配料M1和耐盐抗菌性致密混凝土配料M2；
2.如权利要求1所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，所述改性磷酸镁水泥组成为：氧化镁:磷酸二氢钾:硅酸铝:EDTA-2Na的质量比为(20-30):(20-25):(4-8):(1-5)。
3.如权利要求1所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，所述三元共聚聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基-Α-D-吡喃半乳糖苷三元共聚聚丙烯酰胺。
4.如权利要求3所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，所述丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基-Α-D-吡喃半乳糖苷三元共聚聚丙烯酰胺优选具有如(I)所示的结构，
5.如权利要求1所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，修复性高粘结混凝土配料M1中，三元共聚聚丙烯酰胺的含量优选为2-2.5wt.％。
6.如权利要求1所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，所述普通钢纤维是指横截面积介于0.1mm2-4mm2的钢纤维。
【技术特征摘要】
1.一种耐海水的混凝土修补材料，由两部分配料组成，分别是修复性高粘结混凝土配料m1和耐盐抗菌性致密混凝土配料m2；
2.如权利要求1所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，所述改性磷酸镁水泥组成为：氧化镁:磷酸二氢钾:硅酸铝:edta-2na的质量比为(20-30):(20-25):(4-8):(1-5)。
3.如权利要求1所述的一种耐海水的混凝土修补材料，其特征在于，所述三元共聚聚丙烯酰胺为丙烯酰胺、丙烯酸、烯丙基-α-d-吡喃半乳糖苷三元共聚...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙国文，刘志勇，许文祥，王凤娟，张光磊，王彩辉，韩玉芳，刘凌，郑皓睿，董琪，苑九强，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。