一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料及其制备方法与流程

1.本发明属于抗冲耐磨材料制备领域，具体地说，涉及一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料及其制备方法。


背景技术：

2.随着我国水利水电行业的蓬勃发展，一大批有影响的水利水电工程陆续建成。水利水电工程泄水建筑物过流面经常遭受高速含沙水流或携带移质水流的冲刷，经过一定时间的运行，往往会出现不同程度的磨损及气蚀破坏，威胁运行安全。选择性能优越的水工泄水建筑物过流面抗冲耐磨材料进行防护和修复就尤为重要。
3.在水利水电工程建设过程中泄水建筑物的过流面都采用了抗冲耐磨混凝土，泄水时在悬移质和推移质泥沙的冲磨作用下，混凝土组成材料中抗冲耐磨性能较差的部分首先被磨掉，使混凝土抗冲耐磨性能急剧下降，造成过流面的破坏。
4.常用的修复材料分水泥基的修补材料和有机胶凝材料为基础的修补材料两大类，水泥基抗冲磨修补材料是传统的水泥砂浆或混凝土的配合比的基础上添加硅粉、或者改性硅粉、钢纤维、高效减水剂等组份以提高抗冲磨强度，其特点是：成本低，和原混凝土一致。有机胶凝材料修补材料是以环氧树脂或改性环氧树脂为主添加了各种添加剂和级配填料组成，其特点是：价格比较高，有较高的黏结强度和抗冲磨强度。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料及其制备方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
7.本发明的第一个方面，提供了一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，按照质量百分比由以下组分组成：石英石15-20％、石英砂15-20％和胶结材料60-70％，以上组分质量百分比之和为100％。
8.本发明的进一步改进在于，
9.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂100份，活性稀释剂20-30份，增韧剂25-45份，固化剂20-30份，偶联剂3-6份，促进剂3-6份，色浆3-8份，石粉40-80份。
10.本发明的进一步改进在于，
11.石英石的粒径为5.0-20mm。
12.本发明的进一步改进在于，
13.石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
14.本发明的第二个方面，提供了一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料的制备方法，具体包括以下步骤：
15.步骤1，按照质量百分比分别称取以下组份：石英石15-20％、石英砂15-20％和胶结材料60-70％，以上组分质量百分比之和为100％，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材
料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
16.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌5～15min，再加入石英石，搅拌10～20min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
17.本发明的进一步改进在于，
18.石英石的粒径为5.0-20mm。
19.本发明的进一步改进在于，
20.石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
21.本发明的进一步改进在于，
22.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂100份，活性稀释剂20-30份，增韧剂25-45份，固化剂20-30份，偶联剂3-6份，促进剂3-6份，色浆3-8份，石粉40-80份。
23.本发明的进一步改进在于，
24.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入20-30份活性稀释剂和25-45份增韧剂，持续搅拌10～20min，再加入2-5份的色浆搅拌5～15min，最后加入30-60份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
25.在搅拌的环境下将3-6份偶联剂、3-6份促进剂、1-3份色浆依次加入20-30份的固化剂中，持续搅拌10～20min，最后加入10-20份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料b。
26.与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
27.1)本发明一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，通过计算和工程实际总结，最大限度的添加了最大粒径的质地坚硬的石英石，不仅有效提高了材料的抗冲磨性能，而且大大的降低了材料成本。试验数据表面抗冲磨指标提高了15％～20％(水下钢球法检测)，材料的成本只有同类产品的70％。
28.2)本发明一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，通过向环氧树脂中加入活性稀释剂和增韧剂，不仅使环氧树脂的黏结性能和强度有所提高，更赋予了材料足够的韧性和适当的弹性，使得本发明材料刚柔并济，抗击水流冲刷。
具体实施方式
29.以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
30.本发明提供了一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，按照质量百分比由以下组分组成：石英石15-20％、石英砂15-20％和胶结材料60-70％，以上组分质量百分比之和为100％。石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
31.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂100份，活性稀释剂20-30份，增韧剂25-45份，固化剂20-30份，偶联剂3-6份，促进剂3-6份，色浆3-8份，石粉40-80份。
32.本发明中各组份的作用：
33.石英石，为主骨料，有效提高本材料的抗冲磨强度。增加石英石最大粒径和用量。随着石英石最大粒径的增加，本材料的冲磨强度随之增高。石英石的最大粒径增大或者本发明材料中石英石所占比例的增加，都将使本发明材料的磨损率降低。主要是最大的利用质地坚硬石英石优秀的抗冲磨性能来填补其他材料带来的抗冲磨性能不足。
34.石英砂，为细填料，主要是用来填充主骨料之间的空隙，分散和携带胶结材料。石英砂均匀致密的填充在主骨料周围，同时石英砂和胶结材料结合的弹性体可以缓冲主骨料受力，是本发明材料整体发挥抗冲磨性的保证。
35.胶结材料，包括环氧树脂、固化剂、活性稀释剂、增韧剂、偶联剂、促进剂、色浆及石粉等为基料配制而成。本发明材料中通过才环氧树脂中添加活性稀释剂赋予了材料更好的粘接强度、通过添加增韧剂使材料具有一定的柔韧性能够减缓高速水流的冲击、通过色浆使得材料的颜色和修补的混凝土颜色保持一致。
36.本发明还提供了一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料的制备方法，具体包括以下步骤：
37.步骤1，按照质量百分比分别称取以下组份：石英石15-20％、石英砂15-20％和胶结材料60-70％，以上组分质量百分比之和为100％，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
38.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入20-30份活性稀释剂和25-45份增韧剂，持续搅拌10～20min，再加入2-5份的色浆搅拌5～15min，最后加入30-60份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
39.在搅拌的环境下将3-6份偶联剂、3-6份促进剂、1-3份色浆依次加入20-30份的固化剂中，持续搅拌10～20min，最后加入10-20份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料b；
40.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌5～15min，再加入石英石，搅拌10～20min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
41.实施例1
42.一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，由以下组分组成：石英石6.5kg、石英砂7.2kg和胶结材料30kg。石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
43.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂(陶氏331)100份，活性稀释剂(日本长春age)20份，增韧剂(巴斯夫co99955)30份，固化剂(dh5953)20份，偶联剂(道康宁664)5份，促进剂(韩国金井)3份，色浆(海川)5份，石粉50份。
44.制备方法具体包括以下步骤：
45.步骤1，分别称取：石英石6.5kg、石英砂7.2kg和胶结材料30kg，石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
46.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入20份活性稀释剂和30份增韧剂，持续搅拌15min，再加入3份色浆搅拌10min，最后加入40份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
47.在搅拌的环境下将5份偶联剂、3份促进剂、2份色浆依次加入20份的固化剂中，持续搅拌15min，最后加入10份的石粉搅拌1h制得胶结材料b；
48.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌10min，再加入石英石，搅拌15min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
49.实施例2
50.一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，由以下组分组成：石英石7.5kg、石英砂
7.5kg和胶结材料35kg。石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
51.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂(陶氏331)100份，活性稀释剂(日本长春age)25份，增韧剂(巴斯夫co99955)40份，固化剂(dh5953)30份，偶联剂(道康宁664)3份，促进剂(韩国金井)5份，色浆(海川)4份，石粉60份。
52.制备方法具体包括以下步骤：
53.步骤1，分别称取：石英石7.5kg、石英砂7.5kg和胶结材料35kg，石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
54.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入25份活性稀释剂和40份增韧剂，持续搅拌10min，再加入3份色浆搅拌7min，最后加入45份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
55.在搅拌的环境下将3份偶联剂、5份促进剂、1份色浆依次加入20份的固化剂中，持续搅拌10min，最后加入15份的石粉搅拌0.6h制得胶结材料b；
56.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌15min，再加入石英石，搅拌20min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
57.实施例3
58.一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，由以下组分组成：石英石10kg、石英砂10kg和胶结材料30kg。石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
59.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂(陶氏331)100份，活性稀释剂(日本长春age)30份，增韧剂(巴斯夫co99955)45份，固化剂(dh5953)25份，偶联剂(道康宁664)6份，促进剂(韩国金井)4份，色浆(海川)8份，石粉40份。
60.制备方法具体包括以下步骤：
61.步骤1，分别称取：石英石10kg、石英砂10kg和胶结材料30kg，石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
62.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入30份活性稀释剂和45份增韧剂，持续搅拌20min，再加入5份色浆搅拌12min，最后加入30份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
63.在搅拌的环境下将6份偶联剂、4份促进剂、3份色浆依次加入25份的固化剂中，持续搅拌12min，最后加入10份的石粉搅拌0.7h制得胶结材料b；
64.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌5min，再加入石英石，搅拌10min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
65.实施例4
66.一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，由以下组分组成：石英石7.2kg、石英砂8kg和胶结材料24.8kg。石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
67.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂(陶氏331)100份，活性稀释剂(日本长春age)28份，增韧剂(巴斯夫co99955)25份，固化剂(dh5953)22份，偶联剂(道康宁664)4份，促进剂(韩国金井)6份，色浆(海川)3份，石粉80份。
68.制备方法具体包括以下步骤：
69.步骤1，分别称取：石英石7.2kg、石英砂8kg和胶结材料24.8kg，石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
70.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入28份活性稀释剂和25份增韧剂，持续搅拌18min，再加入2份色浆搅拌15min，最后加入50份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
71.在搅拌的环境下将4份偶联剂、6份促进剂、1份色浆依次加入22份的固化剂中，持续搅拌18min，最后加入30份的石粉搅拌0.5h制得胶结材料b；
72.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌8min，再加入石英石，搅拌18min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
73.实施例5
74.一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料，由以下组分组成：石英石6.4kg、石英砂7.2kg和胶结材料26.4kg。石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm。
75.胶结材料，按质量份数包括以下组份：环氧树脂(陶氏331)100份，活性稀释剂(日本长春age)22份，增韧剂(巴斯夫co99955)35份，固化剂(dh5953)28份，偶联剂(道康宁664)6份，促进剂(韩国金井)5份，色浆(海川)6份，石粉70份。
76.制备方法具体包括以下步骤：
77.步骤1，分别称取：石英石6.4kg、石英砂7.2kg和胶结材料26.4kg，石英石的粒径为5.0-20mm，石英砂的粒径为2.0-2.5mm，其中胶结材料包括胶结材料a和胶结材料b，且胶结材料a和胶结材料b的质量比为3：1；
78.胶结材料的制备方法为：在搅拌的环境下，向环氧树酯100份中缓慢加入22份活性稀释剂和35份增韧剂，持续搅拌12min，再加入4份色浆搅拌5min，最后加入500份的石粉搅拌0.5～1h制得胶结材料a；
79.在搅拌的环境下将6份偶联剂、5份促进剂、2份色浆依次加入28份的固化剂中，持续搅拌20min，最后加入20份的石粉搅拌0.8h制得胶结材料b；
80.步骤2，在搅拌状态下向搅拌机中依次加入步骤1称量好的石英砂、胶结材料a、胶结材料b，搅拌12min，再加入石英石，搅拌12min，得到建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料。
81.分别对本发明一种建筑物过流面修补用抗冲耐磨材料与其他市场常见抗冲耐磨产品比如ne-ii型环氧砂浆(由改性剂、高效内脱粘剂和特种填料等制成的高性能水工抗冲耐磨保护与修复以及混凝土缺陷修补材料)在抗冲耐磨性能进行了测试，结果如表1所示。
82.表1本发明材料与类似产品抗冲耐磨性能指标和结果对比表
[0083][0084]
从表1可以看到，本发明材料抗压强度、抗拉强度、粘结强度和抗冲磨强度均高于类似产品，施工完成后一次过流后外观完整、无破损，一次过流后外观只有少量破损，效果明显强于类似产品。
[0085]
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。