一种抗海水腐蚀的灌浆料干料及其使用方法与流程

本发明涉及建筑领域，更具体地说，它涉及一种抗海水腐蚀的灌浆料干料及其使用方法。

背景技术：

灌浆料作为一种建筑材料，在电力、机械、冶金、化工、石油、建筑等行业的设备安装中得到广泛应用。它主要适用于道路桥梁抢修、补修等无收缩和高流态要求的施工中。

由于灌浆料结构常常处在具有侵蚀性介质作用的环境中，因此侵蚀性的气体和液体经常会引起水泥石发生一些列化学、物理变化，导致灌浆料立体结构以及内部的钢筋结构逐步受到侵蚀和破坏，严重的会导致水泥强度的降低。

例如海港、近海结构中的混凝土构筑物(如桥墩、海岸飞溅区等)，其由于海水的不断冲刷，会导致水泥石中的组分融解，造成水泥石孔隙增加、密实度降低、强度下降的问题。同时，又由于海水中存在大量的nacl、mgcl2、mgso4、k2so4等成分，而这些成分(特别是cl^-、硫酸盐、mg²⁺)会随着海水一同渗透进入构筑物的缝隙中，加速构筑物内部钢筋的腐蚀。

虽然人们开发出许多的防腐蚀灌浆料来解决上述问题。

如授权公告号为cn104193265b的中国发明专利公开的一种灌浆料干料，它包括以下各组分：硅酸盐水泥为300～400重量份，铝酸盐水泥为5～10重量份，石英砂为500～600重量份，csa膨胀剂为5～8重量份，碳酸锂为0.05～0.10重量份，甲酸钙为0.5～1.0重量份，聚羧酸减水剂为1～2重量份；

又如授权公告号为cn104944869b的中国发明专利公开的一种预制装配式混凝土构件套筒连接用灌浆料，包括下述原料制成：硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏、矿石粉、建筑用中砂、复合减水剂、调凝剂、纤维素醚。

但是现有技术中类似于上述发明的防腐蚀灌浆料，其都是从灌浆料本身的“无毒、无腐蚀”性能出发，从而起到对内部钢筋无腐蚀效果的。虽然避免了灌浆料本身对构筑物内部钢筋的腐蚀，但是却无法有效地降低海水内cl^-、硫酸盐、mg²⁺对构筑物内部以及钢筋的腐蚀。

因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，其具有抗海水腐蚀能力强的优点。

本发明的目的二在于提供一种抗海水腐蚀的灌浆料干料的使用方法，其具有抗海水腐蚀能力强的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，包括如下重量份数的组分：

其中，所述改性高分子吸水树脂包括高分子吸水树脂内核以及包裹于改性高分子吸水树脂内核表面的聚乙烯醇层，所述聚乙烯醇层为聚乙烯醇的成膜物，所述聚乙烯醇的醇解度为75％～80％。

通过采用上述技术方案，在使用时将灌浆料干料与水混合即可使用，在灌浆料固化成构筑物(建筑物)后，改性高分子吸水树脂会填充在构筑物内部。当构筑物的表面被海水冲刷产生缝隙后，醇解度为75％～80％聚乙烯醇层会缓慢地溶解在海水中，将缝隙内的高分子吸水树脂裸露出来，此时高分子吸水树脂内核会将缝隙内的海水吸收并随后发生膨胀，堵塞构筑物的缝隙，降低构筑物的孔隙率、提高密实度，使得海水无法继续进入，cl^-、硫酸盐、mg²⁺也不容易对构筑物内部以及钢筋造成腐蚀。

在此过程中，由于聚乙烯醇层是成膜后的聚乙烯醇，而聚乙烯醇的醇解度越高，聚乙烯醇内的羟基含量就会越多，因此在其成膜后的亲水性就越好，耐水性就越差；反之，聚乙烯醇的醇解度越低，那么羟基含量就越低，成膜后的疏水性就会随之提高，耐水性就越好。

因此，经过试验可得，醇解度为75％～80％聚乙烯醇层的水溶性较差，在灌浆料与水混合配料过程中，聚乙烯醇层不会被溶解。而随着灌浆料固化成构筑物后，构筑物缝隙内的聚乙烯醇层会在与海水长期接触后逐渐的溶解在海水中，使得高分子吸水树脂内核裸露，从而达到堵塞构筑物缝隙的作用。

同时，由于构筑物在终凝后具有较高的硬度，因此高分子吸水树脂内核吸水量会受制于构筑物的孔隙大小，在高分子吸水树脂膨胀至堵塞构筑物缝隙后就无法继续膨胀，而当构筑物的缝隙直径扩大后，高分子吸水树脂能够继续吸水膨胀，堵塞构筑物的缝隙，使得海水中的cl^-、硫酸盐、mg²⁺也不容易渗透进入缝隙中，对构筑物内部以及钢筋起到防腐蚀的作用。

进一步优选为，所述改性高分子吸水树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将醇解度为75％～80％的聚乙烯醇溶解于水中，其中，聚乙烯醇与水的重量比为1：(8～10)，得到聚乙烯醇粘稠溶液；

步骤二：向聚乙烯醇粘稠溶液中加入高分子吸水树脂，高分子吸水树脂与聚乙烯醇粘稠的重量比为(1～1.5):1，分散均匀，过筛；

步骤三；将过筛后的物料于40～60℃下烘干，得到改性高分子吸水树脂。

通过采用上述技术方案，由于醇解度为75％～80％的聚乙烯醇固体(或粉末)的水溶性较好，因此在步骤一中将其直接与水混合即可快速溶解在水中，形成聚乙烯醇粘稠溶液(胶水)。在随后的步骤二中，将高分子吸水树脂分散在聚乙烯醇粘稠溶液中后，高分子吸水树脂会粘附在高分子吸水树脂外壁上形成膜化物，并在步骤三干燥后形成改性高分子吸水树脂。

其中，在步骤二中，由于高分子吸水树脂与聚乙烯醇粘稠溶液的比例不会相差很大，因此聚乙烯醇粘稠溶液中的水分子虽然会部分被高分子吸水树脂吸收而导致高分子吸水树脂膨胀，但是水分子的量远不足以让高分子吸水树脂膨胀至上限，因此改性高分子吸水树脂内的高分子吸水树脂内核依旧具有优异的吸水能力，不会影响改性高分子吸水树脂的作用。

进一步优选为，所述高分子吸水树脂内核的粒径为0.1～1mm，所述聚乙烯醇层的厚度为0.8～1.5mm。

通过采用上述技术方案，由于高分子吸水树脂吸水后能够膨胀至自身的数百倍，因此将其粒径控制在0.1～1mm，能够适用于不同孔径大小的构筑物缝隙。

进一步优选为，所述灌浆料干料内还加入有重量份数为2～4份的固体偶联剂。

通过采用上述技术方案，固体偶联剂具有偶联效果，将灌浆料制成构筑物后，固体偶联剂能够将缝隙内的高分子吸水树脂内核与主料偶联在一起，提高缝隙的密封性，提高构筑物的防腐蚀作用。

进一步优选为，所述灌浆料干料内还加入有重量份数为3～6份的碳纤维。

通过采用上述技术方案，碳纤维能够增强构筑物内的连接性，降低构筑物产生缝隙的概率。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种抗海水腐蚀的灌浆料干料的使用方法，将相应重量份数的硅酸盐水泥、矿粉、硅灰、csa膨胀剂、石英砂、聚羧酸减水剂、碳酸锂、甲酸钙、改性高分子吸水树脂加入水中混合均匀即可。

通过采用上述技术方案，此使用方法与常规使用方法相同，无需另外处理，十分方便。

进一步优选为，在硅酸盐水泥加入水中的同时还添加有阴离子交换树脂，阴离子交换树脂与改性高分子吸水树脂的重量比为1：(10～15)。

通过采用上述技术方案，阴离子交换树脂能够将渗透进入构筑物缝隙中的cl^-、so4^2－交换出来，使得cl^-、so4^2－不会从缝隙中渗透进入水泥料中，提高构筑物的防腐蚀作用。

进一步优选为，所述阴离子交换树脂为强碱性阴离子交换树脂。

通过采用上述技术方案，强碱性阴离子交换树脂相对于弱碱性阴离子树脂的离解性更强，强碱性阴离子交换树脂在不同ph下都能正常工作，而弱碱性阴离子树脂只能在中性或酸性条件下工作，适用性更高。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)灌浆料干料中的改性高分子吸水树脂，其由高分子吸水树脂内核以及包裹于改性高分子吸水树脂内核表面的聚乙烯醇层组成。由于聚乙烯醇层的醇解度为75％～80％，因此聚乙烯醇层在灌浆料干料与水混料时不会完全溶解，而在灌浆料固化成构筑物后，由于海水会渗透进入构筑物内部并与聚乙烯醇层持续接触，才会使得聚乙烯醇层被完全溶解并裸露出高分子吸水树脂内核。

而高分子吸水树脂内核会将缝隙内的海水吸收并发生膨胀，堵塞构筑物的缝隙，降低构筑物的孔隙率、提高密实度，使得海水无法继续进入，cl^-、硫酸盐、mg²⁺也不容易对构筑物内部以及钢筋造成腐蚀。

(2)通过添加固体偶联剂以及碳纤维，使得水泥主料内不容易产生缝隙，提高构筑物的防腐性能。

(3)在将灌浆料干料与水混料的过程中加入强碱性阴离子交换树脂，阴离子交换树脂能够将渗透进入构筑物缝隙中的cl^-、so4^2－交换出来，使得cl^-、so4^2－不会从缝隙中渗透进入水泥料中，提高构筑物的防腐蚀作用。

附图说明

图1为本发明内试验二至试验四中样品的立体剖视图。

附图标记：1、钢筋；2、固化物；3、切面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，其中，硅酸盐水泥购自唐山市奥顺水泥有限公司；矿粉购自山东康晶新材料科技有限公司的s140级超细矿粉；硅灰购自甘肃三远硅材料有限公司；cas膨胀剂购自唐山北极熊建材有限公司；石英砂购自炽昌砂业有限公司；聚羧酸减水剂购自江苏龙涛建材有限公司；碳酸锂购自河南金誉化工有限公司；甲酸钙购自苏州正洋化工科技有限公司。

改性高分子吸水树脂包括高分子吸水树脂内核以及包裹于改性高分子吸水树脂内核表面的聚乙烯醇层。高分子吸水树脂内核为购自任丘市金涛化工有限公司的高分子吸水树脂。改性高分子吸水树脂的制备方法包括如下步骤：

步骤一：将醇解度为75％的聚乙烯醇溶解于水中，其中，聚乙烯醇与水的重量比为1：8，得到聚乙烯醇粘稠溶液。

步骤二：向聚乙烯醇粘稠溶液中加入粒径为0.1～1mm的高分子吸水树脂，高分子吸水树脂与聚乙烯醇粘稠溶液的重量比为1：1，分散均匀后于10目条件下过筛。

步骤三；将过筛后的物料于50℃下烘干，得到改性高分子吸水树脂。

在使用抗海水腐蚀的灌浆料干料时：将相应重量份数的硅酸盐水泥、矿粉、硅灰、csa膨胀剂、石英砂、聚羧酸减水剂、碳酸锂、甲酸钙、改性高分子吸水树脂与水混合均匀即可进行浇筑。

实施例2-5：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-5中各组分及其重量份数

实施例6：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，在制备改性高分子吸水树脂时，步骤一中聚乙烯醇的醇解度为80％，聚乙烯醇与水的重量比为1:10。步骤二中，高分子吸水树脂与聚乙烯醇粘稠溶液的重量比为1：1.5。

实施例7：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，灌浆料干料内还加入有重量份数为2份的固体偶联剂，固体偶联剂为购自南京经天纬化工有限公司的铝酸酯偶联剂jtw-18；

在灌浆料使用时，将固体偶联剂与硅酸盐水泥一同加入水中的即可。

实施例8：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例7的不同之处在于，固体偶联剂的重量份数为4份。

实施例9：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，灌浆料干料内还加入有重量份数为3份的碳纤维，在灌浆料使用时，将碳纤维与硅酸盐水泥一同加入水中的即可。

实施例10：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例9的不同之处在于，碳纤维的重量份数为6份。

实施例11：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，在使用抗海水腐蚀的灌浆料干料时：在将硅酸盐水泥加入水中的同时还添加有阴离子交换树脂，阴离子交换树脂与改性高分子吸水树脂的重量比为1：10，本实施中的阴离子交换树脂为购自廊坊新时代化工建材有限公司的d201大孔强碱性阴离子树脂。

实施例12：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例11的不同之处在于，阴离子交换树脂与改性高分子吸水树脂的重量比为1：15。

实施例13：一种抗海水腐蚀的灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，灌浆料干料内还加入有重量份数为2份的固体偶联剂，固体偶联剂为购自南京经天纬化工有限公司的铝酸酯偶联剂jtw-18；灌浆料干料内还加入有重量份数为3份的碳纤维，在灌浆料使用时，将碳纤维与硅酸盐水泥一同加入水中的即可；

在使用抗海水腐蚀的灌浆料干料时：在将硅酸盐水泥加入水中的同时还添加有阴离子交换树脂，阴离子交换树脂与改性高分子吸水树脂的重量比为1：10，本实施中的阴离子交换树脂为购自廊坊新时代化工建材有限公司的d201大孔强碱性阴离子树脂。

对比例1：一种灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的灌浆料干料中未加入改性高分子吸水树脂。

对比例2：一种灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，在制备改性高分子吸水树脂的步骤一中，聚乙烯醇的醇解度为70％。

对比例3：一种灌浆料干料，与实施例1的不同之处在于，在制备改性高分子吸水树脂的步骤一中，聚乙烯醇的醇解度为85％。

对比例4：一种灌浆料干料，与实施例11的不同之处在于，本实施例中的阴离子交换树脂为购自廊坊新时代化工建材有限公司的d301大孔弱碱性阴离子树脂。

对比例5：一种灌浆料干料，根据授权专利公告号为cn104193265b的发明专利的实施例1制得。

试验一聚乙烯醇的醇解度对改性高分子吸水树脂的影响测试

试验样品：分别采用实施例1、实施例6以及对比例2-3中获得的改性高分子吸水树脂作为试验样品1、试验样品6以及对照样品2-3。

试验方法：将试验样品1、试验样品6以及对照样品2-3分别置于等量的水中浸泡，查看试验样品1、试验样品6与对照样品2-3开始膨胀的时间。

试验结果：如表2所示。

表2试验一的测试数据

由于灌浆料在浇筑后达到终凝程度一般需要28天的时间，而对照样品3在第12天开始膨胀，其会导致构筑物未终凝完全就被涨裂，因此聚乙烯醇的醇解度为85％并不适用于灌浆料的浇筑。而在对照样品2则需要96天才能够发生膨胀，即对照样品2内的聚乙烯醇层需要96天才完全溶解，由于聚乙烯醇层的溶解时间较长，在聚乙烯醇层未完全溶解的期间无法让高分子吸水树脂内核发生膨胀，无法阻挡海水沿缝隙进入构筑物内部，防腐能力较差，因此聚乙烯醇的醇解度为70％也不适用于灌浆料的浇筑。

试验样品1与试验样品6的膨胀时间均在28天后且膨胀时间远小于96天，因此试验样品1与试验样品6内的聚乙烯醇层能够及时的溶解，并裸露出高分子吸水树脂内核，使得高分子吸水树脂内核及时吸水膨胀堵塞缝隙，提高构筑物的密实度，延缓海水以及cl^-、so4^2－与构筑物内部接触，提高构筑物的防腐能力。

试验二海水腐蚀测试

试验样品：将实施例1-13与对比例1-5中获得的灌浆料干料与水按照重量比为5：1搅拌均匀得到浆料，将浆料灌浆后形成内部具有钢筋的圆柱状样品。如图1所示，样品的轴线处为钢筋1，钢筋1外为灌浆料的固化物2。采用实施例1-13获得的样品作为试验样品1-13，采用对比例1-5中获得的样品作为对照样品1-5。

试验方法：将试验样品1-13与对照样品1-5分别置于海水中浸泡180天。随后取出试验样品1-13与对照样品1-5并将其沿切面3(如图1所示)对称切割，观察样品切面的缝隙数量以及钢筋1的腐蚀程度。

试验结果：如表3所示。

试验三氯盐溶液腐蚀测试

试验样品：同试验二。

试验方法：将试验样品1-13与对照样品1-5分别置于质量分数为70％的氯化钠水溶液中浸泡180天。随后取出试验样品1-13与对照样品1-5并将其沿切面3(如图1所示)对称切割，观察样品切面的缝隙数量以及钢筋1的腐蚀程度。

试验结果：如表3所示。

试验四硫酸盐溶液腐蚀测试

试验样品：同试验二。

试验方法：将试验样品1-13与对照样品1-5分别置于质量分数为50％的硫酸镁溶液中浸泡180天。随后取出试验样品1-13与对照样品1-5并将其沿切面3(如图1所示)对称切割，观察样品切面的缝隙数量以及钢筋1的腐蚀程度。

试验结果：如表3所示。

试验五力学性能测试

试验样品：同试验二。

试验方法：将实施例1-13与对比例1-5中获得的灌浆料干料与水按照重量比为5：1搅拌均匀得到浆料，并制成硂。根据gb/t50107—2010《混凝土强度检验评定标准》测定硂的抗压强度；根据gb/t50784-2013《混凝土结构现场检测技术标准》测定硂的抗折强度。

试验结果：如表3所示。

表3试验二至试验五中试验样品1-13和对照样品1-5的试验结果

数据分析：试验样品1-13与对照样品1、对照样品5对比可知，试验样品1-13在“海水腐蚀测试”与“氯盐溶液腐蚀测试”中均无缝隙产生，内部钢筋也未生锈。而未添加改性高分子吸水树脂的对照样品1以及对照样品5内部均至少有3条缝隙，且内部钢筋也都生锈。说明添加了改性高分子吸水树脂后，构筑物的防腐能力得到了提升。

同时，从“硫酸盐溶液腐蚀测试”的数据上看，对照样品1的与对照样品5内部均产生大量的缝隙，且内部钢筋均严重生锈。而添加了改性高分子吸水树脂的试验样品1-13在缝隙量、内部钢筋生锈量以及内部钢筋生锈程度上均有很大改善，说明在添加了改性高分子吸水树脂后，构筑物的防腐能力得到了极大地提升。

从“抗压强度”与“抗折强度”上看，试验样品1-13与对照样品1-2、对照样品4-5基本没有变化，说明在添加了改性高分子吸水树脂后，构筑物的抗压强度与抗折强度并不会发生影响。而对照样品3的“抗压强度”与“抗折强度”均小于其他样品，说明改性高分子吸水树脂内的高分子吸水树脂内核提前裸露出来并发生膨胀，导致构筑物被涨裂，进而说明制备聚乙烯醇层的聚乙烯醇的醇解度具有上限值，醇解度在75～80％才适用于灌浆料的浇筑。

综上，本发明提供的灌浆料干料在制备构筑物时防腐能力强。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。