一种海底管道配重混凝土修复修补材料及其制备方法

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及到一种海底管道配重混凝土修复修补材料及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国油气进口增多，海底管道作为一种最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式，海底管道进行油气输送逐渐成为主要途径，为实现实现海底管线稳定性，最大程度避免受到外力破坏，海底管道表面常采用配重混凝土来增加其重量和稳定性。在海底管道实际生产过程中，由于生产工艺、运输和施工等常会导致海底管道表面的配重混凝土产生不同的损伤损坏，例如配重混凝土管道端部破坏、局部掉落以及钢丝网切割导致的局部深度裂缝等问题。
3.这些损伤损坏部位需要及时修复修补，否则会影响到海底管道的服役效果和服役安全。现有技术多是利用配重混凝土拌合物或者水泥砂浆进行修复修补，然后存在着强度发展慢、早期强度低，粘结强度低、色差大、抗冲击性能不佳、受力后易于脱落开裂等问题。基于此，本发明通过大量研究，针对海底管道配重混凝土损伤损坏类型和特征，以及海底管道所处高湿高盐高压服役环境，开发出相应的海底管道配重混凝土修复修补材料技术，以期为海底管道配重混凝土的高效安全修复修补提供产品与技术。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能应用于海底管道配重混凝土不同损伤损坏类型的修复修补材料及其制备方法。
5.一种海底管道配重混凝土修复修补材料，包括胶凝材料、骨料、聚合物、消泡剂、保水剂、触变剂、减水剂、缓凝剂、颜料，按照重量份数计，具体组分为：
[0006][0007][0008]
可选地，一种海底管道配重混凝土修复修补材料，按照重量份数计，具体组分为：
[0009][0010]
可选地，所述胶凝材料由c3a含量≤8.0％的52.5pii硅酸盐水泥、62.5等级的硫铝酸盐水泥、硬石膏、s110级矿渣微粉按照14：3：1：2的重量比组成。
[0011]
可选地，所述骨料为粒径≤5mm连续级配碎石型铁矿石骨料，骨料中2.5-5mm粒径占比为40％、1.25-2.5mm粒径占比为40％、0.15-1.25mm粒径占比为20％，硫化物含量≤0.50％、表观密度≥4300kg/m3。
[0012]
可选地，所述聚合物为丁苯乳液或者eva可再分散聚合物中的任意一种。
[0013]
可选地，本发明中：
[0014]
所述消泡剂为聚醚改性硅氧烷粉体消泡剂；
[0015]
所述保水剂为黏度400-1000mpa.s的羟丙基甲基纤维素；
[0016]
所述触变剂为聚丙烯酰胺触变剂；
[0017]
所述减水剂为减水率25％以上的粉体聚羧酸减水剂，其中硫酸钠含量≤0.3％、氯离子含量≤0.06％；
[0018]
所述缓凝剂为硼砂和三聚偏磷酸钠按照1：1复配而成的缓凝剂；
[0019]
所述颜料为氧化铁黑颜料与氧化铁绿颜料复配而成，其中，氧化铁绿颜料占比不超过20％。
[0020]
进一步的，本发明公开了一种海底管道配重混凝土修复修补材料制备方法，具体步骤如下：按重量比例准确称量各种原材料，先将胶凝材料、聚合物、消泡剂、保水剂、触变剂、减水剂、缓凝剂、颜料在犁刀式搅拌机中混合2-3min，然后加入骨料，混合1-2min，最后加入所需水分搅拌2-3min，搅拌均匀后即可施工应用。
[0021]
可选地，使用时加水量为海底管道配重混凝土修复修补材料总重量的6％-8％。
[0022]
可选地，一种海底管道配重混凝土修复修补材，按胶凝材料100、骨料300、eva可再分散聚合物10、消泡剂0.6、保水剂0.16、触变剂0.3、减水剂0.8、缓凝剂0.5、颜料1.2的重量比配制而成，加水量为上述材料总量的6％，按前述规定制备方法即得所需产品。
[0023]
可选地，一种海底管道配重混凝土修复修补材，按胶凝材料100、骨料250、eva可再分散聚合物7、消泡剂0.5、保水剂0.08、触变剂0.2、减水剂0.5、缓凝剂0.2、颜料0.8的重量比配制而成，加水量为上述材料总量的6.5％，按前述规定制备方法即得所需产品。
[0024]
本发明中，以52.5pii硅酸盐水泥、62.5等级的硫铝酸盐水泥、硬石膏、s110级矿渣
微粉按照70：15：5：10的重量比形成胶凝材料体系，该胶凝材料体系确保了修复修补材料具有较高的早期强度和后期强度，确保了优异的体积稳定性、抗渗性和耐海水侵蚀性能。粒径≤5mm连续级配碎石型铁矿石骨料赋予修复修补材料具有较高表观密度和致密度，使得与配重混凝土的表观密度相当。聚合物使得修复修补材料具有优异的粘结强度和抗冲击性能，且进一步提升抗渗和耐海水侵蚀性。
[0025]
消泡剂最大程度上消除修复修补材料中的气泡，提高致密度而不影响到水化反应，从而提高强度、体积稳定性和抗渗性。低粘度的保水剂赋予修复修补材料优异的工作性能而不影响到强度；与胶凝材料和其他外加剂具有良好适应性的触变剂赋予修复修补材料优异的工作性能以及与即有损伤界面的亲和性；优选的减水剂不仅能够赋予修复修补材料优异的工作性能，且提高强度、体积稳定性、抗渗性和耐海水侵蚀性；大量研究提出的硼砂与三聚偏磷酸钠按照1：1复配而成的缓凝剂，既能确保修复修补材料具有满足不同使用要求的合适凝结时间，也确保了早期强度和后期强度协同发展，确保了良好的体积稳定性。氧化铁黑颜料与氧化铁绿颜料复配颜料确保了修复修补材料在不同损伤损坏部位和类型应用时均能具有与即有配重混凝土相同或相近的外观颜色，且色彩长期稳定性好，极大提高了修复修补后的海底管道配重混凝土外观质量。
[0026]
上述各组分协同作用，确保了本发明产品具有良好的物理力学性能和耐海水侵蚀性能，满足海底管道配重混凝土对于损伤损坏部位修复修补的切实需求。
[0027]
本发明产品适用于海底管道配重混凝土损伤损坏部位的修复修补工程，也适用于其他各种管道配重混凝土的修复修补施工应用。
[0028]
本发明产品的各性能指标优良、品质易于控制，生产工艺和使用方法简单，性能优异，施工性能佳，早期强度和后期强度高，抗冲击性能和体积稳定性高，耐久性能优异，具有很高的社会效益、环境效益和经济效益。
具体实施方式
[0029]
下面通过实施例进一步说明本发明。
[0030]
实施例1：一种海底管道配重混凝土修复修补材料，按胶凝材料100、骨料150、丁苯乳液聚合物3、消泡剂0.1、保水剂0.02、触变剂0.1、减水剂0.3、缓凝剂0、颜料0.1的重量比配制而成，加水量为上述材料总量的8％，按前述规定制备方法即得所需产品。性能测试结果见表1所示。
[0031]
实施例2：一种海底管道配重混凝土修复修补材料，按胶凝材料100、骨料300、eva可再分散聚合物10、消泡剂0.6、保水剂0.16、触变剂0.3、减水剂0.8、缓凝剂0.5、颜料1.2的重量比配制而成，加水量为上述材料总量的6％，按前述规定制备方法即得所需产品。
[0032]
实施例3：一种海底管道配重混凝土修复修补材料，按胶凝材料100、骨料250、eva可再分散聚合物7、消泡剂0.5、保水剂0.08、触变剂0.2、减水剂0.5、缓凝剂0.2、颜料0.8的重量比配制而成，加水量为上述材料总量的6.5％，按前述规定制备方法即得所需产品。海底管道配重混凝土修复修补材料性能测试结果如表1所示。
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表1海底管道配重混凝土修复修补材料性能测试结果
[0034][0035]
由以上实施例可见，本发明提出的海底管道配重混凝土修复修补材料，各项性能指标优异，均满足或超过相关标准和工程要求，适用于海底管道配重混凝土的损伤损坏修复修补工程，也适用于其他管道配重混凝土的修复修补应用。