本發(fā)明涉及水利水電工程防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層。

背景技術(shù)：

水電站輸水隧洞混凝土襯砌面臨各種侵蝕和病害的威脅，其常見(jiàn)病害主要有裂縫、凍脹、沖磨、空蝕、堿骨料反應(yīng)、碳化、溶蝕和侵蝕等。前三類(lèi)屬于物理性病害，后四種屬于化學(xué)性病害。另外，輸水隧洞極易受到沼蛤(淡水殼菜)等貝類(lèi)生物的入侵，這些貝類(lèi)密集附著在隧洞混凝土表面，分泌酸性液體，對(duì)混凝土產(chǎn)生生物腐蝕并降低輸水效率。由于工程自身因素和工作條件的差異，這幾類(lèi)病害對(duì)混凝土的危害程度也互不相同。裂縫多在工程施工期及運(yùn)行初期出現(xiàn)，凍脹在溫度正負(fù)交替過(guò)程中出現(xiàn)，而沖磨和空蝕則由高速水流沖刷引起。輸水隧洞多處于地下，其洞內(nèi)混凝土基本處在正溫，極少發(fā)生凍脹破壞。因此，影響輸水隧洞混凝土襯砌耐久性的因素多為碳化、水流沖磨和貝類(lèi)生物侵蝕。

目前對(duì)于淡水殼菜的防治方法的報(bào)道主要是化學(xué)藥劑防治，采用氯氣、次氯酸鈉、高錳酸鉀、二氧化氯、硫酸銅、雙氧水等對(duì)原水管道中淡水殼菜進(jìn)行殺滅。這類(lèi)方法均需持續(xù)投放并保持一定的濃度，方可達(dá)到理想的殺滅效果。對(duì)于抽水蓄能電站輸水隧洞淡水殼菜的防治，這類(lèi)方法并不適用。一方面，輸水隧洞面積大，要想達(dá)到理想的殺滅效果，使用化學(xué)藥劑費(fèi)用太高，經(jīng)濟(jì)效益差；另一方面，這些有毒有異味的化學(xué)要就可能會(huì)把魚(yú)蝦等水生物殺死，影響下游水域生態(tài)；其次，這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)對(duì)輸水隧洞襯砌混凝土造成腐蝕，影響輸水建筑物的耐久性。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)201510261307.1公開(kāi)了一種防治抽水蓄能電站水庫(kù)淡水殼菜災(zāi)害的方法，該方法主要通過(guò)對(duì)抽水蓄能電站水庫(kù)流域進(jìn)行生態(tài)調(diào)查、建設(shè)時(shí)河床暴曬及設(shè)置過(guò)濾池、閘門(mén)、攔污柵等涂刷聚氨酯，建設(shè)后投放青魚(yú)等方法進(jìn)行防治。該方法不適合已建工程混凝土的修補(bǔ)防護(hù)及淡水殼菜的防治。

因此，現(xiàn)有的混凝土表面修補(bǔ)防護(hù)及防貝類(lèi)侵蝕的技術(shù)，均存在改善的必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層，包括第一組分及第二組分，且第一組分和第二組分的重量比介于10：3-10：5，其中，

第一組分包括環(huán)氧樹(shù)脂、增韌改性劑、活性稀釋劑、觸變劑及納米混合填料；

第二組分包括苯甲醇稀釋劑、納米混合填料以及聚酰胺固化劑、酚醛胺固化劑和改性脂肪胺固化劑中的至少一種。

其中，所述第一組分中，以質(zhì)量百分比計(jì)，環(huán)氧樹(shù)脂、增韌改性劑、活性稀釋劑、觸變劑及納米混合填料的含量分別為100份、10-30份、10-40份、2-10份、100-200份。

其中，所述環(huán)氧樹(shù)脂選自e44環(huán)氧樹(shù)脂、e51環(huán)氧樹(shù)脂及e54環(huán)氧樹(shù)脂中的至少一種。

其中，所述增韌改性劑選自端環(huán)氧基液態(tài)丁晴橡膠。

其中，所述活性稀釋劑選自單環(huán)氧縮水甘油醚或雙環(huán)氧縮水甘油醚或丙烯碳酸酯。

其中，所述單環(huán)氧縮水甘油醚選自丁基縮水甘油醚，所述雙環(huán)氧縮水甘油醚選自丁二醇二縮水甘油醚或聚丙二醇二縮水甘油醚。

其中，所述觸變劑選自氣相二氧化硅。

其中，所述第一組分中的納米混合填料選自聚四氟微粉、硅粉、改性納米碳酸鈣和改性納米二氧化鈦中的至少兩種。

其中，所述第二組分中，以質(zhì)量百分比計(jì)，苯甲醇稀釋劑、納米混合填料、聚酰胺固化劑、酚醛胺固化劑以及改性脂肪胺胺固化劑的含量分別為5-10份、100-160份、30-80份、20-70份、20-80份。

其中，所述納米混合填料包括納米碳酸鈣及納米二氧化鈦。

本發(fā)明所能實(shí)現(xiàn)的有益效果是：提高水工混凝土的防碳化、抗?jié)B和抗沖磨性能，降低過(guò)水糙率并能能夠有效減少貝類(lèi)侵蝕，延長(zhǎng)檢修周期，提高運(yùn)行效益及混凝土壽命，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。

具體實(shí)施方式

為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案及有益效果有更進(jìn)一步的了解，下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案及其產(chǎn)生的有益效果。

本發(fā)明提供了一種輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層，包括第一組分及第二組分，且第一組分和第二組分的重量比介于10：3-10：5，其中，

第一組分包括環(huán)氧樹(shù)脂、增韌改性劑、活性稀釋劑、觸變劑及納米混合填料；以質(zhì)量百分比計(jì)，環(huán)氧樹(shù)脂、增韌改性劑、活性稀釋劑、觸變劑及納米混合填料的含量分別為100份、10-30份、10-40份、2-10份、100-200份。

其中，所述環(huán)氧樹(shù)脂選自e44環(huán)氧樹(shù)脂、e51環(huán)氧樹(shù)脂及e54環(huán)氧樹(shù)脂中的至少一種；所述增韌改性劑選自端環(huán)氧基液態(tài)丁晴橡膠；所述活性稀釋劑選自單環(huán)氧縮水甘油醚或雙環(huán)氧縮水甘油醚或丙烯碳酸酯；所述單環(huán)氧縮水甘油醚選自丁基縮水甘油醚，所述雙環(huán)氧縮水甘油醚選自丁二醇二縮水甘油醚或聚丙二醇二縮水甘油醚；所述觸變劑選自氣相二氧化硅；所述納米混合填料選自聚四氟微粉(較佳為粒徑介于20-100nm范圍內(nèi)的聚四氟微粉)、硅粉、改性納米碳酸鈣和改性納米二氧化鈦中的至少兩種，并且，較佳的使所述納米混合填料配置成低表面能納米混合填料。

所述第一組分的制備方法是：在40℃和攪拌速度為400-1200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將環(huán)氧樹(shù)脂、增韌改性劑和活性稀釋劑在反應(yīng)釜中混合30分鐘。然后，停止加熱，向反應(yīng)釜中加入觸變劑及納米混合填料，繼續(xù)攪拌至所有物料混合均勻。將該混合料采用研磨機(jī)研磨至細(xì)度≤50μm，即為第一組分。

第二組分包括苯甲醇稀釋劑、納米混合填料以及聚酰胺固化劑、酚醛胺固化劑、和改性脂肪胺固化劑中的至少一種。以質(zhì)量百分比計(jì)，苯甲醇稀釋劑、納米混合填料、聚酰胺固化劑(600#、v140)、酚醛胺固化劑以及改性脂肪胺胺固化劑的含量分別為5-10份、100-160份、30-80份、20-70份、20-80份。其中，所述納米混合填料包括納米碳酸鈣及納米二氧化鈦。

本發(fā)明中，由于第二組分中，三種固化劑并不是必須同時(shí)存在，因此，上述對(duì)固化劑份數(shù)的限定僅表示在第二組分中含有相應(yīng)的固化劑時(shí)，相應(yīng)的固化劑在整體配方中所占的質(zhì)量份數(shù)。

所述第二組分的制備方法是：在攪拌速度為400-1200轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，將固化劑(聚酰胺固化劑、酚醛胺固化劑和改性多元胺固化劑中的至少一種)、苯甲醇稀釋劑和納米混合填料在反應(yīng)釜中混合均勻。將該混合料采用研磨機(jī)研磨至細(xì)度≤20μm，即為第二組分。

因此，本發(fā)明涉及的材料均為無(wú)溶劑環(huán)氧體系，無(wú)毒、揮發(fā)性小，適宜在隧洞、管道等施工環(huán)境較為封閉的輸水工程中使用。同時(shí)，本發(fā)明提供的混凝土表面防護(hù)涂層材料符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(gb/t17219-1998)，因此，不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成影響。

本發(fā)明提供的防護(hù)材料考慮到了防貝類(lèi)防侵蝕的要求，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明提供的防護(hù)材料對(duì)隧洞混凝土具有很好的防護(hù)作用，在普通的混凝土表面涂覆1.0-2.0mm本發(fā)明的防護(hù)材料，可形成平整、光滑的防護(hù)面層，且與干燥或潮濕混凝土粘接性能好、材料本身拉伸高、柔韌性好、長(zhǎng)期水下耐久性好，因此可在潮濕環(huán)境的基礎(chǔ)面施工。

同時(shí)，本發(fā)明提供的防護(hù)材料為厚膜型產(chǎn)品，一次施工厚度可以達(dá)到1.0-2.0mm，大大提高了施工效率。施工完成后表面光滑，明顯降低糙率，防貝類(lèi)防侵蝕效果顯著。

為更具體地了解本發(fā)明提供的防護(hù)材料的技術(shù)效果，下面結(jié)合具體的實(shí)施例加以說(shuō)明如下：

實(shí)施例1

表1及表2分別為本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層的配方，其中，該防護(hù)涂層的制備方法為：

1、第一組分的制備方法：將e51環(huán)氧樹(shù)脂、增韌劑端環(huán)氧基液態(tài)丁晴橡膠、稀釋劑丁基縮水甘油醚按照下述配比加入反應(yīng)釜中，攪拌混合均勻。然后按照下述比例加入改性納米碳酸鈣、氣相二氧化硅、聚四氟微粉、硅粉，混合均勻。然后將該混合料采用三輥研磨機(jī)研磨至細(xì)度為20μm以下，裝桶，得到第一組分。

2、第二組分的制備方法：將聚酰胺固化劑(600#)和改性脂肪胺固化劑(593)、苯甲醇稀釋劑、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣按照下述比例加入攪拌釜中混合均勻，然后將該混合料采用三輥研磨機(jī)研磨至細(xì)度為20μm以下，裝桶，得到第二組分。

3、將第一組分和第二組分按照100:40的重量比混合均勻，得到多功能混凝土表面涂層材料，該材料一次刮涂1500μm不流淌。

表1：實(shí)施例1的防護(hù)涂層的配方

表2：實(shí)施例1的防護(hù)涂層的性能特點(diǎn)

實(shí)施例2

表3及表4分別為本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層的配方及性能特點(diǎn)，其中，該防護(hù)涂層的制備方法為：

1、第一組分的制備方法：將環(huán)氧樹(shù)脂、增韌劑端環(huán)氧基液態(tài)丁晴橡膠、稀釋劑丁二醇二縮水甘油醚按照下述配比加入反應(yīng)釜中，攪拌混合均勻。然后按照下述比例加入改性納米碳酸鈣、氣相二氧化硅、聚四氟微粉、硅粉，混合均勻。然后將該混合料采用三輥研磨機(jī)研磨至細(xì)度為20μm以下，裝桶，得到第一組分。

2、第二組分的制備方法：將聚酰胺固化劑(600#)和酚醛胺固化劑(t31)、苯甲醇稀釋劑、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣按照下述比例加入攪拌釜中混合均勻，然后將該混合料采用三輥研磨機(jī)研磨至細(xì)度為20μm以下，裝桶，得到b組分。

3、將第一組分和第二組分按照100:30的重量比混合均勻，得到多功能混凝土表面材料，該材料一次刮涂1200μm不流淌。

表3：實(shí)施例2的防護(hù)涂層的配方

表4：實(shí)施例2的防護(hù)涂層的性能特點(diǎn)

實(shí)施例3

表5及表6分別為本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層的配方及性能特點(diǎn)，其中，該防護(hù)涂層的制備方法為：

1、第一組分的制備方法：將環(huán)氧樹(shù)脂、增韌劑端環(huán)氧基液態(tài)丁晴橡膠、稀釋劑聚丙二醇二縮水甘油醚按照下述配比加入反應(yīng)釜中，攪拌混合均勻。然后按照下述比例加入改性納米碳酸鈣、氣相二氧化硅、聚四氟微粉、硅粉，混合均勻。然后將該混合料采用三輥研磨機(jī)研磨至細(xì)度為20μm以下，裝桶，得到第一組分。

2、第二組分的制備方法：將聚酰胺固化劑(v140)和改性脂肪胺固化劑(593)、苯甲醇稀釋劑、納米二氧化鈦、納米碳酸鈣按照下述比例加入攪拌釜中混合均勻，然后將該混合料采用三輥研磨機(jī)研磨至細(xì)度為20μm以下，裝桶，得到第二組分。

3、將第一組分和第二組分按照100:50的重量比混合均勻，得到多功能混凝土表面涂層材料，該材料一次刮涂2000μm不流淌。

表5：實(shí)施例3的防護(hù)涂層的配方

表6：實(shí)施例3的防護(hù)涂層的性能特點(diǎn)

具體的，本發(fā)明提供了如下兩個(gè)在實(shí)際工程中的應(yīng)用實(shí)例：

應(yīng)用實(shí)例1：某抽水蓄能電站引水隧洞防貝防侵蝕處理

某抽水蓄能電站引水隧洞，洞徑約9m，檢修中發(fā)現(xiàn)襯砌表面附著大量淡水殼菜，并且有不同程度的腐蝕現(xiàn)象，需進(jìn)行防貝防侵蝕處理。設(shè)計(jì)方案首先用環(huán)氧膩?zhàn)蛹碍h(huán)氧砂漿進(jìn)行找平處理，然后采用實(shí)施例1涂層材料對(duì)隧洞進(jìn)行全斷面防護(hù)處理，涂覆形成1.5mm防滲面層，采用一次刮涂工藝。該工程涂覆面積3萬(wàn)余平，施工工期和質(zhì)量達(dá)到業(yè)主滿(mǎn)意。經(jīng)過(guò)運(yùn)行1年后水下機(jī)器人檢查，防護(hù)面層狀態(tài)良好，未見(jiàn)到明顯的淡水殼菜附著，效果令人滿(mǎn)意。

應(yīng)用實(shí)例2：某水電站引水隧洞防滲防護(hù)處理

某水電站引水隧洞為圓形有壓洞，洞徑約6m，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)隧洞有滲漏現(xiàn)象，需進(jìn)行防滲處理。設(shè)計(jì)方案采用實(shí)施例2涂層材料對(duì)部分隧洞進(jìn)行全斷面反滲、防護(hù)處理，涂覆形成2mm防滲面層。由于隧洞混凝土襯砌表面平整，未進(jìn)行找平處理。該工程涂覆面積1萬(wàn)余平，施工工期和質(zhì)量達(dá)到業(yè)主滿(mǎn)意。經(jīng)過(guò)4年運(yùn)行后停水檢查，防護(hù)面層未見(jiàn)任何缺陷。

綜上，本發(fā)明的所能實(shí)現(xiàn)的有益效果在于：

1、本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層材料符合國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》(gb/t17219-1998)，對(duì)水質(zhì)無(wú)不良影響。

2、本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層材料的施工性能符合隧洞施工環(huán)境，屬于無(wú)溶劑厚涂型環(huán)氧材料，在隧洞相對(duì)封閉的條件下對(duì)施工人員影響?。痪哂袃?yōu)異的厚涂性能，可一次施工達(dá)到設(shè)計(jì)厚度(1.0-2.0)mm，大大提高了施工效率，縮短施工時(shí)間，符合電站施工時(shí)間緊張的要求。

3、本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層材料的糙率為0.010，而普通混凝土的糙率為0.018。因此，本發(fā)明提供的防護(hù)涂層相對(duì)于普通混凝土，可有效減少淡水殼菜的附著，提高輸水效率。

4、本發(fā)明提供的輸水隧洞混凝土表面防護(hù)及防貝類(lèi)涂層材料便于工業(yè)化生產(chǎn)，與干燥及潮濕混凝土基材均具有優(yōu)良的粘結(jié)性能，粘結(jié)強(qiáng)度大于3mpa，抗?jié)B壓力大于2.5mpa。對(duì)混凝土防護(hù)性能優(yōu)異，提高混凝土的耐久性。

5、與現(xiàn)有技術(shù)相比，在輸水隧洞混凝土表面涂覆本發(fā)明提供的防護(hù)涂層材料，不僅可以減少貝類(lèi)生物的附著，而且可提高混凝土的耐久性。經(jīng)過(guò)9個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，涂覆本發(fā)明的防護(hù)涂層材料的混凝土試塊，較空白混凝土試塊，淡水殼菜的附著量減少了85％，混凝土的碳化深度降低了92.2％。表面糙率降低40％。

雖然本發(fā)明已利用上述較佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，然其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)，相對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行各種變動(dòng)與修改仍屬本發(fā)明所保護(hù)的范圍，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)所界定的為準(zhǔn)。