一种海工钢结构水下快速修补材料及其制备方法

技术领域

本发明属于水下钢结构修补材料技术领域，具体涉及一种海工钢结构水下快速修补材料及其制备方法。

背景技术

海洋平台、海底管道、钻井设施、海底电缆、桥梁和码头是海上油气勘探开采、信息传输和交通运输的重要设施，它们的基础部分或支撑结构是由水下钢结构构成。随着服役时间的延长，海下钢结构的安全性和耐久性逐年劣化，出现锈蚀、剥落、开裂等病害，若不及时采取措施，则贻害无穷。维修水下钢结构的意义在于延长基础设施的使用寿命，保护人员和环境的安全，维护经济和社会运行的连续性。

目前，常见的海工钢结构水下快速修补材料有以下三类：海工环氧树脂、水下修补胶带和水下修补胶粘剂。

海工环氧树脂是一种常用的水下修补材料，具有较好的粘附性和耐腐蚀性，可用于修补钢结构的裂缝和损伤，它的固化速度较快，可以在水下迅速形成牢固的修补层。但由于环氧树脂的黏度较高，施工过程中需要使用专用的喷涂设备或注射器具。此外，由于水下温度低、湿度大，普通环氧树脂在水下易脱粘失效。

水下修补胶带是一种具有自粘性的修补材料，可以直接贴合在受损表面上，形成密封层，它的施工简便，不需要额外的工具和设备，并具有良好的耐水性能。但水下修补胶带的修补效果受到胶带自身的粘性和强度限制，对于较大的损伤可能无法提供足够的支撑和保护。

水下修补胶粘剂是一种特殊设计的胶粘剂，具有良好的粘附性和耐水性能，它可以用于粘接和修补海工钢结构的表面和部件，在水下环境下形成可靠的粘结。但水下修补胶粘剂的固化时间可能较长，需要等待一定时间才能达到最佳修补效果。另外，胶粘剂的强度可能会受到水下环境和温度的影响。

目前，在海工、水工钢结构的水下快速修补、抢修中，对修补材料提出了如下要求：

较好的粘附性和耐水性：水下环境对修补材料的粘附性和耐水性提出了较高的要求。在水下环境，修补材料必须能够有效地粘附在钢结构表面，并能够长期抵御水的侵蚀。

施工速度快：海工钢结构的水下修补通常需要在有限的时间内完成，以减少停工时间和维修成本。修补材料需要具备快速固化的特性，以便能够在短时间内形成坚固的修补层。

强度高、耐久性好：修补材料必须具备足够的强度和耐久性，以承受海水流动、压力和结构应力等外部环境的挑战。它们需要能够保持长期的稳定性，防止再次出现损伤。

显然，海工环氧树脂、水下修补胶带和水下修补胶粘剂这三类修补材料在用于海工、水工钢结构的水下快速修补、抢修时，难以满足工程的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海工钢结构水下快速修补材料，具有耐水性好、施工速度快、强度高等优点，以解决现有的水下修补材料存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，包括如下组分：

碱激发材料20～50份、快硬水性聚合物固化剂3～12份、快硬水性聚合物前驱体2～8份、集料30～100份、激发剂1～5份、水3～20份。

优选的，所述碱激发材料包括偏高岭土、矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣和玻璃粉中的至少一种。

优选的，所述集料包括河砂、海砂、机制砂和碎石中的至少一种。

优选的，所述激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氟硅酸镁中的至少一种。

优选的，所述快硬水性聚合物固化剂通过如下方法制备：

S1、向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺，并加入N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，搅拌速率100～500rpm，加热升温反应，减压蒸馏后得到黄色单体A；

S2、向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中加入双酚类缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)，搅拌速率100～500rpm，加热升温反应，保持回流并减压蒸馏后，加入4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水，搅拌至全部溶解成均一乳液混合物，得到快硬水性聚合物固化剂。

优选的，所述快硬水性聚合物前驱体通过如下方法制备：

向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器加入双酚类缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷，搅拌速率100～500rpm，加热升温，得到快硬水性聚合物前驱体。

优选的，所述双酚类缩水甘油醚包括双酚A类、双酚S类和双酚F类缩水甘油醚中的至少一种。

优选的，步骤S1中，异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺的摩尔比为1:1:1，加热升温至100～140℃，反应2～5h；步骤S2中，双酚类缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三的摩尔比为2:2:1，4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水的质量比为1:2:6，加热升温至100～140℃，反应2～5h。

优选的，双酚类缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷的摩尔比为6:1:2:1，加热升温至100～140℃，反应2～5h。

本发明还提供任一上述的一种海工钢结构水下快速修补材料的制备方法，包括如下步骤：按重量比称量各组分原料，将碱激发材料、集料与激发剂混合均匀，得到干料，接着将快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体、水混合，最后加入干料并混合均匀，即得。

有益效果：

(1)本发明的快速修补材料可在水下快速硬化、有效粘结海工、水工钢结构，且强度高、耐久性好，在海洋海岸结构、水库、桥梁涵洞、污水处理设施、海底油气管道和水下通信设施等水工、海工基础设施的维护和抢修有广阔的应用前景。

(2)本发明的快硬型水性聚合物固化剂与前驱体可形成自乳化型星型支化聚合物，属于超支化聚合物，其分子构型具有一个多分支的中心分子和多条线型支链分子，相对于同分子量的线型聚合物，该快硬型水性聚合物分子构型高度支化，单分子反应位点更多、更分散，具有更低的粘度、更高的溶解性和更好的成膜性、交联度。随着中心分子链段的聚合扩张，分支链段在三维尺度均匀分散延伸，表面官能团密度增加，在快硬的无机胶凝材料中可以在宏观上表现出更好的网络交联能力和水下抗分散能力，并能够兼容无机组分膨胀应力以抵抗材料固化收缩。

(3)通过在水性聚合物固化剂中接枝多巴胺链段，赋予该水性聚合物对于钢结构更好的水下粘附性能，多巴胺在碱性环境下，可以通过氧化聚合反应自身聚合形成聚多巴胺，这种自聚合性使得多巴胺成为一种优秀的胶粘剂；多巴胺的聚合可以通过形成胺基和酮醇基之间的共价键来实现材料的粘结。

(4)通过引入脂肪链、脂环链小分子，在调节体系溶解度参数的同时，赋予了整个体系更强的低温反应活性，避免了稀释剂和溶剂的使用对水体的污染；同时，这些偏油性链段还能在水下修补界面实现自排水高粘附的能力；而且，分子量更小的水性聚合物通常具有较低的粘度，低粘度有助于修补材料的流动性和涂布性能，使得涂层的施工更为均匀，并能够更好地填充和润湿基材；更小的分子量通常具有更快的固化速度，这有助于提高生产效率，缩短涂层的干燥时间，从而减少生产周期和提高生产能力。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1为本发明实施例1中快硬水性聚合物固化剂、快硬水性聚合物固化剂的制备路线图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

碱激发材料具有较高早期强度、耐化学侵蚀性的特点，其强碱性有利于锈蚀钢结构的再次钝化，但碱激发材料也存在抗拉强度低、脆性高、抗分散性差、水下粘附力不足等问题，因此直接用于水下施工时难以达到预期修复效果。水性聚合物可有效增加无机胶凝材料的水下粘附力与延展性，但高碱性环境下水性聚合物易破乳，且现有的水性聚合物固化周期长，难以实现修补材料的快速硬化。

因此，如果对水性聚合物通过分子改性实现其快速固化，使之硬化与碱激发材料协同起来，充分利用这两种材料自身的优势，便可形成无机-有机韧性材料体系，制备出可在水下快速硬化、有效粘结、高强耐久的海工钢结构水下快速修补材料。

本发明针对目前海工钢结构水下快速修补材料存在的问题，提供一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，该修补包括如下组分：

碱激发材料20～50份(例如21份、25份、30份、35份、40份、45份、49份)、快硬水性聚合物固化剂3～12份(例如4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份)、快硬水性聚合物前驱体2～8份(例如3份、4份、5份、6份、7份)、集料30～100份(例如31份、35份、40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份、99份)、激发剂1～5份(例如1.1份、1.5份、2.0份、2.5份、3.0份、3.5份、4.0份、4.5份、4.9份)、水3～20份(例如4份、5份、7份、9份、10份、11份、13份、15份、17份、19份)。

本发明优选实施例中，碱激发材料包括偏高岭土、矿渣、粉煤灰、硅灰、钢渣和玻璃粉中的至少一种。

本发明优选实施例中，集料包括河砂、海砂、机制砂和碎石中的至少一种。

本发明优选实施例中，激发剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂、氟硅酸镁中的至少一种。

本发明优选实施例中，快硬水性聚合物固化剂通过如下方法制备：

S1、向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺，并加入适量N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，搅拌速率100～500rpm(例如110rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、490rpm)，加热升温反应，减压蒸馏后得到黄色单体A；

S2、向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中加入双酚类缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)，搅拌速率100～500rpm(例如110rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、490rpm)，加热升温反应，保持回流并减压蒸馏后，加入4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水，搅拌至全部溶解成均一乳液混合物，得到快硬水性聚合物固化剂。

本发明优选实施例中，快硬水性聚合物前驱体通过如下方法制备：

向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器加入双酚类缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷，搅拌速率100～500rpm(例如110rpm、150rpm、200rpm、250rpm、300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、490rpm)，加热升温，得到快硬水性聚合物前驱体。

本发明优选实施例中，双酚类缩水甘油醚包括双酚A类、双酚S类和双酚F类缩水甘油醚中的至少一种，例如双酚A二缩水甘油醚、双酚S二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚。

本发明优选实施例中，步骤S1中，异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺的摩尔比为1:1:1，加热升温至100～140℃(例如101℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、139℃)，反应2～5h(例如2.1h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、4.9h)；步骤S2中，双酚类缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三的摩尔比为2:2:1，4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水的质量比为1:2:6，加热升温至100～140℃(例如101℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、139℃)，反应2～5h(例如2.1h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、4.9h)。

本发明优选实施例中，双酚类缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷的摩尔比为6:1:2:1，加热升温至100～140℃(例如101℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、139℃)，反应2～5h(例如2.1h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、4.9h)。

本发明还提供任一上述的海工钢结构水下快速修补材料的制备方法，包括如下步骤：按重量比称量各组分原料，将碱激发材料、集料与激发剂混合均匀，得到干料，接着将快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体、水混合，得到快硬水性聚合物，将其与干料并混合均匀，即得。

下面通过具体实施例对本发明一种海工钢结构水下快速修补材料及其制备方法进行详细说明。

下面实施例中使用的药品来源如下：

硅酸钠：分析纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

氢氧化钠：分析纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

氢氧化钾：分析纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

异佛尔酮二异氰酸酯：分析纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

聚醚胺-230：购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

多巴胺：分析对照品，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

N,N-二甲基甲酰胺：分析纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

双酚A二缩水甘油醚：色谱纯，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)：纯度≥95％，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷：纯度≥96％，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

1,2-环氧十二烷：纯度95％，购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷：购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

EPICLON H-502-42W型水性环氧树脂：固含量37.0％～41.0％，制造商Color&Comfort。

实施例1

本实施例提供一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，该材料包括以下组分：

碱激发材料50份、快硬水性聚合物固化剂11份、快硬水性聚合物前驱体9份、集料100份、激发剂5份、水20份。

其中，按重量份计，碱激发材料由矿渣、粉煤灰、偏高岭土按重量比4:1:1混合得到；激发剂由硅酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾按重量比5:1:1混合得到；集料由河砂、碎石按重量比2:3混合得到。

其中，快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体通过如下方法制备得到，如图1：

(1)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中按摩尔比为1:1:1:1加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺、N,N-二甲基甲酰胺，搅拌速率300rpm，加热升温至120℃，反应3小时，减压蒸馏后得到黄色单体A；

(2)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中按摩尔比2:2:1加入双酚A二缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)，加热升温至120℃，反应3小时，保持回流并减压蒸馏后，按质量比1:2:6加入4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水，搅拌至全部溶解成均一乳液混合物，得到快硬水性聚合物固化剂；

(3)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器按摩尔比6:1:2:1依次加入双酚A二缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷，搅拌速率500rpm，加热升温至120℃，反应3小时得到快硬水性聚合物前驱体。

本发明的应用于海工钢结构水下快速修补材料的制备方法包括如下步骤：

按重量比称量各组分原料，将碱激发材料、集料与激发剂混合均匀，得到干料，接着将快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体、水混合，得到快硬水性聚合物，将其与干料并混合均匀，即得。

将制备的水下快速修补材料在水下倒入试模中浇筑，表面覆膜养护(25℃)，测得初凝时间0.5小时，终凝时间1.1小时，表面覆膜养护3小时后，参考标准JCT 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》中的测试方法，测得其性能如下：

抗压强度55MPa，抗折强度9.1MPa，对钢粘结强度6.7Mpa，孔隙率3.2％，轴拉韧性比2.3。

实施例2

本实施例提供一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，该材料包括以下组分：

碱激发材料20份、快硬水性聚合物固化剂5.5份、快硬水性聚合物前驱体4.5份、集料30份、激发剂1份、水3份。

其中，按重量份计，碱激发材料由钢渣、玻璃粉、硅灰按重量比1:4:1混合得到；激发剂由硅酸钾、氟硅酸镁、硅酸锂、氢氧化钠按重量比3:1:1:1混合得到；集料由河砂、海砂按重量比5:1混合得到。

其中，快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体通过如下方法制备得到：

(1)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中按摩尔比为1:1:1:1加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺、N,N-二甲基甲酰胺，搅拌速率100rpm，加热升温至140℃，反应3小时，减压蒸馏后得到黄色单体A；

(2)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中按摩尔比2:2:1加入双酚A二缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)，加热升温至140℃，反应2小时，保持回流并减压蒸馏后，按质量比1:2:6加入4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水，搅拌至全部溶解成均一乳液混合物，得到快硬水性聚合物固化剂；

(3)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器按摩尔比6:1:2:1依次加入双酚A二缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷，搅拌速率500rpm，加热升温至140℃，反应1小时得到快硬水性聚合物前驱体。

本实施例提供的一种海工钢结构水下快速修补材料的制备方法同实施例1，这里不再赘述。

将本实施例制备的水下快速修补材料在水下倒入试模中浇筑，表面覆膜养护(25℃)，测得初凝时间0.5小时，终凝时间1.1小时，表面覆膜养护3小时后，参考标准JCT984-2011《聚合物水泥防水砂浆》，测得其性能如下：

抗压强度62MPa，抗折强度12.1MPa，对钢粘结强度7.7Mpa，孔隙率3.2％，轴拉韧性比1.6。

实施例3

本实施例提供一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，该材料包括以下组分：

碱激发材料30份、快硬水性聚合物固化剂3份、快硬水性聚合物前驱体2份、集料50份、激发剂2份、水10份。

其中，按重量份计，碱激发材料由钢渣、玻璃粉、硅灰按重量比3:3:1混合得到；激发剂由氢氧化钾、氟硅酸镁、硅酸锂、氢氧化锂按重量比4:1:2:1混合得到；集料由河砂、海砂、机制砂按重量比5:1:1混合得到。

其中，快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体通过如下方法制备得到：

(1)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中按摩尔比为1:1:1:1加入异佛尔酮二异氰酸酯、聚醚胺-230、多巴胺、N,N-二甲基甲酰胺，搅拌速率100rpm，加热升温至140℃，反应3小时，减压蒸馏后得到黄色单体A；

(2)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器中按摩尔比2:2:1加入双酚A二缩水甘油醚、黄色单体A、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)，加热升温至140℃，反应2小时，保持回流并减压蒸馏后，按质量比1:2:6加入4,4'-双马来酰亚胺基二苯甲烷、三乙胺和去离子水，搅拌至全部溶解成均一乳液混合物，得到快硬水性聚合物固化剂；

(3)向配有搅拌装置、回流和气体吸收装置、温度计和氮气保护的反应容器按摩尔比6:1:2:1依次加入双酚A二缩水甘油醚、氧化苯乙烯、N,N,N',N'-四环氧丙基-4,4'-二氨基二苯甲烷、1,2-环氧十二烷，搅拌速率500rpm，加热升温至140℃，反应1小时得到快硬水性前驱体。

本实施例提供的一种海工钢结构水下快速修补材料的制备方法同实施例1，这里不再赘述。

将本实施例制备的水下快速修补材料在水下倒入试模中浇筑，表面覆膜养护(25℃)，测得初凝时间0.7小时，终凝时间1.4小时，表面覆膜养护3小时后，参考标准JCT 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》，测得其性能如下：

抗压强度58MPa，抗折强度9.1MPa，对钢粘结强度5.6Mpa，孔隙率3.2％，轴拉韧性比1.6。

对比例1

本对比例提供一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，该材料包括以下组分：

碱激发材料40份、集料70份、激发剂4份、水15份。

其中，按重量份计，碱激发材料包括2份偏高岭土、1份钢渣、2份矿渣，集料包括4份河砂、1份碎石，激发剂包括1份硅酸钠、2份硅酸锂、1份硅酸钾、1份氢氧化钠。

该海工钢结构水下快速修补材料的制备方法为：

将碱激发材料、激发剂、集料混合均匀，得到干混料；然后将干混料与水混合均匀得到浆体，最后将浆体在水下倒入试模中浇筑，由于浆体在水中发生了明显分散，浆体与骨料发生离析，无法成型。

对比例2

本对比例提供一种海工钢结构水下快速修补材料，按重量份计，该材料包括以下组分：

碱激发材料50份、普通水性聚合物20份、集料50份、激发剂3份、水10份。

其中，按重量份计，碱激发材料包括5份矿渣、5份粉煤灰、2份玻璃粉，激发剂包括1份氢氧化钠、2份硅酸钠、1份硅酸钾、1分氢氧化锂，集料包括1份河砂、4份机制砂，普通水性聚合物选用EPICLON H-502-42W型水性环氧树脂，具有良好的金属附着性和耐水性，常用于金属防腐蚀涂装施工。

该海工钢结构水下快速修补材料的制备方法为：

将碱激发材料、激发剂、集料混合均匀，得到干混料；然后将干混料与水混合均匀成浆体，接着将上述普通水性聚合物混合，最后将浆体在水下倒入试模中浇筑，25℃下表面覆膜养护，测得初凝时间2.5小时，终凝时间5.1小时，由于普通水性环氧聚合物在水下固化周期长，且高碱性环境下迅速破乳絮凝，难以施工，导致修补材料性能并不能满足水下快修要求，表面覆膜养护3小时后检测其各项性能指标。

参考标准JCT 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》，测得其性能如下：

抗压强度(3小时)7MPa，抗折强度(3小时)0.2MPa，粘结强度(3小时)0.1Mpa，孔隙率6.2％，轴拉韧性比0.5。

对比例3

本对比例提供一种海工钢结构水下快速修补材料，在实施例1的基础上，调整快硬水性聚合物固化剂、快硬水性聚合物前驱体的含量，其它原料配比不变，具体地，本对比例中，快硬水性聚合物固化剂0.55份、快硬水性聚合物前驱体0.45份。

按照实施例1的制备方法，将原料制成海工钢结构水下快速修补材料，参考标准JCT 984-2011《聚合物水泥防水砂浆》，测得其性能如下：

抗压强度(3小时)16MPa，抗折强度(3小时)1.1MPa，粘结强度(3小时)0.4Mpa，轴拉韧性比1.0，孔隙率5.3％，初凝时间1.0小时，终凝时间1.4小时，快硬水性聚合物含量太少，难以形成互穿网络结构，部分修补材料在水下发生离析，则对材料硬化存在负面影响，使抗压、抗折、粘结强度显著下降。

从测试结果来看，本实施例1～3制备的水下快速修补材料在水中不会发生明显分散，初凝、终凝时间短，在水下施工后能够快速硬化，且3小时抗压强度可达到62MPa，抗折强度可达12.1MPa，施工后能够快速固化，且强度高、抗折能力强；该水下快速修补材料的对钢粘结强度高达7.7MPa，能够良好地附着在钢结构表面，实现钢结构的修补。

对比上述实施例及对比例，可以看到，本发明实施例中通过快硬水性聚合物固化剂与快硬水性聚合物前驱体反应得到快硬水性聚合物，能够有效防止修补材料在水中产生分散、离析等现象，降低修补材料固化后的孔隙率，并显著缩短初凝、终凝时间，提高材料的粘结强度，从而解决现有的水下修补材料耐水性差等问题。

综上所述：本发明提供了一种海工钢结构水下快速修补材料的快速修补材料，该快速修补材料可在水下快速硬化，能够有效粘结水下钢结构，且强度高、耐久性好，在海洋海岸结构、水库与水电站、桥梁与涵洞、污水处理设施、海底油气管道和水下通信设施等水工、海工基础设施的维护和抢修有广阔的应用前景。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。