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环氧树脂砂浆及其应用
摘要:本文介绍了环氧树脂砂浆的特性、制配工艺及国内外研究现状及其发展情况,并提出了工程使用方法及施工过程要注意的问题。
关键词:环氧树脂砂浆特性制备施工
1简介环氧树脂是一种含有环氧基的高分子聚合物,由环氧氯丙烷及二酚丙烷缩聚而成的液体树脂,作为粘结剂用的是低分子树脂。
环氧树脂是一种无定形黏稠液体,加热呈塑性,没有明显的熔点,受热变软,逐渐熔化而发黏,不溶于水,本身不会硬化,当加入一定量硬化剂后,就逐渐固化,是常用的高分子化学物质,常用的环氧树脂如:E-44、
E-42、E-43,以E-44最常用。环氧树脂具有强度高、
粘结性能好、耐磨性好、价廉等优点,对混凝土等各种材料都有很强的粘结性,但是其脆性大[1-2],为了扬长避短,常对环氧树酯进行改性处理。在树脂内加入适量的固化剂时,能配制出在常温下正常固化的树脂砂浆,固化后具有可使用的物理力学性能。根据使用条件和要求不同,在树脂砂浆配制过程中还可以加入适当比例的水泥、砂等填料和增塑剂。这种砂浆具有良好的振动和易性、强度高、粘结力强、耐腐蚀、防水。根据环氧树脂砂浆的这种特性,可用来修补裂缝及钢筋的锚固,尤其是修补混凝土(砖墙)裂缝、梁楼结点间的漏洞,以及用作腐蚀环境的粘结剂,效果好。
2环氧砂浆的制配
根据以上简介可知,环氧树脂砂浆主要由环氧树脂+固化剂+增塑剂+稀释剂+填料组成,材料不同,可以影响环氧树脂砂浆的固化时间、固化速度、力学性能等,因而应根据材料的性质进行选择。
固化剂的主要作用是使热塑性、线型的环氧树脂交联成体型网状的巨大分子,成为不溶的硬化产物。工程中常用胺在钢材快速腐蚀试验的基础上,借助无限变焦形現分析使,采集不同时钢板腐蚀图像,通过InfiniteFoous传感器将其扫描到的信息传至显示器用户界面,通过金面强大的分析软件,対其进行三维参数计算和表面轮廓分析。类固化剂:乙二胺、二乙烯多胺、多乙烯多胺,用量分别为:6～8g/构件在受拉纵筋屈服前，混凝土及纵筋应变呈线性增长，受拉区混凝土出现少量水平裂缝；纵筋屈服后，新旧混凝土界面出现通缝，同柱身侧面靠近钢筋位置处出现裂缝，随着加载的进行，裂缝宽度不断加大，直至构件加载破坏后，柱身仍无明显新增裂缝，受压区混凝土也没有被压碎的现象，凿开柱脚混凝土层，发现植筋有部分被拔起，属于脆性破坏；ＪＥＴ２０．１５ｄ构件在加载过程中，裂缝均出现在柱身高度范围内，钢筋位置处无裂缝出现，最终纵向受拉钢筋屈服，受压区混凝土被压碎，这种破坏形态属于延性破坏。100g树脂、7～8g/100g树脂、
12～14g/100g树脂。
硬化后的环氧树脂虽有很高的强度,但较脆,抗冲击力差。增塑剂的加放,主要作用是增加环氧树脂的韧性,提高抗弯及抗冲强度。常用的增塑剂为二丁酯,无色液体,用量为10～20g/100g树脂。
添加稀释剂的主要作用在于降低环氧树脂粘度,便于浸润粘接面,提高粘结力,增加体积和填料含量,便于操作和延长使用时间。常用稀释剂有:丙酮、甲苯、二甲苯,均为无色液体,用量为5—20g/100g树脂。
填充料的用途是减少环氧树脂用量,降低成本,适量加入可以减少热胀系数、收缩率、放热温度和增加热导率及粘结力等。常用的中性或弱碱性填充料如下:石英粉、石粉(目的是提高强碳纤维增强复合材料（ＣＦＲＰ）用于结构加固始于八十年代钢筋砼结构中钢筋腐蚀成为世界关注的大问题，混凝土破坏原因　按递减顺序是：钢筋腐蚀、冻害、物理化学作用。“钢筋腐蚀”排在影响　混凝土耐久性因素的首位。　钢筋腐蚀给国民经济造成了巨大的经济损失，全世界每年花在钢　筋腐蚀的修复费用是非常巨大的。所以，我们应该采取“以防为主”的策略．实施“全寿命经济分析”法，即在保证使用寿命的前提下总投资最少．初建费加维护费在结构全寿命期间作一个平衡分析。日本、美国等发达国家，特别是在日本阪神大地震后，应用逐渐广泛。１９８２年，ＵＭｅＪｅｒ首先在瑞士联邦材料实验室（ＥＭＰＡ）进行了ＣＦＲＰ加固混凝土结构的试验研究。１９９１年，美国混凝土协会（ＡＣＩ）成立了专业委员会（ＡＣｌ４４０），并于１９９３年在加拿大温哥华组织召开了第一届ＣＦＲＰ增强钢筋混凝土结构的国际会议（ＦＲ—ＦＲＣＳ—１），此后该会议每两年举办一次。日本在ＣＦＲＰ方面的研究、开发和应用一直占领先地位，特别是对抗震加固的性能与效果进行了研究，并编制了各种设计手册、施工指南和规范等。日本建筑院于１９９３年制定并颁布了（ＦＲＰ加固混凝土结构设计指南》。１９９６年日本土木工程学会正式颁布了《连续纤维材料补强加固混凝土结构的设计及施工指南》。这些规程、指南的推出，极大地推动了日本ＦＲＰ技术的推广应用步伐。１９９５年神户大地震后，日本的碳纤维布的用量已经达到数百万平方米。度);砂、水泥、砾石(目的是提高强度);石墨粉、二硫化钼(目的是提高抗磨性);三氧化铬(目的是提高耐腐性);铝粉(目的是提高耐蚀性)。
环氧树脂砂浆配料要求:根据环氧树脂砂浆配合比试验报告单,利用经计量检验合格的小台秤,按配合比比例对环在实际工程应运中,加固是为了使结构在正常使用阶段満足承裁能力要求,挠度变形与製缝宽度符合规范中正常使用极限状态下的验算限值,从而达到有效加固的目的。但是由分析结果可知,就普通粘贴碳纤维加固方法来说,首先,碳纤维材料的高强特性在此时是完全不能被充分利用的,其次,它在结构的正常使用阶段所发挥的作用是极其有限的,不能有效減小梁的挠度变形和製缝宽度。而碳纤维布充分发挥强度时,被加固构件的挠度、製缝宽度更是已超出使用人的心理承受能力或正常使用极限状态限值,在实际工程中这种情况是不允许出现的。氧树脂砂浆原材料严格计量,根据配料工艺仔细操作,配料时必须由有操作经验的人员进行配料,配料现场必须具有良好的通风效果。砂子要经过筛洗,粒径为0.3～1.0mm,最大不宜超过15mm。砾石也要洗净,粒径为10～30mm。砂子、砾石都要烘炒干燥。先将环氧树脂和二丁酯放在铁锅中,在炉上热至
60℃时,搅拌均匀,隔锅冷却30～35℃,再将乙二胺注
入,再拌和均匀,就成环氧树脂浆液。然后将水泥和砂石混合均匀的填料倒入环氧树脂浆液中,迅速搅拌均匀,就成环氧树脂砂浆,其配比见表1。
表1环氧砂浆配比表
编号
重量配合比
性能
用途
1
环氧树脂:二丁脂:乙二胺:水泥:砂子
:砾石为1:0.2:0.12:1.5:4.5:适量
三天抗压强度达400kg/cm2
修补深洞及深凹面填补2
环氧树脂:煤焦油:甲苯:乙二胺:水
泥:砂子为1:3:1.4:0.2:2.86:2.86粘着水泥表面有了弹塑性,经一年浸泡不应变质,韧性强涂刷修补表面
3环氧树脂:乙二胺:砂子:水泥为1:0.
51:0.76:1.5
混合料干粘15h即硬化
深凹面填补用
浆液制配工艺流程见图1。
图1浆液制配工艺流程图
为保证浆液质量及维修的使用性应注意以下几点:应用水浴将环氧树脂加热到60℃～75℃,应≤80℃。防止环氧树脂炭化。各种物质必须按顺序加入并充分搅拌。细砂的含量应以裂缝的宽度而定,加入的填料必须事先处理,处理方法为过筛、烘干。
由于固化剂乙二胺对人体有致癌作用,且在加入环氧树脂砂浆内的时候会产生刺鼻的浓烟,该种烟雾对人体有较强的毒副作用,因此在施工时必须采用强有力的防护措施。现在配制环氧树脂砂浆可采用无毒的固化剂T31代替乙二胺。