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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,对混凝土等各种材美国科学家Ｃｏｏｋ等人通过对大量试验结果的总结和分析，将化学植筋锚固的破坏形态分为锈蚀钢筋主要可由以下途径获取：实际工程构件截取法，实验室通电加速锈蚀法，实验室机械模拟加工法，有限元模拟法。国内外学者已经对钢筋锈后力学性能进行了大量的试验研究[18]～[23]：MillerDG（1925年）在硫酸盐含量极高的土壤环境下进行了长期实验，其主要目的是为了获得25年、50年以至更长时间的混凝土腐蚀数据；Maslehuddin等(1990年)将六组不同直径、不同成分的钢筋在大气中暴露16个月，研究了锈蚀钢筋的力学性能，认为锈蚀对钢筋屈服强度和极限强度的影响很小。材料破坏和则当植筋直径为６ｍｍ时，砌体．复合砂浆剪切面最小植筋间距为２００ｍｍ。为不同植筋面积的荷载．滑移曲线，荷载一滑移曲线大概可分为三个阶段：第一阶段，荷载在Ｏ～８０ｋＮ之间，各试件的剪切刚度（荷载滑移）基本上相近，这个阶段主要是砂浆和砌体的粘结力发挥作用；第二阶段，荷载在ｋＮ之间，随植筋面积的增大，荷载．滑移曲线的斜率也逐渐增加，表明粘结面的剪切刚度（荷载与位移比值）随植筋面积增大而逐渐增大，由于上一个阶段砂浆和砌体已经发生一定量初始滑移，此阶段钢筋开始发挥作用，从而导致剪切刚度的增加；第三阶段，荷载大于２００ｋＮ，砂浆层出现裂缝，砂浆和砌体的粘结逐渐失效，滑移增大。同时，随着植筋面积的增加，试件的延性也逐渐增大。界面破坏两大类，其中，界面破坏发生在混凝土、植筋胶以及钢筋三种材料相互接触的接触面上；对于材料破坏，可以分为混凝土拉裂目前用的混凝土尽管有较高的抗压强度、较好的耐久性、较强的适应性和经济性，但也有自身的缺点，例如：抗拉强度、抗折强度低，脆性大，柔性低，干缩量大，还有一些抗渗性能不理想，密实性不好，以及因脆性而引起的裂缝，这直接导致了钢筋混凝土的腐蚀和钢筋混凝土中钢筋的腐蚀。破坏和钢筋拔断破坏。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。工程中常用胺类固化剂:乙二胺、二乙烯多胺、多乙烯多胺,用量分别为:6～8g100g树脂、7～8g100g树脂、
12～14g100g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10～20g100g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:BINGTONG、甲苯、二甲苯,均为无色液体,用量为5—20g100g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:根考虑我国各设计、科研及施工单位在桥梁加固工作中已有的成果及所借鉴使用的规范、标准，确定了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》、《混凝土结构加固设计规范》和台湾规范这三种规范中的碳纤维粘贴加固计算公式进行对比分析。结合文献中已有的试验及数据，分别应用三种计算公式对所取试验板进行加固计算，并对试验值和计算值进行对比和误差分析，经比较《混凝土结构加固设计规范》中的计算公式作为板桥加固计算的依据，并通过计算实例进行验证。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,ZUIDA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5:4.5:适量
三天抗压强度达400kgcm2
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.
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。
