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-44zui常用。环氧因为植筋粘结剂对钢筋的粘结作用不是靠植筋钢筋与基材的胀压摩擦产生的力，而是利用粘接材料自身的粘结能力和一定的植筋深度，使植筋钢筋与基材有效地粘结在一起，并使植筋钢筋具有很强的拉拔力，从而保证了粘结强度。因此，进一步研究钢筋混凝土中植筋深度及拉拔力的计算理论、计算公式和改进植筋的施工工艺，研究更好性能的植筋粘结材料，对推动既有建筑物加固改造业的发展具有很大的现实意义及工程应用价值。树脂具有强度高、
粘结性能好、耐磨性好、**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,以及用碳纤维增强塑料布加固混凝土梁的破坏形态主要有以下几种:端部保护层混凝土粘结碳坏;混凝土一胶界面粘结碳坏,胶一碳纤维增强塑料界面粘结碳坏;碳纤维增强塑料-碳纤维增强塑料界面粘结碳坏;从梁中部弯曲制错处开始的粘结碳坏:从剪切制缝处开始的粘结碳坏。碳纤维增强塑料加固混凝土梁早期碳坏的种碳坏情况属于非常粘结碳坏,一般是由于胶的性能不佳或施工质量不过关所致,在实际工程中应该避免,没有研究的价值。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xi多胺、多乙xi多胺,用量分别为:6～8g/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:bingtong、、二,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,zui大不宜**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,再拌日本在１９９５年阪神地震后，采用ＣＦＲＰ布对受损高速公路桥墩柱的快速加固，使交通运输很快得到恢复，为抗震救灾和震后恢复重建工作赢得了时间，同时也奠定了ＣＦＩ冲在土木工程领域应用的基础，受到工程界的广泛重视１７Ｊ。日本土木学会于１９９９年３月成立了ＦＩ冲加固**，并制定了ＦＲＰ片材加固修复混凝土结构标准的草案，同时日本有关协会和企业也出台了相应的行业标准和施工指南。据统计，１９９７年日本在加固混修复凝土结构的碳纤维布的用量就达到了１００万平方米，以后逐年递增。美国在对旧金山地震、洛杉矶地震中受损结构的加固修复中，很好地验证了ＣＦＩ冲加固技术的优越性。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::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。
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