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环氧树脂砂浆在混凝土修补中的运用

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《广东建材杂志》2014年第十期

1环氧树脂砂浆的组成成分的选择

环氧树脂砂浆是一种良好的混凝土修补材料,除环氧树脂外,还包括稀释剂、固化剂、增韧剂、填料等组成成分。选择合适的组成成分,可提高其施工性能、强度和耐老化性。

1.1稀释剂环氧树脂的粘度较高,流动性差,不加稀释剂会造成施工不变,还会使填料掺量降低,增加成本。可用于稀释环氧树脂,增加其流动性的稀释剂分为非活性稀释剂和活性稀释剂。非活性稀释剂不参与固化反应,最终会挥发掉;活性稀释剂是可参与固化反应,作为组成成分存在于环氧树脂固化物中。非活性稀释剂有丙酮、苯甲醇、甲苯、乙酯、丁酯等,活性稀释剂是糠醛/丙酮复合稀释剂,或含有一个或多个环氧基团的化合物,如丁基缩水甘油醚(501)等。非活性稀释剂价格较低;糠醛/丙酮复合稀释剂主要用于配制超低粘度裂缝胶,用于修补细微的结构裂缝,如大坝等;含环氧基团的活性稀释剂稀释稳定性好,各种用途都可使用,但价格较高。要根据实际使用用途或工艺选择合适的稀释剂。对于薄层表面修补,或要求不高的小裂缝修补,可以使用丙酮、乙酯等非活性稀释剂;对于较大体积的混凝土修补,使用非活性稀释剂容易造成发气空鼓,特别是在气温较高时,体积可膨胀30%,此时为控制质量,最好使用含环氧基团的活性稀释剂。

1.2固化剂环氧树脂为分子量不高的线型高分子化合物,常温不能直接使用,需要加入固化剂才形成空间网状结构,形成较高的强度。用于环氧树脂砂浆的固化剂是胺类化合物,即具有胺基的化合物。通常施工方使用较多的固化剂乙二胺,它有刺激臭味,毒性较大,挥发性大,在空气中形成烟雾,其与环氧树脂固化产物较脆,抗冲击能力差,加入增塑剂邻苯二甲酸二丁脂能增加环氧的韧性,但它也是有毒物质,且不会参与反应,对环氧树脂砂浆的韧性提高不大。可采用多胺化合物或聚酰胺,多胺虽然贵,但粘度低,稀释度高,粉料掺量高,故成本更低。

1.3增韧剂环氧树脂固化体强度高,但脆性大,表现为韧性不足,抗冲击强度不高,抗疲劳性差等。需要加入增韧剂进行改性。环氧树脂体系的增韧剂较多,较常用的有液体丁腈橡胶、聚硫橡胶,还有清华大学开发的奇士增韧剂等。环氧树脂砂浆对韧性要求不高,简单经济的方法可以使用双环氧基团的稀释剂,既可以作为稀释剂,又有一定的增韧效果。此外,使用聚酰胺固化剂也可使环氧树脂砂浆具有一定的韧性。增塑剂邻苯二甲酸二丁脂不能算做增韧剂。

1.4填料填料可以提高环氧树脂砂浆的强度、降低成本。使用合适的填料,还可达到其他性能。可用于环氧树脂砂浆的填料很多,可分为粉料和砂料,粉料和砂料配合使用。较易得到、经济的粉料有石英粉、水泥、粉煤灰、滑石粉、重钙粉等;砂有石英砂、河砂、金刚砂等。使用水泥后,环氧砂浆颜色呈黑色。当需要保持与混凝土颜色相近时,可以滑石粉或重钙粉为主,掺加少量水泥或粉煤灰,配以河砂或石英砂来作为环氧树脂砂浆的填料。总之,环氧树脂砂浆虽然只是简单的多组分复配,但要用好的话,需要对各组分有一定的了解,优选合适的原材料。下面给出一个推荐的配方(表1):该配方经济适用,可满足各种修补用途。其性能如下:抗压强度80MPa以上,抗折>23MPa,弹性模量12GPa左右,收缩0.04%,与C30混凝土粘结强度>4MPa,且为混凝土破坏。

2环氧砂浆施工及质量控制

使用环氧砂浆修补加固混凝土结构时,应根据气候条件、工程特点及施工进度合理组织施工。施工一般分这几个步骤:旧混凝土切割或凿除→除灰→钢筋除锈→涂刷钢筋防锈剂→涂刷环氧基液界面剂→配制环氧砂浆→环氧砂浆修补→养护。其中需要注意的几个方面是:⑴基底处理为确保环氧砂浆与基底混凝土具有良好的粘结,需要对开裂或破坏的混凝土基面进行切割或凿除处理,切割最好切成矩形,如基面松动严重,应采用人工凿毛方法,凿掉破损的混凝土,使基底露出坚硬、牢固的混凝土面,必须按照设计深度凿除。如果钢筋锈蚀外露,还应对钢筋表面进行除锈,并涂刷钢筋防锈剂。对凿除的混凝土表面,采用高压风枪将碎屑、灰尘吹干净,并保持表面干燥,当表面有渗水时,应选用水性环氧砂浆进行施工。⑵环氧砂浆的配制环氧砂浆的配制应就地配制,即配即用,在其规定的适用期内使用完毕,否则会固化,造成材料浪费,如推荐的配比夏季适用期15min左右,2h即有较高的强度。配制环氧砂浆时,各组分的称量误差不能太大,否则会严重影响其性能。

平面斜坡施工或立面、仰面施工时应适当调整配方,使配制的砂浆稠一些,避免流淌。⑶环氧砂浆修补施工使用环氧砂浆修补施工时,要分情况组织施工。当修补面深度较小或者为立面、仰面施工时,应在混凝土基底涂刷一层界面剂,避免基底吸水,将环氧树脂吸走,造成砂浆性能较大的偏差。在平面施工时,如道路修补,可以不用界面剂。修补面深度较大时应分层施工,每层5cm以下,待上一层固化后再进行下一层施工。

3结语

环氧树脂砂浆的配方是否合理,对其性能及成本有很大影响。一个好的配方能使各组分有机结合,从而使材料的性能得以充分地发挥。实际工程的施工应根据设计要求选择、调整配方,并建立良好的施工组织方案,只有这样才能成分发挥环氧树脂砂浆的优势,做出一个优质工程。

作者:杨春单位:中铁十八局集团轨道交通工程公司

广东建材杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次
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