環(huán)氧樹脂與混凝土界面粘結(jié)的幾點(diǎn)講究
環(huán)氧樹脂因高強(qiáng)、耐磨,抗?jié)B、抗凍和抗沖擊性能好等特點(diǎn),愈來愈受到工程部門的重視,已經(jīng)成為研究和應(yīng)用發(fā)展最快的建筑材料之一。近幾年隨著新型環(huán)氧材料的出現(xiàn),環(huán)氧樹脂材料在水利水電、工民建等各領(lǐng)域的工程應(yīng)用也越來越多。但是環(huán)氧樹脂和混凝土是兩種結(jié)構(gòu)和性能截然不同的材料,收縮和變形性能存在很大差異,在固化過程中產(chǎn)生的應(yīng)力由于受混凝土的制約而往往產(chǎn)生開裂和脫空現(xiàn)象。因此提高環(huán)氧樹脂材料與混凝土的界面粘結(jié),是其在工程應(yīng)用研究中的一個(gè)重要課題。最近,中國水利水電第十一工程局科研所、上海爭(zhēng)銳化工有限公司,通過室內(nèi)試驗(yàn)和工程實(shí)踐研究,掌握了影響環(huán)氧樹脂和混凝土粘結(jié)的幾個(gè)主要因素。上述單位為探索提高環(huán)氧樹脂和混凝土粘結(jié)力的有效途徑。中國水利水電第十一工程局科研所、上海爭(zhēng)銳化工有限公司,通過室內(nèi)試驗(yàn)和工程實(shí)踐研究,目前已掌握影響環(huán)氧樹脂和混凝土粘結(jié)的幾個(gè)主要因素。
通過對(duì)影響環(huán)氧樹脂與混凝土粘結(jié)性能的幾個(gè)主要因素的試驗(yàn)研究和分析,可以得出結(jié)論:適宜粗糙、干燥、堅(jiān)實(shí)的混凝土面,合適的環(huán)氧樹脂材料與配合比以及合理,完善的施工工藝措施能夠提高界面的粘結(jié)效果。實(shí)驗(yàn)所用主要原材料包括:改性E44環(huán)氧樹脂,藍(lán)星新材料無錫樹脂廠產(chǎn);活性稀釋劑501,爭(zhēng)銳化工有限公司產(chǎn);活性增韌劑(912):自制。該課題測(cè)試內(nèi)容較多,主要包括——稠度,按水泥砂漿稠度測(cè)試方法SD105-1982測(cè)試;粘結(jié)強(qiáng)度,用環(huán)氧樹脂配制成環(huán)氧樹脂砂漿(EM)后的7d與混凝土的粘結(jié)測(cè)試結(jié)果,測(cè)試用混凝土極限拉伸試件,2塊混凝土試件中間用填充粘結(jié);粘結(jié)拉拔強(qiáng)度,為考察EM施工到混凝土面上的實(shí)際粘結(jié)效果,在EM施工層上直接測(cè)試界面粘結(jié)強(qiáng)度:首先在EM施工面上切割出Φ950mm的孤立待測(cè)面,切割透EM層并深及混凝土內(nèi)5~10mm,用粘結(jié)拉拔儀(DYMAZ-15)測(cè)試EM與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度;線性收縮率,EM的線性收縮主要發(fā)生在固化反應(yīng)階段,尤其是反應(yīng)的初級(jí)階段,但目前國內(nèi)尚無固定的測(cè)試方法,參照國外標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法課題組設(shè)計(jì)了方法。
關(guān)于EM配合比對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響,為考察不同稠度EM對(duì)界面粘結(jié)強(qiáng)度的影響,通過改變填料與環(huán)氧漿材的比例共設(shè)計(jì)了5組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明隨EM稠度的增大,粘結(jié)強(qiáng)度也逐漸增大,這是由于EM對(duì)混凝土基面的浸潤度增加的結(jié)果。但是現(xiàn)有研究成果證明隨著稠度的增大,EM中的漿液相對(duì)增多,會(huì)導(dǎo)致體系的固化收縮應(yīng)力增大;因此在考慮界面粘結(jié)效果的同時(shí),EM的收縮應(yīng)力也是一個(gè)不容忽視的問題,否則對(duì)粘結(jié)面的耐久性能會(huì)產(chǎn)生不利影響。不同類型增韌劑對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度有何影響?為改善EM的脆性常在其中摻加增韌劑,增韌劑分活性增韌劑和非活性增韌劑,2類材料雖然都能夠增加體系的柔韌性,但增韌機(jī)理截然不同。分別選用活性增韌劑912和常用的非活性增韌劑鄰苯二甲酸二丁脂做對(duì)照試驗(yàn),結(jié)果隨著齡期的增長摻加非活性增韌劑EM的粘結(jié)強(qiáng)度逐漸降低,而摻加活性增韌劑EM的粘結(jié)強(qiáng)度略有增加。
EM的反應(yīng)熱對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響是重要指標(biāo)。EM的固化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),反應(yīng)中放熱量的多少和放熱的溫度峰值高低都會(huì)對(duì)固化體系的性能產(chǎn)生很大影響,固化反應(yīng)過程中的放熱峰值溫度反映了固化體系在固化反應(yīng)過程中由于反應(yīng)放熱而達(dá)到的最高溫度。影響固化溫度的主要因素是固化劑,試驗(yàn)研究中,通過對(duì)4種具有不同固化反應(yīng)放熱峰值溫度的固化劑進(jìn)行試驗(yàn)對(duì)比,分別測(cè)試它們的固化體系收縮率,結(jié)果表明在體系溫度高于T-g(玻璃化溫度)階段材料處于粘流態(tài),分子鏈的變形和移動(dòng)不受約束,不會(huì)產(chǎn)生收縮和應(yīng)力,當(dāng)溫度降致Tg時(shí)體系處于玻璃態(tài),此時(shí)的收縮達(dá)到最大值應(yīng)力破壞也最為嚴(yán)重,且峰值溫度與Tg的差值越大、應(yīng)力破壞也越嚴(yán)重,影響界面的粘結(jié)強(qiáng)度。因此在EM應(yīng)用中固化劑的選擇至關(guān)重要。
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專家還考察了混凝土表面濕度對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響?;炷潦嵌嗫仔圆牧媳砻婢哂休^高的界面能,內(nèi)部的毛細(xì)管和表面極易吸附大量的水分子,并在混凝土的表面形成水膜降低結(jié)合面的界面能,不利于EM對(duì)混凝土的浸潤、降低粘結(jié)力。另外混凝土表面吸附的水中含有大量的Ca(OH)2使水液呈堿性,在堿性環(huán)境中環(huán)氧樹脂的有效基團(tuán)會(huì)受到破壞,并引起分子鏈的斷裂、降低EM的粘結(jié)力?;炷帘砻娲植诙葘?duì)粘結(jié)強(qiáng)度也有的影響,工程施工中為提高界面粘結(jié)力,常對(duì)混凝土面進(jìn)行糙化處理,糙化處理能夠得到凈化的混凝土表面、提高界面能、增大EM對(duì)其的浸潤度,同時(shí)又能夠改變表面的狀態(tài)和應(yīng)力分布、阻礙外力作用下的裂紋擴(kuò)展、利于提高界面粘結(jié)強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)混凝土表面進(jìn)行糙化處理能夠提高界面的粘結(jié)強(qiáng)度,但不同的表面糙化方法對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的提高程度也不相同。
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