環(huán)氧樹脂材料在東方紅水廠工程中的應(yīng)用

趙曉穎，裴 燏

(1. 黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，哈爾濱150080;2. 中國環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島066000)

自20 世紀(jì)50年代年我國專業(yè)技術(shù)人員開始對環(huán)氧樹脂進行研究，早已在全國各地蓬勃發(fā)展，在建筑、水利、機械工業(yè)等部門得到了廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹脂在建筑工程中主要用作結(jié)構(gòu)防護( 如涂料) 、結(jié)構(gòu)修補( 如環(huán)氧漿液、環(huán)氧砂漿)及結(jié)構(gòu)材料( 如環(huán)氧玻璃鋼) 等。環(huán)氧樹脂材料中的環(huán)氧基液、環(huán)氧黏結(jié)劑、環(huán)氧砂漿和環(huán)氧混凝土在水利建筑工程中被廣泛應(yīng)用于混凝土修補、黏結(jié)、灌漿、高強混凝土接頭等方面。我國在葛洲壩主體建筑物表面平整度處理工程、葛洲壩樞紐二江泄水閘磨蝕歲修處理工程、新安江水電站廠房頂溢流面抹面處理工程［1］等重要工程項目中都較早運用了環(huán)氧材料，并取得了良好的效果和寶貴的經(jīng)驗。環(huán)氧樹脂材料的主要用途［2］見表1。

1 環(huán)氧材料性能

環(huán)氧樹脂是含有環(huán)氧基團的高分子聚合物，其結(jié)構(gòu)是線型的，具有一般熱塑性材料所特有的性能［3］，即本身不會固化，但流動態(tài)隨溫度高低而發(fā)生變化。環(huán)氧樹脂黏結(jié)材料是由環(huán)氧樹脂加上適量的固化劑、增韌劑、稀釋劑及填料組成的一種復(fù)合材料［1］。水利建筑工程上常用的環(huán)氧樹脂，多為二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂，它是用環(huán)氧氯丙烷和二酚基丙烷在堿性物質(zhì)的催化作用下縮聚而成的產(chǎn)品，它具有一般高聚物的通性。

目前我國生產(chǎn)及使用的主要環(huán)氧樹脂產(chǎn)品牌號和規(guī)格見表2。

表2 常用環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的牌號、規(guī)格表

表2 中所列產(chǎn)品，其環(huán)氧值越大，則分子量愈小，軟化點越低。

環(huán)氧樹脂為黃色或青銅色的黏性液體或固體，易溶于有機溶劑中。由于環(huán)氧樹脂的吸水性小，耐熱性好，能經(jīng)受一般溶劑的侵蝕，熱膨脹系數(shù)與體積收縮率小，且有耐震、不易老化，強度高、黏結(jié)力大、化學(xué)穩(wěn)定性好和施工工藝簡便等優(yōu)點。近年來國內(nèi)外水利水電工程中，常將環(huán)氧樹脂用作電站廠房的防滲涂層;大壩溢流面的防沖耐磨護面; 隧洞、泄水管的混凝土裂縫與氣蝕部位的修補; 混凝土蝸殼的襯砌; 粘貼橡皮止水;新老混凝土黏接等。

環(huán)氧樹脂的缺點是，溫度升高時，黏合的強度降低; 不能承受較大的沖擊荷載;灌漿時的灌入性差等。

環(huán)氧樹脂在未加固化劑前性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下能長期貯存。

2 環(huán)氧材料的配制工藝

2.1 環(huán)氧材料的組合成分

1) 環(huán)氧基液:環(huán)氧樹脂+增韌劑+稀釋劑+固化劑。

2) 環(huán)氧黏結(jié)劑:環(huán)氧基液+粉狀填料。

3) 環(huán)氧砂漿:環(huán)氧黏結(jié)劑+砂

4) 環(huán)氧混凝土:環(huán)氧砂漿+石子。

2.2 環(huán)氧材料的配制工藝

環(huán)氧基液、環(huán)氧砂漿、環(huán)氧混凝土的制備方法，隨硬化劑的不同有所差異，環(huán)氧材料的一般配制程序［4］工藝流程示意如下:

環(huán)氧樹脂加溫，加入增韌劑和稀釋劑拌勻，再加入固化劑攪拌均勻成為環(huán)氧基液，加入細(xì)填料拌勻后即配置成環(huán)氧砂漿，再加入石子攪拌均勻即成為環(huán)氧混凝土。

3 環(huán)氧材料的施工要求

環(huán)氧材料施工前，結(jié)構(gòu)物表面需修補范圍內(nèi)應(yīng)清理干凈后用鋼絲刷洗刷或用砂輪等清除掉混凝土表面的污垢及浮漿，以保證黏結(jié)質(zhì)量。清洗打磨過的構(gòu)件表面，用吹風(fēng)機或棉紗等清除掉打磨時產(chǎn)生的塵土、垃圾等，如用水清洗時應(yīng)使基層充分干燥。施工最適宜溫度為10 ～35℃，溫度低于10℃后，宜做保溫措施處理［5］，因為實際施工環(huán)境溫度低于7℃時，樹脂的流動性差、滲透性弱，固化時間長，從而導(dǎo)致施工不便。

3.1 涂抹環(huán)氧樹脂基液

在涂刷時，力求基液涂的薄而勻，使粘貼面充分被環(huán)氧基液所濕潤，涂刷基液后15 ～20 min，待排除環(huán)氧基液氣泡中的空氣后，再涂抹環(huán)氧砂漿或澆環(huán)氧混凝土。環(huán)氧基液涂刷方式可用人工利用毛刷涂刷或用噴槍噴射在混凝土面上，人工涂刷或噴射均應(yīng)保證基液均勻。

3.2 涂抹環(huán)氧砂漿

涂抹時應(yīng)攤鋪均勻，每層厚度應(yīng)≤1.0 ～1.5 cm，底層厚度應(yīng)在0.5 ～1.0 cm，超過4 cm時最好立模澆筑。涂層表面用鐵抹反復(fù)壓抹，使表面翻出漿液，如有氣泡必須刺破壓緊。斜、立面和頂面涂抹時，在涂刷底層前，可在現(xiàn)場進行前導(dǎo)試驗段施工，確定合適的加大黏度的基液后進行涂抹，防止?jié){液流淌或往下脫落。

3.3 澆筑環(huán)氧混凝土

環(huán)氧混凝土的施工工藝要求與普通混凝土要求基本相似，鋪筑時應(yīng)注意防止擾動已涂刷的環(huán)氧基液。澆筑時須充分插搗，再用鐵抹反復(fù)壓抹。施工過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)定要求進行現(xiàn)場抽樣檢驗，根據(jù)實際條件情況必要時可現(xiàn)場進行鉆孔取芯試驗，以檢驗其施工效果。

3.4 環(huán)氧材料的養(yǎng)護［6］

環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土在施工后應(yīng)及時采用土工織物或麻袋等進行苫蓋養(yǎng)護，避免強陽光直射; 對于溫度過低的環(huán)境，應(yīng)采取相應(yīng)措施加溫保暖。一般養(yǎng)護溫度以20 ℃左右為宜，養(yǎng)護晝夜溫差≤5 ℃。苫蓋養(yǎng)護48 h后，自然潮濕養(yǎng)護5 d為宜。養(yǎng)護過程中應(yīng)至少保證環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土在固化期間不受外界干擾和碰撞。

3.5 施工中的注意事項［7］

1) 所有進場使用的原材料，必須符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程設(shè)計要求同時，也應(yīng)考慮溫度、濕度等因素，方可保證工程質(zhì)量。

2) 環(huán)氧材料要隨配隨用，一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時間內(nèi)用完為準(zhǔn)［7］。

3) 環(huán)氧材料的拌制器皿宜采用廣口淺底易于散熱的器皿［8］，在拌制過程中需不斷攪拌。拌好的環(huán)氧材料，必須分散堆放，切勿成桶成堆放置，以免提前硬化。

4) 環(huán)氧類材料一般都易于揮發(fā)并有毒，因此在施工過程中要做好勞動保護，注意人身安全和環(huán)境保護，用過的施工器具以及殘液等不能隨意拋棄或傾倒其他水域里。

4 廠房屋面板裂縫處理應(yīng)用實例

海倫市東方紅水庫水源工程的水廠建成于2004年，其屋面板為預(yù)制混凝土薄板結(jié)構(gòu)，板上部使用油膏止漏，并澆筑4 cm厚的混凝土作為剛性防水層。由于受氣溫、施工等多種因素影響，該屋面板出現(xiàn)了橫向、縱向和斜向的多種裂縫。該水廠于2009年對出現(xiàn)裂縫的部位進行加固處理。由建設(shè)單位組織設(shè)計部門、監(jiān)理部門、施工單位等多名專家現(xiàn)場研究、會商，最后確定施工修補方案。對裂縫開度＜0.2 mm的裂隙采用環(huán)氧基液砂漿和玻璃絲布對裂隙進行封閉;對于裂縫＞0.2 mm的屋面板，進行鑿槽和填補環(huán)氧砂漿處理。

處理存在＜0.2 mm裂隙的屋面板時，先將裂隙板面清理后用水刷洗干凈，板面干燥后進行環(huán)氧基液砂漿涂刷，然后從一端開始粘貼玻璃絲布，將玻璃絲布用橡膠刮板刮平拉至裂隙另一端，粘貼牢固，尤其在構(gòu)件的拐角部位，注意不要出現(xiàn)粘貼空鼓現(xiàn)象。用羅拉滾均勻軋2 ～3 遍后，即可看到玻璃絲布表面充分滲透的樹脂，即粘貼完畢。在刷最外層的涂料時樹脂里面應(yīng)添加上光蠟，能使玻璃絲布粘貼表面均勻，色澤達(dá)到一致。

修補裂縫＞0.2 mm的屋面板時，沿縫面鑿成“V”形槽，槽深不得小于縫深，槽上口寬度＞4 cm，下口寬約為2 cm; 使用高壓風(fēng)( 或水) 槍將槽面沖刷干凈，待槽面干燥后，再敷填環(huán)氧砂漿，用木錘將環(huán)氧砂漿搗實，并將縫口抹平。

海倫市東方紅水庫水源工程的水廠廠房屋面板裂縫處理用的環(huán)氧砂漿配合比，見表3。

表3 東方紅水庫水源工程環(huán)氧砂漿配合比表

該屋面板維修加固完成后，經(jīng)過2 a多的運行，效果良好。實踐證明，環(huán)氧樹脂黏結(jié)材料是可以提高混凝土的耐久性、延長建筑物的使用壽命、防止混凝土病害擴大的修補材料，其用于修補的施工技術(shù)在水利工程中具有極大的推廣應(yīng)用價值。

［1］吳新燕. 環(huán)氧樹脂產(chǎn)品的應(yīng)用、改性及發(fā)展［J］. 化工新型材料，2006(2) :68－70.

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［3］趙國藩，仲偉秋. 高性能材料在結(jié)構(gòu)工程中發(fā)展與應(yīng)用［J］. 大連理工大學(xué)學(xué)報，2003，43(3) :257－261.

［4］李繼業(yè)，劉福勝. 新型混凝土實用技術(shù)手冊［S］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［5］石寧. 高性能環(huán)氧樹脂的開發(fā)和應(yīng)用趨勢［J］. 熱固性樹脂，2000(2) :30－33.

［6］袁金穎，潘才元. 膨脹單體改性環(huán)氧樹脂粘合劑［J］. 黏結(jié)，1997(2) :17－19.

［7］張莉，趙麗麗. 環(huán)氧樹脂砂漿在混凝土表面補強加固中的應(yīng)用［J］. 吉林水利，2006(11) :24－26.

［8］祝君. 環(huán)氧砂漿大面積應(yīng)用的研究［R］. 西安: 西安理工大學(xué)，2005.