改善環(huán)氧樹脂植筋膠冬季施工性能的研究

徐建軍，吳開勝，宋云娟

（江蘇尼高科技有限公司，江蘇 常州 213141）

0 引言

植筋膠通常分為無機(jī)植筋膠與有機(jī)植筋膠。有機(jī)植筋膠是由合成樹脂、填充材料及化學(xué)助劑組成的建筑結(jié)構(gòu)粘接加固材料，有機(jī)化學(xué)植筋膠又分為改性乙烯基酯類與改性環(huán)氧類，改性乙烯基酯類化學(xué)植筋膠強(qiáng)度、粘結(jié)力一般，改性環(huán)氧類化學(xué)植筋膠耐老化、耐化學(xué)腐蝕和耐水性優(yōu)良。 環(huán)氧樹脂在低溫下黏度較大，固化后交聯(lián)密度較高，固化物存在質(zhì)脆、抗沖擊韌性差等缺陷。 添加稀釋劑可以降低環(huán)氧樹脂的黏度，改善固化工藝；同時(shí)還能有效提高環(huán)氧樹脂材料的黏結(jié)性及機(jī)械性能[1]。 選擇合適的稀釋劑及其適宜的摻量以滿足降低環(huán)氧材料的黏性，同時(shí)保持良好的力學(xué)性能[2]。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

環(huán)氧樹脂（128）：工業(yè)級(jí)，南亞電子（昆山）有限公司環(huán)氧樹脂廠；活性稀釋劑：C12-14 脂肪縮水甘油醚（AGE）、乙二醇二縮水甘油醚（669）、新戊二醇二縮水甘油醚 （678）， 安徽新遠(yuǎn)化工有限公司；固化劑（593）：工業(yè)級(jí)，江陰萬千化學(xué)品有限公司；觸變劑(A-200)：工業(yè)級(jí)，德國贏創(chuàng)化學(xué)品有限公司；填料：1000 目硅微粉；助劑：消泡劑、偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑等，工業(yè)級(jí)，市售。

1.2 測試方法

按GB 50728—2011 《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》制備拌合物，并測試黏度、抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、鋼對鋼拉伸抗剪強(qiáng)度、與C30 混凝土粘結(jié)強(qiáng)度。

1.3 測試內(nèi)容

測試活性稀釋劑（AGE、669、678）不同摻量取代環(huán)氧樹脂對性能及不同溫度下黏度變化的影響，優(yōu)選改善黏度效果好、對性能影響小的活性稀釋劑進(jìn)行復(fù)配，確定活性稀釋劑的最佳復(fù)配比例。 采用復(fù)配的活性稀釋劑取代部分環(huán)氧樹脂，配制環(huán)氧樹脂植筋膠，降低植筋膠料漿低溫黏性，實(shí)現(xiàn)冬季可直接施工的效果。

2 性能影響

2.1 不同活性稀釋劑取代環(huán)氧樹脂對性能的影響

活性稀釋劑 （AGE、669、678） 分別取代 10%、20%的環(huán)氧樹脂，測試溫度 5 ℃、15 ℃、25 ℃條件下的黏度， 并將處理后的混合體系與固化劑按10∶3的比例攪拌均勻，測試抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，測試結(jié)果見表1。

表1 不同活性稀釋劑取代環(huán)氧樹脂對性能的影響

由表1 可見， 活性稀釋劑降低體系黏度效果明顯，不添加活性稀釋劑時(shí)，環(huán)氧樹脂5 ℃黏度較25 ℃黏度增加 32 000 mPa·s， 而活性稀釋劑 AGE、669、678 取代10%環(huán)氧樹脂時(shí)，5 ℃黏度較25 ℃黏度分別僅增加 900 mPa·s、2 350 mPa·s、2 100 mPa·s，低溫黏度增加值下降90%以上，活性稀釋劑AGE、669、678 取代20%環(huán)氧樹脂時(shí)，5 ℃黏度較25 ℃黏度分別僅增加 350 mPa·s、1 300 mPa·s、1 100 mPa·s，低溫黏度增加值下降95%以上。 從力學(xué)性能上看，添加活性稀釋劑后抗壓強(qiáng)度AGE 顯著下降，669 略有提升，678 變化不大，抗彎強(qiáng)度均有一定提升。 活性稀釋劑一般是指帶有一個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基的低分子化合物， 可以直接參與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)， 成為環(huán)氧樹脂固化物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一部分，對固化產(chǎn)物的性能影響較小，有時(shí)還能增加固化體系的韌性。 通常，單環(huán)氧基活性稀釋劑稀釋能力大于多環(huán)氧基活性稀釋劑，而多環(huán)氧基活性稀釋劑交聯(lián)密度高， 因此較單環(huán)氧基活性稀釋劑力學(xué)性能好。 AGE 含有一個(gè)環(huán)氧基，669、678 均含有兩個(gè)環(huán)氧基，試驗(yàn)結(jié)果表明，AGE 稀釋效果好，低溫黏度改性最優(yōu)，669 對抗壓強(qiáng)度與抗彎強(qiáng)度均有提升，力學(xué)性能增強(qiáng)表現(xiàn)好， 可采用AGE 與669 進(jìn)行復(fù)配改性。

2.2 復(fù)配活性稀釋劑取代環(huán)氧樹脂對性能的影響

測試AGE、669 不同復(fù)配比例混合均勻后，取代 20%的環(huán)氧樹脂， 測試溫度 5 ℃、15 ℃、25 ℃條件下的黏度， 并將處理后的混合體系與固化劑按10∶3 的比例攪拌均勻，測試抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，測試結(jié)果見表2。

表2 復(fù)配活性稀釋劑取代環(huán)氧樹脂對性能的影響

由表 2 可見，AGE、669 不同復(fù)配比例混合均勻后，取代20%的環(huán)氧樹脂，5 ℃黏度較25 ℃黏度增加約 800～1 000 mPa·s， 對比純環(huán)氧樹脂增加32 000 mPa·s，低溫黏度增加值下降95%以上。 力學(xué)性能方面， 復(fù)配活性稀釋劑中AGE 比例在25%時(shí)，抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度對比純環(huán)氧樹脂均有所提升，繼續(xù)增加AGE 比例，抗彎強(qiáng)度變化不大，但抗壓強(qiáng)度顯著下降。 綜合看，AGE、669 按 25∶75 比例混合均勻后，取代20%環(huán)氧樹脂，低溫黏度增加值顯著下降，且對抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度均無負(fù)面影響。

3 環(huán)氧樹脂植筋膠的配制

環(huán)氧樹脂植筋膠包括環(huán)氧樹脂組分和固化劑組份，通常兩種組份按體積比3∶1 或5∶1，采用雙膠管包裝， 應(yīng)用時(shí)使用槍筒進(jìn)行注射施工即可。本試驗(yàn)環(huán)氧樹脂植筋膠配制比例見表3，配制的環(huán)氧樹脂組分與固化劑組合按3∶1 比例進(jìn)行包裝。環(huán)氧樹脂植筋膠性能按GB 50728—2011 《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定方法成型、養(yǎng)護(hù)和測試，性能測試結(jié)果見表4。

表3 環(huán)氧樹脂植筋膠配制比例

表4 環(huán)氧樹脂植筋膠性能測試結(jié)果

對比技術(shù)指標(biāo)的要求，配制的環(huán)氧樹脂植筋膠各項(xiàng)性能均可滿足GB 50728—2011 《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)要求。 在低溫條件下環(huán)氧樹脂組份、固化劑組份均未產(chǎn)生明顯稠化現(xiàn)場，因此冬季不需要預(yù)熱處理，可直接施工。配制的環(huán)氧樹脂植筋膠儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，長期放置（1 年以上）環(huán)氧樹脂組份、固化劑組份均未產(chǎn)生泌漿、分層現(xiàn)象。 配制的環(huán)氧樹脂植筋觸變性好，在不同溫度條件下施工均不流掛，整體提升應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

（1）單環(huán)氧基活性稀釋劑稀釋能力大于多環(huán)氧基活性稀釋劑， 而多環(huán)氧基活性稀釋劑交聯(lián)密度高，因此較單環(huán)氧基活性稀釋劑力學(xué)性能好，低溫黏度改性活性稀釋劑AGE 最優(yōu)， 力學(xué)性能活性稀釋劑669 最佳。

（2）AGE、669 按 25∶75 比例混合均勻， 取代20%環(huán)氧樹脂，低溫黏度改善明顯，力學(xué)性能無負(fù)面影響。

（3）配制的環(huán)氧樹脂植筋膠各項(xiàng)性能均可滿足要求。 在低溫條件下環(huán)氧樹脂組份、固化劑組份稠化不明顯，因此冬季不需要預(yù)熱處理，可直接施工，應(yīng)用效果較好。