改善環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植筋膠與有機植筋膠。有機植筋膠是由合成樹脂、填充材料及化學助劑組成的建筑結構粘接加固材料，有機化學植筋膠又分為改性乙烯基酯類與改性環氧類，改性乙烯基酯類化學植筋膠強度、粘結力一般，改性環氧類化學植筋膠耐老化、耐化學腐蝕和耐水性優良。 環氧樹脂在低溫下黏度較大，固化后交聯密度較高，固化物存在質脆、抗沖擊韌性差等缺陷。 添加稀釋劑可以降低環氧樹脂的黏度，改善固化工藝；同時還能有效提高環氧樹脂材料的黏結性及機械性能[1]。 選擇合適的稀釋劑及其適宜的摻量以滿足降低環氧材料的黏性，同時保持良好的力學性能[2]。

1 試驗

1.1 原材料

環氧樹脂（128）：工業級，南亞電子（昆山）有限公司環氧樹脂廠；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）， 安徽新遠化工有限公司；固化劑（593）：工業級，江陰萬千化學品有限公司；觸變劑(A-200)：工業級，德國贏創化學品有限公司；填料：1000 目硅微粉；助劑：消泡劑、偶聯劑、促進劑等，工業級，市售。

1.2 測試方法

按GB 50728—2011 《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》制備拌合物，并測試黏度、抗彎強度、抗壓強度、鋼對鋼拉伸抗剪強度、與C30 混凝土粘結強度。

1.3 測試內容

測試活性稀釋劑（AGE、669、678）不同摻量取代環氧樹脂對性能及不同溫度下黏度變化的影響，優選改善黏度效果好、對性能影響小的活性稀釋劑進行復配，確定活性稀釋劑的最佳復配比例。 采用復配的活性稀釋劑取代部分環氧樹脂，配制環氧樹脂植筋膠，降低植筋膠料漿低溫黏性，實現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，測試抗壓強度、抗彎強度，測試結果見表1。

表1 不同活性稀釋劑取代環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，環氧樹脂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%環氧樹脂時，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%環氧樹脂時，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。 從力學性能上看，添加活性稀釋劑后抗壓強度AGE 顯著下降，669 略有提升，678 變化不大，抗彎強度均有一定提升。 活性稀釋劑一般是指帶有一個或兩個以上環氧基的低分子化合物， 可以直接參與環氧樹脂的固化反應， 成為環氧樹脂固化物交聯網絡結構的一部分，對固化產物的性能影響較小，有時還能增加固化體系的韌性。 通常，單環氧基活性稀釋劑稀釋能力大于多環氧基活性稀釋劑，而多環氧基活性稀釋劑交聯密度高， 因此較單環氧基活性稀釋劑力學性能好。 AGE 含有一個環氧基，669、678 均含有兩個環氧基，試驗結果表明，AGE 稀釋效果好，低溫黏度改性最優，669 對抗壓強度與抗彎強度均有提升，力學性能增強表現好， 可采用AGE 與669 進行復配改性。

2.2 復配活性稀釋劑取代環氧樹脂對性能的影響

測試AGE、669 不同復配比例混合均勻后，取代 20%的環氧樹脂， 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，測試抗壓強度、抗彎強度，測試結果見表2。

表2 復配活性稀釋劑取代環氧樹脂對性能的影響

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

3 環氧樹脂植筋膠的配制

環氧樹脂植筋膠包括環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， 應用時使用槍筒進行注射施工即可。本試驗環氧樹脂植筋膠配制比例見表3，配制的環氧樹脂組分與固化劑組合按3∶1 比例進行包裝。環氧樹脂植筋膠性能按GB 50728—2011 《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》標準規定方法成型、養護和測試，性能測試結果見表4。

表3 環氧樹脂植筋膠配制比例

表4 環氧樹脂植筋膠性能測試結果

對比技術指標的要求，配制的環氧樹脂植筋膠各項性能均可滿足GB 50728—2011 《工程結構加固材料安全性鑒定技術規范》標準要求。 在低溫條件下環氧樹脂組份、固化劑組份均未產生明顯稠化現場，因此冬季不需要預熱處理，可直接施工。配制的環氧樹脂植筋膠儲存穩定性好，長期放置（1 年以上）環氧樹脂組份、固化劑組份均未產生泌漿、分層現象。 配制的環氧樹脂植筋觸變性好，在不同溫度條件下施工均不流掛，整體提升應用效果。

4 結論

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

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

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