環(huán)氧樹脂水泥砂漿物理力學(xué)性能研究

摘 要：針對(duì)瀝青混凝土或普通混凝土局部損壞較為常見的缺點(diǎn)，開發(fā)出一種可以在常溫下施工、固化時(shí)間短、早期強(qiáng)度高的 環(huán)氧樹脂水泥砂漿修補(bǔ)材料。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這種材料具有早期強(qiáng)度高、粘結(jié)性強(qiáng)、施工操作性好等特點(diǎn)，適用于修補(bǔ)面積 小、開放交通時(shí)間短的路面修補(bǔ)工程。

關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂水泥砂漿；配合比；原材料；物理力學(xué)性能

中圖分類號(hào)：TQ177.62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0270-01

1 引言

環(huán)氧砂漿是采用環(huán)氧樹脂、稀釋劑、固化劑、偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑、

復(fù)合填料、色漿等配制成與水泥路面外觀和性能相近的膠粘劑，對(duì) 道路缺陷進(jìn)行修復(fù)，砂漿與舊路面的粘接性能與抗壓性能超過水泥 砂漿，修復(fù)的新路面更堅(jiān)固。[1]

我國(guó)對(duì)高性能環(huán)氧砂漿的研究還比較少，但大量的電力、水利 以及混凝土結(jié)構(gòu)，大型油井都越來越需要高性能環(huán)氧砂漿的研究與 應(yīng)用。因此，加強(qiáng)對(duì)高性能環(huán)氧水泥砂漿的研究、拓展其使用范圍 有著積極的經(jīng)濟(jì)意義和現(xiàn)實(shí)意義。[2]

針對(duì)重慶市內(nèi)交通量較大的某橋梁面層的修補(bǔ)工作，施工時(shí)間 只能在21 時(shí)～23 時(shí)之間，且要求第二天早上7 點(diǎn)開放交通，對(duì)修補(bǔ) 材料提出了較高的要求。

2 環(huán)氧樹脂水泥砂漿原材料選擇

本次所采用的環(huán)氧樹脂水泥砂漿是由膠結(jié)劑、固化劑、稀釋劑、

填料以一定比例混合而成。 （1）膠結(jié)劑

環(huán)氧樹脂是指分子中含有兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的一類聚合物的總 稱。它是環(huán)氧氯丙烷與雙酚 A 或多元醇的縮聚產(chǎn)物。由于環(huán)氧基的 化學(xué)活性，可用多種含有活潑氫的化合物使其開環(huán)，固化交聯(lián)生成 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此它是一種熱固性樹脂。雙酚 A 型環(huán)氧樹脂不僅產(chǎn)量 最大，品種最全，而且新的改性品種仍在不斷增加，質(zhì)量正在不斷 提高。[3]

常用環(huán)氧樹脂有：E-42 型、E-43 型、E-44 型。其中最常用的 是 E-44 型號(hào)，其具有粘結(jié)力強(qiáng)，耐化學(xué)性，經(jīng)濟(jì)等優(yōu)良性能。本 次試驗(yàn)選用 E-44 型環(huán)氧樹脂作為膠結(jié)劑。

（2）固化劑

環(huán)氧固化劑是與環(huán)氧樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成網(wǎng)狀立體聚合物，

把復(fù)合材料骨材包絡(luò)在網(wǎng)狀體之中。由于環(huán)氧樹脂這種線性高分子 化合物直接使用不具有強(qiáng)度等性能，需要加入固化劑才能形成強(qiáng)度 和穩(wěn)定性。本次試驗(yàn)采用的是環(huán)氧固化劑T31。

（3）稀釋劑

環(huán)氧樹脂稀釋劑是配合基礎(chǔ)樹脂混合使用，可以降低固化體系

粘度，增加流動(dòng)性，延長(zhǎng)使用壽命，便于大面積施工；改善了操作 性的同時(shí)，又不影響固化物的基本性能。方便用于澆鑄、灌注、粘 接、密封、浸漬等方面之應(yīng)用。本次試驗(yàn)采用的是環(huán)氧活性稀釋劑 SM-660A。

（4）填作用料

填料的主要作用是為減少環(huán)氧樹脂的用量，降低環(huán)氧樹脂與固

化劑的反應(yīng)速度，以及減小反應(yīng)后的收縮性，節(jié)約成本。

常用的填料有水泥、細(xì)集料、礦粉等。本次試驗(yàn)采用的填料有

水泥和干燥的石英砂。

3 環(huán)氧樹脂水泥砂漿物理力學(xué)性能

本次試驗(yàn)主要考慮的因素有：早期強(qiáng)度、初凝時(shí)間、高溫穩(wěn)定 性和施工易操作性等。

（1）配合比

混合料的凝結(jié)速度主要與固化劑用量有關(guān)，通過改變固化劑的

比例，試驗(yàn)配合比以及獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)如表1 所示。

表 1 環(huán)氧樹脂水泥砂漿固化劑含量與強(qiáng)度和初凝時(shí)間關(guān)系

通過數(shù)據(jù)分析，固化劑的含量越高，初凝時(shí)間越短，早期強(qiáng)度 也將增加。

（2）施工易操作性

選取滿足強(qiáng)度條件的配合比為環(huán)氧樹脂∶固化劑∶稀釋劑∶水

泥∶石英砂=1∶0.5∶0.15∶1∶4。

在拌制環(huán)氧樹脂水泥混凝土的過程中，先按比例將環(huán)氧樹脂和

稀釋劑攪拌均勻，然后加入固化劑攪拌均勻，最后將填料加入至由 環(huán)氧樹脂、稀釋劑和固化劑的基液中攪拌均勻，最后得到的環(huán)氧樹 脂水泥砂漿呈灰褐色半流動(dòng)狀態(tài)。材料在應(yīng)用過程中，不需要振搗 即可自由流入槽內(nèi)，具有較好的施工可操作性。

（3）高溫穩(wěn)定性

車轍試驗(yàn)是評(píng)價(jià)混合料在規(guī)定溫度條件下抵抗塑性變形能力的

方法，通過車輪與板塊狀試件之間的往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使試件在車輪 的重復(fù)荷載作用下，產(chǎn)生壓實(shí)、剪切從而形成車轍。

在試驗(yàn)過程中測(cè)定試件的變形量與車輪往返次數(shù)之間的關(guān)系， 計(jì)算混合料的變形率（RD）或動(dòng)穩(wěn)定度（DS）。本試驗(yàn)溫度60℃±1℃， 車輪行走速度 42 次/mm，荷載應(yīng)力 0.7 MPa±0.05 MPa，試驗(yàn)時(shí)間 60 min。

通過試驗(yàn)計(jì)算DS=8534次/mm，動(dòng)穩(wěn)定度大于瀝青路面抗車轍技 術(shù)規(guī)范。說明高溫穩(wěn)定性滿足要求。

4 結(jié)論

（1）通過配合比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)固化劑的含量越高，試樣的強(qiáng)度

越高，同時(shí)初凝時(shí)間縮短；當(dāng)環(huán)氧樹脂∶固化劑∶稀釋劑∶水泥∶ 石英砂=1∶0.5∶0.15∶1∶4 時(shí)，材料的強(qiáng)度最大，初凝時(shí)間為 20 分鐘，對(duì)于小范圍修補(bǔ)施工能滿足強(qiáng)度和時(shí)間要求。

（2）材料拌合后，其施工的操作性高，不需要振搗即可自由灌 入槽內(nèi)。

（3）通過車轍試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此配合比混合料的高溫穩(wěn)定性好。 參考文獻(xiàn)

[1]魏濤、董建軍.環(huán)氧樹脂在化工建筑物中的應(yīng)用[M].北 京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.197—204.

[2]常莉、李軍.環(huán)氧樹脂砂漿基本性能研究現(xiàn)狀[J].應(yīng)用研 究：江西建材 2016，（4）：8-9.

[3]閆鵬飛.精細(xì)化學(xué)品化學(xué)：化學(xué)工業(yè)出版社，2004年. 課題來源于：重慶工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院“環(huán)氧樹脂水泥砂漿在 快速修復(fù)橋梁面層中的應(yīng)用”

（項(xiàng)目編號(hào)：KJB201717）

作者簡(jiǎn)介：皮映星（1985-），男，湖北咸寧人，碩士研究生， 講師，研究方向?yàn)閹r土工程。