混凝土用環(huán)氧防護涂料的研究

薛光輝

(北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京 101309)

1 引言

混凝土是一種非均質(zhì)的多孔脆性材料，其內(nèi)部存在大量的孔隙，抗拉強度低并且缺乏韌性，外界張力、沖擊或者荷載會致其產(chǎn)生裂縫。新建混凝土工程，施工時的溫度應(yīng)力或是養(yǎng)護不當也會產(chǎn)生裂縫。經(jīng)驗表明對于這些裂縫必須及時進行修補，否則隨著裂縫的擴張會使混凝土的性能下降，產(chǎn)生嚴重后果[1-5]。但如果刨除舊混凝土建筑重新澆注，不僅會帶來人力、物力和財力的巨大浪費，造成巨大的經(jīng)濟損失，而且會延誤工期。而混凝土建筑的裂縫修補不但操作簡單、工期短，而且能帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。長期以來人們對工程結(jié)構(gòu)的維修費用投入急劇增長，修補材料已逐漸成為研究的熱點。常用的修補材料有水泥砂漿、特種砂漿和其它高性能混凝土等。

環(huán)氧樹脂漿液具有常溫固化，固化后抗壓和抗拉強度高，粘結(jié)能力強，以及能抵抗酸、堿、溶劑侵蝕的特點，是一種較好的補強、固結(jié)用的防水材料，在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。但通用型環(huán)氧樹脂防水材料質(zhì)地較脆，柔韌性較差，易開裂，大大降低了環(huán)氧樹脂修補材料的使用壽命，限制了環(huán)氧樹脂材料在混凝土修補領(lǐng)域中的應(yīng)用。

筆者在對環(huán)氧樹脂防水材料進行研究后，得到了柔韌性較好、粘度較低、具有能滲透進水泥基材固結(jié)成膜的環(huán)氧樹脂防水材料。

2 實驗研究

2.1 實驗原材料

改性環(huán)氧樹脂（環(huán)氧值0.42～0.48），柔性芳烴樹脂，改性脂肪胺固化劑，反應(yīng)型稀釋劑，惰性填料，功能性助劑，反應(yīng)型助劑。

2.2 基本原理

環(huán)氧樹脂黏度大，因而提高環(huán)氧樹脂用量會使涂料粘度升高從而影響其滲透能力，且成本大幅提高，但環(huán)氧樹脂的減少又會影響涂料的強度以及柔韌性，本文對這方面進行一定的探討。該涂料為甲乙雙組分涂料。

改性環(huán)氧樹脂為小分子量環(huán)氧樹脂，經(jīng)加熱、催化得到改性環(huán)氧樹脂。改性脂肪胺固化劑采用共混復配的方式得到。

助劑對于該環(huán)氧體系有著重要作用，其中消泡劑適量添加可以消除固結(jié)體內(nèi)空隙，使其擁有較高的強度。流平劑能夠使涂層表面狀態(tài)良好。分散劑能使體系分散均勻，特別是在加入惰性填料的時候能夠起到使填料分散均勻的作用。防沉劑能保證體系穩(wěn)定性，防止填料沉降。

2.3 涂料的制備

2.3.1 涂料A組分的制備

先將改性環(huán)氧樹脂及柔性芳烴樹脂混合均勻，邊攪拌邊加入反應(yīng)型稀釋劑、防沉劑、分散劑、附著力增進劑、消泡劑、流平劑，經(jīng)充分攪拌混合均勻。

2.3.2 涂料B組分的制備

在改性固化劑中加入催化劑經(jīng)充分攪拌混合均勻。

2.3.3 涂料的配制

將A 組分與B 組分按相應(yīng)比例，經(jīng)攪拌混合均勻。

3 討論與結(jié)果

3.1 改性環(huán)氧樹脂用量對固化物的影響

表1 樹脂用量對抗壓強度的影響

根據(jù)表1 數(shù)據(jù)，在環(huán)氧樹脂與柔性芳烴樹脂比例分別為7∶5 及2∶1 時抗壓強度最高。柔性芳烴樹脂用量過高時，體系固化速度過慢且強度較低。環(huán)氧樹脂較高時強度有一定局限，最大值在80 左右。根據(jù)成本柔性芳烴樹脂價格較高，故采用環(huán)氧樹脂與柔性芳烴樹脂為7∶5 左右的配比。

3.2 反應(yīng)型活性稀釋劑添加量對材料抗壓強度的影響

本涂料使用了一種能夠與環(huán)氧樹脂同時參加反應(yīng)的性能活潑、粘度較低的稀釋劑。該稀釋劑在最終固結(jié)體中能有效與環(huán)氧體系交聯(lián)從而提升固結(jié)體的性能。

表2 稀釋劑對固結(jié)體性能的影響

根據(jù)表 2 數(shù)據(jù)可以得出，反應(yīng)型稀釋劑的添加量在9%～12%時28d 養(yǎng)護期抗壓強度為最佳值。由于反應(yīng)型活性稀釋劑價格較為昂貴，因此縮減使用量采用9%的比例。

3.3 改性復配后的甲乙組分配比對抗壓強度的影響

表3 樹脂用量對抗壓強度的影響

根據(jù)表3 數(shù)據(jù)可以得出A/B 組分配比在100∶15～100∶20之間具有較高的抗壓強度。固化劑加入量少，則體系無法快速反應(yīng)，反應(yīng)完全后不能達到有效強度；而固化劑添加過多，則固化速度很快，能在短時間內(nèi)達到穩(wěn)定，但其強度很低。因此得到良好的固結(jié)體必須使A/B 組分比例適當。

3.4 結(jié)論

該防水涂料的性能測試數(shù)據(jù)見表4。該高性能環(huán)氧樹脂防水材料過程采用改性環(huán)氧樹脂、改性環(huán)氧固化劑使固結(jié)體交聯(lián)度提高，同時采用反應(yīng)型稀釋劑進一步提升其力學性能，最終得到一種環(huán)氧樹脂涂料，機械性能大幅提升。該涂料固含量（質(zhì)量）可達99%以上，屬無溶劑環(huán)保型材料。該涂料用于對混凝土表面的防護且能增強混凝土本身的耐久性。同時該涂料粘度在50mPa·s 左右，粘度較低，亦可用作混凝土裂縫修補的灌漿材料。

表4 高性能環(huán)氧防水涂料進行綜合性能測試數(shù)據(jù)

[1] 劉登良，主編.涂料工藝[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.12

[2] 孫曼靈，吳良義.環(huán)氧樹脂應(yīng)用原理與技術(shù)[M].北京：機械上業(yè)出版社.2002

[3] 厲偉光,徐玲玲.MMA 基混凝土修補材料收縮性能的改善[J].混凝土， 2005(11):27-29

[4] 冀玲方，李養(yǎng)平.高分子化學灌漿材料及其在混凝土防滲堵漏工程中的應(yīng)用[J]. 江蘇化工，2002，30(6)：42-44.

[5] 蔣元, 韓素芳.混凝土工程病害與修補加固[M].北京:海洋出版社,1996.

[6] 楊玉昆,余云照等.合成膠粘劑[M].北京：科學出版社.1980

[7] 張捷.混凝士缺陷水下修補技術(shù)[J].大壩與安全，2004(5)：8-13.

[8] 復旦大學高分子科學系高分子科學研究所.高分子實驗技術(shù)[M].上海：復旦大學出版社,1996.