綠色反應(yīng)粘高分子水中粘接劑的研究與應(yīng)用

□文/紀慧宇 王毅 姚宏亮 李治

綠色反應(yīng)粘高分子水中粘接劑的研究與應(yīng)用

□文/紀慧宇 王毅 姚宏亮 李治

混凝土構(gòu)件在施工中和投入使用的過程中因多種原因造成開裂，滲水，對安全及正常使用產(chǎn)生嚴重危害。文章闡述一種反應(yīng)型的水中固化的膠粘劑，充分利用了環(huán)氧樹脂的高強度、高粘接性，使得這種膠粘劑可以與混凝土有機的結(jié)合在一起，恢復混凝土的整體性，而且是綠色環(huán)保型的膠粘劑。

綠色反應(yīng)粘；高分子；水中粘接劑；混凝土

理論上，如果能在設(shè)計時考慮到建筑構(gòu)件各種變形并有效地防止浸水引發(fā)的凍融性損壞，同時消除日照溫差的熱脹冷縮影響并做到防止化學有害侵蝕，做好滲漏水對鋼筋混凝土的保護，可大大提高建筑物的使用壽命。但即使在注重設(shè)計，慎重選擇防水材料，嚴格把關(guān)施工質(zhì)量，同時提高監(jiān)督力度，也不能絕對地避免沒有一處漏水點，所以目前無論在施的還是已經(jīng)投入使用的基礎(chǔ)設(shè)施，常常出現(xiàn)滲漏、跑水現(xiàn)象，對結(jié)構(gòu)安全及正常使用造成一定的影響。因此解決此類問題，是清除安全隱患和延長建筑物使用壽命的重要途徑。

水下綠色環(huán)保高分子粘接劑，能消除水介質(zhì)（水分子）對其影響，有較好粘結(jié)力，較高強度，較好的耐久性能，既能做灌漿堵漏和加固材料，又能做水中或潮濕基面的粘接材料。

1　主要成分

選取環(huán)氧樹脂作為膠粘劑的粘結(jié)主劑，是充分利用其高的粘接性、高的強度的特點，通過改性，使其能在潮濕情況下固結(jié)，可有效地解決地下混凝土工程的滲漏、加固、補強等問題。

2　基本性能

1）不同環(huán)氧樹脂不同摻量對比試驗，見表1。

表1　兩種環(huán)氧樹脂不同摻量對比試驗

從表1看出，單一的一種環(huán)氧樹脂的綜合性能指標并不十分優(yōu)越，而混合兩種環(huán)氧樹脂E44∶E51=7∶3時綜合性能指標比較理想，粘度和強度比較適中。

2）環(huán)氧樹脂改性溶劑制備。環(huán)氧樹脂膠粘劑的主要粘料是環(huán)氧樹脂，就是選擇了粘度小或綜合粘度小的復合環(huán)氧樹脂，粘度還是太大，可灌率低，無法滿足灌漿要求，必須輔以合適的溶劑，降低漿液整體粘度，提高可灌率。合適稀釋劑的添加不僅要使?jié){液具有良好的滲透性、浸潤性，流動性也得到大大地提高，還必須和環(huán)氧樹脂有較好的溶性，穩(wěn)定性好，與固化劑的反應(yīng)活性還要適當，而且由于稀釋劑的加入也可給固化后的產(chǎn)物的耐老化、耐介質(zhì)性能提供支持，還必須毒性和刺激性小，見圖1。

圖1　粘度與時間關(guān)系

從圖1看出，單一的添加非活性溶劑的效果并不十分理想，而甲苯、二甲苯雖然成本比較低，但毒性比較大。501的成本比較高，要達到相同的粘度需要增大添加量。改性溶劑2#粘度最低，不隨著時間的增加，粘度有所改變，操作時間可以控制在1～2 h。

3）不同溶劑對強度的試驗，見表2。

表2　不同溶劑與強度的關(guān)系

從表2看出，通過摻入一定比例的不同溶劑，可以增加體系的抗壓強度，收到良好效果。通過討論和分析，決定改性一種溶劑，使之有良好的稀釋效果，綜合成本適中，毒性小。

4）改性溶劑的制備及不同摻量的試驗，見表3。

表3　改性溶劑不同摻量試驗

從表3看出，非活性溶劑A∶活性溶劑B=20∶20情況下，制備出的改性溶劑2#抗壓強度最高。

5）溶劑摻量對強度的影響。改性溶劑由一種非活性溶劑A和一種活性溶劑B在堿的作用下生成改性復合溶劑2#，加入2#可降低漿液早期發(fā)熱量，加快固化速度，提高固化物的堅韌性，不同摻量對強度的影響見表4。

表4　改性溶劑2#對強度的影響

從表4看出，改性溶劑有較好的稀釋效果，隨著摻量的增加粘度變小，同時抗壓強度逐漸降低，凝結(jié)時間逐漸延長。

6）固化劑摻量對強度的影響見表5。

表5　固化劑摻量變化

從表5看出，抗壓強度7 d與14 d差異不大，固化劑的摻量不能任意添加，過多對強度沒有貢獻度，反而會降低強度并會爆聚。

7）固化劑摻量對凝膠時間的影響見表6。

表6　固化劑摻量與凝膠時間的關(guān)系

從表6看出，隨著固化劑摻量的增加，爆聚時間逐漸縮短，故配制漿液時一定要嚴格摻量，防止爆聚現(xiàn)象，既浪費了原料又會堵塞灌漿泵和管道。

3　灌漿及粘接試驗

3.1干燥環(huán)境注水裂縫灌漿試驗

制作100 mm×100 mm×100 mm混凝土試塊，實測抗壓強度為68.7 MPa，在10 t壓力機上將試塊劈裂，盡量保持完整性。在試塊的底端和上端用環(huán)氧樹脂膠泥將灌漿嘴粘在試塊裂縫上并保證灌漿嘴垂直裂縫正上端，待膠泥固化，灌漿嘴不挪動后用環(huán)氧樹脂膠泥將裂縫及灌漿嘴周圍封閉完全，通過閉水試驗不漏后，2 d連續(xù)保持注滿水，使裂縫保持潮濕狀態(tài)。待配置好漿液后，進行灌漿試驗。待14 d后進行抗拉試驗的測試，見圖2-圖3。

圖2　裂縫封閉

圖3　灌漿后灌漿嘴處充滿漿液

通過試驗證明配制好的漿液可以在潮濕環(huán)境滿足灌漿要求，1 d左右可固化。

3.2浸水粘接面“8”字模粘接抗拉試驗

將普硅水泥42.5#∶中砂=1∶1比例，制備出“8”字型試件，28 d后通過拉力機分成兩部分，盡量保證裂縫部位完整性并將一部分試件浸泡在水中24 h，另一部分放置在室溫干燥環(huán)境下備用。在“8”字試件兩個試件斷裂面涂上配制好的漿液并用橡皮筋綁扎結(jié)實，豎起來，待28 d后粘接抗拉試驗的測試。經(jīng)過測試，測試結(jié)果均為構(gòu)件破壞，未出現(xiàn)粘接面破壞，說明膠粘劑滿足試驗要求。

3.3水中中砂、細砂灌漿試驗

在長塑料袋里灌注濕的細砂并放置在盛滿水的2 000 mL的量筒里，將長灌漿嘴插入濕的細砂中，漿液一點點從量筒底部溢出，浮出水面，脹破塑料袋并逐步充滿底部，上升直至漿液全部灌注完全。2 d后取出固結(jié)好的試件。通過試驗，表明漿液可以通過細度為70目的細砂，可灌率良好。

3.4模擬帶水灌漿試驗

3.4.1模具制備

為模擬水下裂縫灌漿試驗，決定制作C50的混凝土中空試件并人為用鐵片制造出裂縫，見圖4。

圖4　成型好有裂縫的空試件

3.4.2方形C50中空試件的灌漿試驗模擬

1）灌漿準備。將試件放入水中，浸泡24 h并事先將處理好的灌漿嘴，用配制好的環(huán)氧水泥膠泥粘接，一上一下布于試件裂縫騎縫上，再在水中將裂縫及灌漿嘴周圍密封好，6 h后，封閉部位基本凝固。用洗耳球試是否漏氣，此時裂縫中已經(jīng)充滿水，3 d后準備灌漿。

2）灌漿試驗。從試件底部灌漿嘴處注漿，待試件上方灌漿嘴出漿后，再持續(xù)灌注2～3 min，用木楔塞住灌漿嘴，拔出灌漿管，塞入木楔，完成灌漿。14 d后，從水中取出試件，膠體已固化，未見滲水現(xiàn)象。

4　工程應(yīng)用

海泰精工高級寫字樓為多層建筑小洋樓，內(nèi)設(shè)地下停車場，面積達4 000 m2。車場頂部是種植的草坪，采用抗根防水卷材作防水。由于多種原因，造成車庫頂部混凝土板面和混凝土梁產(chǎn)生多條混凝土裂縫。采用綠色反應(yīng)粘高分子水中粘接劑進行灌漿補漏和加固，經(jīng)過灌漿修補，在潮濕有水情況下漿液可以借助壓力沿裂縫流動，充滿裂縫，凝固后灌漿部位可以恢復混凝土頂板整體性滿足工程使用要求。

5　結(jié)語

這種水下綠色環(huán)保高分子粘接劑，能消除水介質(zhì)（水分子）對其影響，有較好粘結(jié)力，較高強度，較好的耐久性能，既能做灌漿堵漏和加固材料，又能做水中或在潮濕基面的粘接材料。經(jīng)過權(quán)威部門檢測，該粘接劑苯、甲苯、水中VOC含量、游離甲醛含量符合國家規(guī)范和標準。

［1］顏永貴，李建光，高江傳.化學灌漿在核電站廠房漏水處理中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2004，33（3）：29-30.

［2］蔣碩忠.我國化學灌漿技術(shù)發(fā)展與展望［J］.長江科學院院報，2003，20（5）：25-27.

［3］譚日升，蔣碩忠.丙烯酸鹽化學灌漿材料的研究及其在三峽二期工程中的應(yīng)用［J］.中國建筑防水，2005，（2）：31-33.

［4］蔣碩忠，譚日升.三峽工程泄洪壩段上游面混凝土豎向裂縫的修補處理［C］.中國重慶首屆化學灌漿與防水堵漏裂縫控制技術(shù)研討會文集［A］.2006.

［5］蔣碩忠，李長生，譚日升，等.化學灌漿與環(huán)境保護［J］.長江科學院院報，2000，17（6）：45-46.

□王毅、姚宏亮、李治/天津市建筑科學研究院有限公司。

TU761.1+1

C

1008-3197（2016）02-01-03

2016-01-26

紀慧宇/女，1973年出生，高級工程師，天津市建筑科學研究院有限公司，從事新型建筑材料研究工作。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.02.001

□課題項目：天津市建委課題（2014-24）