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    環(huán)氧樹(shù)脂與混凝土界面粘結(jié)(二)

    2008-10-10 00:00
      隨著新型環(huán)氧材料的出現(xiàn),環(huán)氧樹(shù)脂材料在水利水電、工民建等各領(lǐng)域的工程應(yīng)用也越來(lái)越多,提高環(huán)氧樹(shù)脂材料與混凝土的界面粘結(jié)是其在工程應(yīng)用研究中的一個(gè)重要課題。研究表明:隨EM稠度的減小粘結(jié)強(qiáng)度增大,但收縮應(yīng)力也會(huì)隨之增大,合適的材料配比是提高粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性的必要條件;EM的固化放熱會(huì)對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響,選用合適的固化劑、降低放熱溫度峰值是提高粘結(jié)力的有效途徑之一;界面的濕度越大粘結(jié)強(qiáng)度越低,合適的表面糙化處理能夠提高界面的粘結(jié)強(qiáng)度。

      三、試驗(yàn)結(jié)果與討論

      1、EM配合比對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

      為了考察不同稠度EM對(duì)界面粘結(jié)強(qiáng)度的影響,通過(guò)改變填料與環(huán)氧漿材的比例,共設(shè)計(jì)了5組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

      從表1可以看出,隨EM稠度的增大,粘結(jié)強(qiáng)度也逐漸增大。這是由于EM對(duì)混凝土基面的浸潤(rùn)度增加的結(jié)果。但是,現(xiàn)有研究成果證明,隨著稠度的增大,EM中的漿液相對(duì)增多,會(huì)導(dǎo)致體系的固化收縮應(yīng)力增大。因此在考慮界面粘結(jié)效果的同時(shí),EM的收縮應(yīng)力也是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題,否則對(duì)粘結(jié)面的耐久性能會(huì)產(chǎn)生不利影響。

    表1 EM配合比對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

    填料:環(huán)氧 稠度/cm 粘結(jié)強(qiáng)度/MPa 破壞類型
    2:1 6.8 7.2 內(nèi)聚破壞
    3:1 4.9 6.3 混合破壞
    4:1 3.8 5.1 混合破壞
    5:1 2.4 3.7 粘結(jié)破壞
    6:1 1.6 2.2 粘結(jié)破壞

      注:內(nèi)聚破壞指試驗(yàn)破壞在混凝土試件本體;混合破壞指試驗(yàn)部分破壞在混凝土本體,部分破壞在粘結(jié)面;粘結(jié)破壞指試驗(yàn)破壞在EM與混凝土的粘結(jié)界面。

      2、不同類型增韌劑對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響

      為改善EM的脆性常常在其中摻加一些增韌劑。

      增韌劑分活性增韌劑和非活性增韌劑。兩類材料雖然都能夠增加體系的柔韌性,但增韌機(jī)理截然不同。

      為論證兩類增韌劑對(duì)界面粘結(jié)力的影響,在其它材料和配比相同的條件下,分別選用活性增韌劑912和常用的非活性增韌劑鄰二甲酸二丁脂做對(duì)照試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

    表2 不同類型增韌劑對(duì)粘結(jié)性能的影響

    粘結(jié)強(qiáng)度/MPa

    試驗(yàn)齡期/d

    28

    60

    180

    360

    912

    5.50

    5.68

    5.60

    5.62

    二丁脂

    5.42

    5.31

    4.52

    4.11

      由表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出,隨著齡期的增長(zhǎng)摻加非活性增韌劑EM的粘結(jié)強(qiáng)度逐漸降低,而摻加活性增韌劑EM的粘結(jié)強(qiáng)度略有增加。這是因?yàn)椋悍腔钚栽鲰g劑雖能夠與環(huán)氧樹(shù)脂互相混溶,降低環(huán)氧樹(shù)脂分子之間的相互作用力,對(duì)于短期內(nèi)改善EM固化體系的脆性起一定作用,但是并不與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),只是摻和在環(huán)氧樹(shù)脂高分子骨架之間呈流動(dòng)的液態(tài)。當(dāng)固化后的EM受到外力壓縮或拉伸時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂高分子骨架間的二丁酯液滴就會(huì)流向壓力較小的空間,致使環(huán)氧樹(shù)脂高分子骨架之間形成空隙,造成固化體系抵御外力的能力下降。

      另外EM中沒(méi)有參與反應(yīng)的液態(tài)增韌劑會(huì)慢慢溢出EM固化體系并揮發(fā)掉,時(shí)間愈長(zhǎng)溢出就愈多,隨著液滴的溢出,固化體系骨架之間就會(huì)形成空隙,造成EM固化體系的薄弱環(huán)節(jié),致使EM機(jī)械性能下降的矛盾更加突出,進(jìn)一步降低EM的粘結(jié)性能,并使其熱變形溫度下降、固化收縮率增大等。這時(shí)而活性增韌劑的分子兩端各有一個(gè)反應(yīng)性的活性基團(tuán),能夠與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng),將增韌劑分子鏈段——旋轉(zhuǎn)活化能很低的柔性鏈參與到環(huán)氧樹(shù)脂的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中去。當(dāng)受到外力而變形時(shí),交聯(lián)點(diǎn)之間的增韌劑柔性鏈段就會(huì)產(chǎn)生塑性變形,吸收消耗外力能量、提高抗沖擊能力,受外力沖擊或溫度應(yīng)力時(shí)固化結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生屈服,減弱體系的內(nèi)部應(yīng)力集中、利于提高粘結(jié)性能。


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