加固材料知识普及——环氧树脂(一)
浏览量:2203 发布时间:2021.03.25目前建筑工程中,对混凝土裂缝灌浆粘合、粘钢加固、植筋等所采用的结构胶,其主要成分为环氧树脂。现较详细的叙述环氧树脂的相关性能。
1.环氧树脂
在 1930 年首先由瑞士的皮里·卡斯坦(Pierre Castan) 和美国的 S·O格林纳( Creeniee) 合成 ,于1948 年开始工业生产,它是作为强力粘结剂和高级涂料而得到迅速发展的合成树脂。环氧树脂具有高强、快硬、粘结力强及电绝缘性、耐水和耐化学侵蚀性好等全面的优良性能,是目前合成树脂中用途最广的一种,在机械、电机、冶金、化工、电讯、国防、土木建筑工程等领域都得到应用。美国在 20 世纪 50 年代后期就开展试验研究环氧树脂灌浆修补混凝土裂缝的技术 ,日本从 20 世纪 60 年代在混凝土工程的修补中也广泛应用了环氧树脂。我国的中国建筑材料研究院、第一航务工程局科研所等单位在 20 世纪 60 年代初开始研究试验应用环氧树脂。北京市建筑设计研究院1964年起采用环氧水泥、环氧砂浆材料加固补强处理钢筋提凝土梁,在1966 年与北京市第一建筑工程公司、文化部文物博物馆研究所、冶金部冶金建筑科学研究院等单位合作,经过近一年时间的试验研究,试验成功能粘合混凝土细裂缝的 HWG-25 环氧浆液,取得了物理力学试验数据和灌浆操作工艺的经验,为我国应用环氧树脂灌浆粘合补强混凝土构件细裂缝提供了一项技术。
2 . 环氧树脂的性能
环氧树脂外观是一种淡黄色到琥珀色的黏稠状液体或固体,黏性很强,它能从热塑性液态很容易地转变为坚韧和坚硬的固态。它的粘结性能必须由液态转变为固态后,才能显示出来。要使它转变为粘结力很强的固体,只需在环氧树脂中加人适量的硬化剂。
为了使环氧树脂的硬化物不发脆,具有韧性,需加入适量的增韧剂或增塑剂,为了增加其机械强度需要加填料(填充剂),为便于施工操作和降低其黏度,需加入稀释剂。所以,常用的环氧树脂胶是由环氧树脂、硬化剂、增塑剂、稀释剂、填充料等混合配制而成。
环氧树脂可以长期在空气中不变质,温度 200℃以内,它的化学性能极稳定,当气温高于200℃时容易老化,变脆,颜色变深,粘结力降低,强烈阳光暴晒下也会促使其老化。因此,环氧树脂常采用铁桶包装,并宜存放在常温的室内。
环氧树脂可以溶解于丙酮、二甲苯、酒精、甲苯等溶剂,受热时随着温度的升高则变为可塑性流动液体。环氧树脂胶硬化后则不溶解于任何溶剂,具有优良的耐化学稳定性,一般在温度不超过100℃时,硬化物始终保持着硬固的坚实状态。
环氧树脂因其生产原料单体的不同而类型十分繁多,环氧氯丙烷是各种类型环氧树脂的主要单体,它可以与各种多元酚类、多元醇类等缩聚成环氧树脂。目前用途较广的为二酚基丙烷环氧树脂,而其型号又有多种,在土木建筑工程中采用的为6101号(新标准编号为 E-44 ) 。6101号环氧树脂,分子量 420~500,环氧值K为0.4~0.47,软化点14~22℃。
由于环氧树脂胶具有独特的粘结力、抗化学腐蚀性、柔韧性、绝缘性、坚固耐磨性等全面优良性能,被广泛应用于各工业领域中,尤为突出的是它的粘合范围十分广泛,除了极少数塑料制品,如聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯外,对金属、非金属,如铁制品、玻璃、陶瓷、木料、橡胶、皮革、石料、水泥制品、纤维材料等,都有良好的粘结性能。
未加稀释剂和填充料的环氧树脂胶的物理性能和耐化学性能,见表1-1.1、表1-1 .2。
环氧树脂胶的物理性能 表1-1.1
项目 | 数据 |
抗拉强度(N/mm²) | 65~80 |
抗弯强度(N/mm²) | 90~120 |
抗压强度(N/mm²) | 110~130 |
抗冲强度(Kg·cm/cm2) | 10~20 |
耐热性(℃马丁法) | 105~130 |
击穿电压(KV/mm室温) | 35 |
体积电阻(Ω·cm) | 1016~1017 |
密度(Kg/L) | 1.15 |
环氧树脂胶耐化学性能 表1-1.2
试剂名称 | 温度(℃) | 性能 |
蒸馏水 | 20~70 | 12个月稳定 |
水 | 20~70 | 6个月稳定 |
水 | 100 | 3个月稳定 |
丙酮水溶液10% | 20 | 6个月稳定 |
丙酮水溶液50% | 20 | 6个月外表不变, 但增重15% |
盐酸10% | 20 | 6个月稳定 |
盐酸50% | 20 | 6个月稳定 |
盐酸50% | 100 | 6个月完全破坏 |
盐酸100% | 20 | 6个月稳定 |
盐酸100% | 60 | 6个月呈棕色 |
肥皂水50% | 20~100 | 6个月稳定 |
硫酸10% | 20~100 | 6个月稳定 |
硫酸50% | 20~60 | 6个月稳定 |
硫酸50% | 100 | 10天完全溶解 |
硫酸75% | 20 | 6个月稳定 |
浓硫酸 | 20 | 5天完全溶解 |
汽油 | 20~80 | 6个月稳定 |
丁醇 | 20 | 6个月稳定 |
甘油 | 20~100 | 6个月稳定 |
矿物油 | 20~70 | 1年稳定 |
甲苯 | 20 | 6个月稳定 |
环氧树脂胶与各种材料的粘结主要靠其化学粘附力,粘结物的表面洁净程度是影响粘结力的主要因素。因此,粘结物的表面必须保持洁净、干燥、无油渍。环氧树脂胶的化学粘附力是由环氧树脂中含有极性原子团对粘结物表面形成牢固的吸附力,特别是金属表面可以诱导极化的原子形成化学键联结,这种亲合力非常强大。环氧树脂胶的粘结力除环氧树脂胶的化学粘附力外,环氧树脂胶渗入粘结物表面上的沟纹孔隙形成榫、钩、链所产生的机械粘附力,是很重要的因素,粘结物具有粗糙表面,有利于粘结强度的提高,如果粘结时能加压,更有利于粘结力。在土木建筑工程中,用环氧树脂胶修补,粘结表面粗糙的混凝土,用压力灌环氧树脂浆液粘合混凝土裂缝,都具有较高的机械粘附力。
环氧树脂胶的耐老化性能远优于一般合成树脂 ,对环氧砂浆和无填充料的环氧树脂胶,采用室内全自动老化仪及室外放在大气自然环境暴露试验。从结果看,环氧砂浆抗压强度在老化仪中经1200 多小时,大气中经1年后不但没降低,反而有所提高,无填充料的环氧树脂胶经老化仪2400h后抗压强度仅降低 7 %,环氧砂浆耐老化及耐冻性能也很好。全自动老化仪内每经200h,相当于大气中暴露1年。
运兴土木十八年专业加固经验,致力于保障工程结构的安全与正常使用。
运兴土木立足湖南,服务中国!
各种工程质量问题,欢迎来电咨询:0731-89922317。
公司网站:www.yunxingtumu.com。