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环氧树脂喷涂聚脲基材处理剂性能研究
发布时间: 2014-04-15
  以环氧树脂为底涂材料,分别配置水性环氧砂浆、水性环氧净浆、无溶剂环氧砂浆、无溶剂环氧净浆,应用于混凝土基层上,根据试验数据分析其在使用上和性能上的优缺点。发现将环氧树脂净浆与环氧树脂砂浆联合使用效果较佳,且利用偶联剂可增强聚脲施工时间的宽裕度。
  关键词:环氧树脂;水性环氧;聚脲;处理剂
  中图分类号:TQ633文献标识码:A文章编号:1007-9548(2010)02-0027-03
  1、引言
  随着我国市政建设的蓬勃发展,城市高铁、立交桥、高架桥、高速客运专线、高速铁路等路桥工程建筑的大量兴建,路桥防护、保证路桥结构的质量达到设计使用年限是当前重要的课题。路桥工程如果发生渗漏,将会导致铺装层脱落、碱-集料反应、钢筋腐蚀,进而引起混凝土胀裂,严重影响路桥的使用寿命。
  喷涂聚脲防水涂料是一种无溶剂、无污染的环保产品,可喷涂、快速固化、强度高、延展性好、防水耐磨、耐油污,能够满足各种桥梁的防护需要。当聚脲施涂在混凝土基层上时,需要在混凝土上刮涂、辊涂或喷涂一层底涂材料,主要目的是增强防水涂层对基层的黏结力,并封闭混凝土基层中过量的水汽和空气。如不使用基层处理剂,聚脲在施工以后会出现孔眼、鼓包及与基层剥离的现象。
  由于环氧树脂涂料对新鲜的水泥面和聚脲(SPUA)防水涂料均有良好的附着力,所以在新鲜的混凝土表面上做好底涂后,可以在底涂面上直接喷涂聚脲(SPUA)防水涂料。环氧树脂涂料作为底涂材料,其作用及特性如下:①渗透到混凝土毛细孔,填塞毛细孔,封闭混凝土基层中过量的水汽和空气;②优异的耐碱性和抗泛碱性;③增强防水涂层对混凝土基层间的黏结力;④便于施工。
  本文以环氧树脂涂料为底涂材料,分别配制水性环氧砂浆、水性环氧净浆、无溶剂环氧砂浆、无溶剂环氧净浆,应用于混凝土基层上,根据试验中的现象及数据分析其在使用上和性能上的优缺点。
  2、试验部分
  2.1、试验材料
  AB-I型环氧树脂、AB-II型环氧树脂、固化剂、填料、助剂、偶联剂。AB-I、AB-II型环氧树脂为浙江奥邦防水防腐材料工程有限公司的产品。
  2.2、试验仪器
  万能电子拉力机、拉拔头、钢丝刷、刮板。
  2.3、试样制备
  采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥,以水泥和砂的配比为1∶1制成700mm×70mm×20mm试验用混凝土试块。
  用钢丝刷将混凝土试块表面处理干净并打毛,露出本体混凝土基面,若要在潮湿基面上施工,则需要将砂浆块浸入(23±2)℃的水中浸泡24h后擦干表面。将环氧底涂用刮板均匀地刮在混凝土基面上,按相应的要求养护。在进行聚脲喷涂前在试块中心留出40mm×40mm的表面,其余部分用胶带贴上,聚脲喷涂的厚度为(1.5±0.1)mm,在室温条件下放置,5d以后用环氧树脂黏结金属拉拔接头,并保证拉拔接头水平。7d后进行拉拔试验。
  2.4、结果测定
  黏结强度按式⑴计算:
  σ=F/A⑴
  式中:σ为黏结强度,MPa;F为试件的最大拉力,N;A为黏结面积,mm2。
  每种底涂方式做3个以上的试件,去除表面未被粘住面积超过20%的试件,测试结果按3个结果的算术平均值表示,不足3个试件应重新试验,结果计算精确到0.01MPa。
  3、砂浆块用不同环氧底涂处理后黏结强度的测定
  3.1、对比试验1
  对砂浆块基层进行处理后,按下面A~D这4种不同的底涂处理方式,分别施涂于干、湿2种界面上。5d后用环氧树脂黏结金属拉拔接头,并保证拉拔接头水平。7d后进行拉拔试验,试验数据见表1。


  A:水性环氧树脂净浆1道;
  B:水性环氧树脂砂浆1道;
  C:无溶剂环氧树脂净浆1道;
  D:无溶剂环氧树脂砂浆1道;
  Ⅰ:干界面;Ⅱ:湿界面。
  根据试验过程中的现象及数据发现,用水性环氧树脂净浆、无溶剂环氧树脂净浆处理混凝土试块的过程中,底涂黏度低、流动性好、有较好的渗透作用,但由于涂层过薄,黏附力受到了较大的影响;水性环氧树脂砂浆、无溶剂环氧树脂砂浆在处理混凝土试块的过程中,附着力很好,但存在破孔现象。由此可见,单独用1道底涂是不合理的,应将环氧树脂净浆与环氧树脂砂浆配合起来使用较为合理。
  3.2、比对试验2
  对砂浆块基层进行处理后,按下面A~D这4种不同的底涂处理方式,分别施涂于干、湿2种界面上。5d后用环氧树脂黏结金属拉拔接头,并保证拉拔接头水平。7d后进行拉拔试验,试验数据见表2。


  A:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道;
  B:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再无溶剂环氧树脂净浆1道;
  C:先无溶剂环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道;
  D:先无溶剂环氧树脂净浆1道,表干后再无溶剂环氧树脂砂浆1道;
  Ⅰ:干界面;Ⅱ:湿界面。
  在试验的过程中发现,先涂环氧树脂净浆,再涂环氧树脂砂浆,环氧树脂砂浆上未出现破孔现象,说明利用环氧树脂净浆的强渗透性,能很好地封闭混凝土的孔洞,而再涂环氧树脂砂浆是利用了其强的附着力,并提高了封孔的效率。两者联合使用,明显地改善了混凝土的界面性质。根据试验数据可见,黏结强度有了很大的提高,且数据的离散性很小。
  但干界面的黏结强度比湿界面的要好,说明在进行环氧树脂涂料施工的时候,基层应控制含水率。当混凝土基层潮湿的时候,内部水分接近饱和状态,此时进行底涂施工,环氧树脂涂料封闭了大量的水在混凝土基层内。当环境温度升高后,混凝土内部液态水变成气态水,气态水造成混凝土内部水汽压力增大。如果聚脲层、底涂层和混凝土的黏结强度不够,或者黏结界面有疏松、缺陷,会形成鼓包或黏结破坏。
  3.3、对比试验3
  对砂浆块基层进行处理后,按下面A~H这8种不同的底涂处理方式,分别施涂于干界面上。5d后用环氧树脂黏结金属拉拔接头,并保证拉拔接头水平。7d后进行拉拔试验,试验数据见表3。


  A:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,表干后再喷涂聚脲1层;
  B:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,1d后再喷涂聚脲1层;
  C:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,2d后再喷涂聚脲1层;
  D:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,3d后再喷涂聚脲1层;
  E:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,4d后再喷涂聚脲1层;
  F:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,2d后再喷涂聚脲1层,在喷涂聚脲之前2h涂刷偶联剂;
  G:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,3d后再喷涂聚脲1层,在喷涂聚脲之前2h涂刷偶联剂;
  H:先水性环氧树脂净浆1道,表干后再水性环氧树脂砂浆1道,4d后再喷涂聚脲1层,在喷涂聚脲之前2h涂刷偶联剂。
  根据试验过程中的现象及数据发现,C、D、E砂浆块的破坏均发生在聚脲与环氧树脂砂浆界面之间,且黏结强度也随着做好环氧树脂底涂封闭后的砂浆块放置的时间延长,黏结强度减小。但是F、G、H砂浆块的破坏形式均为混凝土破坏,且黏结强度与A、B试块接近,说明偶联剂起到相当大的作用,提高了黏结强度。分析其原因是:当环氧树脂表干后,留有大量的—OH、—NH和—NH2,能与聚脲中的—NCO产生化学搭桥作用。如环氧树脂表干后未能迅速喷涂聚脲,空气中的CO2和H2O会破坏氨基等活性基团,造成黏结不牢,黏结强度降低。由此可见当混凝土基层做过封闭处理以后,喷涂聚脲施工应在1~2d内完成,如果由于特殊原因未能及时施工,可以考虑在环氧底涂上涂刷1层偶联剂溶液的方法来提高黏结强度。
  4、结语
  环氧树脂封闭底涂能有效渗透到混凝土毛细孔内部并填塞毛细孔,封闭混凝土基层中过量的水汽和空气,提高了聚脲与混凝土基层的黏结强度。并且先涂刷环氧树脂净浆,再涂刷环氧树脂砂浆复合使用的效果最佳,偶联剂的使用延长了在环氧底涂做好之后再做聚脲喷涂的时间间隔,给实际施工带来了便利。
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