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环氧树脂水泥砂浆的性能研究

发布日期:2014-05-09 12:07:18  来源:本站整理  将本页收藏至:QQ书签 百度收藏

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环氧树脂水泥砂浆的性能研究

                                 环氧树脂水泥砂浆的性能研究
                          徐奎生, 杨德斌, 邓俊双, 高二立
                       (重庆交通大学土木学院,重庆市 400074)
    摘要:通过理论分析和实验研究,对环氧树脂砂浆在灌浆中的应用进行了探讨,具体分析了新拌环氧树脂砂浆的性能和硬化后的力学性能随S/P和C/P的变化趋势,结果表明:环氧砂浆灌浆料在s/p一4、c/p一1时各项性能都较好。
    关键词:环氧砂浆;环氧乳液;灌浆料
    文章编号:1001-7291(2012)02—075—03  文献标识码:B
    1 ·实验部分
    1.1 实验材料与仪器
    6101型(E一44)环氧树脂(巴陵石化生产);常温固化剂T31(江苏三木生产);丙酮作为稀释剂;石英砂(重庆市某英砂厂生产);P.O.42.5R普通硅酸盐水泥(重庆小南海水泥厂);。
    1.2 实验方法
    1.2.1 流动度测试
    参考DL/T5l93—20O4(环氧树脂砂浆技术规程》,采用机械拌料;无振动成型,养护温度23℃±2℃,相对湿度50 ±5 。
    1.2.2 力学性能测试   用40 mm×40 mm×160 mm三联模成型试件,参照《水泥胶砂强度检验方法》GB/T 17671—1999及《环氧树脂砂浆技术规程>DL/T5193—2004分别测试试件的抗折、抗压强度。
    2 ·结果与讨论
    2.1 实验设计
    本次试验针对环氧砂浆作为高性能灌浆料来设计,试验配比见表1。本文从配合比方面考虑,分析了水泥与环氧树脂比例(C/P)、砂与环氧比例(S/P)等因素的变化对环氧砂浆的性能影响,同时对配制的环氧砂浆进行性能分析。
    
    2.2 s/P对砂浆性能的影响及分析
    A、B、c三组配比进行试验,其各项试验数据如表2和3。
    (1)新拌环氧砂浆性能分析
    
    从表2可以看出,保持C/P不变,随着石英砂与环氧树脂比例的增加(tg即砂含量的增加),砂浆的流动度降低,适应期变短,初凝时间变长,粘结性变差。
    
    以上结果表明:在A,B,C三组实验中,B组流动度最高,适应期最长,这是因为在这组中,砂聚比最小,环氧胶状液体的相对含量相应较高,对于包裹填料比较有富余,因此,能体现出高的流动性且能较长时间保持一定的流动度。同时,因为其环氧基液所占比例较大,则环氧树脂与固化剂固化交联比较充分,因而其砂浆固化所需时间较短,其凝结时间也较其它两组短。粘结性主要体现在环氧体系上,因而随着环氧比例的增加,砂浆便表现出更良好的粘结性。虽然B组表现出了较好的流动陛,但同时由于其高粘结性,因而限制了其施工可操作性;C组虽然粘结性低,但其流动性太差,拌制的砂浆不很均匀,因此,在工程实际中也会存在问题。
    (2)硬化后砂浆性能分析
    由图1可以看出,三组试件的抗压和抗折强度都随着龄期的增长而提高,对于产生上述现象的原因分析:环氧树脂是一种在常温下为透明胶状的物体,在无任何添加剂的情况下会一直保持液态形式,在配制砂浆时就需要添加固化剂使之固化,但固化要经过一段时间才能达到完全固化,因此,随着固化时间的增长,强度也都得到了发展。但是对于同一龄期,砂浆的抗压强度并不是随砂聚比的增加单调递增或递减的,而砂浆的抗折强度则是呈线性递减的(如图2所示)。
       砂浆抗压强度结果如表3和图3所示。由此可看出环氧砂浆的抗压强度随着砂聚比的增加先增后减(各个龄期都是),产生这种现象的原因可能是因为随着砂量的增多,填料的骨架作用越强,抗压强度也随之增强,但随着砂量的进一步增加,环氧树脂的相对含量过于少了,砂和水泥等填料的固结程度就降低了,失去了抗压强度增长的保证,因而砂浆的抗压强度也下降了。
     
    抗折强度并没有和抗压强度出现同样的现象,环氧主要体现抗折性,环氧树脂越多,理论上其抗折强度就越好,而相反填料越多,其收缩越小,这是因为环氧树脂要固化,在与固化剂交联过程中会发生化学键的断裂和结合,并伴随有大量热量的产生,从而使得固化后砂浆产生收缩。B组中环氧的含量为20 ,环氧所占比例最大,则填料相对量减小,因此固化后抗折最高,产生的收缩最大;相反,C组中环氧含量最低,故而呈现完全不同的结果[5]。
    2.3 C/P对砂浆性能的影响及分析
    上面讨论了S/P对环氧砂浆各项性能的影响,而下面将要研究的是C/P对砂浆性能的影响。由于D、E两组试验可操作性都不良,因此此处只进行了个别指标的检测,表4和图4给出了A、D、E三组实验所得的结果。
    
    从试验结果可以得出结论:在三组试验中,环氧砂浆的抗折强度都比较高,l d的强度几乎都达10 MPa以上,但是抗压强度却存在着一定的差异,在环氧砂浆中掺加了水泥填料的比未添加的抗压强度要高,并且随着C/P的增加,其强度也随之提高,而产生该种现象的原因是:在没有添加水泥填料时,砂浆中仅含有环氧体系和砂,环氧体系与砂直接接触,虽然聚合物颗粒可聚集在集料表面,但砂粒间的间隙却难以充分填充,当加入水泥时,水泥不仅包裹了砂,更填充了集料间隙,增强了环氧体系与填料间的粘附力,从而增强了其抗压能力。
    2.4 其它影响因素的分析与讨论
    将五组试件进行对比,成型试件如图4所示。由图中可以看出五组环氧砂浆表面都存在着许多空隙,这说明了各种配比的砂浆在成型时都不密实,而不能密实的原因就在于实验采取的是无振动成型,而环氧树脂的粘性太高造成了插捣时操作困难,并且造成各组砂浆的流动性都偏低,不能达到自流平的效果,因此五组试件都存在着同样的缺点,而操作等因素对硬化后各项性能也会产生影响,所以各项性能的变化也有可能是这些原因导致的。
    此外,对B、D和C、E两对配比进行分析,B、D实验采用的环氧砂浆含量相同,均为20 左右,结果表明环氧树脂所占比例不变时,砂浆的强度随灰砂比的增大而增大,同样的C、E两组实验也证明了此结论,但是对于产生这种现象的原因还不甚明确,有可能是微观的一些原因。
    由于试验条件有限,以上的分析并不能说明影响砂浆性能的所有因素,拌合方式、养护制度和固化剂、稀释剂等对其性能也有影响。有研究表明[1]:固化剂的掺量对其性能有很大影响,当掺量不足时,环氧树脂固化不完全,所以强度低;若固化剂掺量大,则多余的固化剂仅起增塑作用,其抗压强度下降。而稀释剂的添加多是对新拌砂浆流动性和操作性的影响,因为通常的稀释剂多采用的是非活性的,不参与固化反应,在固化过程中就挥发掉了,因此一般不会对固化后砂浆的性能产生影响。此外,环氧树脂配制的砂浆虽然抗折比较好,但其抗压还有待提高,因为环氧树脂本身是塑性材料,然而通过增韧剂和偶联剂的掺加,可以达到改善环氧树脂与无机填料界面作用的效果,从而可以提高抗压强度。
    3 ·结束语
    以参考配合比为基准设计了五组实验,分析S/P和C/P等对砂浆性能的影响,得出如下结论:
    (1)保持C/P不变,随着石英砂与环氧树脂比例的增加(tg即砂含量的增加),砂浆的流动度降低,适应期变短,初凝时间变长,粘结性变差,抗折强度降低,线性收缩率减小;在一定范围内,砂浆的抗压强度随S/P的增加而提高;
    (2)保持S/P不变,掺加了水泥填料的环氧砂浆要比未掺加的抗压强度高,并且随着C/P的增加,其抗压强度提高;
    (3)保证砂浆中环氧所占比例一定时,砂浆的强度随灰砂比的增大而增大;
    (4)综合考虑各项性能,对比五组实验,A组为较好的配比。
    本文对环氧砂浆性能影响因素进行了探讨和分析,配制的环氧砂浆有较高的力学性能和粘结性,虽然其流动度指标距离流动性灌浆料还有一些距离,但是环氧树脂因其憎水性有良好的抗渗性能。
参考文献
[1] 魏涛等.环氧树脂在水工建筑物中的应用[M].北京:化学工业出版,2006.
[2] 陈永等.非离子型水性环氧树脂乳化剂的合成及特性研究[J].应用化工,2006,35(10):786—788


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作者:佚名
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