混凝土用環氧防護涂料的研究

薛光輝

(北京東方雨虹防水技術股份有限公司，北京 101309)

1 引言

混凝土是一種非均質的多孔脆性材料，其內部存在大量的孔隙，抗拉強度低并且缺乏韌性，外界張力、沖擊或者荷載會致其產生裂縫。新建混凝土工程，施工時的溫度應力或是養護不當也會產生裂縫。經驗表明對于這些裂縫必須及時進行修補，否則隨著裂縫的擴張會使混凝土的性能下降，產生嚴重后果[1-5]。但如果刨除舊混凝土建筑重新澆注，不僅會帶來人力、物力和財力的巨大浪費，造成巨大的經濟損失，而且會延誤工期。而混凝土建筑的裂縫修補不但操作簡單、工期短，而且能帶來巨大的經濟效益和社會效益。長期以來人們對工程結構的維修費用投入急劇增長，修補材料已逐漸成為研究的熱點。常用的修補材料有水泥砂漿、特種砂漿和其它高性能混凝土等。

環氧樹脂漿液具有常溫固化，固化后抗壓和抗拉強度高，粘結能力強，以及能抵抗酸、堿、溶劑侵蝕的特點，是一種較好的補強、固結用的防水材料，在國內外得到廣泛的應用。但通用型環氧樹脂防水材料質地較脆，柔韌性較差，易開裂，大大降低了環氧樹脂修補材料的使用壽命，限制了環氧樹脂材料在混凝土修補領域中的應用。

筆者在對環氧樹脂防水材料進行研究后，得到了柔韌性較好、粘度較低、具有能滲透進水泥基材固結成膜的環氧樹脂防水材料。

2 實驗研究

2.1 實驗原材料

改性環氧樹脂（環氧值0.42～0.48），柔性芳烴樹脂，改性脂肪胺固化劑，反應型稀釋劑，惰性填料，功能性助劑，反應型助劑。

2.2 基本原理

環氧樹脂黏度大，因而提高環氧樹脂用量會使涂料粘度升高從而影響其滲透能力，且成本大幅提高，但環氧樹脂的減少又會影響涂料的強度以及柔韌性，本文對這方面進行一定的探討。該涂料為甲乙雙組分涂料。

改性環氧樹脂為小分子量環氧樹脂，經加熱、催化得到改性環氧樹脂。改性脂肪胺固化劑采用共混復配的方式得到。

助劑對于該環氧體系有著重要作用，其中消泡劑適量添加可以消除固結體內空隙，使其擁有較高的強度。流平劑能夠使涂層表面狀態良好。分散劑能使體系分散均勻，特別是在加入惰性填料的時候能夠起到使填料分散均勻的作用。防沉劑能保證體系穩定性，防止填料沉降。

2.3 涂料的制備

2.3.1 涂料A組分的制備

先將改性環氧樹脂及柔性芳烴樹脂混合均勻，邊攪拌邊加入反應型稀釋劑、防沉劑、分散劑、附著力增進劑、消泡劑、流平劑，經充分攪拌混合均勻。

2.3.2 涂料B組分的制備

在改性固化劑中加入催化劑經充分攪拌混合均勻。

2.3.3 涂料的配制

將A 組分與B 組分按相應比例，經攪拌混合均勻。

3 討論與結果

3.1 改性環氧樹脂用量對固化物的影響

表1 樹脂用量對抗壓強度的影響

根據表1 數據，在環氧樹脂與柔性芳烴樹脂比例分別為7∶5 及2∶1 時抗壓強度最高。柔性芳烴樹脂用量過高時，體系固化速度過慢且強度較低。環氧樹脂較高時強度有一定局限，最大值在80 左右。根據成本柔性芳烴樹脂價格較高，故采用環氧樹脂與柔性芳烴樹脂為7∶5 左右的配比。

3.2 反應型活性稀釋劑添加量對材料抗壓強度的影響

本涂料使用了一種能夠與環氧樹脂同時參加反應的性能活潑、粘度較低的稀釋劑。該稀釋劑在最終固結體中能有效與環氧體系交聯從而提升固結體的性能。

表2 稀釋劑對固結體性能的影響

根據表 2 數據可以得出，反應型稀釋劑的添加量在9%～12%時28d 養護期抗壓強度為最佳值。由于反應型活性稀釋劑價格較為昂貴，因此縮減使用量采用9%的比例。

3.3 改性復配后的甲乙組分配比對抗壓強度的影響

表3 樹脂用量對抗壓強度的影響

根據表3 數據可以得出A/B 組分配比在100∶15～100∶20之間具有較高的抗壓強度。固化劑加入量少，則體系無法快速反應，反應完全后不能達到有效強度；而固化劑添加過多，則固化速度很快，能在短時間內達到穩定，但其強度很低。因此得到良好的固結體必須使A/B 組分比例適當。

3.4 結論

該防水涂料的性能測試數據見表4。該高性能環氧樹脂防水材料過程采用改性環氧樹脂、改性環氧固化劑使固結體交聯度提高，同時采用反應型稀釋劑進一步提升其力學性能，最終得到一種環氧樹脂涂料，機械性能大幅提升。該涂料固含量（質量）可達99%以上，屬無溶劑環保型材料。該涂料用于對混凝土表面的防護且能增強混凝土本身的耐久性。同時該涂料粘度在50mPa·s 左右，粘度較低，亦可用作混凝土裂縫修補的灌漿材料。

表4 高性能環氧防水涂料進行綜合性能測試數據

[1] 劉登良，主編.涂料工藝[M].北京：化學工業出版社，2009.12

[2] 孫曼靈，吳良義.環氧樹脂應用原理與技術[M].北京：機械上業出版社.2002

[3] 厲偉光,徐玲玲.MMA 基混凝土修補材料收縮性能的改善[J].混凝土， 2005(11):27-29

[4] 冀玲方，李養平.高分子化學灌漿材料及其在混凝土防滲堵漏工程中的應用[J]. 江蘇化工，2002，30(6)：42-44.

[5] 蔣元, 韓素芳.混凝土工程病害與修補加固[M].北京:海洋出版社,1996.

[6] 楊玉昆,余云照等.合成膠粘劑[M].北京：科學出版社.1980

[7] 張捷.混凝士缺陷水下修補技術[J].大壩與安全，2004(5)：8-13.

[8] 復旦大學高分子科學系高分子科學研究所.高分子實驗技術[M].上海：復旦大學出版社,1996.