混凝土修復材料固化時間影響因素分析

冀有明

摘要：在篩選出環氧樹脂、乙二胺、丙酮作為快速修復材料的膠凝材料體系的基礎上，通過對修復材料的組成設計確定了各組分用量比例關系，研究了各組分用量對固化時間的影響。在大量實驗的基礎上，確定了快速修復混凝土膠凝材料組分比例為環氧樹脂：乙二胺：丙酮=1：0.06：0，配置好的混凝土4小時強度達到50MPa以上，完全達到強度要求。

關鍵詞：快速修復 環氧樹脂 固化

1 概述

混凝土建筑物或構件破壞以后，目前常用的修復辦法是采用早強水泥、噴涂聚合物水泥砂漿、粘貼玻璃纖維布、粘鋼加固等，因為要解決新老混凝土的結合和修補混凝土的快速凝固問題，修復一般比較困難。聚合物混凝土（砂漿）是用高分子聚合物與骨料配制而成的一種性能優良的特種混凝土，其中樹脂-無機復合膠凝材料基混凝土在建筑物及構件修復領域應用比較廣泛，其無機組分具有良好的耐久性，且本身結構比較致密，外界侵蝕介質很難進入材料內部，其抗環境介質侵蝕能力比較強，非常符合建筑物或構件的修補要求。因此，本文著重研究樹脂-無機復合膠凝材料的各個組分的用量對其固化時間的影響。

2 實驗材料

根據樹脂-無機復合膠凝材料基混凝土的配置原理及組分，選擇膠體環氧樹脂、固化劑乙二胺、稀釋劑丙酮和填充料石子、砂和水泥等原材料。

3 實驗安排

3.1 快速修復材料組成設計。快速修復材料組成設計包括集料設計和膠凝材料組分比例設計。

3.1.1 集料設計。通過致密堆積的方法設計快速修復材料集料組成，按照1m3設計快速修復材料各組分比例，如表1所示。

3.1.2 膠凝材料設計。①環氧樹脂與乙二胺4小時固化試驗，如表2所示：

試驗表明在不加入稀釋劑丙酮的情況下，環氧樹脂與乙二胺能在4小時內完全固化，且在一定的摻量范圍內，固化時間隨乙二胺摻量的增加而減少。

②環氧樹脂、乙二胺和丙酮4小時固化試驗。由表3可知，環氧樹脂在丙酮與環氧樹脂質量比為0.15時，乙二胺與環氧樹脂質量比為0.15時，固化速度快，在4小時內完全固化，且摻入丙酮后，材料的固化時間有所延遲。下一步試驗選用乙二胺與環氧樹脂質量比為0.15試驗。

③溫度對環氧樹脂4小時固化的影響

試驗表明溫度在40℃、45℃、50℃時，乙二胺與環氧樹脂質量比在0.10～0.15之間，膠凝材料均能在4h內完全固化，且溫度45℃時，固化時間最短，固化速度最快。

④膠凝材料和砂4小時固化試驗。試驗用砂在試驗前都在養護溫度下預熱，通過上面的試驗，減少丙酮用量，丙酮與環氧樹脂用量比為0.05。

試驗試件強度為68MPa，達到快速修復材料的時間和強度要求。

⑤膠凝材料、砂和石子4小時固化試驗。

3.2 環氧樹脂與乙二胺配比設計。根據試驗過程需要進行如下試驗設計，見表7。

以上試驗可得出乙二胺與環氧樹脂質量之比范圍為0.05-0.07，丙酮與環氧樹脂B質量之比范圍為0-0.03，丙酮用量越少，快速修復材料4小時強度越高，但是丙酮用量對快速修復材料的流動性有影響，加入丙酮的快速修復材料成型比較容易，試件密實。

4 試驗結果與分析

4.1 乙二胺對快速修復材料固化時間影響。不加入稀釋劑丙酮的情況下，環氧樹脂與乙二胺能在4小時內完全固化，且在一定的摻量范圍內，固化時間隨乙二胺摻量的增加而減少。

4.2 丙酮對快速修復材料固化時間影響。丙酮在環氧樹脂膠凝材料中起稀釋環氧樹脂作用，對固化時間影響很大，試驗表明，丙酮用量對固化時間的影響是線性的影響關系，丙酮用量越多，固化時間越長。

4.3 集料對快速修復材料固化時間影響。集料不參與環氧樹脂的固化反應，對固化時間影響不大。但是對集料進行預熱處理，能提高環氧樹脂固化環境溫度，提高固化速度，所以試驗前對集料和填充料進行預熱處理；但是同時對填充料和集料有要求。

4.4 溫度對快速修復材料固化時間影響。試驗表明溫度在40℃、45℃、50℃時，乙二胺與環氧樹脂質量比在0.10～0.15之間，膠凝材料均能在4h內完全固化，且溫度45℃時，固化時間最短，固化速度最快。

5 結論

①以環氧樹脂（E-44）、固化劑乙二胺、稀釋劑丙酮和集料所組成的快速修復材料混合料能滿足快速修復施工需要。②固化時間隨乙二胺摻量的增加而減少。③丙酮在環氧樹脂膠凝材料中起稀釋環氧樹脂作用，對固化時間影響很大，丙酮用量越多，固化時間越長。④溫度45℃時，固化時間最短，固化速度最快。⑤膠凝材料組分比例為環氧樹脂︰乙二胺︰丙酮=1︰（0.05-0.07）︰（0-0.03），其中最佳組成為環氧樹脂︰乙二胺︰丙酮=1︰0.06︰0，對修復材料流動性要求比較高時，可以在一定的范圍內調整丙酮的用量來提高修復材料的流動性，但必須少用。

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