預應力鋼絞線緩粘結膠粘劑的制備及性能分析

董晨（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

預應力鋼絞線緩粘結膠粘劑的制備及性能分析

董晨
（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

為研制出適應不同施工條件的預應力鋼絞線緩粘結膠粘劑配方，通過分析確定了緩粘結膠粘劑主要材料環氧樹脂、固化劑、填料等的選取，固化劑的添加量以及膠粘劑的配比。采用模擬實際工程的施工條件的方法，對緩粘結膠粘劑進行60℃恒溫固化試驗，測定膠黏劑的固化時間，選定較合理的固化劑和緩粘結膠粘劑配比。研制出的Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2膠粘劑配方能夠滿足常規工程結構和散熱條件較差的工程結構施工要求。

超緩粘結；膠粘劑；預應力鋼絞線；固化劑

1 引言

緩粘結預應力鋼絞線是將緩粘結膠粘劑涂覆在預應力鋼絞線上，外包高密度聚乙烯外套制成，是對傳統預應力技術的一次重大革新。緩粘結膠粘劑具有一定的流動性，對鋼材有良好的附著力，膠粘劑在預應力混凝土結構的施工期內，具有良好的工藝性能。施工后隨著時間的延續，固化后的膠粘劑將預應力鋼絞線和結構混凝土牢固的粘結在一起［1］，形成有粘結預應力結構。緩粘結預應力技術具有無粘結預應力技術簡便易行的施工優點，并且克服了工藝復雜的有粘結預應力技術，使工程結構的力學性能得以顯著改善。

根據預應力混凝土結構設計和施工的要求，筆者在以往研究的基礎上，對緩粘結膠粘劑從組成材料的選用、配比的確定；膠粘劑的穩定性試驗；膠粘劑的物理性能等方面，進行了試驗研究工作。本文將簡述緩粘結膠粘劑的制備及性能研究。

2 緩粘結膠粘劑的制備

通過金屬腐蝕理論可知，應力狀態下的預應力鋼絞線，在中性或堿性介質中被腐蝕的可能性較小，因此緩粘結膠粘劑應是非酸性的。從以上要求出發，膠粘劑的主劑應選用環氧樹脂；固化劑應選用偏堿性的；填料應選用堿性或中性的物質。將這些物質通過物理過程均勻的拌合在一起，制成緩粘結膠粘劑。

2.1 主要材料

2.1.1 膠粘劑主劑采用E51環氧樹脂

由于緩粘結預應力鋼筋的特性要求，選擇膠粘劑中的主劑為E51環氧樹脂。從膠粘劑的拌和和涂覆工藝要求來看，低分子量的E51環氧樹脂是緩粘結預應力筋膠粘劑主劑的首選［2］。這種環氧樹脂在固化過程中，不僅有較高的內聚力，而且能夠與被涂覆物的表面產生很強的粘附力，同時收縮率也比其他樹脂低，固化后的E51環氧樹脂膠粘劑具有良好的強度與剛性。

2.1.2 固化劑

緩粘結膠粘劑對E51環氧樹脂的固化過程是緩慢的，根據這一要求，公司選取了Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2三種型號的固化劑，用它們與E51環氧樹脂配制成緩粘結膠粘劑。E51環氧樹脂分子式見圖1。

圖1 E51環氧樹脂分子式

2.1.3 增塑劑

增塑劑用于降低膠粘劑的粘度，改進其工藝性能，但會降低膠粘劑的強度、彈性模量，不易過多添加。選取鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）作為增塑劑。

2.1.4 填料

填料采用普通硅酸鹽水泥，它能降低緩粘結膠粘劑固化過程中的放熱量，減少固化中的收縮率，進而減少緩粘結預應力鋼絞線的內應力，使應力分布更均勻。填料可以增加緩粘結膠粘劑的粘稠度，進而提高其在鋼絞線上的附著性和均勻性。

2.1.5 懸浮劑

懸浮劑可以使填料更好的與環氧樹脂相溶混，形象的描述是“托住填料，避免沉淀”。氣相SiO2作為懸浮劑，加量一般為主劑環氧質量的1.5%～3.0%。

2.2 配比及制備

2.2.1 配比

緩粘結膠粘劑應滿足緩粘結預應力鋼絞線的實際成產工藝的要求，以及工程使用的要求。從緩粘結膠粘劑的粘度、流動性，對預應力鋼筋表面的附著力、親和力，膠粘劑固化情況等因素研究分析，最后確定出緩粘結膠粘劑的配為：

E51環氧樹脂：固化劑：懸浮劑氣相SiO2：填料水泥=100：10.5～3：1.5：200。

固化劑的添加量如表1所示。

表1 固化劑的添加量 /%

2.2.2 制備

3 緩粘結膠粘劑在60℃恒溫固化試驗

緩粘結預應力鋼絞線布設在混凝土結構中，伴隨著結構混凝土的澆筑，水泥水化會使結構混凝土溫度升高至60℃左右。當混凝土結構所處于較好的散熱環境時，60℃的溫度可持續48～60 h，然后溫度開始下降；當混凝土結構處于較差的散熱環境時，60℃的溫度可持續10天后才開始下降。本文所述的恒溫固化試驗，模擬實際工程的施工，將不同配比的緩粘結膠粘劑試樣，至于60℃的電熱鼓風箱中，讓其在上述條件下固化。通過緩粘結膠粘劑在60℃恒溫條件下的變化情況，通過時間的延續，觀察緩粘結膠粘劑的變化狀況，并對其性能進行分析研究。

3.1 試驗設備

（1）101-3BS電熱鼓風干燥箱 1臺；（2）0～4000電子天平（感量0.1 g）1臺；（3）0.38L密封罐50個；（4）零量工具；（5）HBOVп+型粘度計1臺。

3.2 緩粘結膠粘劑試樣

試驗中將不同種類的固化劑按表2的加量進行組合，配制成3組，共計27個緩粘結膠粘劑試樣。配制好的緩粘結膠粘劑是均勻的粘稠狀黑色液體，其密度為（1.95±0.1）g/cm3，初始粘度一般為（3.5～7.5）×104 MPa·s［3］。

3.3 試驗過程

將上述27個緩粘結膠粘劑試樣放置于60℃的電熱鼓風干燥箱內，進行恒溫固化試驗。隨著時間的延續，緩粘結膠粘劑不斷發生變化，我們對其顏色、粘度等方面進行觀察、測定，并將變化狀況進行記錄。試驗初期的粘度變化［4］，可采用旋轉粘度計進行測試；試樣達到中期后，粘度明顯發生變化，需可測量高粘度的HBOV-II+型粘度計進行測試；待試樣達到后期，膠粘劑已接近固化，不斷觀察其固化狀態，直至完全固化。

3.4 試驗結果分析

3.4.1 采用Ⅵ'—1固化劑的緩粘結膠粘劑試樣

本組緩粘結膠粘劑試樣采用Ⅵ'—1型號固化劑，以E51環氧樹脂為主劑，氣相SiO2作懸浮劑，水泥作填料。在60℃的恒溫條件下，緩粘結膠粘劑的變化狀況如表2所示。從表中膠粘劑的工作時間來看，固化劑加量在主劑量的4.5%～6.0%時，緩粘結膠粘劑的工作時間在4～7天，完全固化時間在9～25天，滿足一般工程結構的施工需求；觀察較低的固化劑加量試樣，在主劑量的3.5%時，其工作時間延長至26天，完全固化時間也延長至53天，可滿足處于散熱條件較差的工程結構的施工要求。

表2 Ⅵ'—1固化劑緩粘結膠粘劑在恒溫60℃條件下的變化

3.4.2 采用Ⅵ—1—1固化劑的緩粘結膠粘劑試樣

本組緩粘結膠粘劑試樣采用Ⅵ—1—1型號固化劑，以E51環氧樹脂為主劑，氣相SiO2作懸浮劑，水泥作填料。在60℃的恒溫條件下，緩粘結膠粘劑的變化狀況如表3所示。從表中緩粘結膠粘劑的工作時間和完全固化時間來看，固化劑加量在主劑量的3.5%～6.0%范圍內，與Ⅵ'—1組試樣的試驗結果基本一致，同樣可以適應各類工程結構施工的要求。

表3 Ⅵ—1—1固化劑緩粘結膠粘劑在恒溫60℃條件下的變化

3.4.3 采用Ⅵ—1—2固化劑的緩粘結膠粘劑試樣

本組緩粘結膠粘劑試樣采用Ⅵ—1—2型號固化劑，以E51環氧樹脂為主劑，氣相SiO2作懸浮劑，水泥作填料。在60℃的恒溫條件下，緩粘結膠粘劑的變化狀況如表4所示。從表中膠粘劑的工作時間來看，固化劑加量在主劑量的3.0%～4.0%時，能夠滿足一般工程結構的施工需求；觀察較低的固化劑加量試樣，在主劑量的3.0%時，其工作時間延長至25天，完全固化時間也延長至74天，可滿足處于散熱條件較差的工程結構的施工要求。

表4 Ⅵ—1—2固化劑緩粘結膠粘劑在恒溫60℃條件下的變化

3.4.4 添加增塑劑（DBP）的緩粘結膠粘劑試樣

以E51環氧樹脂為主劑，Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2固化劑分別作固化劑，DBP作增塑劑，氣相SiO2作懸浮劑，水泥作填料配制的緩粘結膠粘劑，在60℃的恒溫條件下，膠粘劑的固化狀況與不添加DBP的緩粘結膠粘劑試樣相近，沒有增加緩粘結膠粘劑的工作時間，也沒有延長其完全固化時間，在實際的工程結構應用中，無實用價值。

4 結論

固化后的膠粘劑是黑色致密，具有光澤的固體。在工程應用中，根據使用的要求，選用合適配比的膠粘劑。以E51環氧樹脂為主劑，Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2固化劑分別作固化劑，氣相SiO2作懸浮劑，水泥作填料配制的緩粘結膠粘劑，在60℃的恒溫條件下，采用本文試驗中所確定膠粘劑的配制工藝，均可配制出適合工程結構使用的緩粘結膠粘劑。在常規工程結構中應用時，緩粘結膠粘劑中Ⅵ'—1型固化劑的加量控制在4.5%～6.0%，Ⅵ—1—1型固化劑加量控制在3.5%～6.0%，Ⅵ—1—2固化劑加量控制在3.0%～4.0%范圍內，可滿足施工要求。在散熱條件較差的工程結構中應用時，緩粘結膠粘劑需采用較低的固化劑的加量，一般控制在3.0%～3.5%范圍內，可滿足施工要求。

［1］劉文華，朱龍，劉立軍，等.新型緩黏結預應力體系的試驗研究［J］.中國港灣建設，2009（1）：25-32.

［2］楊玉昆，廖增琨，余云照，等.合成膠粘劑［M］.北京：科學出版社，1980.

［3］程時遠，李盛彪，黃世強.膠粘劑［M］.北京：化學工業出版社，2001.

［4］GB/T 7123.1-2002，膠粘劑適用期的測定［S］.

Preparation and Performance Analysis of and on Retard-Bonded Adhesive for Pre-stressing Steel Strand

DONG Chen
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

In order to develop the recipe for retard-bonded adhesive used for pre-stressing steel strand in different execution conditions，the author analyzes and determines the selection of main material for retardbonded adhesive such as epoxy resin，curing agent and stuffing，the addition of curing agent and the ratio of adhesive.With the method of simulating the construction conditions of actual project，constant temperature curing test at 60℃is conducted on retard-bonded adhesive to measure the curing time in order to choose the reasonable ratio of curing agent and retard-bonded adhesive.AdhesivesⅥ'-1、Ⅵ-1-1、Ⅵ-1-2 with developed recipe can meet the construction requirements by normal engineering structure and engineering structure with poor heat dissipation conditions.

extra retard-bonded；adhesive；pre-stressing steel strand；curing agent

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.025

2015-11-13

2015-11-25

董晨（1985—），工程師，主要從事新產品研發、科研管理等工作。