緩凝粘合劑在建筑結構緩粘結預應力混凝土中的應用

摘 要：為研究建筑結構緩粘結預應力混凝土中緩凝粘合劑的應用配比，將固化劑與硅膠按照2∶100的比例配制成膠液，澆注后使其固化獲得制備好的硅膠模具，應用試驗材料制備緩凝粘合劑，設計10種鄰苯二甲酸二丁酯與環氧樹脂的混合比例，制備10種不同的樣品，分2批配制緩凝砂漿，用于包裹預應力筋，當混凝土試塊澆筑9 d后，對緩粘結預應力筋實施張拉操作。依照配比的順序共制備30個緩粘結預應力混凝土試件。結果表明，當鄰苯二甲酸二丁酯加入量為25、20 g，環氧樹脂加入量為120、125 g時，緩粘結預應力混凝土試件的力學性能與抗震性能均較好。

關鍵詞：緩凝粘合劑；環氧樹脂；緩粘結預應力混凝土

中圖分類號：

TQ437+.1

文獻標志碼：

A文章編號：

1001-5922（2024）01-0001-04

Application of retarding adhesive in retard-bonded prestressed concrete of building structure

FENG Jingqiao1，WANG Bo2，WANG" Zijin1，YAN Donghan1

（1.Jilin Earthquake Agency，Changchun 130117，China;

2.Key Laboratory of Building Collapse Mechanism and

Disaster Prevention，Sanhe 065201，Hebei China）

Abstract：To study the application ratio of retarding adhesive in retard-bonded prestressed concrete of building structure，the curing agent and silicone were mixed in a ratio of 2∶100 to prepare the glue solution，which was poured and cured to obtain the prepared silicone mold.The retarding adhesive was prepared using the test materials，10 kinds of mixtures of dibutyl phthalate and epoxy resin were designed，and 10 different samples were prepared.The retarding mortar was prepared in two batches for wrapping the prestressed reinforcement.After the concrete test block were cast for 9 days，the retard-bonded prestressed reinforcement were tensioned.A total of 30 retard-bonded" prestressed concrete specimens were prepared according to the sequence of proportions.The results showed that when the amount of dibutyl phthalate was 25 and 20 g，and the amount of epoxy resin was 120" and 125 g，the mechanical and seismic properties of the retard-bonded prestressed concrete specimens were good.

Key words：retarding adhesive;epoxy resin;retard-bonded prestressed concrete

在后張法中，可以將預應力混凝土建筑結構直接分為2種類型：一種是有粘結預應力混凝土建筑結構；另一種則是無粘結預應力混凝土建筑結構。其中后者使用無粘結預應力筋，不進行灌漿，混凝土與鋼筋間保持一定程度的滑動［1］。這種結構施工工序較少，安全性低、抗震性能差，難以在強震地區使用［2］。前者使用粘結預應力筋，然而該結構施工工藝十分復雜，且在施工中必須使用大型張拉設備［3］。

為克服這2種結構各自的缺陷，并結合二者的優點，研究緩凝粘合劑在建筑結構緩粘結預應力混凝土中的應用。

1 試驗材料與儀器

1.1 試驗材料

在試驗中，使用的材料包括環氧樹脂、稀釋劑、固化劑等，具體如表1所示［4］。

1.2 試驗儀器設備

主要試驗儀器設備［5］：

NETZSCH STA 449C型差示掃描量熱儀，皆準儀器設備有限公司；

XD-121A型微機控制電子拉力試驗機，鉑悅儀器有限公司；

LX-A型邵氏硬度計，東來檢測儀器有限公司；

HMD-3型恒溫箱，鉑溫儀器有限公司；

ONK630型真空機，納士機械有限公司；

EXJ-2型攪拌機，盛達傳動攪拌設備制造有限公司；

9000-20000型烘箱，善志儀器設備有限公司；

SE85型黏度計，東來檢測儀器有限公司；

FF243型智能張拉設備以及DE-KFAK型地震載荷模擬裝置，雷姆專業設備生產廠。

1.3 緩凝粘合劑制備

在制備緩凝粘合劑前首先對硅膠模具進行制備。將固化劑與硅膠按照2∶ 100的比例配制成膠液，對膠液進行充分攪拌后將其放入真空機中將其中的氣泡脫除，接著直接澆注入模具中，放入恒溫箱中后使其固化，當完全固化后即獲得制備好的硅膠模具［6］。緩凝粘合劑的制備過程具體如下：

（1）混合鄰苯二甲酸二丁酯與環氧樹脂并進行充分攪拌，當攪拌至黏稠狀后，按照3∶7的比例混合正丁醇與甲苯，混合后取20 g加入到鄰苯二甲酸二丁酯與取環氧樹脂的混合物中，加入10 g領苯二甲酸二丁酯后進行充分攪拌直到混合均勻［7］；

（2）在攪拌機中加入上一步驟的混合物與40 g填料。其中石膏粉、滑石粉、水泥的配比為1∶1∶2；

（3）在上一步驟的混合物中加入固化劑50 g，其中二氰二胺、腰果酚、聚酰胺的配比為2∶2∶1。攪拌均勻后將樣品放入烘箱中，完成緩凝粘合劑的制備［8］。

設計10種鄰苯二甲酸二丁酯與環氧樹脂的混合比例，分別制備10種不同的樣品，具體如表2所示［9］。

1.4 緩粘結預應力混凝土試件制備

在制備緩粘結預應力混凝土試件前，需要制備混凝土［10］。在制備混凝土時，水、減水劑、中砂、石灰石碎石以及硅酸鹽水泥的用量分別為20、50、78、120和0.5 kg。

在澆筑混凝土時，共制備30個立方體試塊，試塊尺寸為700 cm×300 cm×300 cm，在25 ℃的溫度條件下對試塊進行9 d的養護［11］。

其中緩凝砂漿分別按照

各種材料用量及表2進行配比，共配置10種緩凝砂漿［12］。該批緩凝砂漿主要用于使用塑料布包裹預應力筋。其中，河砂、水泥、水、減水劑、膨脹劑與緩凝粘合劑的第1批緩凝砂漿配置用量分別為13、13、4、0.7、0.07和0.265 kg，第2批則分別為13、13、6、0.7、0.07和0.265 kg。

其中緩凝砂漿同樣分別按照表2進行配比，共配置10種緩凝砂漿。該批緩凝砂漿主要用于使用PVC塑料管對預應力筋進行包裹。

在制備緩凝砂漿時，試驗中的緩凝時間為11 d。當混凝土試塊澆筑9 d后，對緩粘結預應力筋進行張拉。此時緩凝砂漿還未完全凝結，當完成張拉后，緩凝砂漿會逐漸凝結硬化。依照表2配比的順序共制備30個緩粘結預應力混凝土試件，其中試件A1～A10用于測試拉剪強度，試件B1～B10用于測試彎曲強度，試件C1～C10用于測試抗震性能。

2 性能測試

2.1 緩凝粘合劑固化過程研究

隨著固化時間的增加，緩凝粘合劑的黏度變化情況如圖1所示。

隨著固化反應不斷進行，緩凝粘合劑的固化過程表現出3個階段，第1個階段是固化初期，此時緩凝粘合劑為具備流動性的液體狀態，黏度最大，超過80 MPa·s。第2個階段是固化中期，固化反應增大，黏度大幅降低。第3個階段是固化后期，緩凝粘合劑呈現固體狀態，黏度消失。

隨著固化時間的增加，緩凝粘合劑的硬度變化情況如圖2所示。

在固化后期，開始能夠測量緩凝粘合劑的硬度，隨著固化反應不斷進行，緩凝粘合劑的硬度逐漸增加，最終達到最大。

2.2 力學性能測試

首先使用微機控制電子拉力試驗機對試件的拉剪強度進行測試，測試結果如表3所示。

由表3可知，在緩凝粘合劑樣品序號為7、8時，緩粘結預應力混凝土試件拉剪強度較大。當鄰苯二甲酸二丁酯加入量為15 g，環氧樹脂加入量為130 g時，緩粘結預應力混凝土試件的拉剪強度達到最高，為52.853 MPa；此后在鄰苯二甲酸二丁酯加入量逐漸增加，環氧樹脂加入量逐漸減少的情況下，緩粘結預應力混凝土試件的拉剪強度大幅下降。

使用智能張拉設備對試件的抗彎性能進行測試，在測試中，采用的加載方式為三分點兩點靜力同步單調加載方式，需要進行多次加載，直到試件達到最大承載力。設置的加載速度為5 kN/min，以達到緩慢加載的效果。首先對極限彎矩與開裂彎矩進行測試，測試結果如表4所示。

由表4可知，當鄰苯二甲酸二丁酯加入量為20 g，環氧樹脂加入量為125 g時，緩粘結預應力混凝土試件的開裂彎矩與極限彎矩均達到最高，其中開裂彎矩達到256.30 kN·m，極限彎矩達到448.63 kN·m。當鄰苯二甲酸二丁酯加入量為25 g，環氧樹脂加入量為120 g時，試件的開裂彎矩與極限彎矩也較高。

2.3 抗震性能測試

利用C1～C10試件對抗震性能進行測試。在測試中，使用的加載裝置為地震載荷模擬裝置，有2種加載制度，一種是恒軸力加載制度，另一種是拉-壓變軸力加載制度，在預應力筋與混凝土中部布設應變片，對對應位置的應變進行測量，測量結果如表5所示。

由表5可知，當鄰苯二甲酸二丁酯加入量為25、20、15 g，環氧樹脂加入量為120、125、130 g時，緩粘結預應力混凝土試件的預應力筋應變與混凝土應變都較小，分別在40、27 kPa左右。

3 結語

在緩凝粘合劑與緩粘結預應力混凝土的制備與關聯性研究中發現，鄰苯二甲酸二丁酯與環氧樹脂的配比會影響緩粘結預應力混凝土的性能。通過多種測試發現了較佳配比，取得了一定研究成果。

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