緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用膠粘劑稠度擾動性試驗(yàn)研究

摘要：通過對緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用膠粘劑材料的成分以及從生產(chǎn)到施工階段的膠粘劑材料的稠度擾動性進(jìn)行了系統(tǒng)分析，同時開展了不同類型緩粘結(jié)膠粘劑在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存及施工階段從緩粘結(jié)鋼絞線取膠時產(chǎn)生擾動的恢復(fù)期進(jìn)行試驗(yàn)研究，從稠度指標(biāo)的變化入手進(jìn)行評價、分析，得出了不同類型緩粘結(jié)膠粘劑的擾動恢復(fù)期及在不同環(huán)節(jié)下緩粘結(jié)膠粘劑稠度的擾動規(guī)律，對緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線產(chǎn)品的稠度控制指標(biāo)的檢測提供了合理、快速、有效的方法。

關(guān)鍵詞：緩粘結(jié)"膠粘劑"稠度"擾動性

中圖分類號：TU502

Experimental"Research"on"the"Consistency"Disturbance"of"Special"Adhesives"for"Retard-Bonded"Prestressing"Steel"Strands

WU"Zhuanqin1，2"""FAN"Yunyun1""LIU"Shunfeng1""ZHANG"Huanle1""LIU"Sijing1

（1."Beijing"Zhaofuji"New"Materials"Technology"Development"Co.，"Ltd.，Beijing，"100029"China；2."Zhongyan"Zhaoke"（Beijing）"Technology"Co.，"Ltd.，Beijing，"102488"China）

Abstract："This"article"provides"a"systematic"analysis"of"the"composition"of"special"adhesive"materials"for"retard-bonded"prestressing"steel"strands"and"thenbsp;consistency"disturbance"of"adhesive"materials"from"production"to"construction"stages，"and"conducts"experimental"research"on"the"recovery"period"of"disturbances"generated"by"different"types"of"retard-bonded"adhesives"extracting"binders"from"retard-bonded"steel"strands"at"production，"transportation，"storage"and"construction"stages."This"paper"evaluates"and"analyzes"the"changes"of"consistency"indicators，"and"obtains"the"disturbance"recovery"period"of"different"types"of"retard-bonded"adhesives"and"the"disturbance"law"of"the"consistency"of"retard-bonded"adhesives"at"different"links，"which"provides"a"reasonable，"fast"and"effective"method"for"detecting"the"consistency"control"indicators"of"retard-bonded"prestressing"steel"strand"products.

Key"Words："Retard-bonded；Adhesive；Consistency；Disturbance

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)因其既具有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工簡便的優(yōu)點(diǎn)、又具備有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的傳力機(jī)制而在工業(yè)與民用建筑工程、鐵路與公路橋梁工程、市政工程、水利工程、特種工程等領(lǐng)域呈規(guī)模化應(yīng)用態(tài)勢[1]。

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的技術(shù)特性通過緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，而根據(jù)緩"結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線產(chǎn)品的構(gòu)造形式（見圖1）可知，緩粘結(jié)膠粘劑是緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的核心，其工作機(jī)理為：在張拉適用期內(nèi)，通過鋼絞線的張拉作用，對緩粘結(jié)膠粘劑產(chǎn)生擾動，觸發(fā)緩粘結(jié)膠粘劑良好的流變性，保障了預(yù)應(yīng)力鋼絞線在護(hù)套內(nèi)自由地伸縮、變形；張拉完成后，緩粘結(jié)膠粘劑因擾動產(chǎn)生的作用逐漸恢復(fù)，并在預(yù)定時間內(nèi)固化、達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度[2-3]。根據(jù)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會《大直徑緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》（"T/CECS"10097—2020）[4]標(biāo)準(zhǔn)的要求，緩粘結(jié)應(yīng)力技術(shù)的類型、張拉適用期、高溫稠度下降率等質(zhì)量指標(biāo)都是通過檢測緩粘結(jié)膠粘劑的稠度變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)的。而緩粘結(jié)膠粘劑的稠度在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存、施工及張拉等環(huán)節(jié)，是否受到生產(chǎn)工藝、原材料性能、配方種類及放置時間的影響產(chǎn)生而不同的擾動，目前國內(nèi)各科研機(jī)構(gòu)及專業(yè)公司鮮有研究。

為此，本文對緩粘結(jié)膠粘劑的成分及從生產(chǎn)到施工階段的稠度擾動性進(jìn)行分析，開展緩粘結(jié)膠粘劑擾動恢復(fù)期的試驗(yàn)研究，以期為產(chǎn)品的應(yīng)用和檢測提供合理、快速、有效的方法。

1緩粘結(jié)膠粘劑稠度擾動性分析

1.1緩粘結(jié)膠粘劑的組分

依據(jù)緩粘結(jié)膠粘劑的技術(shù)特性要求，緩粘結(jié)膠粘劑的組分由環(huán)氧樹脂、固化劑、稀釋劑、增韌劑、觸變劑、填料等構(gòu)成[5-6]。具體敘述如下。

（1）環(huán)氧樹脂是賦予緩粘結(jié)膠粘劑粘附特性及機(jī)械特性的主要成分，它在被膠接件表面固化后所形成的膠層有良好的強(qiáng)度和耐久性。

（2）固化劑，直接與環(huán)氧樹脂進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，使主體高分子材料從線型高聚物變成高度交聯(lián)的網(wǎng)形高聚物。

（3）稀釋劑，降低緩粘結(jié)膠粘劑的粘度、增加浸潤性，在制備過程中使各種組分分散更均勻以及在涂塑過程中避免膠層厚薄不均。

（4）增韌劑，含有活性基團(tuán)，直接參與緩粘結(jié)膠粘劑的固化反應(yīng)，改善緩粘結(jié)膠粘劑的脆性和低溫性能。

（5）觸變劑，令緩粘結(jié)膠粘劑在力的作用下具有良好的流動性，在力的作用消失后又具有保持一定形態(tài)的特性，同時改善緩粘結(jié)膠粘劑內(nèi)填料的沉降。

（6）填料，降低膠粘劑的成本；更重要的是可改善緩粘結(jié)膠粘劑的物理機(jī)械性能，如提高抗壓與抗彎強(qiáng)度、耐老化性和降低體積收縮率，以及具有觸變性。

緩粘結(jié)膠粘劑通過上述的組分實(shí)現(xiàn)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力的技術(shù)特性要求，并且具有一定的觸變屬性，該屬性令緩粘結(jié)膠粘劑在受到擾動（攪動、壓力或其他機(jī)械作用等）時稠度變大、停止擾動后稠度逐漸回降。

1.2緩粘結(jié)膠粘劑的制備

緩粘結(jié)膠粘劑的制備，需要首先對緩粘結(jié)膠粘劑各組分進(jìn)行精確稱量，然后將固體物質(zhì)分別在干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分干燥，再將環(huán)氧樹脂、稀釋劑、固化劑、增韌劑等液體物質(zhì)逐一加入到反應(yīng)釜中，將各組分充分混合均勻，然后將干燥后的各固體物質(zhì)逐一投入到反應(yīng)釜中，混合均勻并至膏狀，再將攪拌好的緩粘結(jié)膠粘劑材料經(jīng)三輥研磨機(jī)進(jìn)行研磨，使其混合更加均勻，并排除攪拌過程中卷入的氣泡，最后進(jìn)行放料和包裝。

緩粘結(jié)膠粘劑在制備工藝過程中受機(jī)械作用，緩粘結(jié)膠粘劑具有良好的稠度指標(biāo)和流變性，保障了各組分的充分、均勻混合；當(dāng)該機(jī)械作用消失，緩粘結(jié)膠粘劑的稠度逐漸回降。

1.3緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的制備

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的制備工藝如圖2所示。為保障緩粘結(jié)膠粘劑均勻地涂覆于預(yù)應(yīng)力鋼絞線上，在涂覆操作時施加一定的壓力作用。

1.4緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉施工

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線在工程張拉施工時，千斤頂對預(yù)應(yīng)力鋼絞線施加張拉力，緩粘結(jié)膠粘劑在此過程中受到擾動使其稠度變大、流動性提高，保障了預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉效果，張拉結(jié)束后稠度逐漸回降。

1.5緩粘結(jié)膠粘劑稠度擾動性小結(jié)

綜上所述，緩粘結(jié)膠粘劑的稠度在拌制、涂覆與緩粘結(jié)鋼絞線張拉環(huán)節(jié)均受到不同程度的擾動。緩粘結(jié)膠粘劑自身的觸變屬性令其在受擾動時稠度增大，進(jìn)而保障制備、涂覆及張拉環(huán)節(jié)的功能要求。擾動作用結(jié)束后，緩粘結(jié)膠粘劑的稠度會逐漸下降，但該過程與緩粘結(jié)膠粘劑的固化反應(yīng)無關(guān)。經(jīng)過一定的擾動恢復(fù)期，擾動對稠度的影響完全消失。隨時間的推移，稠度進(jìn)入緩慢降低的過程，該過程是與緩粘結(jié)膠粘劑的固化反應(yīng)相關(guān)聯(lián)的[7]。

2緩粘結(jié)膠粘劑稠度擾動恢復(fù)期試驗(yàn)研究

本試驗(yàn)對緩粘結(jié)膠粘劑的稠度從緩粘結(jié)鋼絞線生產(chǎn)完成后，分階段在緩粘結(jié)鋼絞線成品中取膠而產(chǎn)生擾動的恢復(fù)期分別進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過對稠度指標(biāo)的變化進(jìn)行評價、分析。

2.1試驗(yàn)材料

目前國內(nèi)常用的緩粘結(jié)膠粘劑根據(jù)適用環(huán)境分為三個類型，并劃定了這三類的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期與標(biāo)準(zhǔn)固化期，詳見表1。本文則是針對這三類緩粘結(jié)膠粘劑開展實(shí)驗(yàn)研究。

2.2測試階段

2.2.1生產(chǎn)擾動試驗(yàn)

對表1中每種類型的緩粘結(jié)膠粘劑（緩粘結(jié)鋼絞線）在生產(chǎn)后馬上取膠制樣，并在制樣后的第1天、第3天、第5天、第7天、第9天、第12天、第15天、第18天、第21天分別進(jìn)行測試。

2.2.2儲運(yùn)及布筋階段擾動試驗(yàn)

對表1中每種類型的緩粘結(jié)膠粘劑（緩粘結(jié)鋼絞線）放置于自然環(huán)境下，在放置的15天、30天、60天取膠制樣，每組試樣在制樣后的第1天、第3天、第5天、第7天、第9天、第12天、第15天、第18天、第21天分別進(jìn)行測試。

2.3試件制作

2.3.1生產(chǎn)擾動試驗(yàn)

本項(xiàng)試驗(yàn)試件的制備按《潤滑脂和石油脂錐入度測定法》（GB/T269—1991）[8]中全尺寸工作器和1/4比例工作器兩種不同尺寸的工作器的要求執(zhí)行。

2.3.2儲運(yùn)及布筋階段擾動試驗(yàn)

本項(xiàng)試驗(yàn)試件的制備按《潤滑脂和石油脂錐入度測定法》（GB/T269—1991）中1/4比例工作器的要求執(zhí)行。

在向工作器中裝填緩粘結(jié)膠粘劑時須在振動臺上不停震動容器，令緩粘結(jié)膠粘劑填裝密實(shí)，隨后將緩粘結(jié)膠粘劑的表面刮平整。

2.4稠度測試

（1）將裝填好的試件于25"℃下靜置24"h，隨后按《潤滑脂和石油脂錐入度測定法》（GB/T"269—1991）中不工作錐入度的規(guī)定測定稠度。

（2）測定時錐體的下落時間為（5.0±0.1）s。

（3）每組分別取5次測量結(jié)果的算術(shù)平均值。

（4）稠度的單位為0.1"mm。

3結(jié)果與討論

3.1生產(chǎn)擾動試驗(yàn)的稠度比較

根據(jù)上述要求，不同類型的緩粘結(jié)膠粘劑（緩粘結(jié)鋼絞線）在不同時間下的不同工作器尺寸的稠度測試數(shù)據(jù)見表2。

由表2可以看出，不同類型、不同工作器尺寸的緩粘結(jié)膠粘劑在第7天前稠度值呈振蕩趨勢，分析是由于緩粘結(jié)膠粘劑受攪拌內(nèi)力影響處于不穩(wěn)定的時期，外在表現(xiàn)為稠度值的變化大且沒有規(guī)律可循；在第7天之后，稠度進(jìn)入穩(wěn)定期，分析是因?yàn)閿_動的影響全部解除，稠度值在一段時間內(nèi)持續(xù)緩慢下降，而該緩慢下降是由于緩粘結(jié)膠粘劑進(jìn)入正常的固化反應(yīng)階段。

3.2儲運(yùn)及布筋階段取膠擾動試驗(yàn)的稠度比較

根據(jù)2.1-2.4的要求，不同類型的緩粘結(jié)膠粘劑（緩粘結(jié)鋼絞線）于自然環(huán)境下不同時間從鋼絞線上取膠后的稠度測試數(shù)據(jù)見表3。

由表3可以看出，該試驗(yàn)的緩粘結(jié)膠粘劑的擾動恢復(fù)規(guī)律與3.1試驗(yàn)是一致的。該現(xiàn)象分析是因緩粘結(jié)膠粘劑受各類外力影響而處于不穩(wěn)定時期的稠度屬性特征是一樣的。

4結(jié)語

本文通過對不同取樣階段和不同尺寸工作器的緩粘結(jié)膠粘劑稠度的監(jiān)測、研究發(fā)現(xiàn)：

（1）不同類型的緩粘結(jié)膠粘劑受擾動后的恢復(fù)規(guī)律基本相同；（2）緩粘結(jié)膠粘劑受生產(chǎn)擾動后的擾動恢復(fù)期為7天；（3）"工作器尺寸對緩粘結(jié)膠粘劑受擾動后的恢復(fù)規(guī)律無影響；（4）在常規(guī)運(yùn)輸、儲存及施工的不同環(huán)節(jié)，從緩粘結(jié)鋼絞線上取膠，緩粘結(jié)膠粘劑稠度的擾動性與生產(chǎn)環(huán)節(jié)稠度的擾動規(guī)律一致。

通過上述對緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用粘合劑稠度擾動性的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究得出的結(jié)論，建議在實(shí)際工程應(yīng)用中，如需通過檢測緩粘結(jié)膠粘劑的稠度控制相關(guān)的質(zhì)量指標(biāo)，建議在取樣后第7天進(jìn)行測量，試樣的稠度是比較穩(wěn)定的。除此之外，取樣時可不考慮緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線專用粘合劑的類型和工作器的尺寸對稠度穩(wěn)定性的影響。

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