CN105541232B - 水性环氧乳液修补砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于建筑材料技术应用领域,涉及一种水性环氧乳液修补砂浆及其制备方法。所述水性环氧乳液修补砂浆,按重量百分比计,其原料包含:水性环氧乳液1.5%~24%,固化剂0.15%~4.8%,水泥15%~30%,骨料33%~66%,矿物掺合料4%~8%,化学添加剂0.01%~0.2%以及水2%~8%,且各组分重量百分比之和为100%。与现有技术相比较,本发明的有益效果在于:(1)水性环氧乳液制备方法简便,相反转法制得的乳液稳定性较好;(2)水性环氧乳液绿色环保,无毒无味;(3)可在潮湿、低温、阴雨等复杂条件下施工;(4)水性环氧乳液修补砂浆具有优异的抗折强度、防腐蚀性和可施工性。

Description

水性环氧乳液修补砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术应用领域,涉及一种适用于水工建筑、海港建设、工民建筑以及市政工程的结构性修补修复施工的水性环氧乳液修补砂浆,本发明还涉及所述水性环氧乳液修补砂浆的制备方法。
背景技术
水性环氧乳液修补砂浆主要用于对粘结性和抗渗性有要求的场合,其抗折和抗拉强度可比未掺加水性环氧乳液的砂浆提高一倍,收缩率只有未掺加水性环氧乳液砂浆的40%左右,掺加水性环氧乳液后砂浆的粘结性、抗渗性、抗冻融性、耐磨性、耐酸性和耐其他化学介质性都明显提高。因此,水性环氧乳液修补砂浆多用于水工建筑、海港建设、普通工业和民用建筑以及市政的结构性修补工程。
水性环氧乳液的制备方法主要有机械法、相反转法、固化剂乳化法和化学改性法。固化剂乳化法和化学改性法需要对环氧树脂进行改性,要求的反应条件和生产条件较高。机械法的优点是工艺简单、成本低廉、所需乳化剂的用量较少,但是此方法制备乳液的稳定性一般较差,并且乳液的成膜性能也不太好。相反转法制备的乳液粒径比机械法小,稳定性也比机械法好。
水性环氧乳液修补砂浆目前的主要技术方向都集中在水性环氧乳液的上述合成方法上,对与之配套的水泥基体系涉猎较少。本发明正是从这一点出发,充分利用水泥基体系的配比设计,合理调配砂子级配的前提下在体系中又引入磨细的矿物掺合料,再加入调节性能的触变润滑剂组分,使得整个水泥基体系与相反转法制备的水乳环氧混合均匀后具有更加优良的性能指标。
发明内容
为了解决上述问题,本发明的一个目的是提供一种水性环氧乳液修补砂浆,该修补砂浆具有抗折强度高、防腐性能好、可施工性好等特点。
本发明的另一目的是提供上述水性环氧乳液修补砂浆的制备方法。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
根据本发明的一个方面,本发明的水性环氧乳液修补砂浆,按重量百分比计,其原料包含:
且各组分重量百分比之和为100%。
在本发明优选的实施方案中,本发明的水性环氧乳液修补砂浆,按重量百分比计,其原料包含:
且各组分重量百分比之和为100%。
根据本发明的水性环氧乳液修补砂浆,其中,所述水性环氧乳液是采用相反转法制备的,方法如下:在高速剪切作用下,双酚A型环氧树脂与乳化剂均匀混合,然后缓慢加入水,形成均匀稳定的水性环氧乳液,其中双酚A型环氧树脂与乳化剂的质量比为1:0.02~1:0.065,所制备的水性环氧乳液中固含量为50%~70%;
所述双酚A型环氧树脂为选自环氧树脂E-44和环氧树脂E-51中的一种;
所述乳化剂可以为选自聚氧乙烯芳基醚、聚氧乙烯烷基酯和聚乙二醇改性环氧树脂共聚物中的一种或多种。更具体地,聚氧乙烯芳基醚可以为对壬基酚聚氧乙烯(n=10)醚或对辛基酚聚氧乙烯(n=9)醚,其中n为聚氧乙烯单元中所含基团-CH2-CH2-O-的数目;聚氧乙烯烷基酯可以为聚氧乙烯(n=9)单月桂酸酯,其中n为聚氧乙烯单元中所含基团-CH2-CH2-O-的数目;聚乙二醇改性环氧树脂共聚物可以为聚乙二醇、马来酸酐和环氧树脂E-44酯化后合成的反应性环氧树脂乳化剂。如梁山神舟漆业有限公司生产的乳化剂EP-0244,德国科宁公司生产的乳化剂LS-500;
所述固化剂可以为选自聚酰胺、酰胺基多胺和多胺-环氧加成物中的一种或多种。更具体地,聚酰胺可以为C36二聚体脂肪酸和多亚乙基多胺的缩合反应产物或其改性物;酰胺基多胺可以为C18脂肪酸单体与多亚乙基多胺的缩合反应产物或其改性物;多胺-环氧加成物可以为伯胺与环氧树脂E-44加成反应产物或其改性物。如Air Product公司提供的Epilink701固化剂、Anquamine670固化剂;所述水泥可以为选自普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥中的一种。
所述骨料可以为选自河砂和花岗岩中的一种或多种,且优选所述骨料其粒径分布范围为0.2mm~2mm。
所述矿物掺合料可以为选自粉煤灰、矿渣粉和硅灰中的一种或多种,且所述矿物掺合料的比表面积要求大于800m2/kg,即粉煤灰、矿渣粉为磨细的粉煤灰、矿渣粉。
所述化学添加剂为触变润滑剂和选自减水剂、消泡剂、膨胀剂中的一种或多种的混合物,且在该混合物中触变润滑剂占10%~30%;在这种情况下,触变润滑剂可以最大程度的改善水泥基材料体系,使之与水性环氧乳液混合均匀后产生最优效果;
所述减水剂为粉末状聚羧酸减水剂;
所述消泡剂为粉末状有机硅消泡剂或聚醚消泡剂,如德国明凌化工集团生产的P803消泡剂,美国迈图生产的770D消泡剂,日本艾迪科生产B328F消泡剂;
所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂;更具体地,硫铝酸钙类膨胀剂为CSA膨胀剂;
所述触变润滑剂为改性膨润土或硅酸镁铝。
根据本发明的另一方面,本发明提供所述水性环氧乳液修补砂浆的制备方法,该方法包括:将水泥、骨料、矿物掺合料、化学添加剂和水各原料按照上述重量百分比,在搅拌机中,以65r/min的速度混合搅拌2~4分钟,然后再将水性环氧乳液和固化剂按照上述重量百分比加入其中,搅拌均匀,得到所述水性环氧乳液修补砂浆。
有益效果
与现有技术相比较,本发明特定组成的水性环氧乳液修补砂浆的有益效果在于:(1)水性环氧乳液制备方法简便,相反转法制得的乳液稳定性较好;(2)水性环氧乳液绿色环保,无毒无味;(3)可在潮湿、低温、阴雨等复杂条件下施工;(4)水性环氧乳液修补砂浆具有优异的抗折强度、防腐蚀性和可施工性。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步阐述本发明,下面各实施例仅用于举例说明本发明而非对本发明保护范围的限制。
实施例1
1.制备水性环氧乳液
在60℃烘箱中预热双酚A型环氧树脂E-51;油浴开启,加热至恒温,约57~60℃;称量300g经预热的双酚A型环氧树脂E-51,加入到高剪切乳化分散机中,将该分散机放入油浴槽中,插入搅拌叶,调节转速1000r/min;称量15g切碎后的乳化剂EP-0244,倒入环氧树脂E-51中,分散30min;称取温度约57~60℃的100g清水,缓慢加入环氧树脂E-51和乳化剂EP-0244的混合物中,加水过程中逐步提高转速至3800r/min;保持20min;继续加水约35g,粘度下降时停止加水,保持30min;油浴停止加热,转速降至1000r/min,补足剩余水,总水量为300g,搅拌20min,得到均匀稳定的水性环氧乳液。
2.制备水性环氧乳液修补砂浆
称量P·O 42.5普通硅酸盐水泥186g,磨细矿渣粉(比表面积大于800m2/kg)74g,粉末状聚羧酸减水剂0.36g,P803消泡剂0.18g,硅酸镁铝0.15g,河砂560g,上述制备的水性环氧乳液100g,Epilink701固化剂20g。先将普通硅酸盐水泥、磨细矿渣粉、粉末状聚羧酸减水剂、P803消泡剂、硅酸镁铝和河砂置于搅拌机内以65r/min的速度搅拌120s混合均匀,加入60g水,继续搅拌30s。然后将水性环氧乳液和Epilink701固化剂加入搅拌机内,搅拌3min,制得水性环氧乳液修补砂浆。
3.将制得的水性环氧乳液修补砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具成型,放入养护箱养护,一天后拆模,继续标准养护至相应龄期测试其性能。
4.参照现行行业标准《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》JG/T 336-2011的试验方法,测得水性环氧乳液修补砂浆7d的抗折强度为8.4MPa,抗压强度为38.5MPa;28d抗折强度为12.6MPa,抗压强度为46.9MPa。性能指标符合该标准中适用于承重混凝土结构的加固和修复的指标要求。
实施例2
1.制备水性环氧乳液
在60℃烘箱中预热双酚A型环氧树脂E-44;油浴开启,加热至恒温,约57~60℃;称量300g经预热的双酚A型环氧树脂E-44,加入到高剪切乳化分散机中,将该分散机放入油浴槽中,插入搅拌叶,调节转速1000r/min;称量15g切碎后的乳化剂LS-500,倒入环氧树脂E-44中,分散30min;称取温度约57~60℃的100g清水,缓慢加入环氧树脂E-44和乳化剂LS-500的混合物中,加水过程中逐步提高转速至3800r/min;保持20min;继续加水约35g,粘度下降时停止加水,保持30min;油浴停止加热,转速降至1000r/min,补足剩余水,总水量为300g,搅拌20min,得到均匀稳定的水性环氧乳液。
2.制备水性环氧乳液修补砂浆
称量P·Ⅱ42.5硅酸盐水泥160g,磨细粉煤灰(比表面积大于800m2/kg)80g,粉末状聚羧酸减水剂0.24g,美国迈图产770D消泡剂0.3g,改性膨润土0.21g,CSA膨胀剂0.7g,河砂565g,上述制备的水性环氧乳液120g,Anquamine670固化剂15g。先将硅酸盐水泥、磨细粉煤灰、粉末状聚羧酸减水剂、消泡剂、改性膨润土、CSA膨胀剂和河砂置于搅拌机内以65r/min的速度搅拌120s混合均匀,加入60g水,继续搅拌30s。然后将水性环氧乳液和固化剂加入搅拌机内,搅拌3min,制得水性环氧乳液修补砂浆。
3.将制得的水性环氧乳液修补砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具成型,放入养护箱养护,一天后拆模,继续标准养护至相应龄期测试其性能。
4.参照现行行业标准《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》JG/T 336-2011的试验方法,测得水性环氧乳液修补砂浆7d的抗折强度为6.8MPa,抗压强度为33.5MPa;28d抗折强度为13.4MPa,抗压强度为50.4MPa。性能指标符合该标准中适用于承重混凝土结构的加固和修复的指标要求。
实施例3
1.制备水性环氧乳液
在60℃烘箱中预热双酚A型环氧树脂E-51;油浴开启,加热至恒温,约57~60℃;称量300g经预热的双酚A型环氧树脂E-51,加入到高剪切乳化分散机中,将该分散机放入油浴槽中,插入搅拌叶,调节转速1000r/min;称量15g切碎后的乳化剂LS-500(德国科宁公司产),倒入环氧树脂E-51中,分散30min;称取温度约57~60℃的100g清水,缓慢加入环氧树脂E-51和乳化剂LS-500的混合物中,加水过程中逐步提高转速至3800r/min;保持20min;继续加水约35g,粘度下降时停止加水,保持30min;油浴停止加热,转速降至1000r/min,补足剩余水,总水量为300g,搅拌20min,得到均匀稳定的水性环氧乳液。
2.制备水性环氧乳液修补砂浆
称量P·O 42.5普通硅酸盐水泥230g,硅灰70g,粉末状聚羧酸减水剂0.36g,日本艾迪科产B328F消泡剂0.24g,硅酸镁铝0.2g,河砂500g,上述制备的水性环氧乳液105g,Epilink701固化剂25g。先将普通硅酸盐水泥、硅灰、粉末状聚羧酸减水剂、消泡剂、硅酸镁铝和河砂置于搅拌机内以65r/min的速度搅拌240s混合均匀,加入70g水,继续搅拌30s。然后将水性环氧乳液和固化剂加入搅拌机内,搅拌3min,制得水性环氧乳液修补砂浆。
3.将制得的水性环氧乳液修补砂浆装入40mm×40mm×160mm的模具成型,放入养护箱养护,一天后拆模,继续标准养护至相应龄期测试其性能。
4.参照现行行业标准《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》JG/T 336-2011的试验方法,测得水性环氧乳液修补砂浆7d的抗折强度为8.9MPa,抗压强度为43.3MPa;28d抗折强度为14.8MPa,抗压强度为58.7MPa。性能指标符合该标准中适用于承重混凝土结构的加固和修复的指标要求。

Claims (8)

1.一种水性环氧乳液修补砂浆,按重量百分比计,其原料包含:
且各组分重量百分比之和为100%,其中,
所述水性环氧乳液是采用相反转法制备的;
所述骨料为选自河砂和花岗岩中的一种或多种,所述骨料的粒径分布范围为0.2mm~2mm;
所述矿物掺合料为选自粉煤灰、矿渣粉和硅灰中的一种或多种,且所述矿物掺合料的比表面积大于800m2/kg;
所述化学添加剂为触变润滑剂和选自减水剂、消泡剂、膨胀剂中的一种或多种的混合物,且在该混合物中触变润滑剂占10%~30%;
所述减水剂为粉末状聚羧酸减水剂;所述消泡剂为粉末状有机硅消泡剂或聚醚消泡剂;所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂;所述触变润滑剂为改性膨润土或硅酸镁铝。
2.根据权利要求1所述的水性环氧乳液修补砂浆,按重量百分比计,其原料包含:
且各组分重量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1所述的水性环氧乳液修补砂浆,其特征是,所述水性环氧乳液采用相反转法制备的方法如下:在高速剪切作用下,双酚A型环氧树脂与乳化剂均匀混合,然后缓慢加入水,形成均匀稳定的水性环氧乳液,其中双酚A型环氧树脂与乳化剂的质量比为1:0.02~1:0.065,所制备的水性环氧乳液中固含量为50wt%~70wt%。
4.根据权利要求3所述的水性环氧乳液修补砂浆,其特征是,所述双酚A型环氧树脂为选自环氧树脂E-44和环氧树脂E-51中的一种;所述乳化剂为选自聚氧乙烯芳基醚、聚氧乙烯烷基酯和聚乙二醇改性环氧树脂共聚物中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的水性环氧乳液修补砂浆,其特征是,所述聚氧乙烯芳基醚为对壬基酚聚氧乙烯醚或对辛基酚聚氧乙烯醚,其中,在所述对壬基酚聚氧乙烯醚中n=10,在所述对辛基酚聚氧乙烯醚中n=9,n为聚氧乙烯单元中所含基团-CH2-CH2-O-的数目;所述聚氧乙烯烷基酯为聚氧乙烯单月桂酸酯,其中,在所述聚氧乙烯单月桂酸酯中n=9,n为聚氧乙烯单元中所含基团-CH2-CH2-O-的数目;所述聚乙二醇改性环氧树脂共聚物为聚乙二醇、马来酸酐和环氧树脂E-44酯化后合成的反应性环氧树脂乳化剂。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的水性环氧乳液修补砂浆,其特征是,所述固化剂为选自聚酰胺、酰胺基多胺和多胺-环氧加成物中的一种或多种;所述水泥为选自普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥中的一种。
7.根据权利要求6所述的水性环氧乳液修补砂浆,其特征是,所述聚酰胺为C36二聚体脂肪酸和多亚乙基多胺的缩合反应产物或其改性物;所述酰胺基多胺为C18脂肪酸单体与多亚乙基多胺的缩合反应产物或其改性物;所述多胺-环氧加成物为伯胺与环氧树脂E-44加成反应产物或其改性物。
8.一种制备权利要求1-5中任一项所述的水性环氧乳液修补砂浆的方法,包括:将水泥、骨料、矿物掺合料、化学添加剂和水各原料按照各自重量百分比,在搅拌机中,混合搅拌均匀,然后再将水性环氧乳液和固化剂按照其重量百分比加入其中,搅拌均匀,得到所述水性环氧乳液修补砂浆。
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