CN107652931A - 一种桥梁加固修复专用结构胶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥梁加固修复专用结构胶，属于高分子胶黏剂技术领域。本发明产品以环氧树脂为树脂基体，与固化剂、降粘剂、增塑剂、补强剂和偶联剂混合制得；其中固化剂是由对苯二甲醛和活性混合料混合而成，而活性混合料是由苯酚、多聚甲醛、二乙烯三胺和硫脲等反应制得；其中降粘剂是由改性植物油和45#白油制得，而改性植物油是植物油在磷酸催化条件下，进行环氧化改性制得。本发明所得桥梁加固修复专用结构胶的粘结强度得到了有效的提高。

Description

一种桥梁加固修复专用结构胶
技术领域
本发明公开了一种桥梁加固修复专用结构胶，属于高分子胶黏剂技术领域。
背景技术
随着国民经济的持续增长，城市进程的加快，高速公路和高速铁路建设日新月异，然而随之出现的汽车超载、铁路提速等现象对现有桥梁结构也是新的考验。在超载和高速情况下，桥梁结构在使用工程中经常出现裂缝，这些裂缝如不及时修补必然引起桥梁结构承载力降低，甚至引起桥梁结构倒塌。而且原来旧的桥梁由于使用时间较长，设计荷载偏低，在使用过程也会出现病害（裂缝、坏化），这些都会危及桥梁的使用寿命，必须对健康状况不良的桥梁结构进行加固补强，以满足使用要求。
近30年来，出现了许多桥梁结构加固的工程实例，在桥梁加固技术改造方面，特别是混凝土结构的加固补强，积累了丰富的实践经验，取得了丰硕的成果。加固方法很多，粘钢加固技术就是其中一种有效的加固方法。它是将钢板用结构胶粘牢于被加固的混凝土构件外部，保证混凝土与板材作为一个新的整体，共同受力达到加固补强的目的。它克服了常用传统的加固方法，如增大截面法，在强度、刚度和稳定性方面，对时间、空间及材料等方面的要求。在工程实践中将板材粘贴于被加固的钢筋混凝土梁受力部位表面，不仅能最充分地发挥板材的强度，封闭粘贴部位加固构件的裂缝，约束混凝土变形，而且能有效地提高加固构件的刚度与抗裂性。除此之外，粘钢加固法的整个施工流程所需的时间约1～2天，比其他加固法大大节省了施工时间，且其施工工序只包括清理和修补构件表面、拌胶粘贴、加压固化等，工艺简便且易达到操作要求。
然而，在灌注粘钢加固中，加固效果的好坏和结构胶的性能优良直接相关。目前的桥梁加固修复用结构的胶粘结性能不佳，但由于新工艺大范围应用的时间不长，对所用结构胶的研究资料很少，而且结构胶性能的影响因素较为复杂，有必要对桥梁加固用结构胶的组成、性能及应用进行深入的研究。桥梁加固用结构胶，其力学性能必须满足加固后结构的承载能力要求。在结构胶使用过程中，首先保证的应该是其使用力学性能。力学性能优良可以保证被加固的桥梁结构达到原有的承载能力水平，从而保证桥梁结构的使用要求。对结构胶的组成、性能进行研究，对结构胶在桥梁加固工程中的推广和应用具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是：针对传统桥梁加固修复胶粘结强度不佳的问题，提供了一种桥梁加固修复专用结构胶。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种桥梁加固修复专用结构胶，是由以下重量份数的原料组成：
环氧树脂 60～100份
固化剂 30～40份
降粘剂 10～20份
增塑剂 8～10份
补强剂 5～10份
偶联剂 3～5份
所述降粘剂为改性植物油和45#白油按质量比为1：1～3：1混合而成；所述改性植物油具体改性过程为：
按重量份数计，依次取30～60份植物油，0.2～0.6份尿素，20～40份双氧水和磷酸混合液，8～15份乙酸，先将植物油、尿素和乙酸加入反应器，恒温搅拌混合20～30min后，缓慢滴加双氧水和磷酸混合液，滴加完毕后，继续恒温搅拌反应3～5h，再经洗涤、分离和减压蒸馏，得改性植物油；
所述固化剂是由以下重量份数的原料组成：10～30份对苯二甲醛，30～40份活性混合料。
所述环氧树脂为环氧树脂E-42、环氧树脂E-51或环氧树脂E-44中的任意一种。
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。
所述补强剂为液体聚硫橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶或丁基橡胶中的任意一种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
所述植物油为蓖麻油、大豆油、葵花籽油或棉籽油中的任意一种。
所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为50：1～80：1混合而成。
所述活性混合料制备过程为：按重量份数计，依次取4～8份促进剂DMP-30，16～20份苯酚，20～30份多聚甲醛，18～20份二乙烯三胺，15～18份硫脲混合后，恒温搅拌反应后真空脱水，即得活性混合料。
本发明的有益效果是：
（1）本发明技术方案通过在体系中添加由改性植物油和45#白油复配而成的降粘剂，以降低环氧树脂体系的粘度，改善产品的流动性，提高产品对桥梁表面的浸润能力和湿润能力，有利于产品渗透进入桥梁孔隙结构内部，另外，植物油经环氧改性后，分子结构中带有环氧基团，改性植物油的加入，可直接参与环氧树脂的固化反应，提高产品固化后的韧性，从而提高产品粘结强度；
（2）本发明技术方案通过添加以对苯二甲醛和活性混合料组成的固化剂，对苯二甲醛分子结构中含苯环结构，其分子大小相比于常规小分子固化剂而言较大，可有效增大交联网络间隙，且苯环刚性结构的加入，可有效提高环氧树脂交联网络的稳定性，而交联网络间隙的增大，可有利于活性混合料的渗入，从而在产品体系中引入较多的酚羟基、-CS基和-NH基等活性基团，提高体系的反应活性，使产品在使用过程中，在常温条件下即可实现快速完全固化，从而使产品使用后的粘结强度进一步提升。
具体实施方式
按重量份数计，依次取30～60份植物油，0.2～0.6份尿素，20～40份双氧水和磷酸混合液，8～15份乙酸，先将植物油、尿素和乙酸加入带回流冷凝管的四口烧瓶，并将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为45～50℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌混合20～30min后，再通过滴液漏斗以4～6mL/min速率向四口烧瓶中滴加双氧水和磷酸混合液，待滴加完毕，继续于温度为60～65℃，转速为400～600r/min条件下，恒温搅拌反应3～5h，待反应结束，得混合产物，用质量分数为3～5%碳酸钠溶液洗涤所得混合产物3～5次，再经静置分层，分离去除水相，得油相产物，并将所得油相产物于真空度为0.06～0.08MPa条件下，减压蒸馏2～3h，得改性植物油，再将所得改性植物油与45#白油按质量比为1：1～3：1混合，得降粘剂；按重量份数计，在反应釜中依次加入4～8份促进剂DMP-30，16～20份苯酚，20～30份聚合度为40～80的多聚甲醛，18～20份二乙烯三胺，15～18份硫脲，于温度为75～85℃，转速为300～500r/min条件下，恒温搅拌反应4～6h后，真空脱水1～2h，出料，得活性混合料，再按重量份数计，依次取10～30份对苯二甲醛，30～40份活性混合料，混合后，于超声频率为45～55kHz条件下，超声分散45～60min，得固化剂；按重量份数计，依次取60～100份环氧树脂，30～40份固化剂，10～20份降粘剂，8～10份增塑剂，5～10份补强剂，3～5份偶联剂，用搅拌机以800～1000r/min转速搅拌混合2～4h，出料，即得桥梁加固修复专用结构胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-42、环氧树脂E-51或环氧树脂E-44中的任意一种。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。所述补强剂为液体聚硫橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶或丁基橡胶中的任意一种。所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。所述植物油为蓖麻油、大豆油、葵花籽油或棉籽油中的任意一种。所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为50：1～80：1混合而成。
实例1
按重量份数计，依次取60份植物油，0.6份尿素，40份双氧水和磷酸混合液，15份乙酸，先将植物油、尿素和乙酸加入带回流冷凝管的四口烧瓶，并将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合30min后，再通过滴液漏斗以6mL/min速率向四口烧瓶中滴加双氧水和磷酸混合液，待滴加完毕，继续于温度为65℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应5h，待反应结束，得混合产物，用质量分数为5%碳酸钠溶液洗涤所得混合产物5次，再经静置分层，分离去除水相，得油相产物，并将所得油相产物于真空度为0.08MPa条件下，减压蒸馏3h，得改性植物油，再将所得改性植物油与45#白油按质量比为3：1混合，得降粘剂；按重量份数计，在反应釜中依次加入8份促进剂DMP-30，20份苯酚，30份聚合度为80的多聚甲醛，20份二乙烯三胺，18份硫脲，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，真空脱水2h，出料，得活性混合料，再按重量份数计，依次取30份对苯二甲醛，40份活性混合料，混合后，于超声频率为55kHz条件下，超声分散60min，得固化剂；按重量份数计，依次取100份环氧树脂，40份固化剂，20份降粘剂，10份增塑剂，10份补强剂，5份偶联剂，用搅拌机以1000r/min转速搅拌混合4h，出料，即得桥梁加固修复专用结构胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述补强剂为液体聚硫橡胶。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述植物油为蓖麻油。所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为80：1混合而成。
实例2
按重量份数计，在反应釜中依次加入8份促进剂DMP-30，20份苯酚，30份聚合度为80的多聚甲醛，20份二乙烯三胺，18份硫脲，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，真空脱水2h，出料，得活性混合料，再按重量份数计，依次取30份对苯二甲醛，40份活性混合料，混合后，于超声频率为55kHz条件下，超声分散60min，得固化剂；按重量份数计，依次取100份环氧树脂，40份固化剂，20份45#白油，10份增塑剂，10份补强剂，5份偶联剂，用搅拌机以1000r/min转速搅拌混合4h，出料，即得桥梁加固修复专用结构胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述补强剂为液体聚硫橡胶。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述植物油为蓖麻油。所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为80：1混合而成。
实例3
按重量份数计，依次取60份植物油，0.6份尿素，40份双氧水和磷酸混合液，15份乙酸，先将植物油、尿素和乙酸加入带回流冷凝管的四口烧瓶，并将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合30min后，再通过滴液漏斗以6mL/min速率向四口烧瓶中滴加双氧水和磷酸混合液，待滴加完毕，继续于温度为65℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应5h，待反应结束，得混合产物，用质量分数为5%碳酸钠溶液洗涤所得混合产物5次，再经静置分层，分离去除水相，得油相产物，并将所得油相产物于真空度为0.08MPa条件下，减压蒸馏3h，得改性植物油，再将所得改性植物油与45#白油按质量比为3：1混合，得降粘剂；按重量份数计，在反应釜中依次加入8份促进剂DMP-30，20份苯酚，30份聚合度为80的多聚甲醛，20份二乙烯三胺，18份硫脲，于温度为85℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌反应6h后，真空脱水2h，出料，得活性混合料；按重量份数计，依次取100份环氧树脂，40份活性混合料，20份降粘剂，10份增塑剂，10份补强剂，5份偶联剂，用搅拌机以1000r/min转速搅拌混合4h，出料，即得桥梁加固修复专用结构胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述补强剂为液体聚硫橡胶。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述植物油为蓖麻油。所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为80：1混合而成。
实例4
按重量份数计，依次取60份植物油，0.6份尿素，40份双氧水和磷酸混合液，15份乙酸，先将植物油、尿素和乙酸加入带回流冷凝管的四口烧瓶，并将四口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为50℃，转速为500r/min条件下，恒温搅拌混合30min后，再通过滴液漏斗以6mL/min速率向四口烧瓶中滴加双氧水和磷酸混合液，待滴加完毕，继续于温度为65℃，转速为600r/min条件下，恒温搅拌反应5h，待反应结束，得混合产物，用质量分数为5%碳酸钠溶液洗涤所得混合产物5次，再经静置分层，分离去除水相，得油相产物，并将所得油相产物于真空度为0.08MPa条件下，减压蒸馏3h，得改性植物油，再将所得改性植物油与45#白油按质量比为3：1混合，得降粘剂；按重量份数计，依次取100份环氧树脂，40份对苯二甲醛，20份降粘剂，10份增塑剂，10份补强剂，5份偶联剂，用搅拌机以1000r/min转速搅拌混合4h，出料，即得桥梁加固修复专用结构胶。所述环氧树脂为环氧树脂E-42。所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。所述补强剂为液体聚硫橡胶。所述偶联剂为硅烷偶联剂。所述植物油为蓖麻油。所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为80：1混合而成。
对比例：河南某科技有限公司生产的桥梁加固修复结构胶。
将实例1至4所得桥梁加固修复专用结构胶和对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：
检测结构胶与混凝土抗剪和抗拉强度，采用C50混凝土制作成70mm×70mm×40mm试块，养护28天后用于试验。钢板采用Q235制作成15mm×20mm×5mm试件，钢板表面经油污处理和喷砂处理，粘合前进行丙酮处理。试验的测试过程和数据处理按照《混凝土加固设计规范》进行。具体检测结果如表1所示：
表1
由表1检测结果可知，本发明所得桥梁加固修复专用结构胶的粘结强度得到了有效的提高。

Claims (8)

1.一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：是由以下重量份数的原料组成：
环氧树脂 60～100份
固化剂 30～40份
降粘剂 10～20份
增塑剂 8～10份
补强剂 5～10份
偶联剂 3～5份
所述降粘剂为改性植物油和45#白油按质量比为1：1～3：1混合而成；所述改性植物油具体改性过程为：
按重量份数计，依次取30～60份植物油，0.2～0.6份尿素，20～40份双氧水和磷酸混合液，8～15份乙酸，先将植物油、尿素和乙酸加入反应器，恒温搅拌混合20～30min后，缓慢滴加双氧水和磷酸混合液，滴加完毕后，继续恒温搅拌反应3～5h，再经洗涤、分离和减压蒸馏，得改性植物油；
所述固化剂是由以下重量份数的原料组成：10～30份对苯二甲醛，30～40份活性混合料。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述环氧树脂为环氧树脂E-42、环氧树脂E-51或环氧树脂E-44中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯或环氧硬脂酸辛酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述补强剂为液体聚硫橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶或丁基橡胶中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂或铝酸酯偶联剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述植物油为蓖麻油、大豆油、葵花籽油或棉籽油中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述双氧水和磷酸混合液是由质量分数为30%双氧水和质量分数为75%磷酸按体积比为50：1～80：1混合而成。
8.根据权利要求1所述的一种桥梁加固修复专用结构胶，其特征在于：所述活性混合料制备过程为：按重量份数计，依次取4～8份促进剂DMP-30，16～20份苯酚，20～30份多聚甲醛，18～20份二乙烯三胺，15～18份硫脲混合后，恒温搅拌反应后真空脱水，即得活性混合料。
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CN109111885A (zh) * 2018-07-20 2019-01-01 吴伟华 一种环氧树脂基粘钢胶
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CN105131878A (zh) * 2015-08-14 2015-12-09 山西省交通科学研究院 一种低温环境下桥梁加固用结构胶及其制备方法

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