CN110205069A - 一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，所述环氧结构胶粘剂由A组分和B组分混合调制而成，施工时A、B组分混合比例按3：1重量比调制，其中，A组分包含双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、稀释剂、增韧剂、气相二氧化硅、硅微粉、短纤维、硅烷偶联剂、紫外线吸收剂、消泡剂，B组分包含酚醛改性聚酰胺‑胺，自催化改性脂环胺，腰果酚缩醛胺，高活性硅烷偶联剂。本发明通过双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和稀释剂、增韧剂等复配，加入短纤维和填料等，具有可操作时间长、强度增长快、可适应不同操作环境温度、较好耐湿热老化性和长寿命使用期的特点，更适合应用于桥梁的节段预制拼装施工。

Description

一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂
技术领域
本发明属于桥梁结构建筑领域，具体涉及一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂。
背景技术
节段预制施工技术是近几十年以来发展迅速的一种桥梁施工方法，其原理是将桥梁部件沿某一方向或多个方向划分为若干个节段，节段预制完成后运至桥位，再将其安装就位，通过采用预应力钢束或预应力钢筋或普通钢筋或钢构件，使各个节段连接成为整体并达到设计要求。与传统的原位现浇、挂篮悬臂浇注等桥位浇筑混凝土施工技术相比，桥梁预制节段拼装技术具有施工速度快、质量控制好、占地少、成桥后混凝土收缩小以及竣工后桥梁线形变化不大等优点，且能够实现机械化、标准化施工，施工过程也更加环保，在国内外桥梁建设中得到了广泛的应用。
桥梁预制节段拼装技术又分为湿接缝、干接缝和胶接缝，由于湿接缝拼装需在桥位进行钢筋绑扎、浇注混凝土，因此存在施工工序多、设备利用率低、施工工期长、施工质量不易保证等问题，并受到温度和天气的制约，而且现浇混凝土与预制混凝土龄期差异较大，结构线形不易控制，故现在湿接缝主要用于合龙段的误差校准。干接缝拼装对结构预制施工工艺的精度要求高，施工不易控制，对于混凝土结构而言拼接后接缝不易密贴，易存在接缝面不平整、接缝开裂等质量问题，从而造成接缝处局部应力集中破坏、接缝漏水等病害发生。胶接缝的应用条件则较为宽松，目前被广泛应用于预制拼装桥梁的施工中。胶接缝用结构胶的主要作用是：施工时润滑接缝面，使节段容易定位；降低因接缝面凹凸不平而引起的应力集中；保证结构受力在接缝面处的传递，使结构受力更合理；阻止水分、污染物等有害物质进入桥梁结构，腐蚀结构部件。目前，国内公路市政桥梁预制节段施工采用的胶粘剂大都为国外公司产品，如瑞士西卡公司Sikadur 31 SBA环氧结构胶、美国亨斯迈公司爱牢达XH 111系列环氧结构胶等产品。
桥梁节段预制拼装施工方法在国内铁路桥梁上的应用处于起步阶段，铁路具有车辆高速行驶带来的高速、重载、交变冲击等特点，铁路桥梁结构尺寸相对较大，对桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂的要求更为严格和特殊，而且铁路工程属于百年工程，胶粘剂的耐老化、长寿命等性能要求需得到保证。
为满足桥梁工程施工及桥梁结构各种性能的要求，桥梁节段预制拼装法施工所用的环氧结构胶必须具有如下性能：
(1)节段拼装法桥梁施工由胶粘剂涂刷、节段连接等多道工序组成，所用的胶粘剂应具有较长的适用期以满足各工序对时间的要求。
(2)为了提高节段拼装法建桥速度并保证桥梁质量，对所用胶粘剂固化物的抗压强度应有严格的要求：12h不小于40MPa，24h不小于60MPa，7d不小于75MPa，固含量大于99％等。
(3)具有较好的可操作性能，胶粘剂应具有一定的触变性，便于涂刮而无流挂现象。适用不同季节施工时温度的变化，应有不同配方的固化体系。
(4)由于地理位置(南北方湿度差别大)和天气(季节性)等原因，预制梁体湿度不可控，要求所用胶粘剂对湿度不敏感。
(5)铁路桥梁属于百年工程，胶粘剂应具有良好的耐老化性能和耐强酸、碱腐蚀等。
(6)不含有对钢筋有腐蚀和影响混凝土结构耐久性的成分，不含有可挥发性的溶剂。
国际、国内与此施工方法配套的专用结构胶粘剂很少，因为很难同时满足上述要求，而国内铁路的快速发展又急需匹配的节段预制桥梁拼接用胶粘剂。
发明内容
本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂。
本发明的技术方案是：一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，所述环氧结构胶粘剂由A组分和B组分混合调制而成，施工时A、B组分混合比例按3：1重量比调制，A组分为环氧树脂组分，B组分为固化剂组分，其中，
A组分包含的成分以及各成分的重量配重为：
B组分包含酚醛改性聚酰胺-胺，自催化改性脂环胺，腰果酚缩醛胺，高活性硅烷偶联剂。
所述B组分为了环氧结构胶粘剂适用于不同环境温度，存在不同组分配比，其中
适用温度5℃～20℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1：1：1.2：0.2；
适用温度15℃～30℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1：0.6：1.6：0.2；
适用温度25℃～40℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1.4：0.2：1.6：0.2。
所述双酚A环氧树脂优选环氧值为0.45～0.55范围的双酚A环氧树脂。
所述氢化双酚A环氧树脂优选环氧值为0.43～0.53范围的氢化双酚A环氧树脂。所述酚醛环氧树脂优选环氧值为0.5～0.6范围的酚醛环氧树脂。
所述稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚和辛基缩水甘油醚中的一种或几种。
所述增韧剂选为CYH-277、端羧基丁腈橡胶、超支化聚醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
所述短纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种。
所述硅烷偶联剂为KH-560(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH-570(甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、A151(乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷)或A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)中的至少一种。
所述紫外线吸收剂为UV531、UV9、UV328、UV329、UV326中的至少一种。
本发明通过双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和稀释剂、增韧剂等复配，加入短纤维和填料等，与特殊的固化体系结合制备的环氧结构胶粘剂，具有可操作时间长、强度增长快、可适应不同操作环境温度、较好耐湿热老化性和长寿命使用期的特点，更适合应用于桥梁的节段预制拼装施工。
具体实施方式
以下，通过实施例对本发明进行详细说明：
一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，所述环氧结构胶粘剂由A组分和B组分混合调制而成，施工时A、B组分混合比例按3：1重量比调制，A组分为环氧树脂组分，B组分为固化剂组分，其中，
A组分包含的成分以及各成分的重量配重为：
B组分包含酚醛改性聚酰胺-胺，自催化改性脂环胺，腰果酚缩醛胺，高活性硅烷偶联剂。
所述B组分为了环氧结构胶粘剂适用于不同环境温度，存在不同组分配比，其中
适用温度5℃～20℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1：1：1.2：0.2；
适用温度15℃～30℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1：0.6：1.6：0.2；
适用温度25℃～40℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1.4：0.2：1.6：0.2。
所述双酚A环氧树脂优选环氧值为0.45～0.55范围的双酚A环氧树脂。
所述氢化双酚A环氧树脂优选环氧值为0.43～0.53范围的氢化双酚A环氧树脂。所述酚醛环氧树脂优选环氧值为0.5～0.6范围的酚醛环氧树脂。
所述稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、1，2-环己二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚和辛基缩水甘油醚中的一种或几种。
所述增韧剂选为CYH-277、端羧基丁腈橡胶、超支化聚醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
所述短纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种。
所述紫外线吸收剂为UV531、UV9、UV328、UV329、UV326中的至少一种。
所述硅烷偶联剂选自KH-560(γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)、KH-570(甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、A151(乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷)或A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)至少其中一种。
所述聚酰胺-胺(PAMAM)是一种树枝状超支化脂肪胺，具有与传统线型分子截然不同的拓扑结构，具有高度支化结构、数目众多的端基，分子量接近单分散，分子间缠结作用很弱等特点。因此，其物理、化学性质非常独特，熔融温度低，常温为液体，低温很难结晶。作为环氧固化剂时，因其分子量大，活性偏低，经曼尼希改性，分子内引入酚羟基，增大反应活性，改善室温固化性能和潮湿环境下的固化能力，具有适用期长，开始固化后本体强度增长快的特点(PAMAM结构式和改性PAMAM反应式如下所示)。该类固化剂改善了小分子胺刺激性大，易氧化，耐湿热差的缺点。PAMAM可为4官能，8官能，16官能伯胺基产品。
其中所述自催化改性脂环胺：利用迈克尔加成反应，在脂环胺上引入叔胺基团，合成有自催化功能的环氧固化剂，提升低温固化工艺可行性。脂环族因其结构原因，耐老化性好，光学性能优，与环氧固化后硬度高。其中脂环胺可为甲基环己二胺，1，3-环己二甲胺，异佛尔酮二胺，甲基环戊二胺，4，4′-二氨基二环己基甲烷，3，3′-二甲基-4，4′-二氨基二环己基甲烷等。其中1，3-环己二甲胺的自催化改性反应式如下所示：
其中所述腰果酚缩醛胺：腰果酚含带双键的烷基侧链，利用腰果酚、多聚甲醛和脂环胺反应，制备腰果酚缩醛胺，具有黏度低，低温固化性能好，适用期长，固化物韧性好，耐水、耐腐蚀等优点，大量应用在钢构防腐领域。腰果酚缩醛胺选用的原料胺为脂环胺，可选择甲基环己二胺、1，3-环己二甲胺，异佛尔酮二胺，甲基环戊二胺，4，4′-二氨基二环己基甲烷，3，3′-二甲基-4，4′-二氨基二环己基甲烷等。
其中所述高活性硅烷偶联剂含仲胺基和硅氧烷基，可在环氧树脂与混凝土界面之间建立化学键连接，提升界面粘接强度和整体结构的耐湿热老化性能。可选自ND-42(苯胺甲基三乙氧基硅烷)、Y-9669(N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)的其中一种。
所述氢化双酚A环氧树脂相较于普通环氧具有耐紫外、耐候及黏度低等特点。
所述酚醛环氧树脂具有高强度、高耐热及优良的耐水防腐、耐湿热老化性能。
实施例一
A组分
双酚A环氧树脂：30份，氢化双酚A环氧树脂：25份，酚醛环氧树脂：15份，稀释剂：16份，增韧剂：10份，气相二氧化硅：7份，硅微粉(400目)：95份，短纤维：4份，硅烷偶联剂：1份，紫外线吸收剂：0.12份，消泡剂：0.06份。
B组分
酚醛改性聚酰胺-胺：20份，自催化改性脂环胺：20份，腰果酚缩醛胺：24份，高活性硅烷偶联剂：4份。
所述高活性硅烷偶联剂为ND-42(苯胺甲基三乙氧基硅烷)。
A组分∶B组分＝3∶1(重量比)，使用温度5℃～20℃。
实施例二
A组分
双酚A环氧树脂：35份，氢化双酚A环氧树脂：20份，酚醛环氧树脂：15份，稀释剂：10份，增韧剂：15份，气相二氧化硅：7份，硅微粉(400目)：100份，短纤维：5份，硅烷偶联剂：1份，紫外线吸收剂：0.12份，消泡剂：0.06份。
B组分
酚醛改性聚酰胺-胺：20份，自催化改性脂环胺：12份，腰果酚缩醛胺：32份，高活性硅烷偶联剂：4份。
所述高活性硅烷偶联剂为Y-9669(N-苯基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷)。
A组分∶B组分＝3∶1(重量比)，使用温度15℃～30℃。
实施例三
A组分
双酚A环氧树脂：40份，氢化双酚A环氧树脂：15份，酚醛环氧树脂：15份，稀释剂：10份，增韧剂：15份，气相二氧化硅：6份，硅微粉(400目)：106份，短纤维：5份，硅烷偶联剂：1
份，紫外线吸收剂：0.12份，消泡剂：0.06份。
B组分
酚醛改性聚酰胺-胺：28份，自催化改性脂环胺：4份，腰果酚缩醛胺：32份，高活性硅烷偶联剂：4份。
所述高活性硅烷偶联剂为Y-9669(N-苯基-Y-氨丙基三甲氧基硅烷)。
A组分∶B组分＝3∶1(重量比)，使用温度25℃～40℃。
对上述3例配方样品分别进行性能检测包括可操作时间、抗压强度、耐湿热老化性能。可操作时间指胶粘剂在使用温度条件下，A、B组分混合后胶粘剂粘度增长到不能涂抹或喷涂的时间。
可操作时间与抗压强度测试结果如下表：
耐湿热老化检测条件为：将粘接试片放入85℃～100℃水中，放置14天后取出，按照GB/T 7124-2008测试剪切强度。检测结果如下：
以上试验数据表明，依据实施例制得的环氧树脂胶粘剂在可操作时间、强度增长速度和耐湿热老化试验中均表现出优异的性能，尤其是耐湿热老化性能较为突出，行业普遍使用的耐湿热老化性能快速检测方法为″85℃～100℃水中，放置7天(对应于50℃×98％RH×90d)″，本发明的长寿命环氧胶粘剂测试了延长一倍的湿热老化时间(85℃～100℃水中，放置14天)，因此，本发明所述的耐老化、长寿命环氧树脂胶粘剂非常适用于桥梁节段预制拼装法应用。
本发明通过双酚A环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂和稀释剂、增韧剂等复配，加入短纤维和填料等，与特殊的固化体系结合制备的环氧结构胶粘剂，具有可操作时间长、强度增长快、可适应不同操作环境温度、较好耐湿热老化性和长寿命使用期的特点，更适合应用于桥梁的节段预制拼装施工。

Claims (9)

1.一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述环氧结构胶粘剂由A组分和B组分混合调制而成，施工时A、B组分混合比例按3：1重量比调制，A组分为环氧树脂组分，B组分为固化剂组分，其中，
A组分包含的成分以及各成分的重量配重为：
双酚A环氧树脂 10~50份；
氢化双酚A环氧树脂 10~50份；
酚醛环氧树脂 10~30份；
稀释剂 10~20份；
增韧剂 10~25份；
气相二氧化硅 2~10份；
硅微粉（400目） 90~120份；
短纤维 3~10份；
硅烷偶联剂 0.2~2份；
紫外线吸收剂 0.02~0.2份；
消泡剂 0.01~0.1份；
B组分包含酚醛改性聚酰胺-胺，自催化改性脂环胺，腰果酚缩醛胺，高活性硅烷偶联剂。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述B组分为了环氧结构胶粘剂适用于不同环境温度，存在不同组分配比，其中
适用温度5℃～20℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1：1：1.2：0.2；
适用温度15℃～30℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1：0.6：1.6：0.2；
适用温度25℃～40℃时，酚醛改性聚酰胺-胺：自催化改性脂环胺：腰果酚缩醛胺：高活性硅烷偶联剂为1.4：0.2：1.6：0.2。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述双酚A环氧树脂优选环氧值为0.45~0.55范围的双酚A环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述氢化双酚A环氧树脂优选环氧值为0.43~0.53范围的氢化双酚A环氧树脂，所述酚醛环氧树脂优选环氧值为0.5~0.6范围的酚醛环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、1,2-环己二醇二缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚和辛基缩水甘油醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述增韧剂选为CYH-277、端羧基丁腈橡胶、超支化聚醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述短纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH-560（γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷）、KH-570（甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）、A151（乙烯基三乙氧基硅烷）、A171（乙烯基三甲氧基硅烷）或A172（乙烯基三（β-甲氧乙氧基）硅烷）中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的一种桥梁节段预制拼接用环氧结构胶粘剂，其特征在于：所述紫外线吸收剂为UV531、UV9、UV328、UV329、UV326中的至少一种。
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