CN110451882A - 一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，使用时由树脂组分A、固化剂组分B以及骨粉料组分C按质量比1:(0.2‑0.26):(5‑7)混合而成；A组分按重量份数计：改性环氧树脂100份，醇醚类复合稀释剂1‑15份，偶联剂1‑3份，流变剂0.5‑3；B组分按重量份数计：改性多元胺固化剂16‑23份，促进剂1‑3份；C组分按重量份数计：白云石粉1‑23份、硫酸钡粉15‑46份、水泥10‑121份以及海砂385‑588份，消泡剂0.1‑1.5份。本发明具有固化时间短、小时强度高、高温施工不暴聚的技术特点，同时无毒无害、制备简单，广泛适用于有速凝早强要求的混凝土结构修补和安装锚固工程的施工，尤其适用于夏季修补施工。

Description

一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆
技术领域
本发明属于建筑工程抢修施工技术领域，具体涉及一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆。
背景技术
环氧灌注砂浆是由环氧树脂、固化剂和骨粉料按一定比例混合而成的一种灌注型重力砂浆材料。环氧灌注砂浆具有优异的力学性能和粘结性能，早期强度高，广泛应用于混凝土工程结构的缺陷修补与加固；环氧砂浆还具有优异的抗折和抗疲劳性能，常用于桥梁支座、设备基础锚固，轨道、门机等动荷载状态下的大型设备的支撑基板灌浆。
现行的修补材料多采用成品水泥基灌浆料，具有良好的施工性和质量稳定性，但仍存在水泥存放有效期时间短，后期强度增长小或出现倒缩；抗压强度较高、脆性大，而抗折强度不高；水泥基材料水化过程中受环境温湿度、大风等影响，易产生干缩、温度应力，出现裂缝等缺点；环氧树脂砂浆具有良好的和易性、固化速度快、力学性能高、粘结力强，近几年在螺栓锚固、结构修补和加固工程中被广泛应用。采用环氧树脂灌浆材料可大幅提高施工效率，且无需后期养护，无干缩应力避免了裂缝的产生，与其他材料相比更适宜用于桥梁支座的锚固工程。环氧砂浆在工程建筑领域具有广泛的应用前景。
中国专利CN201210312422.3公开了一种“高强快固环氧树脂灌浆料及其制备方法”，该方法利用了环状碳酸酯类稀释剂，稀释、协同固化作用优，具有强度高、强度发展快、与基材粘接力高等特点，但是该方法小时强度不高，达到60MPa固化时间在10h以上，早期强度发展对抢修的要求还是有不小差距。同时，由于其砂胶比较小(＜2.5)，对于浇筑深度较深，用胶量大会造成热量聚集，特别是夏季环境温度较高时会发生暴聚。
中国专利CN201610227275.0公开了一种“高强速凝型环氧树脂砂浆及其制备方法”，该方法利用了脂肪胺类固化剂和咪唑、酸酐类促硬剂，具有优良的抗压强度和适宜的凝结时间，但固化时间仍在6h以上，且三乙烯四胺、四乙烯五胺类脂肪胺固化剂掺量范围较小，对混合称量精度要求较高，高温易暴聚，且对人体毒害较大。
中国专利CN201711423774.5公开了一种“高强高流动性环氧树脂灌浆材料及其制备方法”，该方法中采用了脂肪胺、脂环胺和聚醚胺的固化剂体系以及触变剂，具有优良的施工流动性和力学强度，但固化时间长，无法满足抢修要求。
发明内容
本发明目的在于提供一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，解决高温环境下速凝快固与暴聚的矛盾，充分满足夏季抢修施工需求。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，使用时由树脂组分A、固化剂组分B以及骨粉料组分C按质量比1:(0.2-0.26):(5-7)混合而成；
所述A组分按重量份数计：改性环氧树脂100份，醇醚类复合稀释剂1-15份，偶联剂1-3份，流变剂0.5-3；
所述B组分按重量份数计：改性多元胺固化剂16-23份，促进剂1-3份；
所述C组分按重量份数计：白云石粉1-23份、硫酸钡粉15-46份、水泥10-121份以及海砂385-588份，消泡剂0.1-1.5份。
按上述方案，所述A组分中改性环氧树脂为氢化双酚A型环氧树脂对双酚A型环氧树脂进行物理共混制得。
改性过程如下：将双酚A型环氧树脂加热到50℃，搅拌条件下按质量比15-37％分3次加入氢化双酚A环氧树脂，保温1h后自然冷却到室温制得改性环氧树脂。
发明人发现，采用氢化双酚A型环氧树脂对双酚A型环氧树脂进行物理共混改性后，不仅能有效降低了双酚A树脂的粘度，氢化双酚A的低空间位阻和双酚A的异丙撑基因高空间位阻的复合，可以有效提高固化产物的交联密度，提高固化速度和力学性能；所述的双酚A环氧树脂为E44、E51中任一种或两种以任意比例混合，氢化双酚A环氧树脂为瀚森1510或艾迪科4080E中任意一种。
按上述方案，所述A组分中醇醚类复合稀释剂为脂环族双环氧基活性稀释剂与苯甲醇混合物，质量比为(3.5-4.2):1；所述脂环族双环氧基活性稀释剂为环己二醇二缩水甘油醚。
发明人发现，在相同掺量下，多环氧基活性稀释剂因含有两个以上环氧基，开环加成反应更迅速，且相比单环氧基活性稀释剂对维持环氧产物性能更好。随着加入量的增加，对力学性能降低的影响小，固化物收缩率更低。多环氧基活性稀释剂的稀释性能较单环氧基要差，通过添加一定比例的醇类稀释剂对稀释能力进行补偿，同时，醇的羟基和环氧基的氧原子形成氢键而促进开环，加速固化反应进程。
按上述方案，所述A组分中流变剂为触变性流变剂，具体为氢化蓖麻油有机蜡。
按上述方案，所述A组分中偶联剂为硅烷类偶联剂KH-550或KH-560。
按上述方案，所述B组分中改性多元胺固化剂按以下方式制备：
1)壬基酚、对羟基苯甲醛、硫脲、四乙烯五胺按质量比1:(1.1-1.4):(1.2-1.4):(1-1.2)混合；
2)加热至30-40℃，搅拌条件下温度升至135-145℃，保温1-3h后真空脱水，脱水完成后停止加热；
3)降温至30-40℃后过滤出料，制备得到改性多元胺固化剂。
按上述方案，所述B组分中促进剂为DMP-30。
按上述方案，所述C组分中海砂的SiO2含量＞90wt％，球形度大于0.92，剔除粒径0.15mm以下和2.36mm以上颗粒。
按上述方案，所述C组分中白云石粉的细度120-200目；硫酸钡粉细度＞250目，BaSO4含量＞95wt％；水泥为32.5或42.5级硅酸盐水泥，细度＞300目。
按上述方案，所述C组分中消泡剂为粉体消泡剂，通过物理混合的方式加入到C组分中，具体为DF9010或DF770DD。
发明人发现，环氧树脂在固化过程中会因为固化温度高、固化剂种类和用量不合适以及一次配胶量过大的等影响而发生急速聚合的暴聚反应。通过增大骨粉料用量，可以有效降低单位体积内的树脂用量从而降低体系放热，减小暴聚的发生。然而过多的骨料会影响施工流动性，为了保证施工性能需要使用球形度高的海砂，并控制粗细粒径和级配。同时，骨料用量的增加，进一步加强了支撑作用，体系的收缩值更下，成本也更低。
本发明相对于现有技术的有益效果如下：
环氧树脂：采用氢化双酚A型环氧树脂对双酚A型环氧树脂进行物理共混改性后，不仅能有效降低了双酚A树脂的粘度，氢化双酚A的低空间位阻和双酚A的异丙撑基因高空间位阻的复合，可以有效提高固化产物的交联密度，提高固化速度和力学性能。
稀释剂：在相同掺量下，多环氧基活性稀释剂因含有两个以上环氧基，开环加成反应更迅速，且相比单环氧基活性稀释剂对维持环氧产物性能更好。随着加入量的增加，对力学性能降低的影响小，固化物收缩率更低。多环氧基活性稀释剂的稀释性能较单环氧基要差，通过添加一定比例的醇类稀释剂对稀释能力进行补偿，同时，醇的羟基和环氧基的氧原子形成氢键而促进开环，加速固化反应进程。
流变剂：采用的触变性流变剂区别于常规的假塑性流变剂气相二氧化硅等，既能得到满意的抗流变性，又不会损失流动性和流平性。
固化剂：采用胺、醛、酚合成固化剂，可根据速凝功能的需求进行产品设计，固化剂分子中含有酚羟基及胺类活性氢，大大加强了反应活性，提高了胺基与环氧基团的固化速度；同时，硫脲的加入，克服了硫脲熔点高，直接使用不方便，固化速度偏快的缺点，更利于与树脂组分的固化反应。
骨粉料：环氧树脂在固化过程中会因为固化温度高、固化剂种类和用量不合适以及一次配胶量过大的等影响而发生急速聚合的暴聚反应。通过增大骨粉料用量，可以有效降低单位体积内的树脂用量从而降低体系放热，减小暴聚的发生。然而过多的骨料会影响施工流动性，为了保证施工性能需要使用球形度高的海砂，并控制粗细粒径和级配。同时，骨料用量的增加，进一步加强了支撑作用，体系的收缩值更下，成本也更低。
消泡剂：区别于常规方式将消泡剂混合于环氧主剂A组分中长期存放会出现分层的现象，本发明待混合时消泡剂才会加入到树脂胶中，消泡能力更优。
上述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆具有固化时间短、小时强度高、高温施工不暴聚的技术特点，同时无毒无害、制备简单，广泛适用于有速凝早强要求的混凝土结构修补和安装锚固工程的施工，尤其适用于夏季修补施工。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。其中，环氧树脂灌注砂浆的性能测试试验按照GB/T 2567-2008《树脂浇筑体性能试验方法》、DL/T5193-2004《环氧砂浆技术规程》进行。砂浆的配制、成型、养护与测试温度为各设定条件下的温、湿度。实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可以从商业途径获得。
改性环氧树脂制备过程如下：将双酚A型环氧树脂加热到50℃，搅拌条件下按质量比15-37％分3次加入氢化双酚A环氧树脂，保温1h后自然冷却到室温制得改性环氧树脂。所述的双酚A环氧树脂为E44、E51中任一种或两种以任意比例混合，氢化双酚A环氧树脂为瀚森1510或艾迪科4080E中任意一种。
B组分中改性多元胺固化剂按以下方式制备：壬基酚、对羟基苯甲醛、硫脲、四乙烯五胺按质量比1:1.2:1.3:1混合；加热至40℃，搅拌条件下温度升至135℃，保温2h后真空脱水，脱水完成后停止加热；降温至40℃后过滤出料，制备得到改性多元胺固化剂。
本发明适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆的制备方法，先按上述方法制备改性环氧树脂和改性多元胺固化剂，再按如下步骤进行：
1、将改性环氧树脂置于70-80℃烘箱中烘烤8h后投入反应釜，然后依次向反应釜中加入醇醚类复合稀释剂、偶联剂和流变剂并搅拌均匀，制得组分A；
2、将改性多元胺固化剂和促进剂投入反应釜并搅拌均匀，制得组分B；
3、将白云石粉、硫酸钡粉、水泥、海砂、消泡剂混合搅拌均匀，制得组分C；
4、将组分A、B和组分C独立封装，按照设计比例现场混合均匀制得灌注砂浆，在规定时间内完成施工。
实施例1：
表1实施例1环氧灌注砂浆配比
实施例2
表2实施例2环氧灌注砂浆配比
实施例3
表3实施例3环氧灌注砂浆配比
对比例1：
表4对比例1环氧灌注砂浆配比
对比例2：
表5对比例2环氧灌注砂浆配比
按比例混合均匀后，将砂浆灌注到相应模具中，40℃室温下放置2h后脱模，立即进行固化物各项力学性能指标，测试结果见表4。
表4砂浆固化体性能指标
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
浇筑厚度20cm 不暴聚 不暴聚 不暴聚 暴聚 微暴聚
流动度/mm 245 260 240 255 230
2h抗压强度/MPa 66.1 80.8 67.7 / /
7d抗压强度/MPa 108.8 117.7 115.8 117.0 112.2
28d抗压强度/MPa 116.4 121.5 122.3 126.0 119.1
28d体积变化率/％ 0.008 0.01 0.01 0.013 0.014
线性热膨胀系数/℃<sup>-1</sup> 3.1×10<sup>-5</sup> 3.6×10<sup>-5</sup> 3.5×10<sup>-5</sup> 4.7×10<sup>-5</sup> 4.3×10<sup>-5</sup>
放热温度峰值/℃ 42.3 46.7 44.9 50.3 47.2
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于使用时由树脂组分A、固化剂组分B以及骨粉料组分C按质量比1:(0.2-0.26):(5-7)混合而成；
所述A组分按重量份数计：改性环氧树脂100份，醇醚类复合稀释剂1-15份，偶联剂1-3份，流变剂0.5-3；
所述B组分按重量份数计：改性多元胺固化剂16-23份，促进剂1-3份；
所述C组分按重量份数计：白云石粉1-23份、硫酸钡粉15-46份、水泥10-121份以及海砂385-588份，消泡剂0.1-1.5份。
2.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述A组分中改性环氧树脂为氢化双酚A型环氧树脂对双酚A型环氧树脂进行物理共混制得；所述双酚A型环氧树脂为E44、E51中任一种或混合，氢化双酚A型环氧树脂为瀚森1510或艾迪科4080E中任意一种。
3.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述A组分中醇醚类复合稀释剂为脂环族双环氧基活性稀释剂与苯甲醇混合物，质量比为(3.5-4.2):1；所述脂环族双环氧基活性稀释剂为环己二醇二缩水甘油醚。
4.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述A组分中流变剂为氢化蓖麻油有机蜡。
5.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述A组分中偶联剂为硅烷类偶联剂KH-550或KH-560。
6.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述B组分中改性多元胺固化剂按以下方式制备：
1)壬基酚、对羟基苯甲醛、硫脲、四乙烯五胺按质量比1:(1.1-1.4):(1.2-1.4):(1-1.2)混合；
2)加热至30-40℃，搅拌条件下温度升至135-145℃，保温1-3h后真空脱水，脱水完成后停止加热；
3)降温至30-40℃后过滤出料，制备得到改性多元胺固化剂。
7.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述B组分中促进剂为DMP-30。
8.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述C组分中海砂的SiO2含量＞90wt％，球形度大于0.92，剔除粒径0.15mm以下和2.36mm以上颗粒。
9.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述C组分中白云石粉的细度120-200目；硫酸钡粉细度＞250目，BaSO4含量＞95wt％；水泥为32.5或42.5级硅酸盐水泥，细度＞300目。
10.如权利要求1所述适用于夏季抢修施工的速凝型环氧灌注砂浆，其特征在于所述C组分中消泡剂为粉体消泡剂，通过物理混合的方式加入到C组分中，具体为DF9010或DF770DD。
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