CN113249071B - 一种高弹性环氧树脂灌浆材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学灌浆技术领域，公开了一种高弹性环氧树脂灌浆材料及其制备方法和应用，该灌浆材料由重量配比为2:1的A组分和B组分组成；A组分由如下质量百分比的原料组成：液体环氧树脂75～85％、苄基缩水甘油醚5～15％、C12‑14烷基缩水甘油醚5～15％；B组分由聚醚胺D40045～55％和高活性改性胺45～55％组成；所述高活性改性胺由40～45份N‑氨乙基哌嗪、35～45份聚乙二醇二缩水甘油醚、15～25份促进剂在常温下通过自身放热反应5～6h所得。该高弹性环氧树脂灌浆材料和固结体的性能符合JC/T 1041‑2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》的要求，适用于可伸缩裂缝的化学灌浆修复。

Description

一种高弹性环氧树脂灌浆材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于化学灌浆技术领域，更具体地，涉及一种高弹性环氧树脂灌浆材料及其制备方法和应用。
背景技术
水库大坝、高速公路、桥梁等混凝土结构老化后会出现大量的裂缝,许多裂缝的宽度还会随温度变化、水位涨跌及载荷的变化而不断张合。在以往的工程中,都是采用收缩小、力学强度高、耐久性好的环氧树脂灌浆材料进行化学灌浆原位修复，针对此类材料行业内也制定了相应的标准JC/T 1041—2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》。由于环氧树脂材料本身是一种脆性的热固树脂材料，目前大量使用的糠醛丙酮改性环氧树脂灌浆材料的韧性虽有所提高,但仍是一种脆性材料，其拉伸断裂伸长率很低，不超过2％，不适合灌注变形大的伸缩缝和活动裂缝。采用传统糠醛丙酮环氧树脂灌浆材料加固的一些水库大坝工程,随着缝隙的张合会导致材料的破坏,因此,每隔一段时间都需要重新注浆。针对这种伸缩缝隙的灌注,需要对环氧树脂进行改性,提高其弹性,使得环氧灌浆材料能广泛地应用在类似于水库大坝的伸缩缝中。目前在环氧树脂的增韧方面已经有了大量的研究，但是真正能应用到可伸缩裂缝灌浆方面的环氧树脂灌浆材料极少。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明目的在于提供一种高弹性环氧树脂灌浆材料。该高弹性环氧树脂灌浆材料不仅浆液黏度低，固结体强度较高，与混凝土粘接力强，浆液和固结体的性能符合JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》要求，并且固结体弹性非常好，断裂伸长率高，非常适用于可伸缩裂缝的化学灌浆修复。
本发明的另一目的在于提供上述高弹性环氧树脂灌浆材料的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述高弹性环氧树脂灌浆材料的应用。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种高弹性环氧树脂灌浆材料，所述灌浆材料由重量配比为2:1的A组分和B组分组成；所述A组分由如下质量百分比的原料组成：液体环氧树脂75～85％、苄基缩水甘油醚(692)5～15％、C12-14烷基缩水甘油醚(AGE)5～15％；所述B组分由如下质量百分比的原料组成：聚醚胺D40045～55％、高活性改性胺45～55％；所述高活性改性胺由40～45份N-氨乙基哌嗪、35～45份聚乙二醇二缩水甘油醚、15～25份促进剂在常温下通过自身放热反应5～6h所得。
优选地，所述高活性改性胺由42份N-氨乙基哌嗪、40份聚乙二醇二缩水甘油醚、18份促进剂在常温下通过自身反应放热加速反应5h所得。
优选地，所述液体环氧树脂为环氧树脂E-51或/和环氧树脂F-51；所述促进剂为腰果酚或/和壬基酚。
所述的高弹性环氧树脂灌浆材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.将液体环氧树脂、苄基缩水甘油醚和C12-14烷基缩水甘油醚混合均匀得到A组分；
S2.将N-氨乙基哌嗪、聚乙二醇而缩水甘油醚、促进剂在常温下混合均匀，通过自身放热反应，得到高活性改性胺；
S3.将聚醚胺D400和高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
S4.将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，制得高弹性环氧树脂灌浆材料。
所述的高弹性环氧树脂灌浆材料在伸缩裂缝的化学灌浆修复领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过N-氨乙基哌嗪、聚乙二醇二缩水甘油醚和促进剂在常温下反应合成高活性改性胺，然后与聚醚胺复配对环氧树脂体系进行协同增韧。制得的高弹性环氧树脂灌浆材料的浆液不仅浆液初始黏度低(小于200mPa.s)，固结体强度高、固结体弹性好，断裂伸长率达到80～120％，而且浆液和固化物性能都符合JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》要求，适用于可伸缩裂缝的化学灌浆修复。
2.本发明的弹性环氧树脂灌浆材料固结体弹性非常好，断裂伸长率可达80～120％。关于环氧树脂的增韧研究有很多，报道的弹性环氧大多数断裂伸长率不超过50％，少部分断裂伸长率可达100％，但是黏度都比较大，超过1000mPa.s，主要用于胶黏剂和涂料方面，采用稀释剂降低黏度到200mPa.s以下后，其固化物的强度很低，达不到JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》的要求，这是环氧树脂增韧的研究很多，但是真正能应用到可伸缩裂缝灌浆方面的环氧树脂灌浆材料极少的主要原因之一。
3.本发明的弹性环氧树脂灌浆材料不含挥发性溶剂，浆液无毒、不易燃，对施工人员无刺激，并且施工方便，相比现在大量使用的糠醛丙酮环氧树脂灌浆材料，非常绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1
1.将75g的环氧树脂(E-51)、15g的苄基缩水甘油醚(692)、10g的烷基缩水甘油醚(AGE)混合均匀，得到A组分；
2.将42g的N-氨乙基哌嗪、40g的聚乙二醇而缩水甘油醚、18g的腰果酚在常温下混合均匀，通过自身放热反应5h，得到高活性改性胺；再将45g的聚醚胺D400和55g的上述高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
3.使用时将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，制得高弹性环氧树脂灌浆材料。
实施例2
1.将80g的E-51、15g的苄基缩水甘油醚(692)、5g的烷基缩水甘油醚(AGE)混合均匀，得到A组分；
2.将42g的N-氨乙基哌嗪、40g的聚乙二醇而缩水甘油醚、18g的腰果酚在常温下混合均匀，通过自身放热反应5h，得到高活性改性胺；再将45g的聚醚胺D400和55g的上述高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
3.使用时将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，制得高弹性环氧树脂灌浆材料。
实施例3
1.A组分的制备：将80g的E-51、10g的苄基缩水甘油醚692、10g的AGE混合均匀，得到A组分；
2.将42g的N-氨乙基哌嗪、40g的聚乙二醇而缩水甘油醚、18g的腰果酚在常温下混合均匀，通过自身放热反应5h，得到高活性改性胺；再将50g的聚醚胺D400和50g的上述高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
3.使用时，将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，制得高弹性环氧树脂灌浆材料。
实施例4
1.将80g的E-51、5g的苄基缩水甘油醚692、15g的AGE混合均匀，得到A组分；
2.将42g的N-氨乙基哌嗪、40g的聚乙二醇而缩水甘油醚、18g的腰果酚在常温下混合均匀，通过自身放热反应5h，得到高活性改性胺；再将50g的聚醚胺D400和50g的上述高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
3.使用时，将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，制得高弹性环氧树脂灌浆材料。
实施例5
1.将85g的E-51、5g的苄基缩水甘油醚692、10g的AGE混合均匀，得到A组分；
2.将42g的N-氨乙基哌嗪、40g的聚乙二醇而缩水甘油醚、18g的腰果酚在常温下混合均匀，通过自身放热反应5h，得到高活性改性胺；再将55g的聚醚胺D400和45g的上述高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
3.使用时，将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，即得所述高弹性环氧树脂灌浆材料。
对比例1
将E-51和聚醚胺D400按照重量比2:1混合均匀，制备环氧树脂灌浆材料。
实施例1～5所制备的高弹性环氧树脂灌浆材料和对比例1制备环氧树脂灌浆材料的浆液初始黏度、可操作时间、固结体的抗压强度、拉伸剪切强度、粘接强度、抗拉强度按JC/T 1041-2007进行测试；浆液的凝胶时间按GB/T 7193-2008进行测试；固结体断裂伸长率按GB/T 2567-2008进行测试，试样在室温23±2℃下固化时间28d后进行测试，性能测试结果如表1所示。
表1实施例1-5的高弹性环氧树脂灌浆材料和对比例1的灌浆材料的性能
Figure BDA0003035466580000051
表1为实施例1～5所制备的高弹性环氧树脂灌浆材料和对比例1制备的环氧树脂灌浆材料的性能。由表1数据可知，聚醚胺虽然为柔性分子链，但是直接用聚醚胺常温固化环氧树脂，固化物断裂伸长率只有5％左右，增韧效果差，固化物比较脆。采用本发明合成的高活性固化剂与聚醚胺互配固化环氧树脂，两者可以起到协同增韧的效果，大大增加环氧固化物的断裂伸长率，获得高弹性的固化物。本发明的高弹性环氧树脂灌浆材料的浆液初始黏度低，固结体强度高、弹性好，断裂伸长率达到80～120％；而且高弹性环氧树脂灌浆材料和固结体的性能，如浆液初始黏度、可操作时间、固结体的抗压强度、拉伸剪切强度、粘接强度、抗拉强度都符合JC/T 1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》中NI型的要求，适用于可伸缩裂缝的化学灌浆修复。断裂伸长率还非常高，并且断裂时的形变为弹性形变，显现出高弹性。本发明开发同时具有低粘度、高强度、高韧性、环保的环氧树脂灌浆材料一直是化学灌浆技术领域的一大难点，而本发明的高弹性环氧树脂灌浆材料克服了这一难点。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高弹性环氧树脂灌浆材料，其特征在于，所述灌浆材料由重量配比为2:1的A组分和B组分组成；所述A组分由如下质量百分比的原料组成：液体环氧树脂75~85%、苄基缩水甘油醚5~15%、C12-14烷基缩水甘油醚5~15%；所述B组分由如下组成：聚醚胺D400的质量百分比为45~55%、高活性改性胺的质量百分比为45~55%；所述高活性改性胺由40~45份N-氨乙基哌嗪、35~45份聚乙二醇二缩水甘油醚、15~25份促进剂在常温下通过自身放热反应5~6h所得；所述液体环氧树脂为环氧树脂E-51或/和环氧树脂F-51；所述促进剂为腰果酚或/和壬基酚。
2.据权利要求1所述的高弹性环氧树脂灌浆材料，其特征在于，所述高活性改性胺由42份N-氨乙基哌嗪、40份聚乙二醇二缩水甘油醚、18份促进剂在常温下通过自身反应放热加速反应5h所得。
3.根据权利要求1或2所述的高弹性环氧树脂灌浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 将液体环氧树脂、苄基缩水甘油醚和C12-14烷基缩水甘油醚混合均匀得到A组分；
S2. 将N-氨乙基哌嗪、聚乙二醇二 缩水甘油醚、促进剂在常温下混合均匀，通过自身放热反应，得到高活性改性胺；
S3. 将聚醚胺D400和高活性改性胺混合均匀，得到B组分；
S4. 将A组分和B组分按照重量比2:1混合均匀，制得高弹性环氧树脂灌浆材料。
4.权利要求1或2所述的高弹性环氧树脂灌浆材料在伸缩裂缝的化学灌浆修复领域中的应用。
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