CN114561177B - 一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法 - Google Patents

一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法，包括重量比为10：4的A组分和B组分，其中，A组分由以下物质组成：环氧树脂，改性环氧树脂，稀释剂，消泡剂，流平剂；B组分由以下物质组成：酮亚胺固化剂，复合胺类固化剂，促进剂，硅烷偶联剂；A组分改性环氧树脂是由对氨基苯磺酸钠和乙二醇二缩水甘油醚反应制得，两者的配比为化学计量比1：2;一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶的制备方法，制备A组分步骤如下：将环氧树脂和制备好的改性环氧树脂预热,加入稀释剂搅拌,再加入消泡剂、流平剂继续搅拌;制备B组分步骤如下：将组成B组分的物质搅拌一定时间,保持一定真空度,重复搅拌和保持真空度步骤一次。

Description

一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及混凝土防护领域，尤其涉及一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法。
背景技术
裂缝是混凝土结构最常见病害之一，普遍存在于桥梁、隧道、房建、水工等混凝土工程，严重降低工程的安全性、适用性、耐久性及美观性。工程经验表明：修复时机的选择及修复的质量，对降低甚至解决混凝土裂缝的工程危害十分关键。然而，现行混凝土裂缝修补多采用统一修复方法，仅考虑裂缝宽度、深度和长度等构造特征，选择修复工艺和胶粘剂，未考虑裂缝活动、潮湿和低温等服役特征，导致裂缝修补质量普遍欠佳，返修和重修现象十分普遍。以致裂缝灌注胶性能单一，缺乏多功能、多工况的设计和制造。
潮湿环境是诸多混凝土工程，如桥梁、隧道、水工、市政等，最常见服役环境之一。环氧灌注胶具有稳定性好，室温固化，收缩性小，粘结力强等优点，用于裂缝修复能够与混凝土紧密粘结，减小裂缝对结构性能的影响。然而，由于潮湿环境下混凝土裂缝存在水分，常规灌注胶难以与潮湿混凝土界面形成良好粘结。工程调查表明：采用常规环氧灌注胶修复潮湿裂缝，常不足1年即失效。
中国发明专利CN105419241A公开了一种透明环保水下固结的无溶剂环氧注浆材料及其制备方法与应用，采用了抗水分散剂，注浆材料在水下施工稳定性好，不易分散，但并未消除水分影响的功能。对于混凝土潮湿裂缝应用受限。中国发明专利CN108384497A公开了一种低粘度混凝土裂缝修补灌注胶及其制备方法，采用了活性稀释剂代替糠醛丙酮体系，具有干态混凝土裂缝良好的灌注性和渗透性以及力学性能，但无防水和吸水功能，仍不适用于混凝土潮湿裂缝修补。
综上可知：针对混凝土普遍存在的潮湿裂缝，突破常规环氧灌注的诸多技术局限，研制潮湿裂缝适用的无溶剂高弹性环氧灌注胶，实现环氧灌注胶多功能、多工况设计与制造十分必要。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明提出一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法。
一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，包括重量比为10：4的A组分和B组分，其中，所述A组分由以下重量配比物质组成：环氧树脂100～120份，改性环氧树脂10～30份，稀释剂15～18份，消泡剂0.5～1份，流平剂0.2～0.5份；所述B组分由以下重量配比物质组成：酮亚胺固化剂10～30份，复合胺类固化剂30～50份，促进剂5～10份，硅烷偶联剂2～5份；所述A组分中的所述改性环氧树脂是由对氨基苯磺酸钠和乙二醇二缩水甘油醚反应制得，两者的配比为化学计量比1：2。所制得的改性环氧树脂主链含有亲水性好的醚键，同时引入亲水性更好的-SO3Na基团，能有效改善环氧树脂的亲水性。
制备方法可以参考文献(陈宋辉：对氨基苯磺酸钠改性水性环氧树脂制备及其力学性能，化学工程师，2016，254(11)：78-81)
反应式如下：
Figure BDA0003509521920000021
所述环氧树脂是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂中的一种或几种，优选地，所述环氧树脂是低粘度双酚A型环氧树脂、低粘度双酚F型环氧树脂。
所述稀释剂是反应型环氧稀释剂，优选地，所述稀释剂是烷基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚中的一种或几种。
所述消泡剂是不含有机硅的破泡聚合物溶液，所述流平剂是聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体。
所述消泡剂是BYK-A535，所述流平剂是BYK-333。
所述酮亚胺固化剂为双-N，N’-(甲基-丁基亚甲基)-三乙烯四胺。
所述复合胺类固化剂是聚酰胺固化剂、聚醚胺、酚醛胺固化剂、脂环胺固化剂、脂肪胺固化剂中的一种或几种，优选地，所述复合胺类固化剂是低粘度聚酰胺固化剂、腰果壳油改性胺固化剂、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、1,3-环己二甲胺、N,N-二甲基亚二丙基三胺、环氧丙烷丁基醚-二乙烯三胺加成物中的一种或几种。
所述促进剂为2,4,6—三(二甲胺基甲基)苯酚，即DMP-30，硅烷偶联剂是KH-550偶联剂。
一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶的制备方法，其特征在于，包括步骤，制备A组分步骤如下：
(1)改性环氧树脂制备：在装有搅拌器、温度计和冷凝管的三口烧瓶中加入乙二醇二缩水甘油醚、对氨基苯磺酸钠和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)搅拌均匀，然后升温至100℃反应2h，反应完成后减压蒸馏除去溶剂DMF，即得到对氨基苯磺酸钠改性的环氧树脂。冷却至室温备用；
(2)所述环氧树脂、改性环氧树脂预先在60℃预热6-8h；
(3)在常温条件下按比例加入环氧树脂、改性环氧树脂，稀释剂于反应釜中，搅拌15～20min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
(4)按比例加入消泡剂、流平剂，搅拌10～15min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
(5)继续搅拌5～6min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa，然后出料包装，在常温条件下密封储存。
制备B组分步骤如下：
(1)在常温条件下首先按照比例加入酮亚胺固化剂、复合胺类固化剂、促进剂、硅烷偶联剂于分散釜中搅拌10～15min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
(2)继续搅拌5～6min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa，然后出料包装，在常温条件下密封储存。
在实际使用过程中,将A、B两种组分按照重量比A：B＝10：4进行混合，待混合均匀后根据相应要求制样。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法。
实施例1
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型环氧树脂70份，改性环氧树脂20份，双酚F型环氧树脂30份，烷基缩水甘油醚10份，丁二醇缩水甘油醚5份，消泡剂0.5份，流平剂0.5份。
B组分由以下重量份的组分组成：
双-N，N’-(甲基-丁基亚甲基)-三乙烯四胺10份，异佛尔酮二胺20份，D230聚醚胺5份，651低粘度聚酰胺5份，促进剂6份，KH550硅烷偶联剂2份。
实施例2
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型环氧树脂70份，改性环氧树脂15份，170双酚F型环氧树脂30份，烷基缩水甘油醚8份，丁二醇缩水甘油醚8份，消泡剂1份，流平剂0.5份。
B组分由以下重量份的组分组成：
双-N，N’-(甲基-丁基亚甲基)-三乙烯四胺15份，N-氨乙基哌嗪10份，异佛尔酮二胺5份，D230聚醚胺5份，651低粘度聚酰胺10份，促进剂5份，KH550硅烷偶联剂5份。
实施例3
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型环氧树脂60份，改性环氧树脂30份，170双酚F型环氧树脂40份，烷基缩水甘油醚8份，丁二醇缩水甘油醚6份，消泡剂0.5份，流平剂0.5份。
B组分由以下重量份的组分组成：
双-N，N’-(甲基-丁基亚甲基)-三乙烯四胺10份，N-氨乙基哌嗪15份，D230聚醚胺5份，651低粘度聚酰胺10份，促进剂5份，KH550硅烷偶联剂5份。
实施例4
A组分由以下重量份的组分组成：
双酚A型环氧树脂80份，改性环氧树脂10份，170双酚F型环氧树脂40份，烷基缩水甘油醚10份，丁二醇缩水甘油醚8份，消泡剂0.5份，流平剂0.2份。
B组分由以下重量份的组分组成：
双-N，N’-(甲基-丁基亚甲基)-三乙烯四胺15份，异佛尔酮二胺12份，N-氨乙基哌嗪8份，D230聚醚胺15份，651低粘度聚酰胺15份，促进剂10份，KH550硅烷偶联剂5份。
上述实施例中具体生产工艺均按照以下工艺制得：
制备A组分步骤如下：
(1)将所述环氧树脂、改性环氧树脂预先在60℃预热6-8h；
(2)在常温条件下按比例加入环氧树脂、改性环氧树脂，稀释剂于反应釜中，搅拌15～20min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
(3)按比例加入消泡剂、流平剂，搅拌10～15min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
(4)继续搅拌5～6min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa，然后出料包装，在常温条件下密封储存。
制备B组分步骤如下：
(1)在常温条件下首先按照比例加入酮亚胺固化剂、复合胺类固化剂、促进剂、硅烷偶联剂于分散釜中搅拌10～15min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
(2)继续搅拌5～6min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa，然后出料包装，在常温条件下密封储存。
上述实施例中，在实际使用过程中将A、B两种组分按照重量比A：B＝10：4进行混合，待混合均匀后根据相应要求制样。
对实施例1～4中的混凝土裂缝修补环氧灌注胶性能测试如下表所示：
表1.实施例1～4中的混凝土裂缝修补环氧灌注胶性能测试
Figure BDA0003509521920000051
1.混合粘度：将A、B组份充分混合均匀后按照GB 50728附录Q标准测试所得；
2.抗拉强度和伸长率：按照GB/T 2567标准测试所得；
3.钢对钢拉伸抗剪强度：按照GB/T 7124标准测试所得；
4.钢对C45湿态混凝土正拉黏结强度：按照GB 50728附录G标准测试所得，其中湿态混凝土是指饱和含水率状态下的硬化混凝土。
对比例1
与实施例1不同的是，本对比例中不加入改性环氧树脂，其余与实施例1均相同。
对比例2
与实施例1不同的是，本对比例中改性环氧树脂替换为664聚醚环氧树脂，其余与实施例1均相同。
将对比例1和对比例2进行与实施例1相同的性能测试，得到表2。
表2.实施例1与各对比例的性能测试结果
Figure BDA0003509521920000061
表2数据可知，与实施例1相比，对比例1中没有加入改性环氧树脂，钢对C45湿态混凝土正拉黏结强度低、破坏形式为60％混凝土内聚破坏。这是由于没有加入亲水性好的改性环氧树脂，与潮湿混凝土表面浸润效果不好，附着力也低。导致黏结强度低、破坏形式也差。
对比例2中将改性环氧树脂替换为664聚醚环氧树脂，钢对C45湿态混凝土正拉黏结强度低、破坏形式为75％混凝土内聚破坏。这是由于改性环氧树脂中同时含有亲水性好的醚键和亲水性更好的磺酸钠基团，而664聚醚环氧树脂中只含有醚键，与潮湿混凝土表面浸润效果不如改性环氧树脂，附着力也相对低。因此，对比例2中黏结强度低、破坏形式也不为100％混凝土内聚破坏。
本发明混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶及其制备方法取得以下技术效果：
1.灌注胶两组分配比适中，混胶容易，操作工艺性好。
2.灌注胶混合后粘度低，渗透性好。
3.改性环氧树脂由于含有亲水性好的醚键，同时也引入亲水性更好的磺酸钠基团，能有效改善环氧树脂的亲水性，提升环氧树脂在潮湿混凝土表面的浸润性和附着力。酮亚胺在潮湿环境中能够吸收水分，生成多元胺，同时与多种胺类固化剂复合固化环氧树脂，既能消除潮湿裂缝中的水分，防止水分进一步渗透腐蚀钢筋，又能固化形成综合性能好的固化物，对混凝土裂缝实现封闭作用。
4.与湿态混凝土具有高的黏结强度，钢对C45湿态混凝土正拉黏结强度能实现混凝土内聚破坏。
5.灌注胶制备方法简单，应用范围广。
根据上述说明书的揭示和教导，本领域技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (12)

1.一种混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，包括重量比为10：4的A组分和B组分，其中，
所述A组分由以下重量配比物质组成：环氧树脂100～120份，改性环氧树脂10～30份，稀释剂14～18份，消泡剂0.5～1份，流平剂0.2～0.5 份；
所述B组分由以下重量配比物质组成：酮亚胺固化剂10～15份，复合胺类固化剂 30～60份，促进剂5～10 份，硅烷偶联剂2～5份；
所述A组分中的所述改性环氧树脂是由对氨基苯磺酸钠和乙二醇二缩水甘油醚反应制得，两者的配比为化学计量比1：2。
2.根据权利要求1所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述环氧树脂是双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述环氧树脂是低粘度双酚A型环氧树脂、低粘度双酚F型环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述稀释剂是反应型环氧稀释剂。
5.根据权利要求4所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述稀释剂是烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、丁二醇缩水甘油醚中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述消泡剂是不含有机硅的破泡聚合物溶液，所述流平剂是聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体。
7.根据权利要求1或6所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述消泡剂是BYK-A535，所述流平剂是BYK-333。
8.根据权利要求1所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述酮亚胺固化剂为双-N，N’-(甲基-丁基亚甲基)-三乙烯四胺。
9.根据权利要求1所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述复合胺类固化剂是聚酰胺固化剂、聚醚胺、酚醛胺固化剂、脂环胺固化剂、脂肪胺固化剂中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述复合胺类固化剂是低粘度聚酰胺固化剂、腰果壳油改性胺固化剂、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、1,3-环己二甲胺、N,N-二甲基亚二丙基三胺、环氧丙烷丁基醚-二乙烯三胺加成物中的至少两种。
11.根据权利要求1所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶，其特征在于，所述促进剂为2, 4, 6—三(二甲胺基甲基)苯酚，即DMP-30，硅烷偶联剂是KH-550偶联剂。
12.一种权利要求1-11任意一项所述的混凝土潮湿裂缝修补用环氧灌注胶的制备方法，其特征在于，包括步骤，
制备A组分步骤如下：
（1）改性环氧树脂制备：在装有搅拌器、温度计和冷凝管的三口烧瓶中加入乙二醇二缩水甘油醚、对氨基苯磺酸钠和N,N-二甲基甲酰胺（DMF）搅拌均匀，然后升温至100℃反应2h，反应完成后减压蒸馏除去溶剂DMF，即得到对氨基苯磺酸钠改性的环氧树脂，冷却至室温备用；
（2）所述环氧树脂、改性环氧树脂预先在60℃预热6-8h；
（3）在常温条件下按比例加入环氧树脂、改性环氧树脂，稀释剂于反应釜中，搅拌15～20min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
（4）按比例加入消泡剂、流平剂，搅拌 10～15min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
（5）继续搅拌5～6min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa，然后出料包装，在常温条件下密封储存；
制备B组分步骤如下：
（1）在常温条件下首先按照比例加入酮亚胺固化剂、复合胺类固化剂、促进剂、硅烷偶联剂于分散釜中搅拌10～15min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa；
（2）继续搅拌5～6min，保持真空度为-0.095～-0.100MPa，然后出料包装，在常温条件下密封储存。
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