環(huán)氧樹脂與混凝土界面粘結(jié)(二)

隨著新型環(huán)氧材料的出現(xiàn)，環(huán)氧樹脂材料在水利水電、工民建等各領(lǐng)域的工程應(yīng)用也越來越多，提高環(huán)氧樹脂材料與混凝土的界面粘結(jié)是其在工程應(yīng)用研究中的一個重要課題。研究表明：隨EM稠度的減小粘結(jié)強(qiáng)度增大，但收縮應(yīng)力也會隨之增大，合適的材料配比是提高粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性的必要條件；EM的固化放熱會對粘結(jié)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，選用合適的固化劑、降低放熱溫度峰值是提高粘結(jié)力的有效途徑之一；界面的濕度越大粘結(jié)強(qiáng)度越低，合適的表面糙化處理能夠提高界面的粘結(jié)強(qiáng)度。

三、試驗(yàn)結(jié)果與討論

1、EM配合比對粘結(jié)強(qiáng)度的影響

為了考察不同稠度EM對界面粘結(jié)強(qiáng)度的影響，通過改變填料與環(huán)氧漿材的比例，共設(shè)計(jì)了5組試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

從表1可以看出，隨EM稠度的增大，粘結(jié)強(qiáng)度也逐漸增大。這是由于EM對混凝土基面的浸潤度增加的結(jié)果。但是，現(xiàn)有研究成果證明，隨著稠度的增大，EM中的漿液相對增多，會導(dǎo)致體系的固化收縮應(yīng)力增大。因此在考慮界面粘結(jié)效果的同時，EM的收縮應(yīng)力也是一個不容忽視的問題，否則對粘結(jié)面的耐久性能會產(chǎn)生不利影響。

表1 EM配合比對粘結(jié)強(qiáng)度的影響

填料：環(huán)氧	稠度/cm	粘結(jié)強(qiáng)度/MPa	破壞類型
2：1	6.8	7.2	內(nèi)聚破壞
3：1	4.9	6.3	混合破壞
4：1	3.8	5.1	混合破壞
5：1	2.4	3.7	粘結(jié)破壞
6：1	1.6	2.2	粘結(jié)破壞

注：內(nèi)聚破壞指試驗(yàn)破壞在混凝土試件本體；混合破壞指試驗(yàn)部分破壞在混凝土本體，部分破壞在粘結(jié)面；粘結(jié)破壞指試驗(yàn)破壞在EM與混凝土的粘結(jié)界面。

2、不同類型增韌劑對粘結(jié)強(qiáng)度的影響

為改善EM的脆性常常在其中摻加一些增韌劑。

增韌劑分活性增韌劑和非活性增韌劑。兩類材料雖然都能夠增加體系的柔韌性，但增韌機(jī)理截然不同。

為論證兩類增韌劑對界面粘結(jié)力的影響，在其它材料和配比相同的條件下，分別選用活性增韌劑912和常用的非活性增韌劑鄰苯二甲酸二丁脂做對照試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 不同類型增韌劑對粘結(jié)性能的影響

normalTable id=table2 style="BORDER-RIGHT: medium none; BORDER-TOP: medium none; BORDER-LEFT: medium none; BORDER-BOTTOM: medium none; BORDER-COLLAPSE: collapse" cellSpacing=0 cellPadding=0 border=1>

normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>粘結(jié)強(qiáng)度/MPa
normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>試驗(yàn)齡期/d	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>28	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>60	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>180	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>360
normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>912	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>5.50	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>5.68	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>5.60	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>5.62
normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>二丁脂	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>5.42	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>5.31	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>4.52	normal style="TEXT-ALIGN: center" align=center>4.11

由表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著齡期的增長摻加非活性增韌劑EM的粘結(jié)強(qiáng)度逐漸降低，而摻加活性增韌劑EM的粘結(jié)強(qiáng)度略有增加。這是因?yàn)椋悍腔钚栽鲰g劑雖能夠與環(huán)氧樹脂互相混溶，降低環(huán)氧樹脂分子之間的相互作用力，對于短期內(nèi)改善EM固化體系的脆性起一定作用，但是并不與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只是摻和在環(huán)氧樹脂高分子骨架之間呈流動的液態(tài)。當(dāng)固化后的EM受到外力壓縮或拉伸時，環(huán)氧樹脂高分子骨架間的二丁酯液滴就會流向壓力較小的空間，致使環(huán)氧樹脂高分子骨架之間形成空隙，造成固化體系抵御外力的能力下降。

另外EM中沒有參與反應(yīng)的液態(tài)增韌劑會慢慢溢出EM固化體系并揮發(fā)掉，時間愈長溢出就愈多，隨著液滴的溢出，固化體系骨架之間就會形成空隙，造成EM固化體系的薄弱環(huán)節(jié)，致使EM機(jī)械性能下降的矛盾更加突出，進(jìn)一步降低EM的粘結(jié)性能，并使其熱變形溫度下降、固化收縮率增大等。這時而活性增韌劑的分子兩端各有一個反應(yīng)性的活性基團(tuán)，能夠與固化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將增韌劑分子鏈段——旋轉(zhuǎn)活化能很低的柔性鏈參與到環(huán)氧樹脂的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中去。當(dāng)受到外力而變形時，交聯(lián)點(diǎn)之間的增韌劑柔性鏈段就會產(chǎn)生塑性變形，吸收消耗外力能量、提高抗沖擊能力，受外力沖擊或溫度應(yīng)力時固化結(jié)構(gòu)就會產(chǎn)生屈服，減弱體系的內(nèi)部應(yīng)力集中、利于提高粘結(jié)性能。