宣文，叢花蕾

（1.江蘇蘇豪建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 210012；2.可利亞多元醇(南京)有限公司，江蘇 南京 210047）

0 引言

鋼筋混凝土電桿在制作、運(yùn)輸、吊裝和運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生各種缺陷，其中最常見(jiàn)的便是裂縫，即使是預(yù)應(yīng)力混凝土電桿也難以避免。 這樣電桿長(zhǎng)年經(jīng)受大氣和雨水的侵蝕，尤其低溫時(shí)裂縫中的水分凍結(jié)成冰又促使裂縫擴(kuò)展，在反復(fù)凍融下導(dǎo)致了裂縫邊緣的散裂；當(dāng)水分接近鋼筋以后就會(huì)逐漸破壞其四周的堿性保護(hù)層，鋼筋便開(kāi)始銹蝕。 鐵銹體積的膨脹同樣也使裂縫擴(kuò)大以致散裂，最終將使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度減弱，使安全運(yùn)行受到威脅。 對(duì)于存在各種缺陷的電桿，其可以繼續(xù)服役的時(shí)間取決于修補(bǔ)方法的可靠性。 本文根據(jù)鋼筋混凝土電桿的裂縫特點(diǎn)，研制環(huán)氧樹(shù)脂砂漿修復(fù)材料，結(jié)合對(duì)環(huán)形混凝土試件的病害檢測(cè)，對(duì)部分受損在役鋼筋混凝土電桿進(jìn)行了修補(bǔ)，取得了良好效果。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

本試驗(yàn)用膠黏劑為無(wú)錫樹(shù)脂廠(chǎng)生產(chǎn)的E-51環(huán)氧樹(shù)脂，固化劑為江西省西南化工有限公司生產(chǎn)的低分子650 聚酰胺樹(shù)脂，兩者的實(shí)測(cè)密度分別為1.190 g/mL 和0.976 g/mL。 用鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）作增韌劑, 摻加501 活性稀釋劑和KH-550偶聯(lián)劑。所用填料為南京海螺水泥有限公司生產(chǎn)的P.O 42.5 水泥和經(jīng)沖洗、 烘干、 過(guò)篩的粒徑小于0.63 mm 的江砂。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)設(shè)定配合比制備環(huán)氧樹(shù)脂砂漿并成型相關(guān)試體。 參照 《環(huán)氧樹(shù)脂砂漿技術(shù)規(guī)程》D L/ T 5193-2004 測(cè)定環(huán)氧砂漿的表觀(guān)密度、 固化時(shí)間、抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度測(cè)定采用40 mm 立方體試體，抗拉強(qiáng)度測(cè)定用“8”字形試體，彎曲強(qiáng)度測(cè)定用尺寸為40 mm×40 mm×160 mm 的棱柱型試體。 參照《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范，附錄F：粘結(jié)材料粘合加固材與基材的正拉粘結(jié)強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB 50367-2006 制作環(huán)氧樹(shù)脂砂漿與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)試試件，測(cè)定環(huán)氧樹(shù)脂砂漿與混凝土基體的粘結(jié)性能。 混凝土基材的抗壓強(qiáng)度為46.3 MPa。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 可操作時(shí)間

2.1.1 固化劑摻量的影響

表1 是在25 ℃時(shí)不同環(huán)氧樹(shù)脂： 固化劑質(zhì)量比是粘結(jié)劑的可操作時(shí)間。 在一定范圍內(nèi)，隨著固化劑摻量的增大（環(huán)氧樹(shù)脂：固化劑質(zhì)量比減小），粘結(jié)劑的固化加快，可操作時(shí)間縮短。 當(dāng)固化劑摻量超過(guò)一定值后， 會(huì)對(duì)膠粘劑的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。從表1 結(jié)果看，環(huán)氧樹(shù)脂∶固化劑質(zhì)量比在1.1∶1 到1.5∶1 之間時(shí)可操作時(shí)間都是可取的，從力學(xué)性能的角度考慮，以取環(huán)氧樹(shù)脂：固化劑質(zhì)量比為1.5∶1 比較合適。

表1 固化劑摻量對(duì)操作時(shí)間的影響

2.1.2 稀釋劑摻量的影響

稀釋劑可以降低膠黏劑的粘度，增加流動(dòng)性、流平性、浸潤(rùn)性，改進(jìn)施工工藝性能。 表2 是25 ℃時(shí)，環(huán)氧樹(shù)脂：固化劑質(zhì)量比為1.5∶1 時(shí)不同稀釋劑（501 活性稀釋劑）摻量的膠粘劑的可操作時(shí)間?？梢钥闯?，稀釋劑可以一定程度延緩固化，延長(zhǎng)可操作時(shí)間。 試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加環(huán)氧樹(shù)脂的15%的501 活性稀釋劑可以使環(huán)氧樹(shù)脂砂漿的可操作時(shí)間延長(zhǎng)1/2 以上，超過(guò)1 h。

表2 稀釋劑摻量對(duì)操作時(shí)間的影響

2.1.3 操作溫度的影響

表3 是摻有環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的10%的501 活性稀釋劑的不同溫度時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂： 固化劑質(zhì)量比為1.5：1 的膠粘劑的可操作時(shí)間。 從表3 中結(jié)果可以看出，溫度對(duì)膠粘劑的固化時(shí)間影響很大，在夏天溫度較高時(shí)，操作時(shí)間會(huì)縮短，應(yīng)適當(dāng)降低固化劑的摻量，而冬天氣溫較低時(shí)，固化和強(qiáng)度發(fā)展過(guò)慢，應(yīng)適當(dāng)提高固化劑摻量或添加固化促進(jìn)劑。

表3 溫度對(duì)可操作時(shí)間的影響

2.2 固化強(qiáng)度

2.2.1 固化劑摻量的影響

表4 是膠黏劑（環(huán)氧樹(shù)脂+固化劑）與填料（水泥：石英砂=1∶3）質(zhì)量比為1∶4 的不同環(huán)氧樹(shù)脂：固化劑質(zhì)量比的固化體在25 ℃時(shí)的力學(xué)性能。從表4結(jié)果可知， 環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑質(zhì)量比為1.5∶1 時(shí)膠粘劑有較好的力學(xué)性能。 當(dāng)固化劑含量偏低時(shí)，環(huán)氧基反應(yīng)效率低；當(dāng)固化劑過(guò)量時(shí)，則固化效率低；兩者均會(huì)導(dǎo)致交聯(lián)密度低，固化體不能形成理想網(wǎng)狀交聯(lián)狀態(tài)，從而未能達(dá)到最佳性能。

表4 不同固化劑摻量的固化體性能

2.2.2 填料的影響

填料是建筑修補(bǔ)膠中不可缺少的組份。摻加適量的填料，不僅可以降低原材料成本，而且可以提高環(huán)氧固化體的抗壓縮性能。表5 是環(huán)氧樹(shù)脂與固化劑質(zhì)量比為1.5∶1 的聚合物， 填料為不同水泥和細(xì)砂摻量修補(bǔ)材料在25 ℃時(shí)的強(qiáng)度值。 從表5 結(jié)果可知，每100 重量份膠黏劑（環(huán)氧樹(shù)脂加聚酰胺樹(shù)脂）加200～400 重量份填料（水泥和砂子），均有利于抗壓縮強(qiáng)度的提高，過(guò)多摻入填料就會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度的下降。

不同填料摻量環(huán)氧固化體與設(shè)計(jì)值為C50 的舊混凝土抗拉粘結(jié)強(qiáng)度均大于2.5 MPa，且均為混凝土內(nèi)聚破壞。 聚合物分子擴(kuò)散能力強(qiáng)，滲透到基層材料表面的毛細(xì)孔、裂縫中、毛面上對(duì)縫隙進(jìn)行堵塞，聚合物凝聚時(shí)能與基體可靠相連，并形成機(jī)械粘接；同時(shí)，環(huán)氧固化劑與填料等牢牢地粘結(jié)成堅(jiān)固的整體，大大提高了聚合物粘結(jié)強(qiáng)度。 對(duì)面層材料而言，抗壓、抗折強(qiáng)度也是阻止材料開(kāi)裂的主要參數(shù)， 當(dāng)強(qiáng)度值較大時(shí)對(duì)收縮有一定的抑制作用，因此聚合物與填料按為1∶4，水泥與砂子按1∶3摻合是抑制開(kāi)裂最合適的比例。

表5 不同填料摻量的環(huán)氧固化體性能

2.2.3 增韌劑的影響

增韌劑可以改善環(huán)氧固化體的脆性，提高其沖擊韌性， 但摻量過(guò)大會(huì)影響固化體的硬度和抗折、抗壓強(qiáng)度。向環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中引入高分子質(zhì)量的彈性體，對(duì)于改善膠黏劑的韌性效果最佳。 表6是環(huán)氧樹(shù)脂：固化劑質(zhì)量比為1.5∶1，膠黏劑與填料按1∶4，水泥與砂子按1：3 摻合時(shí)再摻入不同量（環(huán)氧樹(shù)脂的百分?jǐn)?shù)）增韌劑鄰苯二甲酸二丁脂（DBP）對(duì)固化體韌性的影響。 在試驗(yàn)范圍內(nèi)，環(huán)氧固化體的柔韌性隨著鄰苯二甲酸二丁脂摻量的增加而提高，但強(qiáng)度值隨鄰苯二甲酸二丁脂摻量的增加而降低，對(duì)于混凝土修補(bǔ)材料而言，根據(jù)表6 所示增韌劑（DBP）摻量以環(huán)氧樹(shù)脂的10%為宜。

表6 不同增韌劑（DBP）摻量的環(huán)氧固化體性能

2.2.4 偶聯(lián)劑的影響

偶聯(lián)劑引起分子結(jié)構(gòu)中具有兩種截然不同的基團(tuán)，可分別與有機(jī)物和無(wú)機(jī)物結(jié)合，使有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩種性質(zhì)不同的材料能通過(guò)偶聯(lián)劑的橋梁作用牢固結(jié)合起來(lái)， 從而改善環(huán)氧固化體的性能。表7 是環(huán)氧樹(shù)脂：固化劑質(zhì)量比為1.5：1，膠黏劑與填料按1∶4，水泥與砂子按1：3 摻合時(shí)，摻入不同量KH-550 偶聯(lián)劑的環(huán)氧砂漿固化體的性能，可見(jiàn)摻加環(huán)氧樹(shù)脂重量4%的KH-550 偶聯(lián)劑可以一定程度提高環(huán)氧砂漿固化體的抗拉強(qiáng)度。

3 鋼筋混凝土電桿修補(bǔ)用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿組成及其應(yīng)用

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，確定混凝土電桿修補(bǔ)材料為環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)砂漿的各組份配合比見(jiàn)表8，其中摻加少量炭黑是為了使得修補(bǔ)砂漿固化后的顏色接近水泥漿體，其性能檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表9。 應(yīng)用該環(huán)氧樹(shù)脂砂漿對(duì)蘇北某在役輸電線(xiàn)路部分受損鋼筋混凝土電桿進(jìn)行了修補(bǔ)。 圖1 和圖2 分別是對(duì)在役鋼筋混凝土電桿銹脹剝落和合縫漏漿演變成的縫隙的修補(bǔ)情況。 使用結(jié)果表明，這種環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)砂漿可操作性好，固化快，抗壓、抗彎和與舊混凝土粘結(jié)強(qiáng)度高，適用于對(duì)在役鋼筋混凝土電桿的縫隙和剝落的修復(fù)。

表7 不同偶聯(lián)劑摻量的環(huán)氧砂漿固化體性能

表8 環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)砂漿原材料配合比（重量份）土層的物理力學(xué)性能指標(biāo)

表9 環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)砂漿的性能 單位：MPa

圖1 對(duì)銹脹剝落修補(bǔ)前后情況

圖2 對(duì)合縫漏漿演變成的縫隙的修補(bǔ)情況

[1]修玉英，汪青，羅鐘瑜.國(guó)內(nèi)外增韌改性環(huán)氧樹(shù)脂的研究進(jìn)展[J].中國(guó)膠粘劑，2007(2).36-40.

[2]陳建斌.環(huán)氧樹(shù)脂砂漿及其應(yīng)用[J].江西化工，2005(3):115-117.

[3]孔祥榮，周郁兵，張宜兵.PHC 管樁修補(bǔ)用環(huán)氧混凝土配比試驗(yàn)[J]. 商品混凝土,2013(5):114-116.

[4]張建生,沈玉龍.環(huán)氧乳液水泥砂漿修補(bǔ)材料的性能研究[J].化學(xué)建材,2003(2):34-35.

[5]肖麗君.環(huán)氧膠砂修補(bǔ)混凝土公路局部缺陷的試驗(yàn)[J].寧波大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版),2002(4):77-80.

[6]李海燕,康文通,史加福,等.高分子復(fù)合材料在汾河灌區(qū)裂縫修補(bǔ)中的應(yīng)用[J]. 山西水利科技,2000(1):49-50.

[7]孫曼靈.環(huán)氧樹(shù)脂應(yīng)用原理與技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[8]趙波,李敬瑋,魯一暉.環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)材料固化行為研究[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào),2009(12):307-310.

[9] 魏濤，蘇杰.環(huán)氧-聚氨酯互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)水下混凝土修補(bǔ)材料的研究[J]. 中國(guó)建筑防水，2007（11）：14-17.

[10] 郭文瑛.環(huán)氧樹(shù)脂基修補(bǔ)材料配方優(yōu)化研究[J].新型建筑材料，2009（8）：58-62.