范蘊(yùn)蘊(yùn) 吳轉(zhuǎn)琴 張歡樂(lè)

（北京兆福基新材料科技發(fā)展有限公司，北京 100029）

0 引言

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)因具有突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在預(yù)應(yīng)力混凝土領(lǐng)域的市場(chǎng)份額逐年遞增。該技術(shù)的核心產(chǎn)品---緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線由高強(qiáng)度低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線、緩凝粘合劑和高強(qiáng)度帶肋護(hù)套組成[1]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)使用的緩凝粘合劑均由環(huán)氧樹(shù)脂、常溫/中溫固化劑及多種助劑制備而成，并在一定環(huán)境溫度下隨時(shí)間推移逐漸固化，在將預(yù)應(yīng)力鋼絞線粘結(jié)的同時(shí)形成一定高度的橫肋與帶肋護(hù)套粘結(jié)咬合[2]。根據(jù)上述反應(yīng)機(jī)理，該類緩凝粘合劑也稱為熱固型緩凝粘合劑，該類緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力也稱為熱固型緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力（以下所述緩凝粘合劑、緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線及緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力均指熱固型）。

目前，國(guó)內(nèi)常用的緩凝粘合劑根據(jù)適用環(huán)境分為三個(gè)類型，并劃定了這三類的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期與標(biāo)準(zhǔn)固化期，見(jiàn)表1。本文針對(duì)這三類緩凝粘合劑開(kāi)展試驗(yàn)研究，以確定區(qū)分這三類緩凝粘合劑的快速、有效的檢測(cè)方法。

表1 常用緩凝粘合劑類型的對(duì)應(yīng)表

1 緩凝粘合劑固化進(jìn)程的研究

根據(jù)緩凝粘合劑的反應(yīng)機(jī)理可知，緩凝粘合劑的固化進(jìn)程分為兩個(gè)階段：1）緩凝粘合劑稠度逐漸下降階段；2）緩凝粘合劑硬度逐漸上升階段。緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的張拉適用期-固化期則可由其所使用的緩凝粘合劑的稠度-硬度指標(biāo)對(duì)應(yīng)表征[3]。

對(duì)緩凝粘合劑進(jìn)行25℃和35℃恒溫條件下稠度與硬度的定期監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)要求見(jiàn)表2。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，繪制出緩凝粘合劑在25℃和35℃恒溫下的固化進(jìn)程圖，如圖1所示。

表2 常用緩凝粘合劑恒溫下稠度與硬度監(jiān)測(cè)試驗(yàn)要求

由圖1可見(jiàn)，通過(guò)研究三種類型緩凝粘合劑的稠度或者硬度在一定條件下的變化規(guī)律、建立區(qū)分方法是切實(shí)可行的。同時(shí)考慮到緩凝粘合劑的整個(gè)固化進(jìn)程時(shí)間較長(zhǎng)，本文選擇表征固化進(jìn)程前段的稠度指標(biāo)進(jìn)行研究[4]。

圖1 三種類型的緩凝粘合劑在25℃和35℃下的固化進(jìn)程曲線圖

2 緩凝粘合劑稠度的試驗(yàn)研究

根據(jù)緩凝粘合劑在不同溫度下的固化進(jìn)程研究可以看出，緩凝粘合劑的固化進(jìn)程隨溫度的升高而加速顯著，故本試驗(yàn)通過(guò)設(shè)置不同的高溫環(huán)境對(duì)緩凝粘合劑的稠度變化進(jìn)行研究，以此找到鑒別規(guī)律。

2.1 試驗(yàn)材料

對(duì)于表1所述的緩凝粘合劑，每一類都存在不同的初始稠度，為保證研究的全面性，本試驗(yàn)對(duì)每一類緩凝粘合劑設(shè)置了最大稠度、中間稠度與最小稠度,分別用Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型表述,見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)用緩凝粘合劑類型

圖2 緩凝粘合劑固化進(jìn)程試驗(yàn)

2.2 試驗(yàn)溫度與時(shí)間

試驗(yàn)的溫度與時(shí)間設(shè)置見(jiàn)表4。

表4 試驗(yàn)溫度與時(shí)間要求

2.3 測(cè)試方案

1）按GB/T 269-1991《潤(rùn)滑脂和石油脂錐入度測(cè)定方法》中全尺寸工作器的規(guī)定，將表3中的每種緩凝粘合劑裝填于耐高溫硬質(zhì)容器內(nèi)，每個(gè)類型制作5個(gè)測(cè)量試件[5]。

2）裝填緩凝粘合劑時(shí)需不停震動(dòng)容器，令緩凝粘合劑填裝密實(shí)，隨后將緩凝粘合劑表面刮平整。

3）將裝填好的容器全部于25℃下靜置24小時(shí)，隨后按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗(yàn)步驟測(cè)定初始稠度。

4）測(cè)量完成后將錐體上粘留的緩凝粘合劑全部刮回容器內(nèi)，震動(dòng)容器令緩凝粘合劑表面恢復(fù)平整。

5）將測(cè)量試件按表4所列的溫度與時(shí)間要求置于溫度箱內(nèi)。

6）達(dá)到時(shí)間要求后將溫度箱的溫度調(diào)整到25℃，試件繼續(xù)在該溫度箱內(nèi)放置24小時(shí)。

7）隨后按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗(yàn)步驟測(cè)定每個(gè)試件的終止稠度。

8）測(cè)定時(shí)錐體的下落時(shí)間為5.0±0.1秒。

9）每組試驗(yàn)的初始稠度和終止稠度分別取5次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值。

10）稠度單位為0.1mm。

11）稠度變化率=（終止稠度的算術(shù)平均值-初始稠度的算術(shù)平均值）/初始稠度的算術(shù)平均值。

2.4 測(cè)試數(shù)據(jù)

稠度變化率數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 稠度變化率數(shù)據(jù)表

2.5 試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)表5可以看出，三類常用的緩凝粘合劑在85℃、7天的稠度變化率具有可區(qū)分的規(guī)律性。為保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，重復(fù)進(jìn)行3次試驗(yàn)，結(jié)果表明，每次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律性均與表5相一致。

另外，本試驗(yàn)還對(duì)表3的緩凝粘合劑在65℃下24小時(shí)、72小時(shí)、120小時(shí)、168小時(shí)，80℃下24小時(shí)、72小時(shí)、120小時(shí)、168小時(shí)，85℃下24小時(shí)、72小時(shí)、120小時(shí)，90℃下24小時(shí)、72小時(shí)、120小時(shí)、168小時(shí)，95℃下24小時(shí)、72小時(shí)、120小時(shí)、168小時(shí)的稠度變化率進(jìn)行了試驗(yàn)。其中，65℃、80℃、85℃全部及90℃、95℃的24小時(shí)、72小時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果不具有可區(qū)分的規(guī)律性；90℃、95℃的120小時(shí)、168小時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果具有可區(qū)分的規(guī)律性，但有部分最大稠度試件在經(jīng)高溫后出現(xiàn)了分層現(xiàn)象。

3 緩凝粘合劑類型的快速檢驗(yàn)方法

結(jié)合上述試驗(yàn)研究及緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力工程特點(diǎn)，本文制定出緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線類型即緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期的工程進(jìn)場(chǎng)快速檢驗(yàn)方法。

3.1 進(jìn)場(chǎng)取樣

1）于進(jìn)場(chǎng)的同批次緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線（避開(kāi)端部的前50公分）上刮取不少于3000克的緩凝粘合劑。

2）將緩凝粘合劑分別裝填于3個(gè)相同的耐高溫硬質(zhì)容器內(nèi)。容器尺寸需符合GB/T 269-1991中全尺寸工作器的規(guī)定。

3）裝填緩凝粘合劑時(shí)需不停震動(dòng)容器，令緩凝粘合劑填裝密實(shí)，隨后將緩凝粘合劑表面刮平整。

3.2 試件測(cè)定

1）將裝填好的容器全部于25℃下靜置24小時(shí)，隨后按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗(yàn)步驟進(jìn)行測(cè)定，將該測(cè)量值記為初始稠度。

2）測(cè)量完成后，將錐體上粘留的緩凝粘合劑全部刮回容器內(nèi)，震動(dòng)容器令緩凝粘合劑表面恢復(fù)平整。

3）將容器放置于85℃的恒溫試驗(yàn)箱內(nèi)168小時(shí)，隨后將溫度箱溫度調(diào)整到25℃，繼續(xù)放置24小時(shí)。

4）按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗(yàn)步驟進(jìn)行測(cè)定，將該測(cè)量值記為終止稠度。

5）錐體的下落時(shí)間為5.0±0.1秒。

6）需連續(xù)、快速地對(duì)3個(gè)容器進(jìn)行測(cè)定。

3.3 數(shù)據(jù)計(jì)算

1）初始稠度和終止稠度分別取3次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值。

2）稠度的單位為0.1mm。

3）稠度下降率=（終止稠度的算術(shù)平均值-初始稠度的算術(shù)平均值）/初始稠度的算術(shù)平均值。

3.4 結(jié)果判定

1）根據(jù)表6對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，由此判定對(duì)應(yīng)的緩凝粘合劑的類型。

表6 緩凝粘合劑類型的快速測(cè)試條件及判定標(biāo)準(zhǔn)

2）判別出緩凝粘合劑的類型后根據(jù)表1即可對(duì)應(yīng)出該緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期與標(biāo)準(zhǔn)固化期[6-7]。

4 結(jié)論

本文引入了稠度與硬度的概念，對(duì)緩凝粘合劑的固化進(jìn)程（適用期與固化期）進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：

1）確定了常用熱固型緩凝粘合劑在25℃和35℃下的固化進(jìn)程分析曲線。

2）驗(yàn)證了常用熱固型緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的標(biāo)準(zhǔn)張拉適用期與標(biāo)準(zhǔn)固化期的對(duì)應(yīng)時(shí)間關(guān)系。

3）提出了熱固型緩凝粘合劑類型即熱固型緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉適用期的檢驗(yàn)方法，該方法檢測(cè)時(shí)間短，檢測(cè)手段方便，有利于材料的工程進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)。該方法被中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CECS 10097-2020《大直徑緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線》引用。

緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)在鐵路與公路橋梁工程、水利工程、市政工程、海洋工程、特種工程及工業(yè)與民用建筑工程等各類預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在產(chǎn)品應(yīng)用過(guò)程中的檢測(cè)技術(shù)還并不完善，仍有待提升。