环氧树脂与混凝土界面粘结3兰州

环氧树脂与混凝土界面粘结3

环氧树脂愈来愈受到工程部门的重视，已经成为研究和应用发展最快的建筑材料之一。随着新型环氧材料的出现，环氧树脂材料在水利水电、工民建等各领域的工程应用也越来越多。但是环氧树脂和混凝土是两种结构和性能截然不同的材料，收缩和变形性能存在很大差异，在固化过程中产生的应力由于受混凝土的制约而往往产生开裂和脱空现象okmart.com。因此，提高环氧树脂材料与混凝土的界面粘结是其在工程应用研究中的一个重要课题。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍了EM的反应热对粘结强度的影响研究。

3、EM的反应热对粘结强度的影响

EM的固化反应属于放热反应，反应中放热量的多少和放热的温度峰值高低都会对固化体系的性能产生很大影响。固化反应过程中的放热峰值温度反映了固化体系在固化反应过程中由于反应放热而达到的最高温度。峰值温度愈高固化反应愈剧烈，固化体系的分子链越短结构的脆性越大、收缩率越大。影响固化温度的主要因素是固化剂，试验研究中通过对4种具有不同固化反应放热峰值温度的固化剂进行试验对比，分别测试它们的固化体系收缩率，结果见图2。固化体系在不同的反应阶段产生的应力也不相同，在体系温度高于T-g(玻璃化温度)阶段材料处于粘流态，分子链的变形和移动不受约束、不会产生收缩和应力，当温度降致Tg时体系处于玻璃态，此时的收缩达到最大值、应力破坏也最为严重，且峰值温度与Tg的差值越大应力破坏也越严重，影响界面的粘结强度。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家表示，因此在EM应用中固化剂的选择至关重要。

4、混凝土表面湿度对粘结强度的影响

混凝土是多孔性材料、表面具有较高的界面能，内部的毛细管和表面极易吸附大量的水分子，并在混凝土的表面形成水膜，降低结合面的界面能，不利于EM对混凝土的浸润降低粘结力。另外混凝土表面吸附的水中含有大量的Ca(OH)2使水液呈碱性，在碱性环境中环氧树脂的有效基团会受到破坏，并引起分子链的断裂、降低EM的粘结力。从表3可以看出混凝土表面的含水率越低，界面的粘结强度越高。

表3混凝土表面湿度对粘结强度的影响

表面状态

水中粘结

饱和面干

相对湿度(60%)

干燥

粘结强度/MPa

1.3

2.1

3.9

5.8

5、混凝土表面粗糙度对粘结强度的影响

工程施工中为提高界面粘结力，常对混凝土面进行糙化处理。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，糙化处理能够得到净化的混凝土表面，提高界面能、增大EM对其的浸润度；同时又能够改变表面的状态和应力分布，阻碍外力作用下的裂纹扩展，利于提高界面粘结强度。

表4混凝土表面粗糙度对粘结强度的影响

表面状态

未处理

钢丝刷刷毛

机械凿毛

人工凿毛

风沙喷毛

室内试验

1.0*

1.3*

—

2.8

5.6

现场试验

0.8*

1.1*

1.8

2.1

3.4

注：“*”表不粘结破坏，其余为内聚破坏。

表4中试验结果表明，对混凝土表面进行糙化处理能够提高界面的粘结强度。但是不同的表面糙化方法对粘结强度的提高程度也不相同。较弱的处理方法由于不易处理干净表面的薄弱层和污染物而达不到理想效果，而过强的凿毛方式易于对骨料产生扰动，降低界面的粘结力。因此，中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家提醒：在工程实践中针对混凝土面的具体情况，采用合适的混凝土表面处理方法是十分必要的。

四、结语

1、随EM稠度的减小，粘结强度增大，但收缩应力也会随之增大，合适的材料配比是提高粘结强度和耐久性的必要条件。

2、EM的固化放热会对粘结强度产生不利影响，选用合适的固化剂、降低放热温度峰值是提高粘结力的有效途径之一。

3、界面的湿度越大，粘结强度越低。

4、合适的表面糙化处理能够提高界面的粘结强度。

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