一种用于混凝土结构接缝快速修复的高韧性环氧树脂注浆
材料
技术领域
背景技术
[0002] 板梁具有结构简单、安装快捷、造价低廉等优点，因此广泛应用于我国小跨径的
桥梁中。对于简支铰接板梁结构，铰缝是实现板梁之间横向连接的媒介，一旦铰缝受到破坏，桥梁的横向分布、整体受
力性能将会受到严重的影响，致使板梁挠度过大、板底开裂及
桥面铺装破坏；加之雨
水下渗造成板梁内
钢筋锈蚀、混凝土侵蚀、强度降低等危害，对行车安全构成严重的隐患。另外，由于铰缝破坏造成的“单板受力”状况在板梁桥中较为普遍，而铰缝破坏严重的桥梁，两侧板梁上下错动明显。当重车反复通行时，更加快了铰缝的破坏，降低了桥梁的整体承载力及耐久性能，给行车安全留下隐患。
[0003] 受板梁铰缝构造所限，铰缝损伤表面微小，内部难以观测，且发展具有离散性。常用的板梁铰缝修复技术施工工艺较为复杂，有些需要长时间中断交通，有些只是起到间接提高的作用，铰缝受损程度较大时，其作用相对有限。如何快捷、高效的修复铰缝损伤，已成为当前道路管理部
门普遍面临的难题。
[0004] 环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，力学性能高于
酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。环氧树脂
固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的
附着力。环氧树脂固化收缩率小，一般为1％～2％，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8％～10％；不饱和聚酯树脂为4％～6％；有机
硅树脂为4％～8％)。线胀系数也很小，一般为6×10-5/℃。环氧固化物具有优良的化学
稳定性。其耐
碱、酸、盐等多种介质
腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。但是，环氧树脂耐紫外老化性较差，经日光照射后易降解断链。环氧树脂的特性与板梁铰缝工况环境及性能要求契合度高，适宜作为板梁铰缝修复材料。
[0005] 目前，针对桥梁铰缝修复用环氧树脂的研究较少。中国
专利《一种铰缝修复加固用
环氧胶粘剂及其应用》(CN103555245A)，通过逐步聚合和加成聚合相配合，实现了环氧胶粘剂长适用期和极短固化期并存目的。但是，极短固化期是通过逐步聚合积累热量后，促进加成聚合反应实现，该体系环氧胶粘剂的快速
反应性受
温度影响显著，当温度较低逐步聚合速度放缓后，材料硬化时间会大幅延长，难于满足不中断交通修复加固板梁铰缝的要求。而且，该环氧胶粘剂只通过引入液体定睛
橡胶进行增韧，增韧效果有限，液体丁腈橡胶自身
粘度较大，也不宜掺入过多，材料在长期复杂疲劳荷载作用下，易出现脱胶的问题。同时，降粘措施采用了非活性稀释剂，在
载荷长期作用下，易出现析出等问题，影响材料性能。另外，
触变性降低了聚
氨酯胶粘剂的流动性，铰缝灌胶时，前部灌入的材料聚集、触变、流动变缓，逐步反应速度会迅速升高，材料极短时间内硬化，导致缝内流动通道阻塞，无法灌注饱满，特别是在夏季温度较高时，情况更加明显。
[0006] 因此，需要一种混凝土结构接缝快速修复用环氧树脂，在保持较高力学强度和粘结强度的
基础上，拥有可在较宽温度范围内快速硬化、高韧性和高耐久性的特性，以达到在不中断交通的条件下对混凝土结构接缝进行灌注修复加固，在疲劳荷载和环境综合影响下，长期保持良好的工作状态的要求。
发明内容
[0007] 发明目的：本发明的目的是为了解决
现有技术的不足，提供了一种用于混凝土结构接缝快速修复的高韧性环氧树脂注浆材料。
[0008] 技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种用于混凝土结构接缝快速修复的高韧性环氧树脂注浆材料，该材料由A、B两部分组成，A部分由下列
质量份数的原料组成：缩水甘油醚类环氧树脂40～80份、缩水甘油酯类环氧树脂10～30份，增柔改性环氧树脂10～70份、端环氧基液体丁腈橡胶10～30份、活性稀释剂10～40份；B部分由下列质量份数的原料组成：改性胺类固化剂20～120份、聚硫醇5～15份、叔胺促进剂1～5份、端氨基液体丁腈橡胶5～25份、有机硅类消泡剂5～15份、防老剂5～15份；A、B两部分的体积比为1∶0.4～
1。
[0009] 上述的缩水甘油醚类环氧树脂为双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂中的一种或几种。
[0010] 上述的缩水甘油酯类环氧树脂为
己二酸二缩水甘油酯、邻苯二
甲酸二缩水甘油酯、对苯二甲酸二缩水甘油酯中的一种或几种。
[0011] 上述的增柔改性环氧树脂为聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、丁腈橡胶改性环氧树脂中的一种或几种。
[0012] 上述的活性稀释剂为脂肪族缩水甘油醚。
[0013] 上述的改性胺类固化剂为25℃条件下粘度低于900mPa·s的IPDA、缩水甘油醚、环氧氯丙烷、酚醛改性脂环胺、脂肪胺中的一种或几种；防老剂为杀菌防霉剂、抗氧剂和
水解稳定剂中的一种或几种。
[0014] 上述的防老剂为防霉剂、抗氧剂和热稳定剂中的一种或几种。
[0015] 上述的环氧树脂注浆材料常温下可工作时间≥20min，硬化时间≤30min，断裂伸长率≥15％，抗压强度≥60MPa，潮湿基面粘结强度≥3.0MPa。
[0016] 工作机理：该环氧树脂
灌浆材料在不明显影响力学性能和耐热性的基础上，引入大量双酚F环氧树脂和脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂，大幅降低了主剂的粘度，减少稀释剂对性能的不利影响，而且脂肪族缩水甘油醚类环氧树脂不含有苯环，材料的柔韧性好；适量引入低粘度缩水甘油酯类环氧树脂，在不明显影响氧树脂耐水性的基础上，可有效提高材料的反应活性、粘结强度、抗剪强度、力学强度和耐低温性；引入增柔改性环氧树脂，通过接枝聚氨酯、有机硅、丁腈橡胶等柔性链段，提高材料的柔韧性；引入端环氧基液体丁腈橡胶和端氨基液体丁腈橡胶对材料进行辅助增韧；引入可参与反应的活性稀释剂，在有效降粘的同时，将不利影响降低至最小，且不会出现稀释剂析出等问题，保证材料性能长期稳定；通过IPDA、缩水甘油醚、环氧氯丙烷、酚醛等手段对脂环胺、脂肪胺进行改性和复配，形成了高活性、兼具高强度与高断裂伸长率、高耐潮湿的固化体系；引入聚硫醇与叔胺促进剂
复合体系，可针对不同温度合理调节环氧树脂硬化速度，大幅提高温度适用范围；添加防霉剂、抗氧剂和热稳定剂，加强环氧树脂耐热老化、耐湿热老化、耐霉菌污染性能，提高了材料耐久性。
[0017] 有益效果：本发明提供的一种用于混凝土结构接缝快速修复的高韧性环氧树脂注浆材料，经过大量试验研究，该组份的各组份配比科学合理，该组合物具有以下优异的性能：
[0018] (1)可灌性优：环氧树脂灌浆材料粘度低，可工作时间长，可确保板梁铰缝灌注饱满。
[0019] (2)
早期强度高可不中断交通施工：环氧树脂灌浆材料硬化速度快，2h、4h、1d拉伸强度分别≥5MPa、≥10MPa和≥30MPa，2h、4h、1d抗压强度分别≥10MPa、≥15MPa和60MPa，2h、4h、1d粘结强度分别≥0.5MPa、≥1.5MPa和≥4.0MPa，，2h、4h、1d断裂伸长率分别≥
35％、≥30％和≥20％，。
[0020] (3)力学强度高、柔韧性好：在保持抗压强度≥60MPa、拉伸强度≥35MPa、抗弯强度≥40MPa情况下，具有极佳的柔韧性，断裂伸长率≥15％，材料自身和与混凝土粘结结构耐疲劳性能好。
[0021] (4)湿粘结强度高：环氧树脂灌浆材料与混凝土潮湿界面粘结紧密，混凝土饱和面干情况下粘结强度≥3.5MPa，混凝土表面湿润情况下粘结强度≥3.0MPa。
[0022] (5)稳定性好：环氧树脂灌浆材料固化收缩率≤0.15％，不会因固化速度过快、收缩过大导致材料自身开裂或与混凝土粘结面脱开，也不会出现
溶剂析出等问题，影响后期性能。同时，它的耐湿热老化、耐热老化、耐霉菌、耐酸碱等性能优异，经老化处理后，材料的拉伸强度和断裂伸长率变化率≤8％。
具体实施方式
[0023] 下面以
实施例说明具体实施方式，这些实施例仅限于解释说明本发明，而不限定本发明的范围。
[0024] 实施例1
[0025] A组份：
[0026] 双酚A型环氧树脂10份、氢化双酚A型环氧树脂10份、双酚F型环氧树脂10份、脂肪族缩水甘油醚类10份、己二酸二缩水甘油酯5份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯2份、对苯二甲酸二缩水甘油酯3份，聚氨酯改性环氧树脂4份、有机硅改性环氧树脂5份、丁腈橡胶改性环氧树脂1份、端环氧基液体丁腈橡胶10份、脂肪族缩水甘油醚10份；。
[0027] B组份：
[0028] 改性脂环胺10份、改性脂肪胺10份、聚硫醇5份、叔胺促进剂1份、端氨基液体丁腈橡胶5份、有机硅类消泡剂5份、防霉剂1份、抗氧剂2份、热稳定剂2份。
[0029] A、B两组份的体积比为1∶0.4。
[0030] 实施例2
[0031] A组份：
[0032] 双酚A型环氧树脂20份、氢化双酚A型环氧树脂20份、双酚F型环氧树脂20份、脂肪族缩水甘油醚类20份、己二酸二缩水甘油酯10份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯10份、对苯二甲酸二缩水甘油酯10份，聚氨酯改性环氧树脂30份、有机硅改性环氧树脂30份、丁腈橡胶改性环氧树脂10份、端环氧基液体丁腈橡胶30份、脂肪族缩水甘油醚40份；。
[0033] B组份：
[0034] 改性脂环胺60份、改性脂肪胺60份、聚硫醇15份、叔胺促进剂5份、端氨基液体丁腈橡胶25份、有机硅类消泡剂15份、防霉剂5份、抗氧剂5份、热稳定剂5份。
[0035] A、B两组份的体积比为1∶1。
[0036] 实施例3
[0037] 双酚F型环氧树脂60份、己二酸二缩水甘油酯20份，聚氨酯改性环氧树脂40份、端环氧基液体丁腈橡胶20份、脂肪族缩水甘油醚25份；。
[0038] B组份：
[0039] 改性脂环胺70份、聚硫醇10份、叔胺促进剂3份、端氨基液体丁腈橡胶15份、有机硅类消泡剂10份、热稳定剂10份。
[0040] A、B两组份的体积比为1∶0.7。
[0041] 实施例4
[0042] A组份：
[0043] 双酚A型环氧树脂10份、氢化双酚A型环氧树脂10份、双酚F型环氧树脂30份、己二酸二缩水甘油酯10份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯5份、聚氨酯改性环氧树脂20份、有机硅改性环氧树脂5份、端环氧基液体丁腈橡胶15份、脂肪族缩水甘油醚17.5份；。
[0044] B组份：
[0045] 改性脂环胺25份、改性脂肪胺20份、聚硫醇7.5份、叔胺促进剂2份、端氨基液体丁腈橡胶10份、有机硅类消泡剂7.5份、防霉剂2份、抗氧剂2份、热稳定剂3.5份。
[0046] A、B两组份的体积比为1∶0.5。
[0047] 实施例5
[0048] A组份：
[0049] 双酚A型环氧树脂10份、双酚F型环氧树脂50份、脂肪族缩水甘油醚类10份、己二酸二缩水甘油酯20份、对苯二甲酸二缩水甘油酯5份，聚氨酯改性环氧树脂50份丁腈橡胶改性环氧树脂5份、端环氧基液体丁腈橡胶25份、脂肪族缩水甘油醚32.5份；。
[0050] B组份：
[0051] 改性脂环胺40份、改性脂肪胺55份、聚硫醇12.5份、叔胺促进剂4份、端氨基液体丁腈橡胶20份、有机硅类消泡剂12.5份、防霉剂5份、抗氧剂5份、热稳定剂2.5份。
[0052] A、B两组份的体积比为1∶0.8。
[0053] 实施例6
[0054] 双酚A型环氧树脂5份、双酚F型环氧树脂40份、己二酸二缩水甘油酯8份、邻苯二甲酸二缩水甘油酯4份，聚氨酯改性环氧树脂60份、有机硅改性环氧树脂5份、端环氧基液体丁腈橡胶7份、脂肪族缩水甘油醚35份；。
[0055] B组份：
[0056] 改性脂环胺60份、改性脂肪胺20份、聚硫醇6份、叔胺促进剂1.3份、端氨基液体丁腈橡胶9份、有机硅类消泡剂6份、防霉剂4份、抗氧剂4份、热稳定剂6份。
[0057] A、B两组份的体积比为1∶0.6。
[0058] 实例1～6中双组份环氧树脂注浆材料试验结果如下表所示：
[0059]
[0060]
