混凝土修复材料固化时间影响因素分析

冀有明

摘要：在筛选出环氧树脂、乙二胺、丙酮作为快速修复材料的胶凝材料体系的基础上，通过对修复材料的组成设计确定了各组分用量比例关系，研究了各组分用量对固化时间的影响。在大量实验的基础上，确定了快速修复混凝土胶凝材料组分比例为环氧树脂：乙二胺：丙酮=1：0.06：0，配置好的混凝土4小时强度达到50MPa以上，完全达到强度要求。

关键词：快速修复 环氧树脂 固化

1 概述

混凝土建筑物或构件破坏以后，目前常用的修复办法是采用早强水泥、喷涂聚合物水泥砂浆、粘贴玻璃纤维布、粘钢加固等，因为要解决新老混凝土的结合和修补混凝土的快速凝固问题，修复一般比较困难。聚合物混凝土（砂浆）是用高分子聚合物与骨料配制而成的一种性能优良的特种混凝土，其中树脂-无机复合胶凝材料基混凝土在建筑物及构件修复领域应用比较广泛，其无机组分具有良好的耐久性，且本身结构比较致密，外界侵蚀介质很难进入材料内部，其抗环境介质侵蚀能力比较强，非常符合建筑物或构件的修补要求。因此，本文着重研究树脂-无机复合胶凝材料的各个组分的用量对其固化时间的影响。

2 实验材料

根据树脂-无机复合胶凝材料基混凝土的配置原理及组分，选择胶体环氧树脂、固化剂乙二胺、稀释剂丙酮和填充料石子、砂和水泥等原材料。

3 实验安排

3.1 快速修复材料组成设计。快速修复材料组成设计包括集料设计和胶凝材料组分比例设计。

3.1.1 集料设计。通过致密堆积的方法设计快速修复材料集料组成，按照1m3设计快速修复材料各组分比例，如表1所示。

3.1.2 胶凝材料设计。①环氧树脂与乙二胺4小时固化试验，如表2所示：

试验表明在不加入稀释剂丙酮的情况下，环氧树脂与乙二胺能在4小时内完全固化，且在一定的掺量范围内，固化时间随乙二胺掺量的增加而减少。

②环氧树脂、乙二胺和丙酮4小时固化试验。由表3可知，环氧树脂在丙酮与环氧树脂质量比为0.15时，乙二胺与环氧树脂质量比为0.15时，固化速度快，在4小时内完全固化，且掺入丙酮后，材料的固化时间有所延迟。下一步试验选用乙二胺与环氧树脂质量比为0.15试验。

③温度对环氧树脂4小时固化的影响

试验表明温度在40℃、45℃、50℃时，乙二胺与环氧树脂质量比在0.10～0.15之间，胶凝材料均能在4h内完全固化，且温度45℃时，固化时间最短，固化速度最快。

④胶凝材料和砂4小时固化试验。试验用砂在试验前都在养护温度下预热，通过上面的试验，减少丙酮用量，丙酮与环氧树脂用量比为0.05。

试验试件强度为68MPa，达到快速修复材料的时间和强度要求。

⑤胶凝材料、砂和石子4小时固化试验。

3.2 环氧树脂与乙二胺配比设计。根据试验过程需要进行如下试验设计，见表7。

以上试验可得出乙二胺与环氧树脂质量之比范围为0.05-0.07，丙酮与环氧树脂B质量之比范围为0-0.03，丙酮用量越少，快速修复材料4小时强度越高，但是丙酮用量对快速修复材料的流动性有影响，加入丙酮的快速修复材料成型比较容易，试件密实。

4 试验结果与分析

4.1 乙二胺对快速修复材料固化时间影响。不加入稀释剂丙酮的情况下，环氧树脂与乙二胺能在4小时内完全固化，且在一定的掺量范围内，固化时间随乙二胺掺量的增加而减少。

4.2 丙酮对快速修复材料固化时间影响。丙酮在环氧树脂胶凝材料中起稀释环氧树脂作用，对固化时间影响很大，试验表明，丙酮用量对固化时间的影响是线性的影响关系，丙酮用量越多，固化时间越长。

4.3 集料对快速修复材料固化时间影响。集料不参与环氧树脂的固化反应，对固化时间影响不大。但是对集料进行预热处理，能提高环氧树脂固化环境温度，提高固化速度，所以试验前对集料和填充料进行预热处理；但是同时对填充料和集料有要求。

4.4 温度对快速修复材料固化时间影响。试验表明温度在40℃、45℃、50℃时，乙二胺与环氧树脂质量比在0.10～0.15之间，胶凝材料均能在4h内完全固化，且温度45℃时，固化时间最短，固化速度最快。

5 结论

①以环氧树脂（E-44）、固化剂乙二胺、稀释剂丙酮和集料所组成的快速修复材料混合料能满足快速修复施工需要。②固化时间随乙二胺掺量的增加而减少。③丙酮在环氧树脂胶凝材料中起稀释环氧树脂作用，对固化时间影响很大，丙酮用量越多，固化时间越长。④温度45℃时，固化时间最短，固化速度最快。⑤胶凝材料组分比例为环氧树脂︰乙二胺︰丙酮=1︰（0.05-0.07）︰（0-0.03），其中最佳组成为环氧树脂︰乙二胺︰丙酮=1︰0.06︰0，对修复材料流动性要求比较高时，可以在一定的范围内调整丙酮的用量来提高修复材料的流动性，但必须少用。

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