绿色反应粘高分子水中粘接剂的研究与应用

□文/纪慧宇 王毅 姚宏亮 李治

绿色反应粘高分子水中粘接剂的研究与应用

□文/纪慧宇 王毅 姚宏亮 李治

混凝土构件在施工中和投入使用的过程中因多种原因造成开裂，渗水，对安全及正常使用产生严重危害。文章阐述一种反应型的水中固化的胶粘剂，充分利用了环氧树脂的高强度、高粘接性，使得这种胶粘剂可以与混凝土有机的结合在一起，恢复混凝土的整体性，而且是绿色环保型的胶粘剂。

绿色反应粘；高分子；水中粘接剂；混凝土

理论上，如果能在设计时考虑到建筑构件各种变形并有效地防止浸水引发的冻融性损坏，同时消除日照温差的热胀冷缩影响并做到防止化学有害侵蚀，做好渗漏水对钢筋混凝土的保护，可大大提高建筑物的使用寿命。但即使在注重设计，慎重选择防水材料，严格把关施工质量，同时提高监督力度，也不能绝对地避免没有一处漏水点，所以目前无论在施的还是已经投入使用的基础设施，常常出现渗漏、跑水现象，对结构安全及正常使用造成一定的影响。因此解决此类问题，是清除安全隐患和延长建筑物使用寿命的重要途径。

水下绿色环保高分子粘接剂，能消除水介质（水分子）对其影响，有较好粘结力，较高强度，较好的耐久性能，既能做灌浆堵漏和加固材料，又能做水中或潮湿基面的粘接材料。

1　主要成分

选取环氧树脂作为胶粘剂的粘结主剂，是充分利用其高的粘接性、高的强度的特点，通过改性，使其能在潮湿情况下固结，可有效地解决地下混凝土工程的渗漏、加固、补强等问题。

2　基本性能

1）不同环氧树脂不同掺量对比试验，见表1。

表1　两种环氧树脂不同掺量对比试验

从表1看出，单一的一种环氧树脂的综合性能指标并不十分优越，而混合两种环氧树脂E44∶E51=7∶3时综合性能指标比较理想，粘度和强度比较适中。

2）环氧树脂改性溶剂制备。环氧树脂胶粘剂的主要粘料是环氧树脂，就是选择了粘度小或综合粘度小的复合环氧树脂，粘度还是太大，可灌率低，无法满足灌浆要求，必须辅以合适的溶剂，降低浆液整体粘度，提高可灌率。合适稀释剂的添加不仅要使浆液具有良好的渗透性、浸润性，流动性也得到大大地提高，还必须和环氧树脂有较好的溶性，稳定性好，与固化剂的反应活性还要适当，而且由于稀释剂的加入也可给固化后的产物的耐老化、耐介质性能提供支持，还必须毒性和刺激性小，见图1。

图1　粘度与时间关系

从图1看出，单一的添加非活性溶剂的效果并不十分理想，而甲苯、二甲苯虽然成本比较低，但毒性比较大。501的成本比较高，要达到相同的粘度需要增大添加量。改性溶剂2#粘度最低，不随着时间的增加，粘度有所改变，操作时间可以控制在1～2 h。

3）不同溶剂对强度的试验，见表2。

表2　不同溶剂与强度的关系

从表2看出，通过掺入一定比例的不同溶剂，可以增加体系的抗压强度，收到良好效果。通过讨论和分析，决定改性一种溶剂，使之有良好的稀释效果，综合成本适中，毒性小。

4）改性溶剂的制备及不同掺量的试验，见表3。

表3　改性溶剂不同掺量试验

从表3看出，非活性溶剂A∶活性溶剂B=20∶20情况下，制备出的改性溶剂2#抗压强度最高。

5）溶剂掺量对强度的影响。改性溶剂由一种非活性溶剂A和一种活性溶剂B在碱的作用下生成改性复合溶剂2#，加入2#可降低浆液早期发热量，加快固化速度，提高固化物的坚韧性，不同掺量对强度的影响见表4。

表4　改性溶剂2#对强度的影响

从表4看出，改性溶剂有较好的稀释效果，随着掺量的增加粘度变小，同时抗压强度逐渐降低，凝结时间逐渐延长。

6）固化剂掺量对强度的影响见表5。

表5　固化剂掺量变化

从表5看出，抗压强度7 d与14 d差异不大，固化剂的掺量不能任意添加，过多对强度没有贡献度，反而会降低强度并会爆聚。

7）固化剂掺量对凝胶时间的影响见表6。

表6　固化剂掺量与凝胶时间的关系

从表6看出，随着固化剂掺量的增加，爆聚时间逐渐缩短，故配制浆液时一定要严格掺量，防止爆聚现象，既浪费了原料又会堵塞灌浆泵和管道。

3　灌浆及粘接试验

3.1干燥环境注水裂缝灌浆试验

制作100 mm×100 mm×100 mm混凝土试块，实测抗压强度为68.7 MPa，在10 t压力机上将试块劈裂，尽量保持完整性。在试块的底端和上端用环氧树脂胶泥将灌浆嘴粘在试块裂缝上并保证灌浆嘴垂直裂缝正上端，待胶泥固化，灌浆嘴不挪动后用环氧树脂胶泥将裂缝及灌浆嘴周围封闭完全，通过闭水试验不漏后，2 d连续保持注满水，使裂缝保持潮湿状态。待配置好浆液后，进行灌浆试验。待14 d后进行抗拉试验的测试，见图2-图3。

图2　裂缝封闭

图3　灌浆后灌浆嘴处充满浆液

通过试验证明配制好的浆液可以在潮湿环境满足灌浆要求，1 d左右可固化。

3.2浸水粘接面“8”字模粘接抗拉试验

将普硅水泥42.5#∶中砂=1∶1比例，制备出“8”字型试件，28 d后通过拉力机分成两部分，尽量保证裂缝部位完整性并将一部分试件浸泡在水中24 h，另一部分放置在室温干燥环境下备用。在“8”字试件两个试件断裂面涂上配制好的浆液并用橡皮筋绑扎结实，竖起来，待28 d后粘接抗拉试验的测试。经过测试，测试结果均为构件破坏，未出现粘接面破坏，说明胶粘剂满足试验要求。

3.3水中中砂、细砂灌浆试验

在长塑料袋里灌注湿的细砂并放置在盛满水的2 000 mL的量筒里，将长灌浆嘴插入湿的细砂中，浆液一点点从量筒底部溢出，浮出水面，胀破塑料袋并逐步充满底部，上升直至浆液全部灌注完全。2 d后取出固结好的试件。通过试验，表明浆液可以通过细度为70目的细砂，可灌率良好。

3.4模拟带水灌浆试验

3.4.1模具制备

为模拟水下裂缝灌浆试验，决定制作C50的混凝土中空试件并人为用铁片制造出裂缝，见图4。

图4　成型好有裂缝的空试件

3.4.2方形C50中空试件的灌浆试验模拟

1）灌浆准备。将试件放入水中，浸泡24 h并事先将处理好的灌浆嘴，用配制好的环氧水泥胶泥粘接，一上一下布于试件裂缝骑缝上，再在水中将裂缝及灌浆嘴周围密封好，6 h后，封闭部位基本凝固。用洗耳球试是否漏气，此时裂缝中已经充满水，3 d后准备灌浆。

2）灌浆试验。从试件底部灌浆嘴处注浆，待试件上方灌浆嘴出浆后，再持续灌注2～3 min，用木楔塞住灌浆嘴，拔出灌浆管，塞入木楔，完成灌浆。14 d后，从水中取出试件，胶体已固化，未见渗水现象。

4　工程应用

海泰精工高级写字楼为多层建筑小洋楼，内设地下停车场，面积达4 000 m2。车场顶部是种植的草坪，采用抗根防水卷材作防水。由于多种原因，造成车库顶部混凝土板面和混凝土梁产生多条混凝土裂缝。采用绿色反应粘高分子水中粘接剂进行灌浆补漏和加固，经过灌浆修补，在潮湿有水情况下浆液可以借助压力沿裂缝流动，充满裂缝，凝固后灌浆部位可以恢复混凝土顶板整体性满足工程使用要求。

5　结语

这种水下绿色环保高分子粘接剂，能消除水介质（水分子）对其影响，有较好粘结力，较高强度，较好的耐久性能，既能做灌浆堵漏和加固材料，又能做水中或在潮湿基面的粘接材料。经过权威部门检测，该粘接剂苯、甲苯、水中VOC含量、游离甲醛含量符合国家规范和标准。

［1］颜永贵，李建光，高江传.化学灌浆在核电站厂房漏水处理中的应用［J］.施工技术，2004，33（3）：29-30.

［2］蒋硕忠.我国化学灌浆技术发展与展望［J］.长江科学院院报，2003，20（5）：25-27.

［3］谭日升，蒋硕忠.丙烯酸盐化学灌浆材料的研究及其在三峡二期工程中的应用［J］.中国建筑防水，2005，（2）：31-33.

［4］蒋硕忠，谭日升.三峡工程泄洪坝段上游面混凝土竖向裂缝的修补处理［C］.中国重庆首届化学灌浆与防水堵漏裂缝控制技术研讨会文集［A］.2006.

［5］蒋硕忠，李长生，谭日升，等.化学灌浆与环境保护［J］.长江科学院院报，2000，17（6）：45-46.

□王毅、姚宏亮、李治/天津市建筑科学研究院有限公司。

TU761.1+1

C

1008-3197（2016）02-01-03

2016-01-26

纪慧宇/女，1973年出生，高级工程师，天津市建筑科学研究院有限公司，从事新型建筑材料研究工作。

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2016.02.001

□课题项目：天津市建委课题（2014-24）