環(huán)氧樹(shù)脂材料在東方紅水廠工程中的應(yīng)用

趙曉穎，裴 燏

(1. 黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，哈爾濱150080;2. 中國(guó)環(huán)境管理干部學(xué)院，河北 秦皇島066000)

自20 世紀(jì)50年代年我國(guó)專業(yè)技術(shù)人員開(kāi)始對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行研究，早已在全國(guó)各地蓬勃發(fā)展，在建筑、水利、機(jī)械工業(yè)等部門(mén)得到了廣泛的應(yīng)用。環(huán)氧樹(shù)脂在建筑工程中主要用作結(jié)構(gòu)防護(hù)( 如涂料) 、結(jié)構(gòu)修補(bǔ)( 如環(huán)氧漿液、環(huán)氧砂漿)及結(jié)構(gòu)材料( 如環(huán)氧玻璃鋼) 等。環(huán)氧樹(shù)脂材料中的環(huán)氧基液、環(huán)氧黏結(jié)劑、環(huán)氧砂漿和環(huán)氧混凝土在水利建筑工程中被廣泛應(yīng)用于混凝土修補(bǔ)、黏結(jié)、灌漿、高強(qiáng)混凝土接頭等方面。我國(guó)在葛洲壩主體建筑物表面平整度處理工程、葛洲壩樞紐二江泄水閘磨蝕歲修處理工程、新安江水電站廠房頂溢流面抹面處理工程［1］等重要工程項(xiàng)目中都較早運(yùn)用了環(huán)氧材料，并取得了良好的效果和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。環(huán)氧樹(shù)脂材料的主要用途［2］見(jiàn)表1。

1 環(huán)氧材料性能

環(huán)氧樹(shù)脂是含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子聚合物，其結(jié)構(gòu)是線型的，具有一般熱塑性材料所特有的性能［3］，即本身不會(huì)固化，但流動(dòng)態(tài)隨溫度高低而發(fā)生變化。環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)材料是由環(huán)氧樹(shù)脂加上適量的固化劑、增韌劑、稀釋劑及填料組成的一種復(fù)合材料［1］。水利建筑工程上常用的環(huán)氧樹(shù)脂，多為二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂，它是用環(huán)氧氯丙烷和二酚基丙烷在堿性物質(zhì)的催化作用下縮聚而成的產(chǎn)品，它具有一般高聚物的通性。

目前我國(guó)生產(chǎn)及使用的主要環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品牌號(hào)和規(guī)格見(jiàn)表2。

表2 常用環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品的牌號(hào)、規(guī)格表

表2 中所列產(chǎn)品，其環(huán)氧值越大，則分子量愈小，軟化點(diǎn)越低。

環(huán)氧樹(shù)脂為黃色或青銅色的黏性液體或固體，易溶于有機(jī)溶劑中。由于環(huán)氧樹(shù)脂的吸水性小，耐熱性好，能經(jīng)受一般溶劑的侵蝕，熱膨脹系數(shù)與體積收縮率小，且有耐震、不易老化，強(qiáng)度高、黏結(jié)力大、化學(xué)穩(wěn)定性好和施工工藝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外水利水電工程中，常將環(huán)氧樹(shù)脂用作電站廠房的防滲涂層;大壩溢流面的防沖耐磨護(hù)面; 隧洞、泄水管的混凝土裂縫與氣蝕部位的修補(bǔ); 混凝土蝸殼的襯砌; 粘貼橡皮止水;新老混凝土黏接等。

環(huán)氧樹(shù)脂的缺點(diǎn)是，溫度升高時(shí)，黏合的強(qiáng)度降低; 不能承受較大的沖擊荷載;灌漿時(shí)的灌入性差等。

環(huán)氧樹(shù)脂在未加固化劑前性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下能長(zhǎng)期貯存。

2 環(huán)氧材料的配制工藝

2.1 環(huán)氧材料的組合成分

1) 環(huán)氧基液:環(huán)氧樹(shù)脂+增韌劑+稀釋劑+固化劑。

2) 環(huán)氧黏結(jié)劑:環(huán)氧基液+粉狀填料。

3) 環(huán)氧砂漿:環(huán)氧黏結(jié)劑+砂

4) 環(huán)氧混凝土:環(huán)氧砂漿+石子。

2.2 環(huán)氧材料的配制工藝

環(huán)氧基液、環(huán)氧砂漿、環(huán)氧混凝土的制備方法，隨硬化劑的不同有所差異，環(huán)氧材料的一般配制程序［4］工藝流程示意如下:

環(huán)氧樹(shù)脂加溫，加入增韌劑和稀釋劑拌勻，再加入固化劑攪拌均勻成為環(huán)氧基液，加入細(xì)填料拌勻后即配置成環(huán)氧砂漿，再加入石子攪拌均勻即成為環(huán)氧混凝土。

3 環(huán)氧材料的施工要求

環(huán)氧材料施工前，結(jié)構(gòu)物表面需修補(bǔ)范圍內(nèi)應(yīng)清理干凈后用鋼絲刷洗刷或用砂輪等清除掉混凝土表面的污垢及浮漿，以保證黏結(jié)質(zhì)量。清洗打磨過(guò)的構(gòu)件表面，用吹風(fēng)機(jī)或棉紗等清除掉打磨時(shí)產(chǎn)生的塵土、垃圾等，如用水清洗時(shí)應(yīng)使基層充分干燥。施工最適宜溫度為10 ～35℃，溫度低于10℃后，宜做保溫措施處理［5］，因?yàn)閷?shí)際施工環(huán)境溫度低于7℃時(shí)，樹(shù)脂的流動(dòng)性差、滲透性弱，固化時(shí)間長(zhǎng)，從而導(dǎo)致施工不便。

3.1 涂抹環(huán)氧樹(shù)脂基液

在涂刷時(shí)，力求基液涂的薄而勻，使粘貼面充分被環(huán)氧基液所濕潤(rùn)，涂刷基液后15 ～20 min，待排除環(huán)氧基液氣泡中的空氣后，再涂抹環(huán)氧砂漿或澆環(huán)氧混凝土。環(huán)氧基液涂刷方式可用人工利用毛刷涂刷或用噴槍噴射在混凝土面上，人工涂刷或噴射均應(yīng)保證基液均勻。

3.2 涂抹環(huán)氧砂漿

涂抹時(shí)應(yīng)攤鋪均勻，每層厚度應(yīng)≤1.0 ～1.5 cm，底層厚度應(yīng)在0.5 ～1.0 cm，超過(guò)4 cm時(shí)最好立模澆筑。涂層表面用鐵抹反復(fù)壓抹，使表面翻出漿液，如有氣泡必須刺破壓緊。斜、立面和頂面涂抹時(shí)，在涂刷底層前，可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行前導(dǎo)試驗(yàn)段施工，確定合適的加大黏度的基液后進(jìn)行涂抹，防止?jié){液流淌或往下脫落。

3.3 澆筑環(huán)氧混凝土

環(huán)氧混凝土的施工工藝要求與普通混凝土要求基本相似，鋪筑時(shí)應(yīng)注意防止擾動(dòng)已涂刷的環(huán)氧基液。澆筑時(shí)須充分插搗，再用鐵抹反復(fù)壓抹。施工過(guò)程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際條件情況必要時(shí)可現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鉆孔取芯試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其施工效果。

3.4 環(huán)氧材料的養(yǎng)護(hù)［6］

環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土在施工后應(yīng)及時(shí)采用土工織物或麻袋等進(jìn)行苫蓋養(yǎng)護(hù)，避免強(qiáng)陽(yáng)光直射; 對(duì)于溫度過(guò)低的環(huán)境，應(yīng)采取相應(yīng)措施加溫保暖。一般養(yǎng)護(hù)溫度以20 ℃左右為宜，養(yǎng)護(hù)晝夜溫差≤5 ℃。苫蓋養(yǎng)護(hù)48 h后，自然潮濕養(yǎng)護(hù)5 d為宜。養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)至少保證環(huán)氧砂漿或環(huán)氧混凝土在固化期間不受外界干擾和碰撞。

3.5 施工中的注意事項(xiàng)［7］

1) 所有進(jìn)場(chǎng)使用的原材料，必須符合相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并具有出廠產(chǎn)品合格證，符合工程設(shè)計(jì)要求同時(shí)，也應(yīng)考慮溫度、濕度等因素，方可保證工程質(zhì)量。

2) 環(huán)氧材料要隨配隨用，一次調(diào)和量應(yīng)以在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)［7］。

3) 環(huán)氧材料的拌制器皿宜采用廣口淺底易于散熱的器皿［8］，在拌制過(guò)程中需不斷攪拌。拌好的環(huán)氧材料，必須分散堆放，切勿成桶成堆放置，以免提前硬化。

4) 環(huán)氧類材料一般都易于揮發(fā)并有毒，因此在施工過(guò)程中要做好勞動(dòng)保護(hù)，注意人身安全和環(huán)境保護(hù)，用過(guò)的施工器具以及殘液等不能隨意拋棄或傾倒其他水域里。

4 廠房屋面板裂縫處理應(yīng)用實(shí)例

海倫市東方紅水庫(kù)水源工程的水廠建成于2004年，其屋面板為預(yù)制混凝土薄板結(jié)構(gòu)，板上部使用油膏止漏，并澆筑4 cm厚的混凝土作為剛性防水層。由于受氣溫、施工等多種因素影響，該屋面板出現(xiàn)了橫向、縱向和斜向的多種裂縫。該水廠于2009年對(duì)出現(xiàn)裂縫的部位進(jìn)行加固處理。由建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)部門(mén)、監(jiān)理部門(mén)、施工單位等多名專家現(xiàn)場(chǎng)研究、會(huì)商，最后確定施工修補(bǔ)方案。對(duì)裂縫開(kāi)度＜0.2 mm的裂隙采用環(huán)氧基液砂漿和玻璃絲布對(duì)裂隙進(jìn)行封閉;對(duì)于裂縫＞0.2 mm的屋面板，進(jìn)行鑿槽和填補(bǔ)環(huán)氧砂漿處理。

處理存在＜0.2 mm裂隙的屋面板時(shí)，先將裂隙板面清理后用水刷洗干凈，板面干燥后進(jìn)行環(huán)氧基液砂漿涂刷，然后從一端開(kāi)始粘貼玻璃絲布，將玻璃絲布用橡膠刮板刮平拉至裂隙另一端，粘貼牢固，尤其在構(gòu)件的拐角部位，注意不要出現(xiàn)粘貼空鼓現(xiàn)象。用羅拉滾均勻軋2 ～3 遍后，即可看到玻璃絲布表面充分滲透的樹(shù)脂，即粘貼完畢。在刷最外層的涂料時(shí)樹(shù)脂里面應(yīng)添加上光蠟，能使玻璃絲布粘貼表面均勻，色澤達(dá)到一致。

修補(bǔ)裂縫＞0.2 mm的屋面板時(shí)，沿縫面鑿成“V”形槽，槽深不得小于縫深，槽上口寬度＞4 cm，下口寬約為2 cm; 使用高壓風(fēng)( 或水) 槍將槽面沖刷干凈，待槽面干燥后，再敷填環(huán)氧砂漿，用木錘將環(huán)氧砂漿搗實(shí)，并將縫口抹平。

海倫市東方紅水庫(kù)水源工程的水廠廠房屋面板裂縫處理用的環(huán)氧砂漿配合比，見(jiàn)表3。

表3 東方紅水庫(kù)水源工程環(huán)氧砂漿配合比表

該屋面板維修加固完成后，經(jīng)過(guò)2 a多的運(yùn)行，效果良好。實(shí)踐證明，環(huán)氧樹(shù)脂黏結(jié)材料是可以提高混凝土的耐久性、延長(zhǎng)建筑物的使用壽命、防止混凝土病害擴(kuò)大的修補(bǔ)材料，其用于修補(bǔ)的施工技術(shù)在水利工程中具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］吳新燕. 環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)品的應(yīng)用、改性及發(fā)展［J］. 化工新型材料，2006(2) :68－70.

［2］歐召陽(yáng)，馬文石. 環(huán)氧樹(shù)脂改性研究新進(jìn)展［J］. 中國(guó)膠粘劑，2011(2) :41－44.

［3］趙國(guó)藩，仲偉秋. 高性能材料在結(jié)構(gòu)工程中發(fā)展與應(yīng)用［J］. 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，43(3) :257－261.

［4］李繼業(yè)，劉福勝. 新型混凝土實(shí)用技術(shù)手冊(cè)［S］. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

［5］石寧. 高性能環(huán)氧樹(shù)脂的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用趨勢(shì)［J］. 熱固性樹(shù)脂，2000(2) :30－33.

［6］袁金穎，潘才元. 膨脹單體改性環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑［J］. 黏結(jié)，1997(2) :17－19.

［7］張莉，趙麗麗. 環(huán)氧樹(shù)脂砂漿在混凝土表面補(bǔ)強(qiáng)加固中的應(yīng)用［J］. 吉林水利，2006(11) :24－26.

［8］祝君. 環(huán)氧砂漿大面積應(yīng)用的研究［R］. 西安: 西安理工大學(xué)，2005.