環氧樹脂水泥砂漿物理力學性能研究

摘 要：針對瀝青混凝土或普通混凝土局部損壞較為常見的缺點，開發出一種可以在常溫下施工、固化時間短、早期強度高的 環氧樹脂水泥砂漿修補材料。通過試驗發現，這種材料具有早期強度高、粘結性強、施工操作性好等特點，適用于修補面積 小、開放交通時間短的路面修補工程。

關鍵詞：環氧樹脂水泥砂漿；配合比；原材料；物理力學性能

中圖分類號：TQ177.62 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）06-0270-01

1 引言

環氧砂漿是采用環氧樹脂、稀釋劑、固化劑、偶聯劑、促進劑、

復合填料、色漿等配制成與水泥路面外觀和性能相近的膠粘劑，對 道路缺陷進行修復，砂漿與舊路面的粘接性能與抗壓性能超過水泥 砂漿，修復的新路面更堅固。[1]

我國對高性能環氧砂漿的研究還比較少，但大量的電力、水利 以及混凝土結構，大型油井都越來越需要高性能環氧砂漿的研究與 應用。因此，加強對高性能環氧水泥砂漿的研究、拓展其使用范圍 有著積極的經濟意義和現實意義。[2]

針對重慶市內交通量較大的某橋梁面層的修補工作，施工時間 只能在21 時～23 時之間，且要求第二天早上7 點開放交通，對修補 材料提出了較高的要求。

2 環氧樹脂水泥砂漿原材料選擇

本次所采用的環氧樹脂水泥砂漿是由膠結劑、固化劑、稀釋劑、

填料以一定比例混合而成。 （1）膠結劑

環氧樹脂是指分子中含有兩個以上環氧基團的一類聚合物的總 稱。它是環氧氯丙烷與雙酚 A 或多元醇的縮聚產物。由于環氧基的 化學活性，可用多種含有活潑氫的化合物使其開環，固化交聯生成 網狀結構，因此它是一種熱固性樹脂。雙酚 A 型環氧樹脂不僅產量 最大，品種最全，而且新的改性品種仍在不斷增加，質量正在不斷 提高。[3]

常用環氧樹脂有：E-42 型、E-43 型、E-44 型。其中最常用的 是 E-44 型號，其具有粘結力強，耐化學性，經濟等優良性能。本 次試驗選用 E-44 型環氧樹脂作為膠結劑。

（2）固化劑

環氧固化劑是與環氧樹脂發生化學反應，形成網狀立體聚合物，

把復合材料骨材包絡在網狀體之中。由于環氧樹脂這種線性高分子 化合物直接使用不具有強度等性能，需要加入固化劑才能形成強度 和穩定性。本次試驗采用的是環氧固化劑T31。

（3）稀釋劑

環氧樹脂稀釋劑是配合基礎樹脂混合使用，可以降低固化體系

粘度，增加流動性，延長使用壽命，便于大面積施工；改善了操作 性的同時，又不影響固化物的基本性能。方便用于澆鑄、灌注、粘 接、密封、浸漬等方面之應用。本次試驗采用的是環氧活性稀釋劑 SM-660A。

（4）填作用料

填料的主要作用是為減少環氧樹脂的用量，降低環氧樹脂與固

化劑的反應速度，以及減小反應后的收縮性，節約成本。

常用的填料有水泥、細集料、礦粉等。本次試驗采用的填料有

水泥和干燥的石英砂。

3 環氧樹脂水泥砂漿物理力學性能

本次試驗主要考慮的因素有：早期強度、初凝時間、高溫穩定 性和施工易操作性等。

（1）配合比

混合料的凝結速度主要與固化劑用量有關，通過改變固化劑的

比例，試驗配合比以及獲得的相關數據如表1 所示。

表 1 環氧樹脂水泥砂漿固化劑含量與強度和初凝時間關系

通過數據分析，固化劑的含量越高，初凝時間越短，早期強度 也將增加。

（2）施工易操作性

選取滿足強度條件的配合比為環氧樹脂∶固化劑∶稀釋劑∶水

泥∶石英砂=1∶0.5∶0.15∶1∶4。

在拌制環氧樹脂水泥混凝土的過程中，先按比例將環氧樹脂和

稀釋劑攪拌均勻，然后加入固化劑攪拌均勻，最后將填料加入至由 環氧樹脂、稀釋劑和固化劑的基液中攪拌均勻，最后得到的環氧樹 脂水泥砂漿呈灰褐色半流動狀態。材料在應用過程中，不需要振搗 即可自由流入槽內，具有較好的施工可操作性。

（3）高溫穩定性

車轍試驗是評價混合料在規定溫度條件下抵抗塑性變形能力的

方法，通過車輪與板塊狀試件之間的往復相對運動，使試件在車輪 的重復荷載作用下，產生壓實、剪切從而形成車轍。

在試驗過程中測定試件的變形量與車輪往返次數之間的關系， 計算混合料的變形率（RD）或動穩定度（DS）。本試驗溫度60℃±1℃， 車輪行走速度 42 次/mm，荷載應力 0.7 MPa±0.05 MPa，試驗時間 60 min。

通過試驗計算DS=8534次/mm，動穩定度大于瀝青路面抗車轍技 術規范。說明高溫穩定性滿足要求。

4 結論

（1）通過配合比試驗發現，當固化劑的含量越高，試樣的強度

越高，同時初凝時間縮短；當環氧樹脂∶固化劑∶稀釋劑∶水泥∶ 石英砂=1∶0.5∶0.15∶1∶4 時，材料的強度最大，初凝時間為 20 分鐘，對于小范圍修補施工能滿足強度和時間要求。

（2）材料拌合后，其施工的操作性高，不需要振搗即可自由灌 入槽內。

（3）通過車轍試驗發現，此配合比混合料的高溫穩定性好。 參考文獻

[1]魏濤、董建軍.環氧樹脂在化工建筑物中的應用[M].北 京：化學工業出版社，2007.197—204.

[2]常莉、李軍.環氧樹脂砂漿基本性能研究現狀[J].應用研 究：江西建材 2016，（4）：8-9.

[3]閆鵬飛.精細化學品化學：化學工業出版社，2004年. 課題來源于：重慶工程職業技術學院“環氧樹脂水泥砂漿在 快速修復橋梁面層中的應用”

（項目編號：KJB201717）

作者簡介：皮映星（1985-），男，湖北咸寧人，碩士研究生， 講師，研究方向為巖土工程。