環氧樹脂乳液及微乳對水泥基材料的增韌效果研究

盧鵬飛

摘要：本文通過大量的試驗和理論分析，較為系統地研究了水性環氧樹脂乳液不同摻量對新拌水泥凈漿和混凝土增韌效果、對混凝土力學性能、混凝土體積穩定性、混凝土耐久性的影響，以期對發展高性能的新型聚合物改性水泥基復合材料提供初步資料并擴大水性環氧樹脂乳液改性水泥基復合材料在工程上的應用。

關鍵詞：混凝土；水性環氧樹脂；力學性能；增韌；中心質假說；體積穩定性

0引言

隨著工程結構向大跨度、高層與超高層及超大型方向發展，對混凝土性能也提出了更高的要求。目前高強化和高性能化己成為混凝土技術發展的趨勢。高強混凝土與普通混凝土相比能夠減小結構截面，能減輕建筑物自重，因而減少了對地基的壓力；由于其彈性模量大，提高了相同截面構件的剛度，而減小了相同荷載下的變形：由于高強混凝土結構密實，其抗凍性、抗滲性及抗腐蝕性等耐久性良好。這些優良的物理力學性能，使得使用高強混凝土后綜合技術經濟效益十分顯著。

針對上述情況，人們采取使用多種材料與水泥復合配制混凝土或砂漿的形式，以改善水泥石的性能及界面區的結構，提高混凝土或砂漿的綜合性能。

1配合比設計

混凝土配合比和乳液摻量實驗設計方案：

混凝土配合比的設計首先確定水性環氧樹脂的摻加量，固化后的環氧樹脂的形貌及狀態對混凝土的韌性有著重要的作用。水性環氧固化劑組分中的固含量為50%，其余為水，所以在進行配合比設計時，為保證與基準混凝土配合比水灰比相同，對乳液改性混凝土受檢混凝土的配合比中的水用量做調整。下文的乳液摻量都是相對于膠凝材料質量來說的，且H233B是H233A的1.5倍。

根據大量實驗得出混凝土配合比，C30混凝土的各組分比例為，水泥：砂：石子：水：高效減水劑=1：1.90：3.07：0.477：0.0076，見表1；C40混凝土的各組分比例為，水泥：砂：石子：水：粉煤灰：礦粉：高效減水劑=1：1.72：2.77：0.443：0.167：0.167：0.0013，見表2。

2環氧樹脂乳液對混凝土性能影響的研究

影響混凝土性能的因素有很多，原材料本身的性能就是其中比較重要的一項。除聚合物乳液的種類與性能外，水泥、砂、減水劑等的種類與性能也會對改性混凝土最終的改善效果產生影響。此外，混凝土的性能還可能隨拌和方法、各項性能測試方法等的不同而變化。通過對原材料性能的測試和試驗方法的選擇，將有利于試驗的分析，了解水性環氧樹脂乳液改性水泥基復合材料的各項性能。

2.1乳液摻量對混凝土性能的影響

2.1.1乳液摻量對混凝土抗壓強度的影響

混凝土的抗壓強度作為一個重要的力學性能直接關系到混凝土結構的安全性。必須給予足夠的重視。按照確定的方案，測定C40混凝土在標準同養護條件下7d、14 d混凝土強度，C40混凝土結果見表3。

2.1.2乳液摻量對韌性混凝土抗沖擊韌性的影響

混凝土最大的缺點就是比較脆，韌性低。本文只對C40混凝土測試了沖擊韌性，由沖擊次數計算得出沖擊耗能，抗沖擊韌性試驗結果如表4。

從這個表中看出混凝土的沖擊韌性隨著乳液摻量的增加而摻加，摻到20%時，沖擊韌性增加了3.76倍，大大提高了混凝土的沖擊韌性。

2.1.3乳液摻量對韌性混凝土體積穩定性的影響

水性環氧樹脂乳液改性的混凝土收縮情況見表5。

從表5看出，摻量在5%時，體積收縮率比空白組小，當摻量摻到10%時，收縮值最接近0，當摻到15%、20%時收縮率有上升趨勢。綜上所述，當乳液摻到10%時，對混凝土體積穩定性改性效果最好，摻少摻多都會對混凝土的體積穩定性造成不良影響。

2.2乳液摻量對水泥凈漿韌性的影響

水泥凈漿向來都是脆性材料，本文通過摻加水性環氧樹脂乳液來改善其沖擊韌性，沖擊數據見表6。

研究發現，摻加環氧樹脂乳液大大提高水泥凈漿的沖擊韌性，摻量為20%時，可提高近403倍。從兩組配合比摻量測試環氧樹脂乳液對混凝土的影響，C30混凝土的各組分比例為，水泥：砂：石子：水：高效減水劑=1：1.90：3.07：0.477：0.0076：C40混凝土的各組分比例為，水泥：砂：石子：水：粉煤灰：礦粉：高效減水劑=1：1.72：2.77：0.443：0.167：0.167：0.0013。摻量分別為膠凝材料質量的0、5%、10%、15%、20%，力學性能試驗顯示，摻加水性環氧樹脂乳液的韌性混凝土的抗壓強度會隨著乳液摻量的增加而減小，但其抗沖擊韌性會隨乳液摻量的增大而顯著提高，摻到20%時，可提高3.67倍。

3結束語

在20世紀50年代中，吳中偉教授提出了“中心質假說”，用以闡明并改進混凝土的組成結構提高其性能。在該論述中，對孔縫結構與界面有其獨特的見解。

聚合物改性水泥混凝土可從微中心質考慮，改性微中心質可以改進混凝土界面過渡區結構，使界面得到進一步強化，并使水泥基材料的有關性能得到顯著的提高。endprint