環氧樹脂摻量對緩凝粘合劑強度的影響

蔣方新，李仙花，李佩勛

(1.中國建筑科學研究院有限公司，北京 100013；2.中國建筑技術集團有限公司，北京 100013；3.北京寶維森新材料科技發展有限公司，北京 101112)

緩粘結預應力作為一項預應力混凝土結構新技術，得到越來越廣泛的應用[1-5]。緩粘結預應力技術的核心是緩粘結鋼絞線中緩凝粘合劑的性能。緩凝粘合劑組成材料是環氧樹脂、固化劑、添加劑和填料，其中環氧樹脂和填料占據總份數100中的90份以上，兩者間的份數關系是影響固化后強度的主要因素。本文研究緩凝粘合劑的最佳組成成分及其對應的養護時間和力學性能。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

雙酚A環氧樹脂E51、聚酰胺650均為工業品；鄰苯二甲酸二丁酯，分析純；425#白色硅酸鹽水泥。

XDZKJB-真空攪拌機；SPX-250生化培養箱；TH210邵氏硬度計；CL-100KN電子萬能試驗機。

1.2 緩凝粘合劑配制

緩凝粘合劑組成材料包括環氧樹脂、固化劑、稀釋劑和填料，組成的份數關系見表1。

表1 材料組成成分和試件數量Table 1 Material composition and number of specimens

1.3 試件制作

按照表1配制緩凝粘合劑，按照現行標準《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗方法 》第1部分：邵氏硬度計法(邵爾硬度)GB/T 531.1的規定制備硬度試件，按照現行標準《膠粘劑拉伸剪切強度的測定(剛性材料對剛性材料)》GB/T 7124規定制備拉伸剪切強度試件，按照現行標準《水泥膠砂強度檢驗方法(ISO法)》GB/T 17671的規定制備抗壓強度試件。

1.4 最大硬度值檢驗

將制作好的硬度試件、拉伸剪切試件和抗壓強度試件放置于25 ℃恒溫箱中。養護第65 d時每個類型緩凝粘合劑取出一個硬度試件，按照GB/T 531.1的規定測量，均具有硬度。以后每隔5 d取出一個硬度試件測量，直至硬度值達到最大值為止。

1.5 拉伸剪切強度和抗壓強度檢測

在緩凝粘合劑硬度達到最大值后，分別取出拉伸剪切強度試件和抗壓強度試件，按照標準GB/T 7124和GB/T 17671的規定進行拉伸剪切強度檢測和抗壓強度檢測。

2 結果與討論

2.1 最大硬度值

圖1是不同摻量環氧樹脂的緩凝粘合劑硬度-時間曲線圖。

圖1 不同緩凝粘合劑硬度-時間曲線Fig.1 Curves of hardness time for different retarding adhesives

由圖1可知，在緩凝粘合劑拌制養護后第65 d開始測量硬度，緩凝粘合劑開始出現硬度后，硬度值快速增加，在達到C點附近，曲線出現明顯拐點，當硬度達到87～89 D之間內停止增長，說明緩凝粘合劑達到最大硬度值，對應的養護時間在160 d附近。

2.2 環氧樹脂摻量與最大硬度值關系

緩凝粘合劑中環氧樹脂摻量與最大硬度的關系見表2、圖2。

表2 最大硬度、拉伸剪切強度和抗壓強度Table 2 Maximum hardness，tensile shear strength and compressive strength

圖2 不同環氧樹脂摻量與最大硬度的關系Fig.2 Relationship between different epoxy resin content and maximum hardness

由圖2可知，緩凝粘合劑最大硬度與環氧樹脂摻量成反比，緩凝粘合劑最大硬度的最小值為87 D。

2.3 環氧樹脂摻量與拉伸剪切強度關系

環氧樹脂摻量-拉伸剪切強度關系見圖3。

圖3 不同環氧樹脂摻量與拉伸剪切強度的關系Fig.3 Relationship between different epoxy resin content and tensile shear strength

由圖3可知，緩凝粘合劑的拉伸剪切強度與環氧樹脂摻量關系呈倒拋物線型，摻量為35%時拉伸剪切強度最高(16.8 MPa)。

2.4 環氧樹脂摻量與抗壓強度關系

環氧樹脂摻量-抗壓強度關系見圖4。

圖4 不同環氧樹脂摻量與抗壓強度的關系Fig.4 Relationship between different epoxy resin content and compressive strength

由圖4可知，緩凝粘合劑的抗壓強度與環氧樹脂摻量關系也呈倒拋物線型，摻量為30%時抗壓強度最高，96.0 MPa。

2.5 最佳環氧樹脂摻量

在荷載作用下，緩粘結預應力混凝土結構(圖5)中緩凝粘合劑的實際受力狀態見圖6。

由圖5和圖6可知，緩凝粘合劑在鋼絞線和混凝土肋之間，以承受剪切力為主，這與拉伸剪切強度受力形式最為接近。因此，取緩凝粘合劑拉伸剪切強度最高時的環氧樹脂摻量35%為最佳摻量。

圖5 緩粘結鋼絞線構造Fig.5 Structure of retard-bonded steel strand

圖6 緩凝粘合劑的實際受力圖Fig.6 Actual stress diagram of retarding adhesive

3 結論

緩凝粘合劑中，環氧樹脂最佳摻量為35%，在25 ℃標準條件下養護160 d時拉伸剪切強度和抗壓強度符合現行行業標準《緩粘結預應力鋼絞線專用粘合劑》JG/T 370—2012中規定。