緩粘結預應力鋼絞線專用膠粘劑稠度擾動性試驗研究

摘要：通過對緩粘結預應力鋼絞線專用膠粘劑材料的成分以及從生產到施工階段的膠粘劑材料的稠度擾動性進行了系統分析，同時開展了不同類型緩粘結膠粘劑在生產、運輸、儲存及施工階段從緩粘結鋼絞線取膠時產生擾動的恢復期進行試驗研究，從稠度指標的變化入手進行評價、分析，得出了不同類型緩粘結膠粘劑的擾動恢復期及在不同環節下緩粘結膠粘劑稠度的擾動規律，對緩粘結預應力鋼絞線產品的稠度控制指標的檢測提供了合理、快速、有效的方法。

關鍵詞：緩粘結"膠粘劑"稠度"擾動性

中圖分類號：TU502

Experimental"Research"on"the"Consistency"Disturbance"of"Special"Adhesives"for"Retard-Bonded"Prestressing"Steel"Strands

WU"Zhuanqin1，2"""FAN"Yunyun1""LIU"Shunfeng1""ZHANG"Huanle1""LIU"Sijing1

（1."Beijing"Zhaofuji"New"Materials"Technology"Development"Co.，"Ltd.，Beijing，"100029"China；2."Zhongyan"Zhaoke"（Beijing）"Technology"Co.，"Ltd.，Beijing，"102488"China）

Abstract："This"article"provides"a"systematic"analysis"of"the"composition"of"special"adhesive"materials"for"retard-bonded"prestressing"steel"strands"and"thenbsp;consistency"disturbance"of"adhesive"materials"from"production"to"construction"stages，"and"conducts"experimental"research"on"the"recovery"period"of"disturbances"generated"by"different"types"of"retard-bonded"adhesives"extracting"binders"from"retard-bonded"steel"strands"at"production，"transportation，"storage"and"construction"stages."This"paper"evaluates"and"analyzes"the"changes"of"consistency"indicators，"and"obtains"the"disturbance"recovery"period"of"different"types"of"retard-bonded"adhesives"and"the"disturbance"law"of"the"consistency"of"retard-bonded"adhesives"at"different"links，"which"provides"a"reasonable，"fast"and"effective"method"for"detecting"the"consistency"control"indicators"of"retard-bonded"prestressing"steel"strand"products.

Key"Words："Retard-bonded；Adhesive；Consistency；Disturbance

緩粘結預應力技術因其既具有無粘結預應力施工簡便的優點、又具備有粘結預應力的傳力機制而在工業與民用建筑工程、鐵路與公路橋梁工程、市政工程、水利工程、特種工程等領域呈規模化應用態勢[1]。

緩粘結預應力的技術特性通過緩粘結預應力鋼絞線產品實現，而根據緩"結預應力鋼絞線產品的構造形式（見圖1）可知，緩粘結膠粘劑是緩粘結預應力技術的核心，其工作機理為：在張拉適用期內，通過鋼絞線的張拉作用，對緩粘結膠粘劑產生擾動，觸發緩粘結膠粘劑良好的流變性，保障了預應力鋼絞線在護套內自由地伸縮、變形；張拉完成后，緩粘結膠粘劑因擾動產生的作用逐漸恢復，并在預定時間內固化、達到設計要求的強度[2-3]。根據中國工程建設標準化協會《大直徑緩粘結預應力鋼絞線》（"T/CECS"10097—2020）[4]標準的要求，緩粘結應力技術的類型、張拉適用期、高溫稠度下降率等質量指標都是通過檢測緩粘結膠粘劑的稠度變化規律實現的。而緩粘結膠粘劑的稠度在生產、運輸、儲存、施工及張拉等環節，是否受到生產工藝、原材料性能、配方種類及放置時間的影響產生而不同的擾動，目前國內各科研機構及專業公司鮮有研究。

為此，本文對緩粘結膠粘劑的成分及從生產到施工階段的稠度擾動性進行分析，開展緩粘結膠粘劑擾動恢復期的試驗研究，以期為產品的應用和檢測提供合理、快速、有效的方法。

1緩粘結膠粘劑稠度擾動性分析

1.1緩粘結膠粘劑的組分

依據緩粘結膠粘劑的技術特性要求，緩粘結膠粘劑的組分由環氧樹脂、固化劑、稀釋劑、增韌劑、觸變劑、填料等構成[5-6]。具體敘述如下。

（1）環氧樹脂是賦予緩粘結膠粘劑粘附特性及機械特性的主要成分，它在被膠接件表面固化后所形成的膠層有良好的強度和耐久性。

（2）固化劑，直接與環氧樹脂進行交聯反應，使主體高分子材料從線型高聚物變成高度交聯的網形高聚物。

（3）稀釋劑，降低緩粘結膠粘劑的粘度、增加浸潤性，在制備過程中使各種組分分散更均勻以及在涂塑過程中避免膠層厚薄不均。

（4）增韌劑，含有活性基團，直接參與緩粘結膠粘劑的固化反應，改善緩粘結膠粘劑的脆性和低溫性能。

（5）觸變劑，令緩粘結膠粘劑在力的作用下具有良好的流動性，在力的作用消失后又具有保持一定形態的特性，同時改善緩粘結膠粘劑內填料的沉降。

（6）填料，降低膠粘劑的成本；更重要的是可改善緩粘結膠粘劑的物理機械性能，如提高抗壓與抗彎強度、耐老化性和降低體積收縮率，以及具有觸變性。

緩粘結膠粘劑通過上述的組分實現緩粘結預應力的技術特性要求，并且具有一定的觸變屬性，該屬性令緩粘結膠粘劑在受到擾動（攪動、壓力或其他機械作用等）時稠度變大、停止擾動后稠度逐漸回降。

1.2緩粘結膠粘劑的制備

緩粘結膠粘劑的制備，需要首先對緩粘結膠粘劑各組分進行精確稱量，然后將固體物質分別在干燥機內進行充分干燥，再將環氧樹脂、稀釋劑、固化劑、增韌劑等液體物質逐一加入到反應釜中，將各組分充分混合均勻，然后將干燥后的各固體物質逐一投入到反應釜中，混合均勻并至膏狀，再將攪拌好的緩粘結膠粘劑材料經三輥研磨機進行研磨，使其混合更加均勻，并排除攪拌過程中卷入的氣泡，最后進行放料和包裝。

緩粘結膠粘劑在制備工藝過程中受機械作用，緩粘結膠粘劑具有良好的稠度指標和流變性，保障了各組分的充分、均勻混合；當該機械作用消失，緩粘結膠粘劑的稠度逐漸回降。

1.3緩粘結預應力鋼絞線的制備

緩粘結預應力鋼絞線的制備工藝如圖2所示。為保障緩粘結膠粘劑均勻地涂覆于預應力鋼絞線上，在涂覆操作時施加一定的壓力作用。

1.4緩粘結預應力鋼絞線的張拉施工

緩粘結預應力鋼絞線在工程張拉施工時，千斤頂對預應力鋼絞線施加張拉力，緩粘結膠粘劑在此過程中受到擾動使其稠度變大、流動性提高，保障了預應力鋼絞線的張拉效果，張拉結束后稠度逐漸回降。

1.5緩粘結膠粘劑稠度擾動性小結

綜上所述，緩粘結膠粘劑的稠度在拌制、涂覆與緩粘結鋼絞線張拉環節均受到不同程度的擾動。緩粘結膠粘劑自身的觸變屬性令其在受擾動時稠度增大，進而保障制備、涂覆及張拉環節的功能要求。擾動作用結束后，緩粘結膠粘劑的稠度會逐漸下降，但該過程與緩粘結膠粘劑的固化反應無關。經過一定的擾動恢復期，擾動對稠度的影響完全消失。隨時間的推移，稠度進入緩慢降低的過程，該過程是與緩粘結膠粘劑的固化反應相關聯的[7]。

2緩粘結膠粘劑稠度擾動恢復期試驗研究

本試驗對緩粘結膠粘劑的稠度從緩粘結鋼絞線生產完成后，分階段在緩粘結鋼絞線成品中取膠而產生擾動的恢復期分別進行試驗研究，通過對稠度指標的變化進行評價、分析。

2.1試驗材料

目前國內常用的緩粘結膠粘劑根據適用環境分為三個類型，并劃定了這三類的標準張拉適用期與標準固化期，詳見表1。本文則是針對這三類緩粘結膠粘劑開展實驗研究。

2.2測試階段

2.2.1生產擾動試驗

對表1中每種類型的緩粘結膠粘劑（緩粘結鋼絞線）在生產后馬上取膠制樣，并在制樣后的第1天、第3天、第5天、第7天、第9天、第12天、第15天、第18天、第21天分別進行測試。

2.2.2儲運及布筋階段擾動試驗

對表1中每種類型的緩粘結膠粘劑（緩粘結鋼絞線）放置于自然環境下，在放置的15天、30天、60天取膠制樣，每組試樣在制樣后的第1天、第3天、第5天、第7天、第9天、第12天、第15天、第18天、第21天分別進行測試。

2.3試件制作

2.3.1生產擾動試驗

本項試驗試件的制備按《潤滑脂和石油脂錐入度測定法》（GB/T269—1991）[8]中全尺寸工作器和1/4比例工作器兩種不同尺寸的工作器的要求執行。

2.3.2儲運及布筋階段擾動試驗

本項試驗試件的制備按《潤滑脂和石油脂錐入度測定法》（GB/T269—1991）中1/4比例工作器的要求執行。

在向工作器中裝填緩粘結膠粘劑時須在振動臺上不停震動容器，令緩粘結膠粘劑填裝密實，隨后將緩粘結膠粘劑的表面刮平整。

2.4稠度測試

（1）將裝填好的試件于25"℃下靜置24"h，隨后按《潤滑脂和石油脂錐入度測定法》（GB/T"269—1991）中不工作錐入度的規定測定稠度。

（2）測定時錐體的下落時間為（5.0±0.1）s。

（3）每組分別取5次測量結果的算術平均值。

（4）稠度的單位為0.1"mm。

3結果與討論

3.1生產擾動試驗的稠度比較

根據上述要求，不同類型的緩粘結膠粘劑（緩粘結鋼絞線）在不同時間下的不同工作器尺寸的稠度測試數據見表2。

由表2可以看出，不同類型、不同工作器尺寸的緩粘結膠粘劑在第7天前稠度值呈振蕩趨勢，分析是由于緩粘結膠粘劑受攪拌內力影響處于不穩定的時期，外在表現為稠度值的變化大且沒有規律可循；在第7天之后，稠度進入穩定期，分析是因為擾動的影響全部解除，稠度值在一段時間內持續緩慢下降，而該緩慢下降是由于緩粘結膠粘劑進入正常的固化反應階段。

3.2儲運及布筋階段取膠擾動試驗的稠度比較

根據2.1-2.4的要求，不同類型的緩粘結膠粘劑（緩粘結鋼絞線）于自然環境下不同時間從鋼絞線上取膠后的稠度測試數據見表3。

由表3可以看出，該試驗的緩粘結膠粘劑的擾動恢復規律與3.1試驗是一致的。該現象分析是因緩粘結膠粘劑受各類外力影響而處于不穩定時期的稠度屬性特征是一樣的。

4結語

本文通過對不同取樣階段和不同尺寸工作器的緩粘結膠粘劑稠度的監測、研究發現：

（1）不同類型的緩粘結膠粘劑受擾動后的恢復規律基本相同；（2）緩粘結膠粘劑受生產擾動后的擾動恢復期為7天；（3）"工作器尺寸對緩粘結膠粘劑受擾動后的恢復規律無影響；（4）在常規運輸、儲存及施工的不同環節，從緩粘結鋼絞線上取膠，緩粘結膠粘劑稠度的擾動性與生產環節稠度的擾動規律一致。

通過上述對緩粘結預應力鋼絞線專用粘合劑稠度擾動性的理論分析與實驗研究得出的結論，建議在實際工程應用中，如需通過檢測緩粘結膠粘劑的稠度控制相關的質量指標，建議在取樣后第7天進行測量，試樣的稠度是比較穩定的。除此之外，取樣時可不考慮緩粘結預應力鋼絞線專用粘合劑的類型和工作器的尺寸對稠度穩定性的影響。

參考文獻

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