水性环氧树脂改性水泥砂浆修补材料研究

白汀 段文昭 李紫剑

重庆交通大学材料科学与工程学院 重庆市 400074

摘要：本文论述了水性环氧树脂改性灌浆材料的发展情况，分析了水性环氧树脂掺量对灌浆料的流动度、含气量、抗压、抗折强度以及黏结抗拉强度的影响。结果表明，随着聚灰比的增大，流动性降低，含气量增大，随着环氧树脂乳液固化反应进行，砂浆压折比降低。改性水泥砂浆在湿润状态不同的混凝土基底上拉伸强度远比普通水泥砂浆在两种湿润状态不同的混凝土基底上拉伸强度高。

关键词：水性环氧树脂、灌浆材料、裂缝、强度

0 引言

在实际工程中，混凝土由于养护不合理，混凝土内外收缩不一致，容易产生裂缝，具有极大的安全隐患。而随着土木建筑业的迅速发展，防渗补强加固等工程质量的要求不断提高，发掘性能更加优异的灌浆材料尤为重要。水性环氧树脂改性水泥砂浆的原材料是由水泥、水性乳液、固化剂、砂、水等物质同时加以粉煤灰通过一定的比例混合搅拌后得到的。通过注浆机等方式注入裂缝中，从而修补混凝土裂缝，延长建筑或道路的使用寿命，减少经济损失。

1 主要原材料及配比

水泥：P·O 42.5R普通硅酸盐水泥，；粉煤灰：一级粉煤灰，；砂：石英砂（中砂，细度模数为2.6）；水性环氧树脂：DY-128-50，；固化剂：DY-175。

水灰比0.38；聚灰比：0、0.05、0.10、0.15；粉煤灰掺量：10%；砂灰比：0.18；减水剂：1%；消泡剂：0.4%。

2 环氧树脂掺量对流动度的影响

将不同比例的水性环氧树脂乳液掺入砂浆之中，通过跳桌试验，采取两次平行试验测得砂浆的流动度。水性环氧树脂乳液对水泥砂浆带来粘稠效果，使得水泥砂浆流动度降低。基准砂浆的流动度测得300mm，掺量为5%、10%、15%的改性砂浆流动度分别测得：291mm、283mm、274mm。每增加5%的水性环氧树脂乳液，水性环氧树脂改性灌浆材料流动度降低0.97倍。

3 水性环氧树脂掺量对灌浆材料力学强度影响

水性环氧树脂改性水泥砂浆搅拌成型后，按照标准养护时间后，如表一所示测得其3d、7d、28d抗折、抗压强度及压折比。

表1 力学强度与压折比

由表1可得，加入水性环氧树脂乳液后，灌浆材料的抗折强度增大，随着乳液的掺量增多，抗折强度逐渐变大。随着水化反应的进行及水分的蒸发，乳液颗粒与固化剂才能被逐渐限制在水化物表面与空隙中，开始交联固化，形成具有一定粘结力的膜^[2]。因此抗折强度前期比基准砂浆抗折强度差别不明显，后期固化完全后，强度明显高于基准砂浆。

抗压强度均随着水性环氧树脂乳液的掺量增加而降低。3d时，掺量为15%的为基准砂浆强度的72%；7d时，掺量为15%的为基准砂浆强度的0.68；28d时，掺量为15%的为基准砂浆强度的67%。

分析可得，试件的压折比随着水性环氧树脂乳液的增加而降低。随着乳液的增加，水性环氧树脂改性砂浆试件脆性降低，柔性增加，变形能力增大^[3]。

4 混凝土基底干湿情况对灌浆材料黏结拉伸强度影响

普通水泥基灌浆材料的拉伸强度较低，在灌入裂缝以后容易裂开，达不到修补裂缝的效果，而混凝土基底干湿情况同样会影响灌浆材料的拉伸强度。

图1干燥拉伸强度 图2 湿润拉伸强度

由图1、2可得，当水性环氧树脂掺量低于10%时，砂浆的拉伸强度呈现递增趋势，当环氧树脂高于10%时候，砂浆的拉伸强度出现降低；湿润混凝土基底下的拉伸强度高于干燥混凝土基底下的砂浆拉伸强度；随着乳液的掺量增加，干燥混凝土基底与湿润混凝土基底差距逐渐缩小。由于靠近混凝土砂浆内自由水被吸收，水灰比降低，水泥水化不充分，进而影响砂浆的粘结性，降低拉伸强度。而湿润的基底混凝土存在一层水膜，并且水性环氧树脂乳液改性水泥砂浆具良好的保水性，导致自由水的散失不多，能充分保证水泥的水化反应的进行。同时由于乳液固化后有良好的粘聚性，能够较为明显的提高砂浆的拉伸强度^[4]。

5 结论

本文通过改变水性环氧树脂乳液的掺量以及改变混凝土基底的干湿情况对性环氧树脂改性水泥砂浆的裂缝修补材料进行研究，得到的结论如下：

（1）随着环氧树脂乳液掺量的增加，灌浆材料抗折强度逐渐提高、抗压强度逐渐降低，拉伸强度先增后减，综合考虑掺量为10%时，力学性能最优异；

（2）水性环氧树脂改性水泥砂浆具有优良的黏聚性，导致流动度低于基准砂浆流动度，在修补微细裂缝工程中，需降低环氧树脂掺量，提高注浆压力。

（3）水性环氧树脂乳液具有引气效果好，易导致砂浆出现细密气孔，影响灌浆材料的强度与耐久性，制备水性环氧树脂改性水泥砂浆时需注意搅拌工艺，尽量使用慢搅；

（4）湿润状态的混凝土基底有利于砂浆在其上面成型硬化，且硬化后的拉伸强度更高，水性环氧树脂乳液能降低混凝土基底干湿情况的影响程度。

6 参考文献

[1]沈志明,李娟,李安宁,朱殿奎,李晴,杨亚萍.水性环氧树脂改性水泥砂浆的制备与性能[J].安徽化工,2016,42(03):31-34.

[2]杜文武.衬砌混凝土裂缝的预防和修补方法[J].水电与新能源,2018,32(01):44-46+50.

[3]彭杰,胡铁刚,单韧,彭勃.水性环氧改性快速修补砂浆的性能研究[J].新型建筑材料,2021,48(07):128-130+140.

[4]徐奎生. 环氧树脂乳液改性水泥砂浆性能的研究[D].重庆交通大学,2012.