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1、绿色化字灌浆技】l c 多用途H K 型环氧混凝土( 砂浆) 程红包银鸿 ( 杭州国电水利电力工程有限公司浙江杭州3 1 0 0 3 0 ) 塑篷本文通过对环氧树脂主剂、固化荆、活性稀释剂、促进剂、表面活性剂等进行多方面的试 验，开发了多用途的系列H K 一环氧混凝土( 砂浆) ，可用于水上、水下、立面、顶面混凝土的粘结、 补强和锚固，以及公路、桥梁混凝土的快速修补等。 关键镯H K 一环氧混凝土( 砂浆) ；水下修补；快速修补 1 前言 环氧混凝土( 砂浆) 是以环氧树脂为胶结料，与固化剂、助剂、骨料( 砂、石、粉料 等) 等组成的聚合物混凝土( 砂浆) 。环氧树脂素称万能胶，它对混凝土、钢
2、和大多数建 材都有很强的粘结能力，且其各项力学性能优异，固化收缩小，抗冲磨性能强、且能 耐腐蚀、抗冻融循环。通过配方调节，可以制得不同固化速度、强度及不同湿度条件 下固化的环氧配合料，因此已成为各种工程结构修补中的重要材料。在水电工程中， 采用环氧砂浆对水上建筑物进行修补已较普遍，研究工作也日益深入。但由于受水下 检测方法、施工机具、施工队伍、经费等限制，将其用于水下工程的材料研制和应用 相对较少。另外，在一些气温较低或要求快速固化，以及需要在顶面、立面施工的场 合，通常的环氧材料难以满足工程要求，因此进一步研究非常规的、适用于特殊场合 的环氧混凝土( 砂浆) 是十分必要的。 本文介绍了采用多
3、种低毒固化剂、活性稀释剂及其他助剂配制成的H K 系列环氧混 凝土( 砂浆) ，包括H K u w 一1 水下环氧混凝土( 砂浆) 、H K u w 一3 快速固化的环 氧混凝土、H K - 9 8 3 水下锚固剂以及可立面涂抹的H K E S 环氧砂浆，并就各种配方 对性能的影响做了初步探讨，同时介绍了部分工程应用实例。 2H K 系列环氧混凝土( 砂浆) 的性能及用途 2 1 H K U W l 低温、水下浇注用环氧混凝土( 砂浆) 环氧树脂在常温干燥条件下具有优越的粘接性能和物理力学性能。但若想将环氧 混凝土( 砂浆) 用于水下修补，还需解决以下几个问题：水下粘接性能；低温流动 性；可操
4、作时间与水下快速固化速度的平衡。 新研制的H K U W 一1 低温水下浇注用环氧砂浆( 混凝土) ，具有在水下不分散、 作者简介：程红( 1 9 r 7 0 一) ，女，杭州国电水利电力工程有限公司工程师，主要从事混凝土修补材料的 研究、开发及应用工作。 其他 自流平、自密实的性能，它的低稠度使其在4 8 。C 下仍具良好的流动性。该材料在水 下固化后具有很高的抗压和抗折强度，特别是经过干湿循环后，在水下和老混凝土粘 接依然良好。 2 1 1 材料选择 为了使该材料在低温下有良好的流动度，应选择环氧值较高，即环氧当量较低的 环氧树脂。 非活性稀释剂如丙酮、甲苯、二甲苯等虽具有稀释效果好的特点
5、，但其易挥发、 收缩大、容易降低粘结强度，而且其易燃、有毒，已不符合当今对环保的要求。故我 们采用了既参与反应，毒性又较低的活性稀释剂进行试验。通过掺量与粘度的对比试 验，选用了其中合适的低粘度材料，使其和固化剂、石子、砂及水泥组成的环氧混凝 土在4 8 仍具良好的流动度。 常用的脂肪族胺存在挥发性和毒性大等缺点，而芳香胺则需高温固化。为降低毒 性，改善使用性能，人们通过加成或缩合反应进行改性，得到了一系列低毒、低挥发 性以及具有某些特殊性能的新型改性胺固化剂。针对水下施工既要满足水下补强的要 求，又需具有良好的亲水性以适应水下粘结的特点，我们选用了数种改性胺进行试验。 通过试验发现，单纯使用
6、一种固化剂很难达到要求，而经大量配方筛选获得复合的固 化系统，其各项性能均能满足需要。表l 为采用复合固化系统后所得的材料的各项性 能。 表1 H K - U W - 1 水下环氧混凝土的主要性能【4 8 ) 性能指标 可浇注时间( r a i n ) 3 0 6 0 凝固时间( h ) 3 0 抗折强度( M I C a ) 1 2 抗拉强度( M P a ) 1 0 粘接强度( M P a ) 1 O 2 1 2 西己合比 H K u w 一1 环氧混凝土( 砂浆) 的稠度和流动度可通过树脂用量及砂率等来控制， 石子的最大粒径必须小于1 3 的修补层厚度。所采用的砂、石子必须干燥，含水量小
7、 于1 ，否则会影响强度。表2 为H K u w 一1 混凝土及砂浆的参考配合比( 重量比) 。 对落差大的水下浇注，应减少树脂配合料的用量，选用较细或轻质骨料配制砂浆， 以减少重力导致的骨料离析。H K u w 一1 水下环氧混凝土或砂浆可用于1 0 c m 的薄层 修补。 表2H K u w 一1 水下环氧混凝土及砂浆的参考配合比 中砂 石子水泥 H K U W 一1 水下环氧配合料 混凝土 3 4 一3 6 4 0 4 2 6 一8 1 5 一2 0 砂浆 6 0 一6 4 1 6 1 8 1 8 2 2 绿色化字灌絮技水 2 2 H K E S 抹面环氧砂浆 由于环氧砂浆具有机械强度高
8、、抗冲磨性能强、粘结效果好等优点，在水工混凝 土泄水建筑物中使用较为普遍。但由于环氧树脂粘度高，其配制的砂浆稠度很大，且 极易粘附于施工机具上，因此造成砂浆涂抹层厚度不匀，表面难以平整，影响了抗冲 磨性能。另外，许多水工泄水建筑常年处于潮湿状态，温度较低，而且在冬季枯水期 维修的工作量较大，这些都限制了环氧砂浆的使用范围。基于以上要求开发出来的H K E s 环氧砂浆，不仅具有固化快、强度高、与混凝土粘结好等特点，还可在潮湿环境 下施工。特别是它在立面、顶面使用时不垂挂，且施工时不粘工具，具有较好的抹面 性能。由于该材料配制的砂浆可在低温( 0 5 。C ) 正常固化，对冬季施工比较有利。 2
9、 2 1 材料选择 与水下浇筑用环氧砂浆相同，主剂的选择需要考虑足够的流动性能，因此需选用 粘度较小的环氧树脂。活性稀释剂的选择主要在于掺量的确定，若掺量较大，配制的 砂浆在施工时容易跌落，造成损失；若掺量太小，砂浆中树脂含量会显著增加，也会 造成成本上升。通过试验，比选出了合理的用量。 低温固化和可在潮湿面使用的关键是固化系统的选择。改性胺对提高低温固化性 能效果显著，同时，采用叔胺类固化剂作为促进剂以加快低温固化。 针对环氧材料粘性较大的问题，还必须选用一种具有表面活性的材料，以解决涂 抹施工时粘附机具的问题。 2 2 2 特点与性能 采用该材料配制的砂浆具有以下特点，其主要性能指标见表3
10、 。 ( 1 ) 优良的物理力学性能。 ( 2 ) 与混凝土粘结强度高。 ( 3 ) 可在潮湿环境施工。 ( 4 ) 立面、顶面薄层施工不垂挂。 ( 5 ) 优越的抗冲磨性能。 ( 6 ) 施工简便，无需繁杂配制，不粘施工工具。 可用于大坝、隧洞、港口、码头、桥墩等混凝土的补强加固和水工建筑物的抗冲 护面处理。 表3H K E S 环氧砂浆主要性能指标 项目 指标 抗拉强度( M P a ) l O 粘接强度( M P a ) 3 0 抗折强度( M P a ) 1 5 抗压强度( M P a ) 6 0 2 3H K U W 一3 快速修补用环氧混凝土 环氧树脂是热固性树脂中收缩最小的，它的
11、高强度、高粘结性使其非常适于路面 3 5 0 其他 缺陷及薄层修补，但是较慢的固化速度及不能在潮湿环境使用，限制了其应用范围。 通过对环氧主剂、固化剂及其他助剂的选择、复配试验，研制成了可用于潮湿环境、 并能快速固化的H K u W 一3 环氧混凝土。它具有固化快、强度高、潮湿面粘结良好及 抗冲耐磨等优点，因此该树脂混凝土在混凝土的快速修补、置换及潮湿基面的处理中 有着广泛的用途。 2 3 1 材料选择 为了使材料在保持浇注性能的同时能更多地包容骨料，故选用了分子量较小、粘 度较低的双酚A 型环氧树脂作为主剂。非活性稀释剂的稀释能力虽强，但易产生收缩， 故选用稀释效果好，又含环氧基团能参与反应
12、的活性稀释剂。单一的固化剂难以兼顾 修补所需的各项要求，因此采用复合的固化系统。不同固化剂之间既要相互匹配，还 要考虑掺人比例的适当。由于环氧材料的固化速度对温度十分敏感，在选择固化剂时， 需考虑该材料能否便于在现场调节固化速度。 2 3 2 骨料及配合比 配制树脂混凝土所用骨料品种( 砂、石、水泥) 与普通混凝土相同，但其加入比例 完全异于普通混凝土。在树脂混凝土中水泥仅作为使骨料级配完整的细填料，掺量较 小，而砂、石料则需干燥( 含水率小于1 ) 。良好的骨料级配能减少树脂用量，有利 于减少收缩、降低造价，干燥的砂石料能保证混凝土浇筑质量。各材料的配合比如表4 所示。 表4H K U w
13、- 3 混凝土( 砂浆) 配合比 材料树脂砂石子水泥 混凝土 1 2 一1 4 3 5 一3 7 4 1 一4 3 6 一8 砂浆 1 8 一2 2 6 2 一6 6 1 4 一1 6 2 3 3性能 根据修补深度的不同，该材料可配制成树脂砂浆、细石混凝土，用于薄层修补。 其l d 的力学性能指标如表5 所示。 表5H K U w 一3 树脂砂浆的主要性能指标( 2 S C ) 性能指标 抗压强度( M P a ) 4 0 抗折强度( M P a ) 1 5 8 字模砂浆粘接强度( M P a ) 3 0 抗拉强度( M P a ) 6 H K u w 一3 树脂混凝土常温下可快速固化，不仅早
14、期强度高，而且后期强度也有 较大发展，如表6 所示。 表6H K U W - 3 树脂混凝土龄期与强度的关系 缫避化学灌浆技市 3 应用 3 1 预包装H K U W l 水下环氧砂浆在沉蕾法隧道中的应用 在上海外环越江隧道工程建设中，在江中段最终接合施工时，为防止江中接台部 位在撼承后，两端盼管瀣在G I N A 止水带反弹力缒终瘸下发生使移，需要在江中接会部 位设置支撑顶梁，以支撑G I N A 此水带的反弹力。为确保支撑顶梁与管段钢筋混凝土墙 间的良好接触，需要在支撑顶梁的两端灌注填充无收缩浆料。该工程经过多方面的比 选，选择了H K U W l 水下琢氧砂浆。 为方便施工和保证配比的准
15、确，材料采用预包装供应，现场使用比例如表7 所示。 褒7H K U W 一1 承冬涅凝的鬻会毙 H K U W l A 组分H K U w l B 组分砂水泥 1 7 。4 5 8 5 7 6 1 9 2 H K u W 一1 水下环氧砂浆在该项目中的应用效果良好，浆料的凝结时间、收缩率、 抗压强度等各项性能指标均达到设计要求，用户很满意。 、 3 2H K E S 环氧砂浆用于隧洞顶面、立面的缺陷处理 莲花水电站位于牡丹江下游，总装机容攮5 5 0 M W 。电站于1 9 9 6 年底投入运行后蹩 体运行情况越好。僮2 0 0 4 年3 月初对1 号弓l 承隧漏稔查发臻，| 霹门下游0 2
16、0 0 m 秘 3 5 0 6 0 0 m 两个区域渗漏较为严薰，且存在大量的蜂窝、孔洞等缺陷。本次施工的难 点在于：温度低，湿度大。隧洞内常年滋度在5 。C 左右，且由于大量渗漏，基西异常 潮湿。需修补处大都在立面或顶面。针对该工程情况，翩定了知下方案。 漏水点处理方案：凿槽_ + 沿漏水点钻孔一埋设灌浆管_ + 快千水泥封闭叶灌注L W H W 水溶性聚氨酯_ 凿除灌浆管及快干水泥_ H K E S 环氧砂浆嵌填并找平。 蜂窝、孔洞处理方案：凿除表面松散层_ 涂刷环氯基液_ 嵌填H K E S 环氧砂浆。 2 0 0 4 年3 月2 4E l - 4 月1 0 日对隧洞内的渗漏、孔洞等缺陷进行了处理。经处理后 勰决了隧漏渗漏现象。环氧砂浆抹西平整，达到了享 强加固效果，满足了王程的霉
