1.彭勃 1.潘荣 2.单远铭
(1·湖南大学土木工程学院,长沙 410082; 2·湖南固特邦土木技术发展有限公司,长沙 410205)
摘要:采用沸煮法研究固化剂、纳米填料、偶联剂等因素对环氧结构胶耐老化性能的影响。试验结果表明:采用固化剂复配的方法可以显著提高环氧结构胶的耐老化性能;掺加纳米填料、使用合适的偶联剂有利于改善环氧结构胶的耐老化性能。
关键词:结构胶;耐老化性能;环氧树脂
混凝土结构的维修、加固、改造领域中,大量的新技术如粘钢加固、粘贴碳纤维加固、植筋锚固、混凝土裂缝及缺陷修复等正在迅速推广应用。在这些 结构加固新技术中,环氧结构胶因具有力学性能好、 施工简便、加固周期短等优点而被普遍采用[1]。但作为有机高分子材料,其耐老化性能并未得到足够重视[2],这给结构加固工程留下了严重的安全隐患。 在自然环境中,影响环氧胶的耐老化性能并导致其胶接性能下降的主要因素有氧、臭氧、热、光、水等。目前测试环氧胶耐老化性能的主要试验方法有:自然气候试验、人工气候试验、热空气老化试验、盐雾 试验、湿热试验等[3]。在建筑结构加固领域,一致认为湿热是影响环氧结构胶耐老化性能的主要因素。在GB 50367—2006《混凝土结构加固设计规范》中采用湿热老化试验方法评价环氧结构胶的耐老化性能。本研究在不改变主树脂的前提下,利用沸煮法研究不同固化体系、纳米填料、偶联剂等因素对环氧结构胶耐老化性能的影响。并对沸煮法与湿热老化试验方法的试验结果进行对比探讨。
1 试验部分
1·1 原材料
环氧树脂(E-51),环氧当量180~190 g/mol,中国石化巴陵石化公司生产;环氧树脂稀释剂,工业品;固化剂:分别以B1、B2、B3、B4代表所选用的固 化剂,B1-低分子量聚酰胺固化剂,B2-改性脂肪胺固化剂,B3-酚醛改性脂环胺固化剂,B4-自制, 通过B1-低分子聚酰胺固化剂和B2-改性脂肪胺固化剂共混改性制得[4-5];有机蒙脱土(OMMT):经 十八季铵盐改性,主要组分为高纯度蒙脱石,含量为96%~98%,含水量≤3%,晶面间距2·1 nm;硅烷偶 联剂:KH-550,KH-560。
1·2 试件制备
本试验中各种配方若无特殊说明,其质量分数 均以100 g环氧树脂为基准,A组分为环氧树脂与稀释剂,B组分为固化剂。将A、B两组分按计算的质量比混合均匀后,按GB/T 7124—1986《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法(金属对金属)》的要求制作钢-钢粘结剪切试件。每组试件个数不少于5个,以强度的算术平均值作为最终试验结果。
1·3 主要试验设备
电子万能试验机、WDW100、恒温水箱、恒温恒 湿箱。
1·4 耐老化性能的测试方法
GB 50367—2006《混凝土结构加固设计规范》采用湿热老化试验检验环氧结构胶的耐老化性能,具体条件是:将按GB/T 7124—1986的要求制作钢-钢粘结剪切试件,在温度50℃,大于95 %湿度的条 件下,加速老化90d,测试老化前后的强度变化。耐湿热老化性能是结构胶一项重要指标,但由于湿热老化试验周期过长,不利于施工现场对环氧结构胶耐老化性能的快速检验。为了在实际施工中控制材料质量,同时也为研究中更快地筛选出较好 的优化配方,贺曼罗[6]等人根据多年的实际体会,结合环氧结构胶的老化特点,采用沸水长时间浸泡 钢-钢粘结剪切试件的方法,测试沸煮前后的强度 变化,对配方进行筛选。试验结果表明,此法具有一 定的参考意义。在正在制订的《建筑结构加固工程 施工质量验收规范》中,也拟采用沸煮法进行现场快 速检验,认为沸煮法的试验结果较湿热老化法更偏于安全,通过沸煮法试验的结构胶不必再进行湿热 老化试验的测试。本研究中采用的具体方法:将按GB/T7124—1986制作的钢-钢粘结剪切试件,放置于恒温水箱(温度≥95℃)中,沸煮一定时间后取出,待试件表面温度与室温平衡时,测试钢-钢粘结 剪切强度。