环氧树脂水泥砂浆的性能研究 (2)

本次试验 针 对 环 氧 砂 浆 作 为 高 性 能 灌 浆 料 来 设 计，试验配比见表１。本文从配合比 方 面 考 虑，分 析 了 水 泥 与 环 氧 树 脂 比 例 （Ｃ／Ｐ）、砂 与 环 氧 比 例 （Ｓ／Ｐ）等 因 素的变化对环氧砂浆 的 性 能 影 响，同 时 对 配 制 的 环 氧 砂浆进行性能分析。
表１
环氧树脂砂浆配合比
实验号 Ｅ－４４ 稀释剂 固化剂
水泥
石英砂
Ａ
１ ０．１２ ０．３
１
４
Ｂ
１ ０．１２ ０．３
１
３
Ｃ
１ ０．１２ ０．３
１
５
Ｄ
１ ０．１２ ０．３
０
４
Ｅ
１ ０．１２ ０．３
２
４
２．２ Ｓ／Ｐ 对砂浆性能的影响及分析
以 Ａ、Ｂ、Ｃ 三组配比进行试验，其各项试验数据如
以参考配合比 为 基 准 设 计 了 五 组 实 验，分 析 Ｓ／Ｐ 和 Ｃ／Ｐ 等对砂浆性能的影响，得出如下结论：
关 键 词 ：环 氧 砂 浆 ；环 氧 乳 液 ；灌 浆 料
１ 实 验 部 分 １．１ 实 验 材 料 与 仪 器
６１０１型（Ｅ－４４）环 氧 树 脂 （巴 陵 石 化 生 产）；常 温 固化剂 Ｔ３１（江苏三木生产）；丙酮作为稀释剂；石英砂 （重庆市某英砂厂生产）；Ｐ．Ｏ．４２．５Ｒ 普通硅酸盐水 泥 （重 庆 小 南 海 水 泥 厂 ）；。 １．２ 实 验 方 法 １．２．１ 流 动 度 测 试
（２）硬 化 后 砂 浆 性 能 分 析 由图１可以看出，三 组 试 件 的 抗 压 和 抗 折 强 度 都 随着龄期的增长而提 高，对 于 产 生 上 述 现 象 的 原 因 分 析 ：环 氧 树 脂 是 一 种 在 常 温 下 为 透 明 胶 状 的 物 体 ，在 无 任何添加剂的情况下 会 一 直 保 持 液 态 形 式，在 配 制 砂 浆时就需要添加固化 剂 使 之 固 化，但 固 化 要 经 过 一 段 时间才能达到完全 固 化，因 此，随 着 固 化 时 间 的 增 长， 强度也都得到了发 展。 但 是 对 于 同 一 龄 期，砂 浆 的 抗 压强度并不是随砂聚 比 的 增 加 单 调 递 增 或 递 减 的，而 砂 浆 的 抗 折 强 度 则 是 呈 线 性 递 减 的 （如 图 ２ 所 示 ）。
添加多是对新拌砂浆 流 动 性 和 操 作 性 的 影 响，因 为 通 常 的 稀 释 剂 多 采 用 的 是 非 活 性 的 ，不 参 与 固 化 反 应 ，在 固化过程中就挥发掉 了，因 此 一 般 不 会 对 固 化 后 砂 浆 的性能产生影响。此 外，环 氧 树 脂 配 制 的 砂 浆 虽 然 抗 折 比 较 好 ，但 其 抗 压 还 有 待 提 高 ，因 为 环 氧 树 脂 本 身 是 塑 性 材 料 ，然 而 通 过 增 韧 剂 和 偶 联 剂 的 掺 加 ，可 以 达 到 改善环氧树脂与无机 填 料 界 面 作 用 的 效 果，从 而 可 以 提高抗压强度。 ３ 结 束 语
氧 主 要 体 现 抗 折 性 ，环 氧 树 脂 越 多 ，理 论 上 其 抗 折 强 度
就越好，而相反填料 越 多，其 收 缩 越 小，这 是 因 为 环 氧
树脂要固化，在与固 化 剂 交 联 过 程 中 会 发 生 化 学 键 的
断 裂 和 结 合 ，并 伴 随 有 大 量 热 量 的 产 生 ，从 而 使 得 固 化
表４
Ａ、Ｄ、Ｅ 三组砂浆试验结果
实验号 流动度 １ｄ抗压 ３ｄ抗压 ７ｄ抗压 粘结性（目测） 抗折强度ａ
Ａ 可流 ４２ ５７ ８０
可流
Ｄ
２４ ４０ ６２
（较 Ａ 差）
Ｅ 不流 ４８ ６２ ８８
良，可操作性好 ＞１１．５ 好，可操作性良 ＞１１．５ 差，可操作性差 ＞１１．５
图２ Ａ、ＢＣ 三组试件１ｄ抗折强度随 Ｓ／Ｐ 的变化示意图
表３
固化砂浆物理性能测试结果
实验号 Ａ
抗 压 强 度 （ＭＰａ） １ｄ ３ｄ ７ｄ ４２ ５７ ８０
线性收缩 率（％） ０．０５
抗 折 强 度 （ＭＰａ）
１ｄ
３ｄ／７ｄ
８．２
＞１１．５
Ｂ ３０ ４７ ６５ ０．０８ ９．５
＞１１．５
Ｃ ３４ ５２ ７４ ０．０３ ７．０
将五 组 试 件 进 行 对 比，成 型 试 件 如 图 ４ 所 示。 由 图中可以看出五组环氧砂浆表面都存在着许多空隙， 这说明了各种配比的 砂 浆 在 成 型 时 都 不 密 实，而 不 能 密实的原因就在于实 验 采 取 的 是 无 振 动 成 型，而 环 氧 树脂的粘性太高造成 了 插 捣 时 操 作 困 难，并 且 造 成 各 组 砂 浆 的 流 动 性 都 偏 低 ，不 能 达 到 自 流 平 的 效 果 ，因 此 五组试件都存在着同 样 的 缺 点，而 操 作 等 因 素 对 硬 化 后各项性能也会产生 影 响，所 以 各 项 性 能 的 变 化 也 有 可能是这些原因导致的。
由于试验条件有 限，以 上 的 分 析 并 不 能 说 明 影 响 砂浆性能的所有因 素，拌 合 方 式、养 护 制 度 和 固 化 剂、 稀释剂等对 其 性 能 也 有 影 响。 有 研 究 表 明［１］：固 化 剂 的 掺 量 对 其 性 能 有 很 大 影 响 ，当 掺 量 不 足 时 ，环 氧 树 脂 固化不完全，所以强 度 低；若 固 化 剂 掺 量 大，则 多 余 的 固化剂仅起增塑作 用，其 抗 压 强 度 下 降。 而 稀 释 剂 的
砂浆抗压强度结果如表３和图３所示。由此可看 出环氧砂浆 的 抗 压 强 度 随 着 砂 聚 比 的 增 加 先 增 后 减 （各个龄期都是），产 生 这 种 现 象 的 原 因 可 能 是 因 为 随 着 砂 量 的 增 多 ，填 料 的 骨 架 作 用 越 强 ，抗 压 强 度 也 随 之 增 强 ，但 随 着 砂 量 的 进 一 步 增 加 ，环 氧 树 脂 的 相 对 含 量
＞１１．５
以上结果表明：在 Ａ，Ｂ，Ｃ 三组实验中，Ｂ 组流动度 最高 ，适应期最 长 ，这 是 因 为 在 这 组 中 ，砂 聚 比 最 小 ，环
＊ 收 稿 日 期 ：２０１２－０１－１９
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华 东 公 路 ２０１２年第２期
氧胶状液体的相对含量相应较高，对于包裹填料比较有 富余 ，因 此 ，能体 现 出 高 的 流 动 性 且 能 较 长 时 间 保 持 一 定的流动度 。 同 时，因 为 其 环 氧 基 液 所 占 比 例 较 大 ，则 环 氧 树 脂 与 固 化 剂 固 化 交 联 比 较 充 分 ，因 而 其 砂 浆 固 化 所 需 时 间 较 短 ，其 凝 结 时 间 也 较 其 它 两 组 短 。 粘 结 性 主 要体现在环氧 体 系 上 ，因 而 随 着 环 氧 比 例 的 增 加 ，砂 浆 便表现出更良好的粘结性。虽然 Ｂ组表现出了较好的 流动 性 ，但 同 时 由 于 其 高 粘 结 性 ，因 而 限 制 了 其 施 工 可 操 作 性 ；Ｃ 组 虽 然 粘 结 性 低 ，但 其 流 动 性 太 差 ，拌 制 的 砂 浆不很均匀，因此，在工程实际中也会存在问题。
后砂浆产生收缩。Ｂ 组 中 环 氧 的 含 量 为 ２０％，环 氧 所 占比例最大，则 填 料 相 对 量 减 小，因 此 固 化 后 抗 折 最 高，产生的收缩最大；相反，Ｃ 组中环氧含量最低，故而 呈现完全不同的结果 。 ［５］ ２．３ Ｃ／Ｐ 对砂浆性能的影响及分析
上面讨论了 Ｓ／Ｐ 对环氧砂浆各项性能的影响，而 下面将要研究的是 Ｃ／Ｐ 对 砂 浆 性 能 的 影 响。 由 于 Ｄ、 Ｅ 两 组 试 验 可 操 作 性 都 不 良，因 此 此 处 只 进 行 了 个 别 指标的检测，表４ 和图４给出了 Ａ、Ｄ、Ｅ 三组实验所得 的结果。
此外，对 Ｂ、Ｄ 和 Ｃ、Ｅ 两 对 配 比 进 行 分 析，Ｂ、Ｄ 实 验采用的环氧 砂 浆 含 量 相 同，均 为 ２０％ 左 右，结 果 表 明环氧树脂所占比例 不 变 时，砂 浆 的 强 度 随 灰 砂 比 的 增大而增大，同样 的 Ｃ、Ｅ 两 组 实 验 也 证 明 了 此 结 论， 但是对于产生这种现 象 的 原 因 还 不 甚 明 确，有 可 能 是 微观的一些原因。
表 ２ 和 ３。
（１）新 拌 环 氧 砂 浆 性 能 分 析
表２
实验号 Ａ Ｂ Ｃ
流动度 可流 自流 不流
新拌砂浆性能测试结果
适用期（ｍｉｎ） 初凝时间（ｍｉｎ） 粘结性（目测）
２５
１０５
良 ，可 操 作 性 好
４０
８０
好 ，可 操 作 性 一 般
２０
１２０
差 ，可 操 作 性 差
从 表 ２ 可 以 看 出，保 持 Ｃ／Ｐ 不 变，随 着 石 英 砂 与 环氧树脂比例的增加 （也 即 砂 含 量 的 增 加），砂 浆 的 流 动 度 降 低 ，适 应 期 变 短 ，初 凝 时 间 变 长 ，粘 结 性 变 差 。
图４ 砂浆抗压强度与 Ｃ／Ｐ 的关系示意图
２０１２ 年 第 ２ 期
徐 奎 生 ，杨 德 斌 ，邓 俊 双 ，等 ：环 氧 树 脂 水 泥 砂 浆 的 性 能 研 究
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从 试 验 结 果 可 以 得 出 结 论 ：在 三 组 试 验 中 ，环 氧 砂 浆的抗折强度都比较高，１ｄ的 强 度 几 乎 都 达 １０ ＭＰａ 以 上 ，但 是 抗 压 强 度 却 存 在 着 一 定 的 差 异 ，在 环 氧 砂 浆 中掺加了水泥填料的 比 未 添 加 的 抗 压 强 度 要 高，并 且 随着 Ｃ／Ｐ 的 增 加，其 强 度 也 随 之 提 高，而 产 生 该 种 现 象 的 原 因 是 ：在 没 有 添 加 水 泥 填 料 时 ，砂 浆 中 仅 含 有 环 氧 体 系 和 砂 ，环 氧 体 系 与 砂 直 接 接 触 ，虽 然 聚 合 物 颗 粒 可 聚 集 在 集 料 表 面 ，但 砂 粒 间 的 间 隙 却 难 以 充 分 填 充 ， 当加入水泥 时，水 泥 不 仅 包 裹 了 砂，更 填 充 了 集 料 间 隙 ，增 强 了 环 氧 体 系 与 填 料 间 的 粘 附 力 ，从 而 增 强 了 其 抗压能力。 ２．４ 其 它 影 响 因 素 的 分 析 与 讨 论