<th id="vcgdc"><pre id="vcgdc"></pre></th><rp id="vcgdc"></rp>

<th id="vcgdc"><pre id="vcgdc"></pre></th>
  1. <li id="vcgdc"><acronym id="vcgdc"></acronym></li>

  2. 河北省建筑防水協會官方網站

    建筑防水行業的服務員

    您所在的位置: 首頁 ? 技術服務 ? 技術論文 ? 正文
    具有高滲透功能的改性環氧樹脂防水防腐補強材料
    發表日期:2019-03-14

    關鍵詞:環氧改性、高滲透、創新點、工程應用

    摘要:本文介紹了通用型雙酚A環氧樹脂的性能特點、應用領域以及對其改性的途徑,闡述了改性后具有高滲透功能的環氧涂料及化灌漿材與非滲透性同類材料相比對工程耐久性大幅提高的貢獻,還介紹了高滲透改性環氧系列材料的性能及最近在工程中應用的實例。

    1、 雙酚A型環氧樹脂的性能特點與應用領域

    環氧樹脂有幾十種,用途很廣,但用量最大的是雙酚A型環氧樹脂,常稱為通用型環氧樹脂,民間又稱為“萬能膠”。其分子結構如下:

    分子中含有羥基、醚鍵、活潑的環氧極性基因,因而具有獨特的高粘結力,與固化劑反應形成的固結體呈三維空間的立體網狀結構,收縮性小,耐酸、耐堿、耐水、耐溶劑性能好,機械強度高,力學性能好。已廣泛用作膠粘劑、防腐涂料、防水涂料、化學灌漿材料、地坪材料和澆筑料。

    雙酚A型環氧樹脂的分子結構特點也導致它在不足之處,如剛性有余而韌性不足,固結體存在脆性、親水性差、濕基面粘接強度不高,耐熱性和耐候性差,即使小分子量的型號如E51粘度也較大,滲透性差,因而在實際應用中,都必須結合其使用用途的不同,采取合適的改性措施以滿足各種應用要求。

    2、雙酚A環氧改性的途徑

    為滿足工程應用的需要,在材料配方的設計上,必須從以下改性途徑中選擇一個或多個改性的途徑,以取得能滿足使用要求的固化物的分子結構。

    2.1改善固化物柔韌性

    1)添加部分柔韌性好的非雙酚A環氧樹脂。

    2)添加增韌劑,即可以參與該體系反應的柔性分子而不是不能參加反應的增塑劑。

    3)使用長鏈分子的改性胺固化劑。

    2.2改善固化物的耐熱性

    1)添加部分固化后熱度變形溫度高的非雙酚A環氧樹脂。

    2)使用諸如酚醛變性胺類,可提高熱變型溫度的固化劑。

    3)改變固化條件,在室溫初步固化后再加溫進行后固化。

    2.3改善固化物的耐候性

    1)添加抗紫外光的添加劑。

    2)在固結體外涂刷一層耐紫外光性能好的面涂料,如脂肪族丙烯酸聚氨酯、氟碳涂料等。

    2.4改善材料的親水性和濕粘接強度

    1)使用水溶性好的溶劑。

    2)使用親水性的固化劑。

    3)使用耐水解的偶聯劑。

    2.5改善涂料或化灌漿材的滲透性

    1)增加稀釋劑用量以降低其粘度,但這種途徑對提高材料滲透性的作用有限,而且如使用活性稀釋劑在價格上遠高過環氧,會使成本大幅提高,用非活性稀釋劑添加量大又會使固化物的力學性能大幅下降。

    2)添加表面活性劑,降低漿液與被涂或被灌介質之間的接觸角(又稱潤濕角),可十分有效的改善材料的滲透性。

    3、具有高滲透功能的改性環氧系列材料

    3.1高滲透改性環氧涂料與化灌漿材的定義

    不是具有一般滲透性的涂料或化灌漿材,而是指涂刷后能滲入C50高標號混凝土內2mm以上,能形成一個固結增強層的涂料或能灌入滲透系數K=10-6—10-8cm/S的泥層中,使“土”質變為“巖”質的化灌漿材。

    3.2高滲透改性的意義

    1)改變了涂料與混凝土基面的粘接方式,從而大大提高了涂料的耐久性:一般涂料只能在混凝土表面成膜,而膜的熱脹系數與混凝土的熱脹系數差別很大,在溫度變化時,兩者必然在粘接界面上產生應力集中,溫度反復變化使涂膜產生應力疲勞,久而久之會出現“脫皮”而失效,耐久性不理想。而具有高滲透性的涂料則不同,涂刷后它能沿著混凝土的毛細管道、微細裂紋和微孔隙自外向內滲入3-10mm。專家們形象的稱之為“植根式涂膜”,實際上是固化后形成了一個固結增強層,膜和根緊密相連成一體,又由于混凝土的不均質性,滲入有深有淺,滲入與未滲入部分的界面是一個不規整的、犬牙交錯的界面,有利于消除溫度變化時在界面上產生的應力集中現象,因此,不會出現脫皮現象,耐久性大幅提高。

    2)滲入固化形成的固結增強層,其厚度為幾個毫米,比只是表面成膜的厚度增加到十倍以上,強度比原來混凝土強度提高30%以上,這有如使混凝土穿上了一層“鎧甲”,與只是成膜相比具有幾個作用:①不僅是在表面成膜從表面封閉了毛細管道,且滲入幾個毫米從縱深封閉了毛細管道,不僅水不能進入,空氣中的有害氣體也不能進入,因而抗氯離子滲透能力大幅度提高,抗滲壓力提高也很顯著,防水防腐效果更好。②滲入固結后對原混凝土表面的缺陷起到了修復補強作用,形成的固結增強層也提高了抗裂能力。③使北方的混凝土結構抗凍破壞能力成倍提高。④滲入固化形成的幾個毫米的增強層,其抗沖磨能力比只是成膜提高幾倍,這對軌道交通做復合防水的底涂與海港工程的防腐涂料及水電大壩泄洪洞的抗沖磨保護層做底涂時,對其耐久性的貢獻更為突出。據說,杭州灣大橋潮差帶的防腐涂層,難于抵御錢塘江口挾帶泥沙的風浪沖刷,使用一年已大部分沖磨掉,正選用高滲透改性環氧作底涂進行抗沖磨試驗,高滲透環氧底涂的濕粘接強度和滲入固結層抗沖磨能力的提高, 以及與原底涂材料對比的量化數據,不久將會通過科學的測試手段獲得。

    其實,高滲透環氧與不能滲透的一般環氧相比,在工程應用中使耐久性成倍提高的實例是很多的,典型實例如廣州地鐵公園前站,是上下兩層的交換站,1997年初結構完成后發現滲漏水嚴重,曾使用聚氨酯、一般改性環氧、高滲透改性環氧(第二代)分區域由中鐵隧道局進行化學灌漿施工,當時滲漏治理效果都很好,就繼續進行裝飾面層施工,1998年底投入運營,據廣州地鐵運營部記載,耐久性效果見下表:

    化灌漿材

    聚氨酯

    一般改性環氧

    高滲透改性環氧

    (第二代)

    使用效果

    3年2個月復漏

    5年6個月復漏

    已15年仍無滲漏

    另外,廣州黃沙-芳村過江隧道大沉管,澆筑后出現裂縫,使用高滲透改性環氧第二代漿材灌漿共400多米,已使用19年仍無滲漏。1991年中科院廣化所新建中試車間屋面滲漏,工程公司兩次治漏失敗,后用高滲透改性環氧第二代漿材進行涂刷,用量平均0.7Kg/m2,至今已21年未見滲漏,這些應用實例都說明了環氧材料具有高滲透功能的重大意義。

    3.3高滲透改性環氧系列材料的創新點與基本性能

    3.3.1以理論創新指導配方設計

    高滲透改性環氧化灌漿材技術,源自中科院廣化所的中化-798高滲透改性環氧國家發明專利,技術的提升得益于對應用基礎理論的研究,以及用研究的理論成果指導配方的改進。

    上世紀八十年代末,我國著名化學灌漿材料創始人之一葉作舟老先生退休后,由筆者接任課題組長,獲得了國家自然科學基金課題,與武警水電二總隊任克昌教授合作,開展化灌漿液對被灌巖土滲透機理的研究。1992年又申請到廣東省自然科學基金課題,開展了漿材各組分間反應機理的研究,這兩方面機理的研究長達七年多時間,在以下三個方面取得了創新成果。

    1)對滲透機理的研究結果表明,美國化灌權威專家認為粘度是影響漿液滲透性的唯一因素這一結論是不正確的,這只會誤導人們片面的去追求降低漿液的粘度。漿液的滲透性實際上與漿液與被灌介質(巖土或混凝土)的接觸角、被灌介質的表面張力和漿液與被灌介質之間的界面張力有關。接觸角越小,界面張力越小,滲透性也越好。另外,當被灌介質的孔隙中含有水時,漿液要能灌進去取而代之的充分必要條件,是漿液對被灌介面的親和力F漿=S漿COSθ漿要大于孔隙水對該介質的親和力F=SCOSθ(1)。這也就合理的解釋了為什么粘度比水小的甲凝漿材,不能灌入低滲透性(K=10-6~10-8 cm/s)地層,而粘度比水大十幾倍的中化—798漿材,卻能灌入含泥的低滲透性地層這一現象。上述結論明確的指導了我們,引入表面活性劑,來降低漿液對被灌介質的接觸角, 降低漿液與被灌介質之間的界面張力,是提高漿液滲透性的有效途徑。所以,我們對與漿材體系相容性好的表面活性劑做了大量篩選工作,使其滲透性能進一步提高,即使在無壓狀態下,也具有很好的自滲能力。

    2) 對中化-798漿材各組分間反應機理的研究表明,通過加入添加劑等方式,去促進或抑制組分間的某些反應,提高某些中間產物或副產物的含量,這可以提高漿材固結體的力學性能和滲透性能(2)。另外,通過催化劑激活非活性溶劑丙酮分子,參與體系反應連接到固結體的網絡結構中,對減少固結體的收縮性,提高其韌性和耐老化性等十分重要?;罨仍礁?,性能越好。研究還表明,將預聚的丙酮與糠醛反應,不僅可以提高漿材固結體的力學性能和耐老化性能,還可以降低糠醛的毒性,這符合環保要求。

    因此,上述研究結果,對指導我們篩選高效的催化劑和配方的改進,發揮了重要作用。目前,國內的改性環氧化灌漿材,許多與中化-798漿材一樣,主劑都是雙酚A環氧樹脂、丙酮、糠醛;固化劑都是可常溫固化的脂肪胺或改性混合胺;然而,各種配方的漿材的滲透性能、力學性能(尤其是濕粘結強度)、收縮性、耐久性等方面差別較大。除各自配方中各組分配比不同、固化劑不同之外,還與丙酮是否能被激活以及與添加劑及配制工藝有關。

    3) 為了提高中化-798化灌漿材與被灌介質的粘接強度,我們從偶聯劑的加入對提高粘合劑粘接強度這一原理得到進一步的啟示,首先在漿材中引入偶聯劑,但在應用實踐中我們發現,在飽水介質情況下,其偶聯劑的增強效果甚微。進一步研究表明,這是與使用的偶聯劑的水解速度有關。因此,我們重新對偶聯劑進行了篩選(3)。從而使換代后的中化-798漿材在濕粘接強度方面遠高于同類產品。

    以上三點不但對中化-798的升級換代起著重要的指導作用,至今仍以對新的化灌漿材的研究起著指導作用。2000年,筆者作為第一代中化-798專利的發明人之一,向中科院廣化所購買了該項專利。2003年運用上述兩個機理的研究成果作指導,研發出了第三代中化-798漿材,稱為中化-798-Ⅲ高滲透改性環氧化灌漿材(KH-3),還針對混凝土屬多孔介質的特性,研發出了混凝土專用的滲入固結型高滲透改性環氧防腐涂料(KH-1)、防水涂料(KH-2)、用于與卷材或柔性涂料組成復合防水體系的防水與粘接雙功能界面粘合劑(KH-5)、以及無需拋丸處理的噴涂聚脲專用高滲透底涂(KH-7),統稱為高滲透改性環氧系列材料,于2005年在廣州科化防水防腐補強有限公司投入生產。2007年9月建設部組織對防水防腐涂料進行了評估,鑒定為國內領先水平。并于年底列為全國建設行業推廣項目。2008年榮獲科技部、商務部、國家質檢總局與環??偩致摵项C發的《國家重點新產品》證書。2011年科技部將之列入國家火炬計劃項目,同年榮獲廣東省《高新技術產品》證書。

    3.3.2高滲透改性環氧系列材料的基本性能:

    見表1

    (表1)

    序號

    項目

    技術指標

    1

    密度(g/ml)

    1.03—1.12

    2

    起始粘度(mPa.s)

    3—13.0

    3

    初凝時間(h)

    6—80

    4

    抗壓強度(MPa)

    60—100

    5

    抗拉強度(MPa)

    10-25

    6

    壓縮抗剪強度(MPa)

    18—27

    7

    粘接強度(MPa)

    干燥基面≥

    4.5-5.5

    潮濕基面≥

    3.5-4.2

    8

    透水壓力比(%)≥

    300-375

    9

    抗滲壓力(MPa)>

    1.2-1.4

    10

    凍融循環前后重量變化率(%)≤

    4

    11

    耐化學質介浸泡14天

    5%HCL≤

    無變化

    飽和Ca(OH)2≤

    無變化

    12

    耐紫外線老化1000小時

    無變化

    13

    第一代大氣暴曬老化試驗10年

    力學性能未下降

    14

    高標號C50混凝土滲入深度(mm)≥

    2—3.5

    4、高滲透改性環氧系列材料在工程中的應用及新案例:

    中化-798-Ⅲ高滲透改性環氧系列材料由于性能優異,自2005年投產以來,應用范圍不斷擴大。大都用于國家重點建設工程之中,七年來已在北京、天津、廣州、深圳、大連、成都、重慶、南寧等城市地鐵工程中應用,也在京滬高鐵工程中應用;在高速公路橋面、隧道結構的止水補強工程中的應用,因其耐久性好,特別是能適應像內蒙這樣溫差變化大的高寒地帶,越來越得到業主和施工方的青睞;水利水電方面,已在龍灘、尼那、小天都、金銀臺、多諾、大方落潭、松柏坡、小灣、錦屏等多個大壩基礎、大壩裂縫補強工程和都江堰樞水干渠防水中應用,去年底又在大崗山大壩V類巖基礎處理現場試驗中取得成功;在海港防腐工程中,已成功的處理了兩個海軍基地碼頭,因而,高欄港神華集團碼頭決定采用,也將進入施工階段;在生活污水處理池的防水防腐和工業污水處理池替代傳統的環氧玻璃鋼作防水防腐取得良好的效果,已在青島等地下污水處理池設計中采納;在民用建筑工程的滲漏治理方面,應用案例很多,高滲透改性環氧防水涂料和灌漿材料現已列入《地下工程滲漏治理技術規程》中。在上述領域應用的部分工程實例,可查閱筆者發表在《科技成果管理與研究》2011年第五期上第90-94頁,也有一些單位如天津地鐵、北京城建集團、內蒙公路公司等單位發表了高滲透改性環氧在工程中應用的文章。下面將最近在工程中應用的新案例作簡要介紹。

    4.1在北京西客站地鐵預留段工程中的應用

    4.1.1 工程概況

    上世紀九十年代北京西客站建成時有預留段,擬與地鐵7號線和9號線接軌,預留段全長719米。2011年4月,中鐵14局進場施工與9號線對接,發現預留段內積有20-750px厚的淤泥,滲漏情況嚴重,幾十處鋼筋銹蝕,部分裸露,據統計資料,存在0.3mm以下微細裂縫144.67m,大于0.3mm的裂縫413.2m,貫穿性裂縫265.96m,滲漏的變形縫687.46m,鋼筋銹蝕62處,銹蝕長度338.1m,銹蝕總面積820.5m2,滲漏與鋼筋銹蝕情況見照片1-4。

    具有高滲透功能的改性環氧樹脂防水防腐補強材料

    4.1.2 治理方案

    筆者接受委托為該項工程治理提供治理技術實施方案,筆者對工程病害狀況進行了分析,認為預留段內20-750px厚的淤泥是因為圍護結構破裂,厚達1m的主體結構層出現多處貫穿性裂縫和變形縫漏水,將圍護結構外的泥土大量帶入后淤集而成,因此,在圍護結構外必然存在大量空洞,要求用地質雷達探測其準確位置并繪制病害狀況展開圖。探測和繪制完成后,按照排堵結合,辯證施治的原則,制訂了初步方案,經專家組討論修訂后形成了以下實施方案:

    1)先對空洞進行水泥充填灌漿,進漿量減少后用高滲透環氧化灌漿材進行復合灌漿,這是因為有的空洞可能已成了儲水洞,應先進行水泥充填灌漿,灌后可減少裂縫漏水量和滲水壓力,但鉆孔時已打穿了結構和圍護層,水泥灌漿后在兩層的孔口的因水泥漿固化后會收縮,可能在孔口可能形成新的滲漏通道,水泥進漿量減少后用環氧進行復合灌注,就可以避免新的滲漏。

    2)裂縫和施工縫的治理,漏水量大的可以采取水泥-化學灌漿液復合灌漿,漏水量小的可以直接進行化學灌漿

    3)進行大面積滲水治理。沿濕漬邊緣外1000px左右將混凝土保護層剝去1-50px,用高壓風清理混凝土表面浮塵,尋找有無集中滲漏點,如有,則在滲漏點鉆孔灌聚氨酯材料止水,然后涂刷無機膠凝材料(水不漏或堵漏靈)一層,厚度約1mm,1小時后涂刷高滲透改性環氧防水與粘接雙功能界面粘合劑(KH-5)兩遍,間隔40分鐘,每遍用量0.3Kg/m2,4小時后用聚合物水泥砂漿批蕩抹平。如沒有集中滲漏點的就直接這樣做施工。

    4)變形縫大都漏水量大,應最后處理,采用水泥-化學灌漿液復合灌漿,鉆孔時應在變形縫兩邊打斜孔,避免傷及原有止水帶,兩孔交匯在變形縫外距變形縫10-375px處,復合灌漿止水后,對縫內原充填的密封膠進行剔除,至少剔除500px深后重新灌注聚氨酯密封膠。

    5)鋼筋裸露部分的補強處理,鑿除銹蝕鋼筋周圍的混凝土,鑿除寬度比鋼筋銹蝕兩邊各寬125px,深度控制在3-125px,鑿除長度兩端比銹蝕長度各長1250px,鋼筋除銹后加筋焊接,保證焊接長度不小于10倍鋼筋直徑,然后清理混凝土表面,完成后用KH-5界面粘合劑涂刷兩遍,間隔40分鐘后涂刷第二遍,總用量0.5Kg/m2,涂后2小時涂抹水泥砂漿,每次涂抹厚度控制在2 cm左右。

    6)面銹蝕治理,銹蝕面積大,處理程序是鑿除銹蝕部分混凝土保護層,加筋焊接補強,然后按上述鋼筋裸露部分的治理步驟和方法施工,但最后是在用KH-5涂刷后采用C40細石混凝土批蕩恢復保護層。

    以上方案經中鐵14局施工后,于2011年11月16日通過了工程驗收,年底實現了與地鐵9號線接軌投入運營。

    具有高滲透功能的改性環氧樹脂防水防腐補強材料

    4.2 武漢保利集團某大廈地下室滲漏治理

    4.2.1 工程概況

    武漢保利集團收購的某大廈地下室為兩層,出現有30多條裂縫漏水和室內多處大面積滲水,滲漏水壓力大,每天需3臺泵抽排水

    4.2.2 治理方案

    1)鑒于地下水壓力大,先進行滲水面治理。如果先進行裂縫堵水,必然會在堵水完成后增大滲水面的壓力。滲水面的治理采取方法如下:先鑿除結構保護層約1-37.5px,查找有無集中滲漏點,如有則先單點灌聚氨酯,然后用上述對北京西客站地鐵預留段滲水面治理的方法進行治理。

    2)裂縫灌漿:該工程的漏水裂縫基本上都是貫穿性裂縫,部分漏水呈噴射狀,水壓較大,所以,在施工時應從旁引水,再進行水泥與高滲透改性環氧漿材復合灌漿。

    方案制訂后由武漢中大防水裝飾工程公司施工,在施工中發現,有些滲水面的滲水壓力大,在涂抹水不漏無機速凝材料和第一遍涂刷KH-5后面上仍有微量水滲出,后來準備了紅外燈和熱風筒,在涂完第二遍KH-5后馬上用紅外燈照射加熱另加熱風吹,加速KH-5的固化,解決了滲水問題,治理效果業主方很滿意,2011年7月已交付使用<, /P>


    4.3 都江堰輸水干渠的滲漏治理

    都江堰混凝土輸水干渠約100公里,部分年久失修,滲漏嚴重,需要治理,今年3月,設計院針對不同情況,做出了如下設計:①對混凝土狀況還好,可繼續使用的,對渠內裂縫進行高滲透改性環氧KH-3化灌補強,再對渠面缺陷修補后表面上涂刷KH-5,涂刷兩遍,間隔40分鐘涂刷一遍,每遍用量0.3Kg/m2。②對混凝土狀況較差的,也是先灌裂縫,修補渠面缺陷,清理干凈后涂KH-5一遍,用量0.4Kg/m2,然后在上面布鋼絲網,澆注125px的細石混凝土,養護14天后,在面上再刷一遍KH-5,用量0.4Kg/m2,前面在水渠面上涂一道的目的,關鍵是要保證新老混凝土的粘接,防水是次要的。后面在新澆面上涂刷一遍是起預防水的作用。施工后情況見圖6、圖7:

    具有高滲透功能的改性環氧樹脂防水防腐補強材料

    今年4月,三個施工隊在不同地段同時施工,月底通過工程驗收后已按時放水

    4.4 海軍基地碼頭的潮差帶防腐工程

    南海艦隊某基地碼頭,前些年建造時未作防腐處理,海水對潮差帶結構梁柱的腐蝕明顯,2010年8月要求使用高滲透改性環氧防腐涂料作防腐處理,海軍有關部門按照海港工程防腐的要求,提出了在潮差帶的梁柱上先清理海蠣子等附著物,再對表面缺陷進行修補和清潔后涂刷KH-1防腐涂料,底涂用量0.4Kg/m2,涂刷兩遍,面涂用量0.5Kg/m2,也是涂刷兩遍,2010年10月完成了施工,11月通過驗收。2011年7月他們認為此碼頭處理效果好,又按上述要求對另一個海軍基地碼頭進行防腐施工并投入使用。

    5 結論

    填補國內空白具有高滲透功能的混凝土專用防水、防腐涂料和雙功能界面粘合劑及噴涂聚脲底涂等系列產品,與不能滲透只能表面成膜的其他同類環氧產品相比,能形成植根式的涂膜與固結增強層,所以,在濕粘接強度、抗滲能力、抗凍破壞、抗氯離子滲透、抗沖磨方面具有不可比擬的優勢,綜合效果更體現在使混凝土結構耐久性的成倍提高,這已被幾年來的工程應用效果所證實,因而在各類建筑工程中的應用越來越廣。同時,也激發了一些企業和科研單位研發生產改性環氧和高滲透改性環氧產品的熱情,前幾年出版的《防水材料手冊》中根本沒有環氧類防水材料這個名詞,現在已有十幾家生產廠家在沈春林教授的帶領下正在制訂《環氧樹脂防水涂料》的行業標準,這標志著環氧類產品將正式進入防水材料的新品種之中,也標志著高滲透改性環氧從主要在國家重點工程中的應用進而進入廣闊的民用建筑防水材料市場,在百花齊放的氛圍中,不斷改進提升,廣播四方。




    日日摸夜夜添夜夜添无码国产_无码人妻精品一区二区_91免费国产亚洲精品色_国产毛片在线色哥哥综合网
    <th id="vcgdc"><pre id="vcgdc"></pre></th><rp id="vcgdc"></rp>

    <th id="vcgdc"><pre id="vcgdc"></pre></th>
    1. <li id="vcgdc"><acronym id="vcgdc"></acronym></li>