彭小琴，陳炳耀，姚榮茂，全文高

（1.廣東三和控股有限公司 廣東 中山 528325）（2.廣東三和化工科技有限公司 廣東 中山 528429）

關(guān)鍵字：環(huán)氧樹(shù)脂；建筑結(jié)構(gòu)膠；耐濕熱老化；快速測(cè)試方法。

0 引言

粘鋼膠、植筋膠、碳纖維膠等建筑結(jié)構(gòu)膠，普遍適用于建筑工程結(jié)構(gòu)承重與加固改造，對(duì)上述結(jié)構(gòu)膠的耐老化和使用壽命都是高標(biāo)準(zhǔn)要求。耐濕熱老化性能是衡量建筑結(jié)構(gòu)膠耐老化和使用壽命的重要指標(biāo)，其檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)目前僅限在GB 50367《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》中有規(guī)范。但GB 50367 中耐濕熱老化性能的測(cè)試周期長(zhǎng)達(dá)60d 或90d 之久，嚴(yán)重制約了建筑工程進(jìn)度和施工現(xiàn)場(chǎng)可操作性，探討出一種測(cè)試效果與GB 50367 等同、縮短測(cè)試周期的快速檢驗(yàn)方法在建筑施工驗(yàn)收中有很大的實(shí)際意義。以環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)膠為研究對(duì)象，通過(guò)增韌劑、填料、固化劑、偶聯(lián)劑等不同原料調(diào)整，對(duì)了國(guó)標(biāo)測(cè)試GB 50367 方法和快速測(cè)試法的檢測(cè)效果。

1 試驗(yàn)部分

1.1 兩種測(cè)試比較設(shè)想

環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)膠主要成分包含有環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑兩個(gè)重要組成部分，是一款常溫條件下就可以固化的雙組分膠粘劑。試驗(yàn)中既然選擇環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)膠作為研究對(duì)象，就必須逐一比較結(jié)構(gòu)膠配方中各個(gè)成分的影響，才能真正的反應(yīng)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的權(quán)威性和可靠性。比如為考查不同增韌劑種類(lèi)更換對(duì)對(duì)兩種測(cè)試方法之差的影響，就必須除了更換增韌劑外的其他主劑保留一致，不得再更改其他任何成分。以此類(lèi)推，其他成分的考察方法也一樣開(kāi)展試驗(yàn)，這樣就可以較系統(tǒng)地得到同一配方樣品在不同的兩種測(cè)試方法下實(shí)驗(yàn)結(jié)果之差，以數(shù)據(jù)證明快速測(cè)試方法的權(quán)威性和真實(shí)性。

1.2 試驗(yàn)原料與設(shè)備

雙酚A 型液體環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺、芳香胺、脂肪胺、酚醛胺等，山東德源環(huán)氧科技有限公司；氣相法白炭黑，硅烷偶聯(lián)劑，環(huán)氧稀釋劑，山東東岳化工有限公司；石英粉、液體聚硫橡膠，均為工業(yè)級(jí)；增韌劑1、增韌劑2，自制：

恒溫水浴箱，上海汗諾儀器有限公司：恒定濕熱試驗(yàn)箱，上海通用制冷實(shí)業(yè)有限公司：電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，廣州珀泰檢測(cè)儀器有限公司。

1.3 性能測(cè)試

1.3.1 耐濕熱老化性能?chē)?guó)標(biāo)測(cè)試方法

按照GB/T 7124《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測(cè)定（剛性材料對(duì)剛性材料）》為每一個(gè)配方制作15 對(duì)金屬試片樣品，將樣品隨機(jī)分成3 組（每組5 對(duì)金屬試片樣品）。在室溫條件下放置7d 后，用防銹油漆噴涂保護(hù)好試驗(yàn)樣品。隨機(jī)選取1 組做空白實(shí)驗(yàn)為對(duì)，另取1 組試片放入恒定濕熱老化箱，按GB50550-2010《建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》附錄H=結(jié)構(gòu)膠粘劑濕熱老化性能測(cè)試方法試驗(yàn)90d 后，逐個(gè)進(jìn)行剪切測(cè)試。

1.3.2 耐濕熱老化性能快速測(cè)試方法

耐濕熱老化性能快速測(cè)試方法需要每個(gè)配方制作5 對(duì)金屬剪切試片，然后將制好的試片放入80℃左右的恒溫水浴箱中，在恒溫80℃左右的水浴箱放置7d，最后取出在室溫條件下自然降溫，直到試樣溫度至常溫時(shí)立即測(cè)試剪切強(qiáng)度。

2 結(jié)果與討論

2.1 增韌劑

增韌劑主要在于提高環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠膜層柔韌性，達(dá)到提高承載強(qiáng)度、增強(qiáng)延長(zhǎng)率的目的。但增韌劑本身一般會(huì)帶有巰基、羥基等極性基團(tuán)，所以普遍具有親水的特性，降低了膠粘劑的耐濕熱老化性；同時(shí)，增韌劑在部分膠粘劑中聚集成球形顆粒，降低了環(huán)氧樹(shù)脂分子之間的交聯(lián)密度，影響到環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的粘接強(qiáng)度，所以選擇適當(dāng)?shù)脑鲰g劑才會(huì)獲得良好的綜合性能。增韌劑對(duì)2 種測(cè)試方法結(jié)果的影響見(jiàn)表1。

表1 增韌劑的影響

從表1 數(shù)據(jù)可以看出，增韌劑的添加降低了環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能，但無(wú)論是國(guó)標(biāo)測(cè)試還是快速測(cè)試，2 種不同測(cè)試方法檢測(cè)出的的強(qiáng)度剪切強(qiáng)度偏差值（絕對(duì)值）≤0.18，剪切強(qiáng)度下降率之差有正有負(fù)，且正負(fù)偏差的絕對(duì)值均小于1%。

2.2 填料

建筑結(jié)構(gòu)膠所使用的填料，一般不會(huì)與主體材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但可以達(dá)到降低膠體的收縮率、提高機(jī)械強(qiáng)度等綜合性能，是結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的部分。石英粉性能穩(wěn)定，加入建筑結(jié)構(gòu)膠中可以顯著的提高結(jié)構(gòu)膠的硬度與抗壓性能，被廣泛運(yùn)用于各類(lèi)膠粘劑的生產(chǎn)。但添加石英粉，同樣會(huì)降低了建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能。為了進(jìn)一步驗(yàn)證石英粉填料對(duì)建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能的影響，試驗(yàn)中分別加入不同粒的石英制備出3 個(gè)樣品，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 填料的影響

從表2 數(shù)據(jù)可以看出，填料粒徑大小對(duì)石英粉耐濕熱老化性能有重要影響。石英粉粒徑越大，耐濕熱老化性能越好，但如果不同粒徑的石英粉搭配使用，耐濕熱老化性能效果最佳。

此外，表2 數(shù)據(jù)中還可以看出：無(wú)論是何種粒徑的石英粉作為填料，國(guó)標(biāo)測(cè)試與快速測(cè)試檢測(cè)出的的剪切強(qiáng)度基本相近，不同方法間下降率之差雖有正負(fù)，但正負(fù)偏差的絕對(duì)值小于0.5%。

2.3 觸變劑

氣相法白炭黑表面性能與鏈狀結(jié)構(gòu)等方面的獨(dú)特性，賦予了它流變控制的優(yōu)異性能，少量的用量就能達(dá)到控制流變的效果。不僅表面活性高，而且粒徑較小、比表面積大，是膠粘劑產(chǎn)品生產(chǎn)中最好的觸變劑材料。但在結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能方面，氣相法白炭黑的加入明顯的脅弱了耐濕熱老化的性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 觸變劑的影響

從表3 數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)論是親水型還是疏水型氣相法白炭黑，都會(huì)明顯的脅弱了低建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能。但是，國(guó)標(biāo)測(cè)試和快速測(cè)試所檢測(cè)出的的剪切強(qiáng)度數(shù)據(jù)基本相近，兩種測(cè)試方法之差之所以有正有負(fù)，這可能和氣相法白炭黑在檢測(cè)過(guò)程中分散程度差異有關(guān)。

2.4 偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑是膠粘劑生產(chǎn)不可或缺的功能助劑，只需很少的添加量就可以影響整體增粘效果。本試驗(yàn)分別選用了KH550 和KH570 兩個(gè)不同種類(lèi)的偶聯(lián)劑，共同探討不同種類(lèi)偶聯(lián)劑對(duì)結(jié)構(gòu)膠耐濕熱老化效果的影響，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4 偶聯(lián)劑的影響

從表4 數(shù)據(jù)可以看出，兩種不同類(lèi)型的偶聯(lián)劑所制備的結(jié)構(gòu)膠耐濕熱老化性能基本相近，試驗(yàn)證明偶聯(lián)劑種類(lèi)對(duì)耐濕熱老化性能影響不太明顯。此外，無(wú)論是國(guó)標(biāo)測(cè)試還是快速測(cè)試，兩種不同測(cè)試方法檢測(cè)出的的剪切強(qiáng)度基本相近，KH-550 偶聯(lián)劑剪切強(qiáng)度下降率之差為-0.06%，KH-570 偶聯(lián)劑剪切強(qiáng)度下降率之差為+0.05。

2.5 固化劑

雙組份體系的環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)膠，通常是由環(huán)氧樹(shù)脂（助劑）、固化劑兩個(gè)部分組成。環(huán)氧樹(shù)脂本身不能單獨(dú)使用，只有加入固化劑體系才能發(fā)揮其作用。建筑結(jié)構(gòu)膠環(huán)氧樹(shù)脂種類(lèi)確定后，固化劑對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)膠耐濕熱老化性能起到?jīng)Q定作用。為了驗(yàn)證不同固化劑種類(lèi)對(duì)結(jié)構(gòu)膠耐濕熱老化性能的影響，以及求證同一固化劑不同測(cè)試方法檢測(cè)結(jié)果的差異，試驗(yàn)中共選用了5種不同的固化劑制樣，最終試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 固化劑的影響

從表4 數(shù)據(jù)可以看出，不同固化劑種類(lèi)所制備的結(jié)構(gòu)膠，耐濕熱老化性能也是不一樣的。但國(guó)標(biāo)測(cè)試方法與快速測(cè)試方法檢驗(yàn)的結(jié)果基本一致，因?yàn)椴煌瑱z測(cè)方法之差的絕對(duì)值1.5%之間。

3 結(jié)語(yǔ)

環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)膠中固化劑、增韌劑、觸變劑等各個(gè)組分都會(huì)直接或間接的影響到結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能，所以配方選用前必須結(jié)合結(jié)構(gòu)膠定位去選用。結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能檢測(cè)，單純的依靠GB 50367《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》 規(guī)范遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)施工需求。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將檢測(cè)樣品放入80℃的恒溫水浴槽中放置7d，同樣可以快速檢測(cè)出建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能，該快速測(cè)試方法檢驗(yàn)結(jié)果與國(guó)標(biāo)GB 50367 檢測(cè)結(jié)果基本一致。兩種檢測(cè)方法之差雖有正負(fù)，但二者測(cè)定值誤差不大于1.5%。