孫 坤 李 明

（西南石油大學(xué)新能源與材料學(xué)院， 四川 成都 610500)

0 引言

水泥基材料由于具有原料豐富，價(jià)格低廉，用途廣泛及適應(yīng)性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其成為世界上應(yīng)用最廣、用量最大的一種建筑材料[1]。但水泥基材料本質(zhì)上是一種不均勻的多孔材料，這種多孔結(jié)構(gòu)使得水泥基材料容易受到物理載荷或化學(xué)侵蝕而被破壞，出現(xiàn)脆性大，耐腐蝕性差及耐久度差等問題。針對出現(xiàn)的這些問題，科研工作者們提出在水泥基材料中加入水性環(huán)氧樹脂提高其綜合性能[2]。本文將介紹水性環(huán)氧樹脂改性水泥基材料的研究現(xiàn)狀，分析其優(yōu)點(diǎn)與不足。

1 水性環(huán)氧樹脂的研究現(xiàn)狀

水性環(huán)氧樹脂是指利用物理或化學(xué)方法將環(huán)氧樹脂以微?；蛞旱蔚男问椒€(wěn)定均勻的分散在水中，形成以水為分散介質(zhì)、環(huán)氧樹脂為分散相的環(huán)氧樹脂水分散體系。水性環(huán)氧樹脂的制備方法有機(jī)械法、相反轉(zhuǎn)法、化學(xué)改性法及固化劑乳化法等。機(jī)械法操作方法簡單，生產(chǎn)成本低。該法制備的水性環(huán)氧樹脂粒徑較大（＞10 μm），形態(tài)不規(guī)則，穩(wěn)定性不好，保存時(shí)間較短。相反轉(zhuǎn)法制備水性環(huán)氧樹脂工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，其制備成的水性環(huán)氧樹脂粒徑較小，粒子平均粒徑在2-5 μm以內(nèi)，穩(wěn)定性較高，成膜性能好[3]?；瘜W(xué)改性法又稱自乳化法，制備過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本大幅提高，其制備的乳液粒徑小且粒度分布窄，穩(wěn)定性高，成膜性好。固化劑乳化法制得的水性環(huán)氧樹脂性能靈活性較大。

2 水性環(huán)氧樹脂改性水泥基材料研究現(xiàn)狀

科研工作者們發(fā)現(xiàn)向混凝土中摻入水性環(huán)氧樹脂不僅可以提高混凝土基體的強(qiáng)度和韌性，而且有助于改善混凝土的其他物理性能。

丁向群[4]等將水性環(huán)氧樹脂摻入到加氣混凝土中研究對抗凍性能的影響。結(jié)果表明，摻入的水性環(huán)氧樹脂量在3%-5%時(shí)，混凝土的抗凍性隨水性環(huán)氧樹脂的摻量提高而逐漸升高。當(dāng)水性環(huán)氧樹脂的摻量為5%時(shí)，對抗凍性的改善較為明顯。

梁會(huì)忠[5]等用快凍法研究了低摻量水性環(huán)氧樹脂乳液對高性能混凝土抗凍耐久性的影響。結(jié)果表明，當(dāng)水性環(huán)氧樹脂乳液摻量5%時(shí)，制備的高性能混凝土的抗凍效果最好，在經(jīng)歷300次凍融循環(huán)后，相對動(dòng)彈性模量可達(dá)94.1%。

Hawary[6]等研究了環(huán)氧樹脂對混凝土在高溫海洋環(huán)境下耐腐蝕性和耐久性的影響。結(jié)果表明，混凝土中加入環(huán)氧樹脂可以提高混凝土的耐蝕性、降低滲透性、減少氯離子的滲透、提高混凝土的強(qiáng)度。隨著環(huán)氧樹脂含量的增加，改性效果顯著提高。

Jung[7]等研究了在室溫（25℃）條件下，摻入環(huán)氧樹脂的聚合物混凝土作為跑道修復(fù)材料的適用性。研究表明，環(huán)氧樹脂含量為20%的聚合物混凝土試件抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度最大，分別為55.71 MPa和21.72 MPa。且在6h內(nèi)固化程度達(dá)到97.6%，有利于跑道修復(fù)。

2.1 水性環(huán)氧樹脂改性水泥砂漿的研究現(xiàn)狀

聚合物改性水泥砂漿逐漸被應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，其中水性環(huán)氧樹脂改性水泥砂漿廣泛應(yīng)用。沈志明[8]等研究了水性環(huán)氧樹脂對水泥砂漿力學(xué)性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性水泥砂漿的抗壓、抗折強(qiáng)度度隨著水性環(huán)氧樹脂加量的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當(dāng)加量為10%時(shí)，抗壓、抗折強(qiáng)度達(dá)到最大值，齡期28d時(shí)分別為64.8MPa和13.5MPa。

陳愛民[9]等通過調(diào)整水泥與砂的配比、水性環(huán)氧樹脂加量、減水劑用量等因素，考察了水性環(huán)氧樹脂對水泥砂漿的綜合性能的影響。結(jié)果表明，水性環(huán)氧樹脂與減水劑結(jié)合使用可顯著改善水泥砂漿的綜合性能。

Aggarwal[10]等對比了環(huán)氧乳液和丙烯酸乳液對水泥砂漿綜合性能的影響。結(jié)果表明，兩種乳液均可提高水泥砂漿的和易性，增加抗折抗壓強(qiáng)度，降低氯離子滲透性。在加量相同的情況下，環(huán)氧乳液的性能優(yōu)于丙烯酸乳液。

Arisya[11]等研究了環(huán)氧樹脂對水泥砂漿抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂加量在0%-5%范圍內(nèi)，環(huán)氧樹脂的加量在3%時(shí)抗壓強(qiáng)度最高，7d和28d的最高抗壓強(qiáng)度分別為23.4 MPa和34.1 MPa。

Anagnostopoulos[12]等將不同加量的水性環(huán)氧樹脂加入到水泥砂漿中，探索了水性環(huán)氧樹脂乳液對水泥砂漿性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間從28d增加到90d時(shí)，加入水性環(huán)氧樹脂的水泥砂漿抗壓強(qiáng)度、抗劈裂強(qiáng)度、彈性模量分別提高了21%、84%和190%。

2.2 水性環(huán)氧樹脂改性油井水泥的研究現(xiàn)狀

為了提高水泥環(huán)性能，科研工作者們提出使用水性環(huán)氧樹脂與油井水泥復(fù)合使用，來增強(qiáng)水泥環(huán)的性能。

岳蕾[13]等研究了不同種類環(huán)氧樹脂乳液對水泥石綜合性能的影響。結(jié)果表明，環(huán)氧樹脂乳液可以減小孔隙率，提高水泥石的抗腐蝕性；樹脂加量在20%范圍內(nèi)時(shí)，環(huán)氧樹脂水泥石的強(qiáng)度隨加量的增加而略有提升，彈性模量隨加量的增加而不斷減小。

劉昱亮[14]等研究了水性環(huán)氧樹脂和樹脂固化劑的加入對油井水泥石力學(xué)性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，60%水性環(huán)氧樹脂占比的樹脂水泥石，其28 d的抗壓強(qiáng)度相較于油井水泥石提高了47%，28 d抗拉強(qiáng)度提高了98%，彈性模量降低了76.5%。

Tang[15]等研究了水性環(huán)氧樹脂乳液對油井水泥漿物理性能的影響。結(jié)果表明，與未改性的水泥漿相比，添加水性環(huán)氧樹脂不會(huì)改變其流變行為。其中水性環(huán)氧樹脂加量為10%的改性水泥漿，在24h時(shí)剪切強(qiáng)度提高了近52%。

3 結(jié)語與展望

（1）水性環(huán)氧樹脂改性水泥基材料成本較高，在工程應(yīng)用時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況，針對不同的應(yīng)用場合，選出性價(jià)比高的樹脂體系。

（2）水性環(huán)氧樹脂制備方法多，產(chǎn)品質(zhì)量差別較大，建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的測試方法及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)具有重要意義。對于不同聚合物改性不同水泥基材料的作用機(jī)理還需要進(jìn)一步的探索，對于建立理論模型，材料性能設(shè)計(jì)及工藝優(yōu)化具有指導(dǎo)作用。