环氧混凝土主要组成材料

环氧混凝土主要组成材料

环氧混凝土属于树脂混凝土的一种。由于完全不用水泥，因此也称为塑料混凝土。

树脂混凝土与水泥混凝土相比，具有早期强度高，抗弯、抗拉强度大，耐磨性和抗冲击性好，防水和抗渗性强，有很强的耐化学侵蚀能力等特点，还具有很高的黏结强度和电绝缘性。不足的地方是收缩值较大，造价较高。为了解决因收缩产生裂缝的问题，研究采取加入聚氯乙烯粉的方法制得低收缩聚酯混凝土，为树脂混凝土开辟了新的前景。

随着环氧树脂等高分子材料的发展，环氧树脂混凝土越来越广泛地应用于混凝土建筑物的修补工程、防水层、溢流面，以及具有特殊要求的高强混凝土中。美国1955年就在公路工程中采用环氧树脂材料，现在已经广泛应用于混凝土的修补工程。我国是从20世纪60年代初期开始研究并应用的。下面将介绍环氧混凝土的材料组成、性能和施工工艺。

组成材料

1.环氧树脂

凡含有环氧基团的树脂，统称为环氧树脂，应用最广泛的环氧树脂是用环氧氯丙烷和二酚基丙烷缩聚制成的。原材料配合比例不同，制得的环氧树脂品种也就不同。双酚基丙烷(简称双酚A型)环氧树脂产量最大，用途最广，所以称双酚A型环氧树脂为通用环氧树脂或标准环氯树脂。除双酚A型环氧树脂外，还有酚醛环氧树脂、甘油环氧树脂、有机硅环氧树脂，以及其他具有特殊性能的烯烃类环氧化物等。为了叙述简便，除特殊注明者外，以下所述的环氧树脂，均指常用的双酚基丙烷环氧树脂。这种树脂分子结构中的n=0～19。咒的大小表示不同的

分子量的树脂。分子量愈大，其黏度愈稠。当n<2时，是琥珀色低分子量树脂;当咒≥2时，是固体高分子树脂。

由于在环氧树脂的结构中具有羟基、醚基和极为活泼的环氧基存在。而羟基、醚基有高度的极性，使得环氧树脂的分子与相邻界面产生电磁吸力;而环氧基团则能与介质表面，特别是金属表面上的游离键起反应，形成化学键，因而其黏合力特别强。在黏合铝及铝合金材料并于高温下固化时，最高抗剪强度可以达到25MPa。，

环氧树脂是热固性树脂中收缩性最小的一种，其收缩量一般都小于2%，热膨胀系热一般为6.O×l0-5/℃，其力学性能见表5-3。

表5-3 环氧树脂的力学性能

由于环氧树脂具有很高的黏合力，能与混凝土、钢、木、多等种材料黏合，故广泛用作黏合剂，但不能与有机玻璃、聚氯乙烯等塑料黏结。常用的环氧树脂牌号、性能及用途参见表5-4。这些环氧树脂，除分子量、环氧值、软化点不同外，固化反应机理及固化后的性能，各方面都很相似。外观呈淡黄色，类似于麦芽糖。

对于环氧树脂中含有的环氧基，一般有两种表示方法：一种用环氧值表示，是指每1009环氧树脂中含有的环氧基当量;另一种则是直接用环氧含量来表示，即每一分子中环氧基的百分含量。环氧树脂的质量、黏度及固化剂用量，均与环氧值有关。

表5-4 环氧树脂牌号、性能及用途

2.增韧剂

纯树脂硬化后脆性较大，当加入适宜的增韧剂及填料后，就会降低脆性，提高抗弯强度、抗冲击强度及延伸性等。增韧剂可分为非活性增韧剂及活性增韧剂两大类，常用的主要有以下几种：

(1)邻苯二甲酸酯类。此类增韧剂为无色低黏度液体，与环氧树脂不能很好地混溶，固化中不与环氧树脂起交联作用，在水中或空气中都将随时间的增长，有从体系中逐渐离析出来的倾向，还有可能使环氧树脂的刚性降低。一般用量为环氧树脂的ioY6～20%。

这类增韧剂包括：邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等。

(2)磷酸酯类。磷酸酯类增韧剂亦属于非活性增韧剂。包括磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三苯酯(TPP)、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯(TCP)等。

(3)不饱和聚酯树脂(304号)。此种增韧剂是一种黄色的黏稠体，外观似环氧树脂。

由于本身是长链高分子材料，能参加固化反应，因此能更大地改善环氧树脂的性能，增加耐久性。但收缩率较大，为5%～8%。

(4)聚酰胺树脂(650号和651号)。聚酰胺树脂是一种多元胺。一般用的是低熔点的，为黄褐色黏稠液体，分子结构中含有极性的氨基、羟基及酰胺基，所以性质比较活泼，不仅可以作为增韧剂，而且还可以作为固化剂用。当聚酰胺的胺值为200时，一般用量为树月旨重量的80%;胺值为300时，一般用量为45%;固化条件是从150℃的30min至65℃的3h。

(5)聚硫橡胶。聚硫橡胶是一种具有黏性无色至黄色的液体。根据分子量大小，可以分为聚硫一1、聚硫一2、聚硫-3三个型号，相对密度1.23～1. 27。聚硫橡胶能自动氧化缩合或加成作用，由液态变成固态。固化时，主要是硫醇基

与环氧基起反应，但速度较慢，必须同时加入固化剂(如脂肪胺或酸酐等)才能很好地固化。

3.稀释剂

由于环氧树脂的黏度较大(一般在25℃下，黏度在5Pa.s以上)，给施工带来裉大的不便。为了弥补这一缺陷，常在使用过程中加入一定量的稀释剂。加入稀释剂，还可以改善环氧树脂的润湿能力，提高黏结强度和增加填料用量。稀释剂分为活性与非活。陛两类。

活性稀释剂其端基含有活性基团，并能参加固化反应。由于活性稀释剂能与固化剂起反应，因此应适当增加固化剂的用量。属于活性稀释剂的有：甘油环氧树脂(662号)、环氧丙烷苯基醚(690号)、环氧丙烷丁基醚(501号)、环氧辛烷等。

在稀释过程中不参加固化反应的叫非活性稀释剂，如二甲苯、丙酮、二甲酸、二丁酸、甲苯、纯苯、甲乙酮等。

一般说来，加入稀释剂有抑制链生成的倾向，会降低固化体系的物理力学性能，因此用量不宜过多，一般加入树脂重量的5%～20%即可。尤其是非活性稀释剂，最好应控制在15%以下，以免增加树脂的收缩率、降低黏合力及其他机械强度。

活性稀释剂一般都是有毒的。长期接触会产生皮肤过敏，严重者会发生溃烂。其中，环氧丙烷丁基醚(501号)毒性较小，同时具有黏度低、性能优良等优点。501号稀释剂的用量，一般为树脂重量的ioO/～is%。加入501号稀释剂以后，需要适当地增加原来固化剂的用量，每1009501号稀释剂需用的固化剂，约为1509634弓环氧树脂所需的固化剂量。

4.固化剂