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)氧樹脂；建筑結(jié)構(gòu)膠；耐濕熱老化；快速測試方法。

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，對上述結(jié)構(gòu)膠的耐老化和使用壽命都是高標準要求。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，其檢測方法和標準目前僅限在GB 50367《混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范》中有規(guī)范。但GB 50367 中耐濕熱老化性能的測試周期長達60d 或90d 之久，嚴重制約了建筑工程進度和施工現(xiàn)場可操作性，探討出一種測試效果與GB 50367 等同、縮短測試周期的快速檢驗方法在建筑施工驗收中有很大的實際意義。以環(huán)氧樹脂類建筑結(jié)構(gòu)膠為研究對象，通過增韌劑、填料、固化劑、偶聯(lián)劑等不同原料調(diào)整，對了國標測試GB 50367 方法和快速測試法的檢測效果。

1 試驗部分

1.1 兩種測試比較設想

環(huán)氧樹脂類建筑結(jié)構(gòu)膠主要成分包含有環(huán)氧樹脂和固化劑兩個重要組成部分，是一款常溫條件下就可以固化的雙組分膠粘劑。試驗中既然選擇環(huán)氧樹脂類建筑結(jié)構(gòu)膠作為研究對象，就必須逐一比較結(jié)構(gòu)膠配方中各個成分的影響，才能真正的反應對試驗數(shù)據(jù)的權(quán)威性和可靠性。比如為考查不同增韌劑種類更換對對兩種測試方法之差的影響，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。以此類推，其他成分的考察方法也一樣開展試驗，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試方法下實驗結(jié)果之差，以數(shù)據(jù)證明快速測試方法的權(quán)威性和真實性。

1.2 試驗原料與設備

雙酚A 型液體環(huán)氧樹脂、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；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：恒定濕熱試驗箱，上海通用制冷實業(yè)有限公司：電子萬能材料試驗機，廣州珀泰檢測儀器有限公司。

1.3 性能測試

1.3.1 耐濕熱老化性能國標測試方法

按照GB/T 7124《膠粘劑拉伸剪切強度的測定（剛性材料對剛性材料）》為每一個配方制作15 對金屬試片樣品，將樣品隨機分成3 組（每組5 對金屬試片樣品）。在室溫條件下放置7d 后，用防銹油漆噴涂保護好試驗樣品。隨機選取1 組做空白實驗為對，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)量驗收規(guī)范》附錄H=結(jié)構(gòu)膠粘劑濕熱老化性能測試方法試驗90d 后，逐個進行剪切測試。

1.3.2 耐濕熱老化性能快速測試方法

耐濕熱老化性能快速測試方法需要每個配方制作5 對金屬剪切試片，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立即測試剪切強度。

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，達到提高承載強度、增強延長率的目的。但增韌劑本身一般會帶有巰基、羥基等極性基團，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，增韌劑在部分膠粘劑中聚集成球形顆粒，降低了環(huán)氧樹脂分子之間的交聯(lián)密度，影響到環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的粘接強度，所以選擇適當?shù)脑鲰g劑才會獲得良好的綜合性能。增韌劑對2 種測試方法結(jié)果的影響見表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，但無論是國標測試還是快速測試，2 種不同測試方法檢測出的的強度剪切強度偏差值（絕對值）≤0.18，剪切強度下降率之差有正有負，且正負偏差的絕對值均小于1%。

2.2 填料

建筑結(jié)構(gòu)膠所使用的填料，一般不會與主體材料發(fā)生化學反應，但可以達到降低膠體的收縮率、提高機械強度等綜合性能，是結(jié)構(gòu)膠生產(chǎn)過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，被廣泛運用于各類膠粘劑的生產(chǎn)。但添加石英粉，同樣會降低了建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能。為了進一步驗證石英粉填料對建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能的影響，試驗中分別加入不同粒的石英制備出3 個樣品，實驗結(jié)果見表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：無論是何種粒徑的石英粉作為填料，國標測試與快速測試檢測出的的剪切強度基本相近，不同方法間下降率之差雖有正負，但正負偏差的絕對值小于0.5%。

2.3 觸變劑

氣相法白炭黑表面性能與鏈狀結(jié)構(gòu)等方面的獨特性，賦予了它流變控制的優(yōu)異性能，少量的用量就能達到控制流變的效果。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，試驗結(jié)果見表3。

表3 觸變劑的影響

從表3 數(shù)據(jù)可以看出，無論是親水型還是疏水型氣相法白炭黑，都會明顯的脅弱了低建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能。但是，國標測試和快速測試所檢測出的的剪切強度數(shù)據(jù)基本相近，兩種測試方法之差之所以有正有負，這可能和氣相法白炭黑在檢測過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。本試驗分別選用了KH550 和KH570 兩個不同種類的偶聯(lián)劑，共同探討不同種類偶聯(lián)劑對結(jié)構(gòu)膠耐濕熱老化效果的影響，試驗數(shù)據(jù)見表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，試驗證明偶聯(lián)劑種類對耐濕熱老化性能影響不太明顯。此外，無論是國標測試還是快速測試，兩種不同測試方法檢測出的的剪切強度基本相近，KH-550 偶聯(lián)劑剪切強度下降率之差為-0.06%，KH-570 偶聯(lián)劑剪切強度下降率之差為+0.05。

2.5 固化劑

雙組份體系的環(huán)氧樹脂類建筑結(jié)構(gòu)膠，通常是由環(huán)氧樹脂（助劑）、固化劑兩個部分組成。環(huán)氧樹脂本身不能單獨使用，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)氧樹脂種類確定后，固化劑對環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠耐濕熱老化性能起到?jīng)Q定作用。為了驗證不同固化劑種類對結(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試方法檢測結(jié)果的差異，試驗中共選用了5種不同的固化劑制樣，最終試驗結(jié)果見表5。

表5 固化劑的影響

從表4 數(shù)據(jù)可以看出，不同固化劑種類所制備的結(jié)構(gòu)膠，耐濕熱老化性能也是不一樣的。但國標測試方法與快速測試方法檢驗的結(jié)果基本一致，因為不同檢測方法之差的絕對值1.5%之間。

3 結(jié)語

環(huán)氧樹脂類建筑結(jié)構(gòu)膠中固化劑、增韌劑、觸變劑等各個組分都會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，單純的依靠GB 50367《混凝土結(jié)構(gòu)加固設計規(guī)范》 規(guī)范遠遠無法滿足現(xiàn)場施工需求。經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)，將檢測樣品放入80℃的恒溫水浴槽中放置7d，同樣可以快速檢測出建筑結(jié)構(gòu)膠的耐濕熱老化性能，該快速測試方法檢驗結(jié)果與國標GB 50367 檢測結(jié)果基本一致。兩種檢測方法之差雖有正負，但二者測定值誤差不大于1.5%。