环氧沥青防水粘结材料拉伸性能研究

文 宜 杜红艳

(1.长安大学 公路学院，陕西 西安 710064;2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710068)

拉伸性能试验用以反映各环氧基防水粘结材料受拉破坏时的应力和应变，测得的主要指标为各环氧基防水粘结材料的拉伸强度和破坏时的应变，通过拉伸试件的抗拉强度和断裂延伸率来评价各材料的实际使用性能。

1 试验方法

1.1 试件成型

先用丙酮将上下两块不锈钢槽板进行清理，用隔离剂涂刷一遍，然后将上下两块槽板对接，放入120℃的电热鼓风干燥箱中保温4h。不锈钢槽板保温结束后，按照前述制备方法把制备好的各环氧基防水粘结材料，立即倒入槽板内，并进行振动，再将其放回120℃干燥箱中，保温2h，然后降温至60℃保温4d(日本环氧粘结剂需持续在40℃下保温2d，不需在120℃下保温不锈钢槽板及养生)，使其充分固化。养生完成后，取出，将槽板打开，用小刀将试件脱模。脱模后将试件在所需的试验温度(20℃ ±1℃)下放置2h，然后用切片机切成哑铃状的试件，制备6个试件。成型模具如图1所示，拉伸试验试件尺寸如图2所示。

附注：A-总长，最小值115 mm B-标距段的宽度，6.00+0.4 mm C-标距段的长度，33±2 mmD-夹持线 E-半径，14±1 mm F-半径，25±2 mm G-端部宽度，25±1 mmH-夹具间的初始距离，80±5 mm L-标距线间的距离，25±1 mm

1.2 试验程序

将试件在标准条件下放置2h，然后将试件安装在拉力机夹具中，记录拉力机标尺所示数据(L0)，试件安装不得歪斜，拉伸速度为500mm/min，拉伸试件直至出现裂口或断裂等现象为止，记录此时标尺数据(L1)，读数精确到0.5mm。

1.3 结果计算

拉伸断裂强度如式(1)计算：

式中：P——拉伸断裂强度，MPa;

F——试件最大荷载，N;

A——试件断面面积，mm2。

试件断面面积如式(2)计算：

式中：b——试件工作部分宽度，mm;

d——试件实测厚度，mm。

断裂延伸率按式(3)计算：

式中：L——试件断裂延伸率，%;

L1——试件断裂时标线间的距离，mm;

L0——拉伸前标线间的距离，mm。

试验结果以六个试件的算术平均值表示，取三位有效数字。

2 试验结果

按照拉伸试验的试验方法，进行各环氧基防水粘结材料在不同组分比例下的拉伸试验，国产HLN-7611环氧沥青的拉伸试验结果如图3所示，日本环氧粘结剂的拉伸试验结果如图4所示，日本环氧粘结剂的拉伸试验结果如图5所示。

2.1 国产HLN-7611环氧沥青的拉伸试验结果

由国产HLN-7611环氧沥青在不同组分比例下的的拉伸试验结果可知，拉伸强度和断裂延伸率随组分比例变化呈现出不同的变化规律。拉伸强度随比例(B：A)的增大而先增大后减小，在比例(B：A)为 7.6时达到峰值，为0.940MPa。断裂延伸率随比例(B：A)的增大而先减小后增大，在比例(B：A)为7.6时为188%，比最佳断裂延伸率降低约15%，此最佳断裂延伸率对应的拉伸强度比最佳值降低约31%。由于桥面防水粘结材料需要具有较高的拉伸强度和断裂延伸率，根据此拉伸试验结果可以进一步确定国产HLN-7611环氧沥青的最佳组分比例 B：A=1：7.6，因为在比例(B：A)低于或高于7.6时，由于A组分或B组分较多，没有充分发生固化反应，存在多余的A组分或B组分，导致强度不足，断裂延伸率出现波动。

2.2 日本环氧粘结剂的拉伸试验结果

从日本环氧粘结剂的拉伸试验结果可见，A、B两组分比例不同，其性能差异较大。当A组分环氧树脂与B组分固化剂之比为1：0.8时，拉伸强度最大，但断裂延伸率最低，不能满足防水粘结材料高延伸率的要求;当A组分与B组分之比为1：1时，拉伸强度为 5.932MPa，且断裂延伸率达到最大，为616%，综合性能最优。因此，可以进一步确定日本环氧粘结剂的A组分环氧树脂：B组分固化剂=1：1为其最佳配比。

2.3 日本环氧沥青的拉伸试验结果

从日本环氧沥青的拉伸试验结果可见，A组分环氧树脂与B组分固化剂之比为1：0.8和1：1.1时，断裂延伸率较低，不能满足防水粘结材料高延伸率的要求;当A组分与B组分之比为1：0.9时，拉伸强度为 2.710MPa，且断裂延伸率达到853%;当 A组分与 B组分之比为 1：1时，拉伸强度为5.932MPa，比 A：B=1：0.9 时增大约 68%，且断裂延伸率达到604%，比A：B=1：0.9时降低约29%，综合性能最优。因此，可以进一步确定日本环氧粘结剂的A组分环氧树脂：B组分固化剂=1：1为其最佳配比。

图5 日本环氧沥青A、B组分不同比例下的拉伸强度和断裂延伸率关系图

3 不同环氧基防水粘结材料的拉伸试验结果比较

综合各环氧基防水粘结材料在其最佳配比下的拉伸强度和断裂延伸率，如图6和图7所示。由图可见，日本环氧粘结剂的拉伸强度和断裂延伸率均高于国产HLN-7611环氧沥青和日本环氧沥青，其中拉伸强度分别比国产HLN-7611环氧沥青和日本环氧沥青增大约530%和30%;断裂延伸率分别比国产HLN-7611环氧沥青和日本环氧沥青增大约228%和2%。究其原因为：日本环氧粘结剂不掺加沥青，环氧树脂与固化剂能够充分固化反应，而另两种材料中均需加入沥青，沥青的存在可能会对固化反应有一定影响;且日本产和国产所采用的环氧树脂和固化剂种类不同，分子内化学键作用力不同，分子间链与链结合力不同，最终导致拉伸强度和断裂延伸率的差异。

4 结论

本章分别对国产HLN-7611环氧沥青、日本环氧粘结剂、日本环氧沥青等三种环氧基防水粘结材料进行制备并比较测试其拉伸性能。根据相关试验结果，可以得出以下结论：拉伸性能优劣依次为：日本环氧粘结剂、日本环氧沥青和国产HLN-7611环氧沥青，在最佳配比下所能达到的拉伸强度分别为5.932MPa、4.451MPa 和 0.940MPa，断裂延伸率分别为 616%、604%和188%。

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