预应力钢绞线缓粘结胶粘剂的制备及性能分析

董晨（天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司，天津301616）

预应力钢绞线缓粘结胶粘剂的制备及性能分析

董晨
（天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司，天津301616）

为研制出适应不同施工条件的预应力钢绞线缓粘结胶粘剂配方，通过分析确定了缓粘结胶粘剂主要材料环氧树脂、固化剂、填料等的选取，固化剂的添加量以及胶粘剂的配比。采用模拟实际工程的施工条件的方法，对缓粘结胶粘剂进行60℃恒温固化试验，测定胶黏剂的固化时间，选定较合理的固化剂和缓粘结胶粘剂配比。研制出的Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2胶粘剂配方能够满足常规工程结构和散热条件较差的工程结构施工要求。

超缓粘结；胶粘剂；预应力钢绞线；固化剂

1 引言

缓粘结预应力钢绞线是将缓粘结胶粘剂涂覆在预应力钢绞线上，外包高密度聚乙烯外套制成，是对传统预应力技术的一次重大革新。缓粘结胶粘剂具有一定的流动性，对钢材有良好的附着力，胶粘剂在预应力混凝土结构的施工期内，具有良好的工艺性能。施工后随着时间的延续，固化后的胶粘剂将预应力钢绞线和结构混凝土牢固的粘结在一起［1］，形成有粘结预应力结构。缓粘结预应力技术具有无粘结预应力技术简便易行的施工优点，并且克服了工艺复杂的有粘结预应力技术，使工程结构的力学性能得以显著改善。

根据预应力混凝土结构设计和施工的要求，笔者在以往研究的基础上，对缓粘结胶粘剂从组成材料的选用、配比的确定；胶粘剂的稳定性试验；胶粘剂的物理性能等方面，进行了试验研究工作。本文将简述缓粘结胶粘剂的制备及性能研究。

2 缓粘结胶粘剂的制备

通过金属腐蚀理论可知，应力状态下的预应力钢绞线，在中性或碱性介质中被腐蚀的可能性较小，因此缓粘结胶粘剂应是非酸性的。从以上要求出发，胶粘剂的主剂应选用环氧树脂；固化剂应选用偏碱性的；填料应选用碱性或中性的物质。将这些物质通过物理过程均匀的拌合在一起，制成缓粘结胶粘剂。

2.1 主要材料

2.1.1 胶粘剂主剂采用E51环氧树脂

由于缓粘结预应力钢筋的特性要求，选择胶粘剂中的主剂为E51环氧树脂。从胶粘剂的拌和和涂覆工艺要求来看，低分子量的E51环氧树脂是缓粘结预应力筋胶粘剂主剂的首选［2］。这种环氧树脂在固化过程中，不仅有较高的内聚力，而且能够与被涂覆物的表面产生很强的粘附力，同时收缩率也比其他树脂低，固化后的E51环氧树脂胶粘剂具有良好的强度与刚性。

2.1.2 固化剂

缓粘结胶粘剂对E51环氧树脂的固化过程是缓慢的，根据这一要求，公司选取了Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2三种型号的固化剂，用它们与E51环氧树脂配制成缓粘结胶粘剂。E51环氧树脂分子式见图1。

图1 E51环氧树脂分子式

2.1.3 增塑剂

增塑剂用于降低胶粘剂的粘度，改进其工艺性能，但会降低胶粘剂的强度、弹性模量，不易过多添加。选取邻苯二甲酸二丁酯（DBP）作为增塑剂。

2.1.4 填料

填料采用普通硅酸盐水泥，它能降低缓粘结胶粘剂固化过程中的放热量，减少固化中的收缩率，进而减少缓粘结预应力钢绞线的内应力，使应力分布更均匀。填料可以增加缓粘结胶粘剂的粘稠度，进而提高其在钢绞线上的附着性和均匀性。

2.1.5 悬浮剂

悬浮剂可以使填料更好的与环氧树脂相溶混，形象的描述是“托住填料，避免沉淀”。气相SiO2作为悬浮剂，加量一般为主剂环氧质量的1.5%～3.0%。

2.2 配比及制备

2.2.1 配比

缓粘结胶粘剂应满足缓粘结预应力钢绞线的实际成产工艺的要求，以及工程使用的要求。从缓粘结胶粘剂的粘度、流动性，对预应力钢筋表面的附着力、亲和力，胶粘剂固化情况等因素研究分析，最后确定出缓粘结胶粘剂的配为：

E51环氧树脂：固化剂：悬浮剂气相SiO2：填料水泥=100：10.5～3：1.5：200。

固化剂的添加量如表1所示。

表1 固化剂的添加量 /%

2.2.2 制备

3 缓粘结胶粘剂在60℃恒温固化试验

缓粘结预应力钢绞线布设在混凝土结构中，伴随着结构混凝土的浇筑，水泥水化会使结构混凝土温度升高至60℃左右。当混凝土结构所处于较好的散热环境时，60℃的温度可持续48～60 h，然后温度开始下降；当混凝土结构处于较差的散热环境时，60℃的温度可持续10天后才开始下降。本文所述的恒温固化试验，模拟实际工程的施工，将不同配比的缓粘结胶粘剂试样，至于60℃的电热鼓风箱中，让其在上述条件下固化。通过缓粘结胶粘剂在60℃恒温条件下的变化情况，通过时间的延续，观察缓粘结胶粘剂的变化状况，并对其性能进行分析研究。

3.1 试验设备

（1）101-3BS电热鼓风干燥箱 1台；（2）0～4000电子天平（感量0.1 g）1台；（3）0.38L密封罐50个；（4）零量工具；（5）HBOVп+型粘度计1台。

3.2 缓粘结胶粘剂试样

试验中将不同种类的固化剂按表2的加量进行组合，配制成3组，共计27个缓粘结胶粘剂试样。配制好的缓粘结胶粘剂是均匀的粘稠状黑色液体，其密度为（1.95±0.1）g/cm3，初始粘度一般为（3.5～7.5）×104 MPa·s［3］。

3.3 试验过程

将上述27个缓粘结胶粘剂试样放置于60℃的电热鼓风干燥箱内，进行恒温固化试验。随着时间的延续，缓粘结胶粘剂不断发生变化，我们对其颜色、粘度等方面进行观察、测定，并将变化状况进行记录。试验初期的粘度变化［4］，可采用旋转粘度计进行测试；试样达到中期后，粘度明显发生变化，需可测量高粘度的HBOV-II+型粘度计进行测试；待试样达到后期，胶粘剂已接近固化，不断观察其固化状态，直至完全固化。

3.4 试验结果分析

3.4.1 采用Ⅵ'—1固化剂的缓粘结胶粘剂试样

本组缓粘结胶粘剂试样采用Ⅵ'—1型号固化剂，以E51环氧树脂为主剂，气相SiO2作悬浮剂，水泥作填料。在60℃的恒温条件下，缓粘结胶粘剂的变化状况如表2所示。从表中胶粘剂的工作时间来看，固化剂加量在主剂量的4.5%～6.0%时，缓粘结胶粘剂的工作时间在4～7天，完全固化时间在9～25天，满足一般工程结构的施工需求；观察较低的固化剂加量试样，在主剂量的3.5%时，其工作时间延长至26天，完全固化时间也延长至53天，可满足处于散热条件较差的工程结构的施工要求。

表2 Ⅵ'—1固化剂缓粘结胶粘剂在恒温60℃条件下的变化

3.4.2 采用Ⅵ—1—1固化剂的缓粘结胶粘剂试样

本组缓粘结胶粘剂试样采用Ⅵ—1—1型号固化剂，以E51环氧树脂为主剂，气相SiO2作悬浮剂，水泥作填料。在60℃的恒温条件下，缓粘结胶粘剂的变化状况如表3所示。从表中缓粘结胶粘剂的工作时间和完全固化时间来看，固化剂加量在主剂量的3.5%～6.0%范围内，与Ⅵ'—1组试样的试验结果基本一致，同样可以适应各类工程结构施工的要求。

表3 Ⅵ—1—1固化剂缓粘结胶粘剂在恒温60℃条件下的变化

3.4.3 采用Ⅵ—1—2固化剂的缓粘结胶粘剂试样

本组缓粘结胶粘剂试样采用Ⅵ—1—2型号固化剂，以E51环氧树脂为主剂，气相SiO2作悬浮剂，水泥作填料。在60℃的恒温条件下，缓粘结胶粘剂的变化状况如表4所示。从表中胶粘剂的工作时间来看，固化剂加量在主剂量的3.0%～4.0%时，能够满足一般工程结构的施工需求；观察较低的固化剂加量试样，在主剂量的3.0%时，其工作时间延长至25天，完全固化时间也延长至74天，可满足处于散热条件较差的工程结构的施工要求。

表4 Ⅵ—1—2固化剂缓粘结胶粘剂在恒温60℃条件下的变化

3.4.4 添加增塑剂（DBP）的缓粘结胶粘剂试样

以E51环氧树脂为主剂，Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2固化剂分别作固化剂，DBP作增塑剂，气相SiO2作悬浮剂，水泥作填料配制的缓粘结胶粘剂，在60℃的恒温条件下，胶粘剂的固化状况与不添加DBP的缓粘结胶粘剂试样相近，没有增加缓粘结胶粘剂的工作时间，也没有延长其完全固化时间，在实际的工程结构应用中，无实用价值。

4 结论

固化后的胶粘剂是黑色致密，具有光泽的固体。在工程应用中，根据使用的要求，选用合适配比的胶粘剂。以E51环氧树脂为主剂，Ⅵ'—1、Ⅵ—1—1、Ⅵ—1—2固化剂分别作固化剂，气相SiO2作悬浮剂，水泥作填料配制的缓粘结胶粘剂，在60℃的恒温条件下，采用本文试验中所确定胶粘剂的配制工艺，均可配制出适合工程结构使用的缓粘结胶粘剂。在常规工程结构中应用时，缓粘结胶粘剂中Ⅵ'—1型固化剂的加量控制在4.5%～6.0%，Ⅵ—1—1型固化剂加量控制在3.5%～6.0%，Ⅵ—1—2固化剂加量控制在3.0%～4.0%范围内，可满足施工要求。在散热条件较差的工程结构中应用时，缓粘结胶粘剂需采用较低的固化剂的加量，一般控制在3.0%～3.5%范围内，可满足施工要求。

［1］刘文华，朱龙，刘立军，等.新型缓黏结预应力体系的试验研究［J］.中国港湾建设，2009（1）：25-32.

［2］杨玉昆，廖增琨，余云照，等.合成胶粘剂［M］.北京：科学出版社，1980.

［3］程时远，李盛彪，黄世强.胶粘剂［M］.北京：化学工业出版社，2001.

［4］GB/T 7123.1-2002，胶粘剂适用期的测定［S］.

Preparation and Performance Analysis of and on Retard-Bonded Adhesive for Pre-stressing Steel Strand

DONG Chen
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

In order to develop the recipe for retard-bonded adhesive used for pre-stressing steel strand in different execution conditions，the author analyzes and determines the selection of main material for retardbonded adhesive such as epoxy resin，curing agent and stuffing，the addition of curing agent and the ratio of adhesive.With the method of simulating the construction conditions of actual project，constant temperature curing test at 60℃is conducted on retard-bonded adhesive to measure the curing time in order to choose the reasonable ratio of curing agent and retard-bonded adhesive.AdhesivesⅥ'-1、Ⅵ-1-1、Ⅵ-1-2 with developed recipe can meet the construction requirements by normal engineering structure and engineering structure with poor heat dissipation conditions.

extra retard-bonded；adhesive；pre-stressing steel strand；curing agent

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.025

2015-11-13

2015-11-25

董晨（1985—），工程师，主要从事新产品研发、科研管理等工作。