环氧树脂掺量对缓凝粘合剂强度的影响

蒋方新，李仙花，李佩勋

(1.中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013；2.中国建筑技术集团有限公司，北京 100013；3.北京宝维森新材料科技发展有限公司，北京 101112)

缓粘结预应力作为一项预应力混凝土结构新技术，得到越来越广泛的应用[1-5]。缓粘结预应力技术的核心是缓粘结钢绞线中缓凝粘合剂的性能。缓凝粘合剂组成材料是环氧树脂、固化剂、添加剂和填料，其中环氧树脂和填料占据总份数100中的90份以上，两者间的份数关系是影响固化后强度的主要因素。本文研究缓凝粘合剂的最佳组成成分及其对应的养护时间和力学性能。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

双酚A环氧树脂E51、聚酰胺650均为工业品；邻苯二甲酸二丁酯，分析纯；425#白色硅酸盐水泥。

XDZKJB-真空搅拌机；SPX-250生化培养箱；TH210邵氏硬度计；CL-100KN电子万能试验机。

1.2 缓凝粘合剂配制

缓凝粘合剂组成材料包括环氧树脂、固化剂、稀释剂和填料，组成的份数关系见表1。

表1 材料组成成分和试件数量Table 1 Material composition and number of specimens

1.3 试件制作

按照表1配制缓凝粘合剂，按照现行标准《硫化橡胶或热塑性橡胶压入硬度试验方法 》第1部分：邵氏硬度计法(邵尔硬度)GB/T 531.1的规定制备硬度试件，按照现行标准《胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料)》GB/T 7124规定制备拉伸剪切强度试件，按照现行标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T 17671的规定制备抗压强度试件。

1.4 最大硬度值检验

将制作好的硬度试件、拉伸剪切试件和抗压强度试件放置于25 ℃恒温箱中。养护第65 d时每个类型缓凝粘合剂取出一个硬度试件，按照GB/T 531.1的规定测量，均具有硬度。以后每隔5 d取出一个硬度试件测量，直至硬度值达到最大值为止。

1.5 拉伸剪切强度和抗压强度检测

在缓凝粘合剂硬度达到最大值后，分别取出拉伸剪切强度试件和抗压强度试件，按照标准GB/T 7124和GB/T 17671的规定进行拉伸剪切强度检测和抗压强度检测。

2 结果与讨论

2.1 最大硬度值

图1是不同掺量环氧树脂的缓凝粘合剂硬度-时间曲线图。

图1 不同缓凝粘合剂硬度-时间曲线Fig.1 Curves of hardness time for different retarding adhesives

由图1可知，在缓凝粘合剂拌制养护后第65 d开始测量硬度，缓凝粘合剂开始出现硬度后，硬度值快速增加，在达到C点附近，曲线出现明显拐点，当硬度达到87～89 D之间内停止增长，说明缓凝粘合剂达到最大硬度值，对应的养护时间在160 d附近。

2.2 环氧树脂掺量与最大硬度值关系

缓凝粘合剂中环氧树脂掺量与最大硬度的关系见表2、图2。

表2 最大硬度、拉伸剪切强度和抗压强度Table 2 Maximum hardness，tensile shear strength and compressive strength

图2 不同环氧树脂掺量与最大硬度的关系Fig.2 Relationship between different epoxy resin content and maximum hardness

由图2可知，缓凝粘合剂最大硬度与环氧树脂掺量成反比，缓凝粘合剂最大硬度的最小值为87 D。

2.3 环氧树脂掺量与拉伸剪切强度关系

环氧树脂掺量-拉伸剪切强度关系见图3。

图3 不同环氧树脂掺量与拉伸剪切强度的关系Fig.3 Relationship between different epoxy resin content and tensile shear strength

由图3可知，缓凝粘合剂的拉伸剪切强度与环氧树脂掺量关系呈倒抛物线型，掺量为35%时拉伸剪切强度最高(16.8 MPa)。

2.4 环氧树脂掺量与抗压强度关系

环氧树脂掺量-抗压强度关系见图4。

图4 不同环氧树脂掺量与抗压强度的关系Fig.4 Relationship between different epoxy resin content and compressive strength

由图4可知，缓凝粘合剂的抗压强度与环氧树脂掺量关系也呈倒抛物线型，掺量为30%时抗压强度最高，96.0 MPa。

2.5 最佳环氧树脂掺量

在荷载作用下，缓粘结预应力混凝土结构(图5)中缓凝粘合剂的实际受力状态见图6。

由图5和图6可知，缓凝粘合剂在钢绞线和混凝土肋之间，以承受剪切力为主，这与拉伸剪切强度受力形式最为接近。因此，取缓凝粘合剂拉伸剪切强度最高时的环氧树脂掺量35%为最佳掺量。

图5 缓粘结钢绞线构造Fig.5 Structure of retard-bonded steel strand

图6 缓凝粘合剂的实际受力图Fig.6 Actual stress diagram of retarding adhesive

3 结论

缓凝粘合剂中，环氧树脂最佳掺量为35%，在25 ℃标准条件下养护160 d时拉伸剪切强度和抗压强度符合现行行业标准《缓粘结预应力钢绞线专用粘合剂》JG/T 370—2012中规定。