環氧樹脂分子結構中含有活潑的環氧基團,能與很多類型的固化劑發生交聯反應,最終形成不溶、不熔、堅實的具有三維網狀結構的高分子材料。較高的交聯度賦予環氧樹脂緻密、耐水、抗滲堵漏好、力學強度高、最終固結體尺寸穩定等特點。在作為塗膜使用時,環氧樹脂材料還具有極強的附著力。通常環氧樹脂產品常溫操作、施工簡便價格適中。
環氧樹脂除對聚烯烴等非極性或結晶度比較高的材料粘結性不好,對於各種金屬材料、玻璃、木材、混凝土、陶瓷、酚醛、氨基、不飽和聚酯等都有優良的粘接性能。環氧膠粘劑是結構膠粘劑的重要品種。另外環氧樹脂的絕緣性能高、結構強度大和密封性能好等許多獨特的優點,已在高低壓電器、電機和電子元器件的絕緣及封裝上得到廣泛應用,發展很快。
而在防水領域,與其他的柔性或彈性材料不同,環氧樹脂材料呈剛性,但其能具有更別具一格的優勢。在混凝土材料的防水領域,混凝土材料普遍韌性差,表面易出現微小裂縫,潮濕、冷熱交替等環境容易風化,在一些特殊的行業或環境內,還受到各種化學物質的影響。柔性防水材料受制於某些條件,無法滿足環境的需要。環氧樹脂材料,耐化學品性能較好,對各種基材的附著力都非常好,具有很強的粘結強度,可在潮濕基面施工等性能特點,使環氧樹脂在一些環境取得了比較合適的應用。
二環氧樹脂在防水領域的應用現狀
環氧樹脂應自20世紀60年代初開始用於防水領域,美國,歐洲、前蘇聯、日本、韓國、新加坡、香港等許多地區在防水工程中大量使用該材料。文獻記載國內在20世紀80年代,水電部組織專家去美國考察,發現洛杉磯碼頭混凝土樁的環氧樹脂防水材料使用18年未見老化跡象,對環氧樹脂的耐久耐化學性給予了充分肯定。90年代,香港地鐵開始大量應用環氧樹脂用於防水環節。2006年,環氧樹脂防水材料又被應用於法國橋樑工程。
在國內,20世紀70年代,中科院廣州化學所首先開始滲透型環氧樹脂防水補強材料的研究,中國水利水電科學院、長江科學院、武漢大學等十幾家科研單位相繼投入該項目的研發和應用。廣州科化防水防腐補強有限公司在中科院廣化所專利技術的基礎上開發的高滲透改性環氧樹脂防水塗料通過了建設部的鑒定,被列為全國推廣項目,並獲科技部國家重點新產品證書。20世紀70年代,環氧樹脂防水塗料首先在水電大壩的防水工程中應用,效果較好。環氧樹脂防水塗料現已廣泛用於水電大壩、交通、建築和文物保護領域,特別是橋樑、地鐵、隧道、大壩和房屋的防水,其用量每年以兩位數增長。目前,國內生產環氧樹脂防水塗料有中科院廣州化學所、中國水利水電科學院、長江科學院、武漢大學等數十個單位。
近10年來,環氧樹脂防水塗料在產品、技術及施工工藝方面逐步成熟,得到了快速的發展。已制定並實施的CJJ139—2010《城市橋樑橋面防水工程技術規程》、JGJ/T212—2010《地下工程滲漏治理技術規程》和GB50208—2011《地下防水工程質量驗收規範》,都將環氧樹脂防水塗料列入技術規程、規範之中,對該產品的推廣和使用起到了推動作用。據不完全統計,2011年,我國環氧樹脂防水塗料的銷售量近2000餘t,預計2013年銷售量為3000餘t。環氧樹脂防水塗料的主要應用領域如下:1)公路、高速公路、大橋混凝土路面與瀝青混凝土路面之間的粘結與防水防腐。2)客運專線橋面、地鐵高架路段、地鐵大開挖路段及車站、人行通道頂板與側牆二級防水設防中用於基面防水並與卷材粘結,亦可作為一道設防用於多層建築屋面及廚衛間的防水。3)新舊混凝土之間的粘結、樁頭防水與粘結、大體積混凝土構件澆注,特別是水庫大壩壩體澆注,無須鑿毛即可實現新舊混凝土的粘結以消除冷縫。4)混凝土梁、板、柱間補強時原混凝土結構與鋼板或碳纖維布之間的粘結與防水。5)水庫大壩洩洪洞、溢流面或化工車間地面使用環氧砂漿或聚尿作保護層時用作底塗。6)公路及高速公路缺陷、微細裂縫及凍害的修復。7)混凝土的界面處理。8)地鐵、城際軌道盾構管片的防腐與防水。9)地下工程、隧道工程的滲漏治理。
三 環氧樹脂在防水領域中的應用:
3.1 環氧防水塗料
本塗料使用了一種能夠與環氧樹脂同時參加反應的性能活潑、粘度較低的活性稀釋劑。該稀釋劑為含有環氧基團,其可以參加環氧樹脂與固化劑的固化反應,與環氧樹脂固結體交聯在一起,.在最終固結體中能有效改善其力學性能。環氧防水材料的性能不僅僅體現在防水功能,更重要的是其有著優越的抗化學品性能,抗滲性能。可以既耐酸耐鹼,還對有機溶劑有一定的抵抗能力。因此雖然環氧塗料為剛性材料,但在特殊環境下卻能對水泥製品進行有效防護。聚合物水泥防水塗料耐酸性較差,聚氨酯防水塗料在耐鹼性方面有一定缺陷。而水泥基材一般有弱鹼性特性,對於酸鹼環境比較敏感。環氧塗料的耐性較為全面,對各種化學介質都有較好的耐性。環氧防水材料採用改性環氧樹脂、改性固化劑使樹脂固結體達到一定強度,通過添加功能性填料進一步提升其機械性能。塗料中活性稀釋劑揮髮型小,且用量很少,本塗料屬無溶劑環保產品。可針對性用於隧道防滲漏、廢舊倉庫、污水池等基材潮濕且防水要求較高維修困難的部位。也可以用於其他新建水泥建築的內表面或建築防水體系的第一道防水。
3.2 環氧類填縫劑:
填縫劑黏合性強、收縮小、顏色固著力強,具有防裂紋的柔性,裝飾質感好,抗壓力耐磨損,抗黴菌的特點,令它能完美的修補地板表面的開裂或破損,它表面還可以上油漆,具有良好的防水性。填縫劑色彩豐富,還可自行配製顏色,因而越來越受客人青睞。而填縫劑的另一功能還兼具縫隙的防水抗滲的作用。
普通水泥基填縫劑由於多空結構,很容易在內部積聚水分,從而導致發霉、變黑等不良現象的發生。而環氧填縫劑具有抗滲、抗凍、耐鹽、耐鹼、耐弱酸腐蝕的性能,並與多種材料的粘結力很強。可在潮濕基材表面施工,不需乾燥,可在潮濕環境或水下硬化。可用於水工建築物過流面的抗沖磨損、抗氣蝕與抗凍融保護,以及破壞後的修復。用於混凝土建築物的缺陷修補以及補強與加固處理。而在近幾年家裝市場瓷磚填縫劑領域,對於環氧材料越來越認可。採用環氧材料制備的填縫劑在防霉、抗滲、耐油污方面有水泥材料不可比擬的優勢。
3.3 環氧灌漿材料
環氧灌漿料作為一種化學灌漿材料,與普通混凝土相比,具有強度高,粘結力強,耐化學腐蝕,耐寒,耐熱,耐衝擊和振動等優點,在工程中的應用取得了良好的效果。廣泛用於混凝土裂縫修補、混凝土構件的加固補強,易受化學侵蝕的設備基礎區域灌漿,機械設備的地腳螺栓、機座與混凝土基礎之間的灌漿,壓縮機、泵、沖壓機、粉碎機、球磨機等高振動性設備的二次灌漿安裝。軌道基礎、橋樑支撐座等受強壓力區域灌漿預制構件的灌漿等。
環氧灌漿料主要由環氧樹脂、固化劑、稀釋劑、增韌劑、填料、骨料以及其他助劑等組成。環氧灌漿料的各組分對其性能有很大的影響,選擇合適的各組分類型及用量,才能配製出性能優良的環氧灌漿料。環氧樹脂是灌漿料的主體,常溫條件下本身不會固化,加入固化劑能進行交聯固化反應,生成體型網狀結構,具有許多優良性能。
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