三、试验结果与讨论
1、EM配合比对粘结强度的影响
为了考察不同稠度EM对界面粘结强度的影响,通过改变填料与环氧浆材的比例,共设计了5组试验。试验结果见表1。
从表1可以看出,随EM稠度的增大,粘结强度也逐渐增大。这是由于EM对混凝土基面的浸润度增加的结果。但是,现有研究成果证明,随着稠度的增大,EM中的浆液相对增多,会导致体系的固化收缩应力增大。因此在考虑界面粘结效果的同时,EM的收缩应力也是一个不容忽视的问题,否则对粘结面的耐久性能会产生不利影响。
表1 EM配合比对粘结强度的影响
填料:环氧 | 稠度/cm | 粘结强度/MPa | 破坏类型 |
2:1 | 6.8 | 7.2 | 内聚破坏 |
3:1 | 4.9 | 6.3 | 混合破坏 |
4:1 | 3.8 | 5.1 | 混合破坏 |
5:1 | 2.4 | 3.7 | 粘结破坏 |
6:1 | 1.6 | 2.2 | 粘结破坏 |
注:内聚破坏指试验破坏在混凝土试件本体;混合破坏指试验部分破坏在混凝土本体,部分破坏在粘结面;粘结破坏指试验破坏在EM与混凝土的粘结界面。
2、不同类型增韧剂对粘结强度的影响
为改善EM的脆性常常在其中掺加一些增韧剂。
增韧剂分活性增韧剂和非活性增韧剂。两类材料虽然都能够增加体系的柔韧性,但增韧机理截然不同。
为论证两类增韧剂对界面粘结力的影响,在其它材料和配比相同的条件下,分别选用活性增韧剂912和常用的非活性增韧剂邻苯二甲酸二丁脂做对照试验,试验结果见表2。
表2 不同类型增韧剂对粘结性能的影响
粘结强度/MPa | ||||
试验龄期/d |
28 |
60 |
180 |
360 |
912 |
5.50 |
5.68 |
5.60 |
5.62 |
二丁脂 |
5.42 |
5.31 |
4.52 |
4.11 |
由表2试验结果可以看出,随着龄期的增长掺加非活性增韧剂EM的粘结强度逐渐降低,而掺加活性增韧剂EM的粘结强度略有增加。这是因为:非活性增韧剂虽能够与环氧树脂互相混溶,降低环氧树脂分子之间的相互作用力,对于短期内改善EM固化体系的脆性起一定作用,但是并不与固化剂发生化学反应,只是掺和在环氧树脂高分子骨架之间呈流动的液态。当固化后的EM受到外力压缩或拉伸时,环氧树脂高分子骨架间的二丁酯液滴就会流向压力较小的空间,致使环氧树脂高分子骨架之间形成空隙,造成固化体系抵御外力的能力下降。
另外EM中没有参与反应的液态增韧剂会慢慢溢出EM固化体系并挥发掉,时间愈长溢出就愈多,随着液滴的溢出,固化体系骨架之间就会形成空隙,造成EM固化体系的薄弱环节,致使EM机械性能下降的矛盾更加突出,进一步降低EM的粘结性能,并使其热变形温度下降、固化收缩率增大等。这时而活性增韧剂的分子两端各有一个反应性的活性基团,能够与固化剂发生化学反应,将增韧剂分子链段——旋转活化能很低的柔性链参与到环氧树脂的三维网络结构中去。当受到外力而变形时,交联点之间的增韧剂柔性链段就会产生塑性变形,吸收消耗外力能量、提高抗冲击能力,受外力冲击或温度应力时固化结构就会产生屈服,减弱体系的内部应力集中、利于提高粘结性能。
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