混凝土防護及修補用聚氨酯-環(huán)氧樹脂材料的開發(fā)研究.pdf

1、水泥混凝土是土木工程中最重要的建筑材料之一。然而在一些高寒高原地區(qū),由于長期受到低溫、大溫差、風蝕、凍融循環(huán)等一系列自然因素的作用和影響,混凝土結構面臨著耐久性不足而導致出現(xiàn)裂縫、破壞等問題,這嚴重影響到混凝土建筑結構的正常使用。因此,應該采取有效的措施對混凝土結構進行防護或修補,以提高混凝土結構的耐久性、延長其使用壽命,保證混凝土結構的正常使用。
　　本文針對混凝土結構耐久性不足的問題,分別開發(fā)用于混凝土結構防護的濕固化型單組份

2、聚氨酯防護涂層和用于混凝土裂縫修補用的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂材料,以期通過混凝土結構的表面防護和裂縫的有效修補,從而提高混凝土結構的耐久性。
　　(1)通過配方設計和實驗研究,合成了聚氨酯預聚體,然后通過在空氣中進行濕氣固化,成功開發(fā)得到具有良好抗凍融性能的單組份濕固化聚氨酯涂層。研究了原料配比及反應工藝條件如 R值、聚醚質量比(N220:N330)、催化劑含量、反應溫度和反應時間等對單組份聚氨酯涂層的拉伸性能、熱性能、抗凍融性能等的

3、影響規(guī)律。
　　研究結果表明:隨著R值的增加,涂層的拉伸強度先增加后降低、斷裂伸長率逐漸降低而硬度逐漸增加。隨著聚醚質量比的增加,涂層的拉伸強度和硬度逐漸降低而斷裂伸長率逐漸升高。隨著催化劑含量增加,涂層的表干時間和實干時間逐漸減小。最終確定出制備單組份濕固化聚氨酯涂層的最優(yōu)工藝條件和最佳原料配比分別為:起始反應溫度為50℃,聚氨酯合成的最佳溫度為75℃,反應時間控制在1.5~2.5 h,攪拌速度控制在150~200 r/min;

4、聚醚質量比為8:1,R值為4,催化劑二月桂酸二丁基錫含量為0.5％~1.0%。在此條件下,制備的單組份濕固化聚氨酯涂層性能最佳,此時拉伸強度可達到6.46 MPa、斷裂伸長率為518%、邵(A)硬度為72。而經過凍融循環(huán)作用后,涂層的拉伸性能進一步得到明顯提升。
　　(2)通過聚氨酯對環(huán)氧樹脂進行增韌改性,合成得到聚氨酯改性環(huán)氧樹脂修補材料,以期用于混凝土裂縫的修補。采用FT-IR對所合成的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的化學結構進行了分析和

5、表征?？疾炝司郯滨ズ繉Ω男原h(huán)氧樹脂的力學性能、熱性能、耐化學品性等性能的影響規(guī)律。
　　研究結果表明:隨著聚氨酯含量的增加,改性環(huán)氧樹脂的拉伸強度、彎曲強度、沖擊強度均先增大后減小,斷裂伸長率逐漸增加而抗壓強度逐漸減小。改性環(huán)氧樹脂經10 wt%的硫酸溶液浸泡后質量增加,而分別經10 wt%的氫氧化鈉和氯化鈉溶液浸泡后質量減少,并且隨著聚氨酯含量的增加,質量增加率和質量減少率分別都逐漸增大。最終確定出當環(huán)氧樹脂中聚氨酯的含量為2

6、0%時,得到的改性環(huán)氧樹脂的性能最優(yōu),此時聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的拉伸強度、彎曲強度、斷裂伸長率和抗壓強度分別可以達到45.2 MPa、78.4 MPa、5.8%和36.0 MPa,經10 wt%的硫酸溶液浸泡后重量增加了4.8%,而分別經10 wt%的氫氧化鈉和氯化鈉溶液浸泡后,其重量分別減少了0.98%和0.89%。另外,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,聚氨酯改性環(huán)氧樹脂修補材料的玻璃化轉變溫度Tg略有升高,各項力學性能和耐化學品性都有明顯地提