桥面覆层用弹性环氧胶黏剂的研究

摘要

桥面弹性环氧覆层是一种新型的桥面铺装技术，其材料由双组分弹性环氧胶黏剂再加上防滑耐磨骨料组成。由于环氧树脂胶黏剂具有良好的力学性能及耐候性，与水泥混凝土、骨料、钢板等基材粘结性能良好，因此，环氧覆层不仅具有减少铺装层厚度及荷载，防滑耐磨、抗裂等性能，还可对桥面起到防水、防氯离子渗透等保护功能。目前，该项技术在国外已有成功的工程应用，但在国内尚处于起步阶段，环氧覆层铺装材料还需进口。为了改变这一现状，本文通过研究环氧树脂、增韧剂、稀释剂和固化剂的影响，对原材料进行了优选;通过对固化体系的配方优化，开发了一种桥面覆层用弹性环氧胶粘剂，同时制定了相应的施工工艺，并将其应用于实际工程中。研究结果表明:
　　 高柔性环氧树脂S4的固化产物具有高断裂伸长率与低弹性模量的特点，表现出弹性体的性状。虽然S4柔韧性能很好，但是其力学强度很差，加之其来源少，成本较高，故不宜采用。双酚A型环氧树脂S1、S2以及双酚F型环氧树脂S3的固化产物拉伸性能相差不大，虽然其柔韧性能稍差，但是其力学强度优异，且可使用其他手段对其柔韧性能加以改善，所以适宜于弹性环氧胶黏剂。综合考虑性能和成本等因素，弹性环氧胶粘剂选用S1和S2的复配体系更为适宜。
　　 增韧剂均能在不同程度上提高固化产物的柔韧性能，表现为断裂伸长率增加，弹性模量下降。改性聚氨酯R3和端环氧基反应型液态丁腈橡胶R4虽然能够保持较好的抗拉强度，但是其柔韧性能明显不足，故不宜选用。自制反应型长链脂肪族增韧剂R1与含端巯基液态聚硫橡胶R2均能显著提升弹性环氧胶黏剂的柔韧性能，适宜于弹性环氧的增韧。综合比较R1和R2的抗拉强度与柔韧性能可知，R1优于R2，且R1气味小，故选择R1对弹性环氧体系进行增韧更为适宜。
　　 稀释剂都可以在不同程度上降低环氧体系的粘度，其中单环氧稀释剂的稀释效果最好，但是会较大程度地降低固化产物的力学强度。环氧官能度较高的双环氧稀释剂与三环氧稀释剂对固化产物的力学强度的影响较小。稀释剂分子链段的长短与官能团的差异也会显著影响弹性环氧胶黏剂的性能。三环氧稀释剂能较好的保持环氧固化产物的抗拉强度与柔韧性能，适合用于环氧体系的稀释。
　　 不同固化剂体系的力学性能有明显的差异，在相同固化剂，不同固化条件下，固化产物的力学性能也呈现出明显的差异。韧性酚醛胺固化剂H5表现出良好的抗拉强度，聚醚胺系固化剂H6表现出良好的柔韧性能。但是单一的固化剂均不能满足桥面覆层对弹性环氧性能的要求，故本研究对固化剂进行了复配实验。结果表明H1和H5的复配体系的综合性能最为优异，选择其作为固化剂较为适宜。
　　 在上述研究基础上，根据工程实际要求，本文研究制得了一种适用于桥面铺装的环氧覆层材料，提出了相应的施工工艺，并将其应用于实际桥梁工程中的铺装，工程实践表明该施工工艺简便可行。现场测试结果表明，环氧覆层在不增加桥面荷载的情况下，与混凝土基材粘接牢固，且表现出优异的防滑耐磨性能，达到了预期的效果。经过半年通车后，桥面环氧覆层无脱层、坑洞、开裂等现象产生，运行状况良好。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 环氧胶黏剂概述

1．2 弹性环氧胶黏剂研究概况

1．3 环氧覆层研究概况

1．3．1 环氧覆层概述

1．3．2 环氧覆层国外研究现状

1．3．3 环氧覆层国内研究现状

1．4 本文的研究意义及内容

1．4．1 本文的研究意义

1．4．2 本文的研究内容

第2章 试验原材料及试验方法

2．1 试验原材料

2．1．1 环氧树脂

2．1．2 增韧剂

2．1．3 稀释剂

2．1．4 固化剂

2．2 试验方法

2．2．1 试验仪器与设备

2．2．2 测试项目及相应标准

2．2．3 树脂浇铸体力学性能试验

2．2．4 树脂浇铸体物理性能试验

2．2．5 树脂浇铸体工作性能试验

第3章 环氧树脂的选择

3．1 环氧树脂对弹性环氧胶黏剂拉伸性能的影响

3．2 环氧树脂的复配

3．3 本章小结

第4章 增韧剂的选择

4．1 增韧剂对弹性环氧胶黏剂拉伸性能的影响

4．1．1 长链脂肪族增韧剂对拉伸性能的影响

4．1．2 聚硫橡胶对拉伸性能的影响

4．1．3 改性聚氨酯对拉伸性能的影响

4．1．4 端环氧基反应型丁腈橡胶对拉伸性能的影响

4．1．5 四种增韧剂的优选

4．2 本章小结

第5章 稀释剂的选择

5．1 稀释剂对环氧树脂粘度的影响

5．2 稀释剂对弹性环氧胶黏剂拉伸性能的影响

5．2．1 稀释剂对抗拉强度的影响

5．2．2 稀释剂对断裂伸长率的影响

5．2．3 稀释剂对弹性模量的影响

5．3 本章小结

第6章 固化剂的选择

6．1 固化剂对弹性环氧胶黏剂拉伸性能的影响

6．1．1 固化剂种类对抗拉强度的影响

6．1．2 固化剂种类对断裂伸长率的影响

6．1．3 固化剂种类对弹性模量的影响

6．1．4 不同固化条件对弹性环氧胶黏剂性能的影响

6．2 固化剂的复配实验

6．3 本章小结

第7章 桥面覆层的应用研究

7．1 环氧胶黏剂的配方优选

7．2 骨料的选择

7．3 桥面环氧覆层的综合性能

7．4 桥面环氧覆层施工工艺

7．4．1 桥面现场勘察评估

7．4．2 桥面病害的处理

7．4．3 桥面基层处理

7．4．4 环氧覆层铺设

7．4．5 质量验收

7．5 工程案例

7．6 本章小结

结论

参考文献

致谢