混凝土防護(hù)及修補(bǔ)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(zhǎng)期受到低溫、大溫差、風(fēng)蝕、凍融循環(huán)等一系列自然因素的作用和影響,混凝土結(jié)構(gòu)面臨著耐久性不足而導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫、破壞等問題,這嚴(yán)重影響到混凝土建筑結(jié)構(gòu)的正常使用。因此,應(yīng)該采取有效的措施對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)或修補(bǔ),以提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、延長(zhǎng)其使用壽命,保證混凝土結(jié)構(gòu)的正常使用。
　　本文針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的問題,分別開發(fā)用于混凝土結(jié)構(gòu)防護(hù)的濕固化型單組份

2、聚氨酯防護(hù)涂層和用于混凝土裂縫修補(bǔ)用的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂材料,以期通過混凝土結(jié)構(gòu)的表面防護(hù)和裂縫的有效修補(bǔ),從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。
　　(1)通過配方設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究,合成了聚氨酯預(yù)聚體,然后通過在空氣中進(jìn)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(yīng)工藝條件如 R值、聚醚質(zhì)量比(N220:N330)、催化劑含量、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等對(duì)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(jié)果表明:隨著R值的增加,涂層的拉伸強(qiáng)度先增加后降低、斷裂伸長(zhǎng)率逐漸降低而硬度逐漸增加。隨著聚醚質(zhì)量比的增加,涂層的拉伸強(qiáng)度和硬度逐漸降低而斷裂伸長(zhǎng)率逐漸升高。隨著催化劑含量增加,涂層的表干時(shí)間和實(shí)干時(shí)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(yīng)溫度為50℃,聚氨酯合成的最佳溫度為75℃,反應(yīng)時(shí)間控制在1.5~2.5 h,攪拌速度控制在150~200 r/min;

4、聚醚質(zhì)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(shí)拉伸強(qiáng)度可達(dá)到6.46 MPa、斷裂伸長(zhǎng)率為518%、邵(A)硬度為72。而經(jīng)過凍融循環(huán)作用后,涂層的拉伸性能進(jìn)一步得到明顯提升。
　　(2)通過聚氨酯對(duì)環(huán)氧樹脂進(jìn)行增韌改性,合成得到聚氨酯改性環(huán)氧樹脂修補(bǔ)材料,以期用于混凝土裂縫的修補(bǔ)。采用FT-IR對(duì)所合成的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和

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

6、0%時(shí),得到的改性環(huán)氧樹脂的性能最優(yōu),此時(shí)聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和抗壓強(qiáng)度分別可以達(dá)到45.2 MPa、78.4 MPa、5.8%和36.0 MPa,經(jīng)10 wt%的硫酸溶液浸泡后重量增加了4.8%,而分別經(jīng)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(bǔ)材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg略有升高,各項(xiàng)力學(xué)性能和耐化學(xué)品性都有明顯地提