一種高滲透的水性環(huán)氧用于混凝土地面非結構性缺陷修復

                   （長沙新德航化工有限公司 盧學軍）

概述：一種高滲透的水性環(huán)氧樹脂，既可以作為混凝土地面的表面處理劑，也可以制作成水性環(huán)氧砂漿，用于破舊混凝土地面、路面和環(huán)氧地坪的非結構性修復。因為滲透性好，具有剛柔相濟的特點，故粘接強度高，制成的水性環(huán)氧砂漿抗壓、抗折強度均較高。使用在混凝土非結構性破壞的修復方面具有施工簡單、無VOC排放、性價比高、社會效益明顯的特點，完全可取代油性環(huán)氧樹脂在該領域的應用。

關鍵詞：高滲透水性環(huán)氧樹脂   水性環(huán)氧砂漿  剛柔相濟  VOC  非結構性修復

混凝土也稱“砼”，由水泥、骨料和水按照一定的比例配制，經(jīng)攪拌振搗成型，在一定條件下養(yǎng)護成型的人造石材。因原材料豐富，成本低，良好的可塑性和抗壓強度，耐久性、耐水性好，可配合鋼筋形成鋼筋混凝土復合材料，抗拉、抗折、抗開裂的能力大幅度增強，在承重的梁、柱、板等的應用場合被廣泛使用，成為各種建筑工程中不可缺少的材料。

一、常見混凝土表面缺陷及原有修補方案

   固化完成的混凝土結構中，存在著大量空洞和微裂紋，尤其是預制混凝土，因為事先混合，到使用時間可能較長，可能造成提前放熱劇烈，導致混凝土較大的內應力而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，對混凝土結構強度造成較大的影響。常見的混凝土表面非結構性缺陷有以下幾種類型：

1-1表面起灰起皮。即使標號較高的水泥砂漿混凝土，表面起灰也是正常現(xiàn)象，因混凝土形成的表層結構致密性較差，尤其是大氣環(huán)境中不斷風化，表層往往在使用過程中脫落成粉塵，給現(xiàn)場環(huán)境衛(wèi)生造成較大的困擾;即使在成型過程中表面經(jīng)過水泥膩子抹光，該現(xiàn)象也不可避免的存在。

1-2混凝土燒壞。使用預制混凝土，因為混合到使用時間較長，往往一次性裝載體積較大而放熱劇烈；或者混凝土成型后未能按時灑水養(yǎng)護導致混凝土局部蜂窩粉化現(xiàn)象。蜂窩和微裂紋是混凝土常見弊病，防不勝防。

1-3表面沖蝕，露筋露骨。長期遭受雨水沖刷的混凝土很容易出現(xiàn)表面形成麻面，表面孔洞，高低不平，筋骨顯露的現(xiàn)象，如常見的鋼筋暴露銹蝕、石子暴露導致坑坑洼洼等現(xiàn)象。

1-4微裂紋。分為干縮裂紋、溫度裂紋和外力作用下產(chǎn)生的裂紋?；A下陷或者外力沖撞產(chǎn)生的裂紋需要在結構上做出修復，干縮裂紋和溫度裂紋是混凝土的常見非結構性弊病，裂紋縱橫交錯、縫寬深度不一，處理起來非常麻煩。

1-5表面泛堿。因混凝土的多孔結構，水泥固化不充分，成型后在干濕變換的環(huán)境下可見堿液析出，表面白斑狀，既影響外觀，也影響重涂。

1-6預制件缺角斷塊。因使用過程中外力作用導致的缺陷，需要修復。

  1-7原有混凝土修復方案

長期以來，混凝土的非結構性的表面缺陷給人們造成了很大的困擾，希望通過一種低成本的處理方式達到表面修復的效果。低粘度油性環(huán)氧樹脂和油性環(huán)氧樹脂砂漿在混凝土修復領域已經(jīng)獲得較為廣泛的應用，但是油性環(huán)氧樹脂粘度難以降低，水泥河砂等的添加量受到制約，不僅僅成本高，施工性能也很差，使用工具涂抹比較困難，如通過加入溶劑的方式往往對人體和環(huán)境造成較大的危害。如高滲透的糠醛丙酮環(huán)氧體系，因為大量加入糠醛丙酮作為稀釋劑降低體系粘度，以達到高滲透的目的，但糠醛丙酮尤其是丙酮揮發(fā)性很大，較高的VOC 排放，不符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念，目前已在淘汰之類。

二、高滲透水性環(huán)氧樹脂的特點

  因此我們開發(fā)了一種水性高滲透環(huán)氧用于混凝土表面修復，以取代油性環(huán)氧樹脂的方案。

  2-1 A組分采用自乳化環(huán)氧樹脂EP380，以雙酚A環(huán)氧E51作為基礎樹脂，通過在環(huán)氧樹脂結構中接枝親水基，形成具有環(huán)氧結構的乳化劑，既可以乳化環(huán)氧樹脂，又可以乳化油性固化劑。乳化劑分子結構為環(huán)氧樹脂分子結構，對固化物機械性能影響??；EP380固含量56%，不含溶劑，乳膠粒子小至納米級，乳液保質期長，機械強度高；不含溶劑，無VOC 排放，對環(huán)境無污染。眾所周知，水的表面張力大，蒸發(fā)潛熱高，因此水性環(huán)氧往往具有較高的表面張力和較差的滲透性，這也是需要我們著手解決的問題。

2-2  環(huán)氧樹脂不能滲透到混凝土的結構中，則難以實現(xiàn)對混凝土的抗?jié)B、補強、防腐的效果。因此，我們對固化劑結構進行了功能性的設計。

2-2-1該固化劑低粘度、不含溶劑，脂環(huán)胺改性，耐候性好，具有表面活性劑的分子結構，可以處理河砂，提高砂漿強度；合適的HLB值，使親水性和親油性達到較佳的平衡值，不僅顯著降低體系的表面張力，還具有消泡劑、分散劑的輔助效果，即使在水性體系中，仍表現(xiàn)出跟混凝土界面較低的表面張力和滲透性，對C40混凝土地面能達到》1mm的滲透層，從而有效補強了混凝土的強度，達到抗?jié)B補漏的效果。

2-2-3固化劑為結構增韌型多氨基分子結構，交聯(lián)密度高，韌性好，硬度高，耐磨性好，耐酸堿耐水耐腐蝕，剛柔相濟，能舒緩應力，抵抗變形，防止開裂。

2-2-4采用該體系制作的水性環(huán)氧砂漿，不僅具有較高的抗壓強度，同時具有較高的抗折強度，對混凝土增韌效果非常明顯。

2-2-5該體系固含量高，無VOC排放，加水稀釋效果好，施工性能好。

2-2-6相比低粘度油性環(huán)氧糠醛丙酮體系，不僅無VOC排放，固化速度顯著加快；水泥河砂添加量較大的情況下仍具有較好的施工性能，綜合成本也大幅度降低。

三、高滲透水性環(huán)氧的測試

3-1對C40混凝土正拉粘接強度的測試

環(huán)境溫度28-33°C,空氣濕度55-75%。采用EP380自乳化環(huán)氧乳液配合MH3150，按照100:25配比混合均勻，加水量為A.B兩個組分總量的100%，直接滾涂在清潔處理后的C40混凝土表面。拉拔頭也涂刷膠液一遍，表干20分鐘后放上拉拔頭，稍微受壓，拉拔頭經(jīng)噴砂處理。同時放置了5個拉拔頭，常溫7天后測試強度，得到一組數(shù)據(jù)：

數(shù)據(jù)顯示，該體系具有較高的正拉粘接強度。正常情況下C40混凝土因表面風化強度下降，正拉在2.6MPa左右,即會出現(xiàn)粘接層附近的混凝土層破壞。但因為水性環(huán)氧的滲透性較好，滲透進入了混凝土結構中，補強了混凝土的強度，因此測試得到的正拉粘接強度》5.4Mpa，且破壞層次較深。

3-2 對C40混凝土滲透性的測試

環(huán)境溫度28-33°C,空氣濕度55-75%。采用EP380自乳化環(huán)氧乳液配合MH3150，按照100:25配比混合均勻，加水量為A.B兩個組分總量的100%，直接滾涂在清潔干燥處理后的C40混凝土表面, 24小時后敲開混凝土塊，測試滲透的厚度。其中我們采取了兩種水做對比，一種通用自來水，標注為“A”,另外一種是經(jīng)過活水器處理的小分子團水，標注為“B”

數(shù)據(jù)顯示：水性底漆的兩個組分混合均勻加水后再混合，采用自來水的一組滲透層超過1毫米，添加小分子團水的一組達到1.475毫米。小分子團水采用活化器生產(chǎn)，目標是將抱團的大分子團分散成均勻的小分子團甚至單分子，具有進一步降低水的表面張力的效果，因此添加活水后的水性環(huán)氧底漆具有更加低的表面張力，所以在混凝土表面具有更好的滲透性。

3-3 水性環(huán)氧砂漿抗壓強度和抗折強度、粘接強度的測試

試塊養(yǎng)護條件，環(huán)境溫度21-25°C,空氣相對濕度60-80%。

EP380自乳化環(huán)氧乳液100份配合MH3150固化劑25份，加水量100份。添加250份425水泥和500份標準砂?？箟簭姸群涂拐蹚姸瘸尚桶凑?/span>GB/T17671-1999，粘接強度按照JC/T547-2005成型，測試試件3天和28天的強度。

數(shù)據(jù)顯示：該體系制成的水性環(huán)氧砂漿不僅具有較高的抗折強度，抗壓強度也較高，還具有較高的粘接強度。這跟體系尤其是固化劑的分子結構關系很大，該固化劑為多氨基分子結構增韌型，帶有多個增韌基團和剛性基團，剛柔相濟的結構體現(xiàn)在砂漿綜合性能的提升。

四、建議配方和施工方案

4-1、混凝土防塵方案處理

4-4-1將成型干燥的混凝土清掃干凈?？捎盟疀_洗，去除油污等。干燥后表面用打磨機仔細打磨一次，清掃干凈。

4-4-2配備水性高滲透樹脂液體，將EP380和MH3150按照100:25比例混合均勻，現(xiàn)場使用400轉電動攪拌器，攪拌2分鐘。

4-4-3加入60-125份水，現(xiàn)場使用400轉電動攪拌器，攪拌2分鐘。

4-4-4噴涂或者輥涂在地面上，防止積液。低洼處積液則用掃把掃出來。

4-4-5 30分鐘后膠液基本滲透完成，表面無光澤。1小時表干，24小時實干。

4-2表面泛堿、微裂紋和燒壞混凝土處理方案。（同上）

4-3破損的環(huán)氧地坪，表面沖蝕，露筋露骨和預制件缺角斷塊的處理。

4-3-1表面清掃干凈

4-3-2配制水性高滲透環(huán)氧樹脂液，表面噴涂或者輥涂一層作為界面處理劑使用（同上）

4-3-3配制水性環(huán)氧砂漿涂抹處理

4-3-3-1水性環(huán)氧樹脂砂漿參考配方：

     Ep380            100

     MH3150           25

     水               100

     425水泥          250

     70-120目河沙     500

合計           975份

4-3-3-2砂漿配制工藝

EP380和MH3150兩組分稱量混合均勻，加入水再混合均勻，再依次加入河沙和水泥，邊加邊混合，直到形成均勻的砂漿，即可施工。現(xiàn)場使用400轉的電動攪拌器。

4-3-3-3施工工藝

將配好的砂漿倒于底漆處理過的混凝土地面或預制件破損處，用鏜刀刮平涂抹光亮即可。

4-3-3-4 后續(xù)施工

    如修補破損的環(huán)氧地坪，涂抹抹平砂漿后，至少經(jīng)過3天后，再打磨處理，可刮涂膩子和施工環(huán)氧面漆。

五、水性高滲透環(huán)氧用于混凝土表面缺陷修復的意義

混凝土表面缺陷隨處可見，如對混凝土地面起塵的處理，投資成本小，操作非常簡單，既經(jīng)濟又實用。

表面缺陷薄涂砂漿處理的方法，如老舊的混凝土公路路面，一般的水泥砂漿和水泥膩子粘接強度不高，尤其是連續(xù)的抗壓和車輪沖擊極易造成破碎剝離，如果整體敲掉重新澆注則材料成本和人工成本太高，采用水性高滲透環(huán)氧修補則投資成本低、效果好，原有混凝土路面的強度提高大于30%以上，大幅度延長了使用期限。

另外對于舊的環(huán)氧地面的修補很有價值，在原有破損地面（清除后）用水性高滲透環(huán)氧砂漿修復，全部打磨一次，再在上面整體做一次面漆，老的環(huán)氧地面則可以光亮如新，相比去除老地面推倒重來，大幅度降低了人工成本和材料成本，縮短了工期，延長了地坪的使用壽命。

水性高滲透環(huán)氧，性價比高，大幅度節(jié)省了成本，為混凝土表面修復提供了經(jīng)濟實用的可行性方案。

參考文獻：

1、百度文庫  《淺談混凝土表面缺陷修復》吳春華 哈爾濱建筑工程公司 黑龍江 哈爾濱  15000

2、環(huán)氧樹脂在水工建筑的應用   魏濤