林泽伟(福建省建筑科学研究院350025)
1 前言
环氧树脂灌浆材料作为一种化学灌浆材料，与普通混凝土相比，具有强度高，粘结力强，耐化学腐蚀，耐寒，耐热，耐冲击和震动等优点，广泛用于混凝土裂缝补强加固及机械设备底座和平台等的浇灌。
环氧树脂灌浆材料主要由环氧树脂、稀释剂、固化剂、增韧剂、填料、骨料等组成。环氧树脂是灌浆材料的主体，呈热塑性的线形结构，在常温条件下，本身不会固化，加入固化剂能进行交联固化反应，生成体型网状结构，具有许多优良性能。环氧树脂本身的粘度比较大，需用稀释剂稀释以降低其粘度，保证环氧树脂灌浆材料具有良好的可灌性，同时稀释剂的加入还能增加填料的掺量，便于操作。单纯用固化剂固化的环氧树脂固化物脆性很大，需加入增韧剂来提高它的韧性。填料、骨料的加入，可以减少环氧树脂的收缩，提高它的物理力学性能，降低成本。
本文主要研究环氧树脂灌浆材料各组分对其性能的影响。目的是研制出既具有优良的力学性能，又具有良好可灌性的环氧树脂灌浆材料。
2实验过程
(1)环氧树脂灌浆材料制备
室温条件下，首先称取环氧树脂，然后再根据试验配方的要求加入一定比例的稀释剂、增韧剂、固化剂等，并搅拌均匀，最后加入填料、骨料，搅拌均匀即可使用。
(2)性能测试
抗压强度按JGJ70—90《建筑砂浆基本性能试验方法》成型，采用华龙压力试验机(YA一2000)进行试验。抗拉强度试块在八字模中成型，按JC／T 408—1991进行拉伸试验。粘结强度的测定，需先制备符合JC／T 408—1991中6．8．1规定的半8字砂浆，然后用环氧树脂灌浆材料对接粘结两个半8字砂浆，养护7天后，按JC／T 408—1991进行试验。
抗弯强度、弯曲模量按ASTM 580—02成型、试验。流动度、收缩率按JGJ70-90进行试验。
3结果与讨论
3．1环氧树脂类型的选择
环氧树脂是含有环氧基的高分子聚合物，它是由环氧氯丙烷和各种多元酚类、多元醇类缩聚而成。根据不同的反应条件，可以制造出不同类型的环氧树脂。以往用做灌浆材料的环氧树脂多为E44型，它的主要优点是粘结力强，收缩性小，稳定性高，缺点主要是低温下粘度很大，操作不便。E51型环氧树脂除具有E44型环氧树脂的优点外，还具有低温条件下粘度相对较低，操作简便，价格适中等特点。因此，本文采用E44型，E51型两种环氧树脂进行研究。
在保持灌浆材料其它组分不变的情况下，采用不同类型的环氧树脂进行试验，试验结果如表1所示。

结果表明：环氧树脂本身的性质对灌浆材料的性能影响很大。采用E51型环氧树脂配制的环氧树脂灌浆材料比E44型有更高的抗压强度和抗拉强度。这可能是由于E51型环氧树脂环氧值更高，含有更多的环氧基，固化后形成的网状结构物更致密所致。另外我们也发现，不同产家生产的同类型环氧树脂制备的灌浆材料性能差别也很大。实验发现，在其他组分配方相同的情况下，采用不同厂家生产的E44型环氧树脂制备的灌浆材料抗压强度相差超过20MPa，因此灌浆材料中环氧树脂的选择需事先试验。
3．2 固化剂的选择及用量
可用于环氧树脂固化的固化剂类型很多，如脂肪族胺类、芳香族胺类，酸酐类、其它树脂类等。现在最常用的环氧树脂固化剂是乙二胺。它能在室温、低温下固化，固化速度快，使用简便，价格合理。主要缺点是刺激性气味太浓，制备时应采取防护措施。现在虽然也开发了一些改性胺类固化剂，毒性有所降低，但固化速度慢，价格高，限制了其应用。因此本文仍采用乙二胺作为固化剂进行研究。在保持灌浆材料其它组分一定的情况下．研究乙二胺用量对环氧树脂固化物抗压强度的影响．试验结果如表2所示。从表2可以看出．乙二胺的用量有个最佳值。乙二胺用量太少．环氧树脂浆液不能完全固化，形成的聚合物平均分子量较低，因此固化物强度较低；用量太大，环氧树脂固化快，放热量大，可操作时间短，并且多余的乙二胺游离出来，固化物的强度同样较低。我们发现，乙二胺的用量为环氧质量8％一10％时灌浆材料具有较好的性能。

3．3 稀释剂的选择及用量
稀释剂可以降低环氧树脂的粘度．满足灌浆材料可灌性的要求。常用的稀释剂有两类：非活性稀释剂和活性稀释剂。非活性稀释剂一般采用丙酮、二甲苯，该类稀释剂不参与环氧树脂的固化反应，仅起到稀释作用；活性稀释剂一般采用低分子量环氧化合物或糠醛一丙酮体系，它们一方面可以降低灌浆材料的粘度，同时结构中含有活性基团，可以参与固化反应，成为网状结构的一部分。但稀释效率较低，同时糠醛酮类稳定性差，毒性强。本文采用二甲苯作为稀释剂，用量控制在环氧树脂用量的5％左右，按所要求的流动性还可以适当调整。二甲苯的用量不能太大，太大不但会增加灌浆材料固化后的体积收缩，而且会降低固化物的强度。
3．4增韧剂的选择及用量
增韧剂可以增加环氧树脂的韧性，提高抗弯及抗冲强度。聚酰胺和邻苯二甲酸二丁酯常作为环氧树脂的增韧剂。聚酰胺含有极性的氨基、羧基及酰胺基，所以比较活泼，也可以作为环氧树脂的固化剂，但固化速度慢。聚酰胺用量不宜太多，太多会使环氧树脂不硬化。当其它组分相同时，两种增韧剂用量对灌浆材料抗压强度的影响如表3所示。

从表3可知，聚酰胺、邻苯二甲酸二丁酯的加入虽然会提高环氧树脂固化物的韧性，但却使固化物的抗压强度略有下降，且聚酰胺比邻苯二甲酸二丁酯更易导致固化物抗压强度下降。从表3还可以看出：邻苯二甲酸二丁酯的加入对提高环氧树脂固化物的抗拉强度有利。
3．5填料、骨料的选择及用量确定
填料的加入可以减少环氧树脂的用量，降低成本。如应用得当，还可以减小热膨胀系数、收缩率、放热温度等。常用的填料有铝粉、铁粉、石英粉、碳酸钙粉、云母粉、石墨粉等，本文采用容易获得的普通硅酸盐水泥作为填料。研究发现，合适的水泥的用量，可以保证水泥的每个粒子都能被树脂润湿，又可以避免用量过大导致灌浆材料粘度增大，使用发生困难。我们发现，水泥用量为环氧树脂用量的75％一120％比较合适。
骨料的加入不仅可以减少环氧树脂的用量，还可以减少环氧树脂固化后体积的收缩。骨料可以采用建筑用砂，但要避免含有水分。如果灌浆处体积较大，还可以加入5~10mm的细卵石。我们研究发现，细卵石的加入有助于提高灌浆材料的抗压强度，但卵石过量时给灌浆操作带来困难。灌浆时，要根据灌浆的位置、大小，适当调整砂、卵石比例才能获得具有良好可灌性的灌浆材料。
4 结论
环氧树脂灌浆材料的各组分对其性能有很大的影响，要选择合适的环氧树脂、固化剂、稀释剂、增韧剂、填料、骨料等类型及用量，才能配制出性能优良的环氧树脂灌浆材料。
5 HY基环曩树瞄灌浆材料的性能及应用
5．1 HY型环氧树脂灌浆材料的性能
本文在环氧树脂中加入不同比例的固化剂、稀释剂、增韧剂、填料、骨料，进行正交试验，研究出具有优良综合性能的HY型环氧树脂灌浆材料，其主要性能如表4所示。

5．2 HY型环氧树脂灌浆材料的工程应用
HY型环氧树脂灌浆材料由于其可灌性好，操作时间长，力学性能优良，可以用于混凝土裂缝修补、混凝土构件的加固补强，机械设备的地脚螺栓、机座与混凝土基础之间的灌浆，预制构件的灌浆等。自研制成功以来，已经在多个工程中应用，取得良好的应用效果。如泉州某厂房锅炉给水泵二次灌浆，灌浆料需承受较大动载，抗弯和抗震要求都较高，收缩率也要求控制在一定范围内。同时，由于灌浆面积很大，要求灌浆材料具有充分的流动性，才能保证灌浆体充分密实，不出现漏缝、疏松等情形。为了满足灌浆需要，我们采用了HY型环氧树脂灌浆材料进行现场灌注，施工性能良好，现场同条件成型、硬化的试块经检测7天抗压强度达到105MPa，抗弯强度达30MPa，其他性能指标也完全满足用户要求。安装的给水泵已正常运转一年多，灌浆面仍保持完好。工程应用表明HY型环氧树脂灌浆材料是一种性能优良的灌浆材料。