【摘 要】环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥，在水利、水电和建筑工程上，作为抗磨涂层和混凝土修补材料已经日益重要。但在某些复杂的环境里，比如施工面潮湿或固化温度偏低、而操作时间要求偏快等等，在这些特殊的场合，实践应用时，环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的粘接力、湿润流动性能还存在一些缺陷，为了全面提高环氧树脂与基础混凝土之间的粘接力，本文对环氧树脂原材料的选择和改性工作展开了探索和研究，目的是寻找一个能全面提升环氧砂浆和环氧树脂胶泥物化性能的有效途径。

【关键词】砂浆  胶泥  表面活性剂  固化剂  水利水电

一、前言

环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥作为抗磨涂层在我国水利水电工程中的应用日益广泛、深入。但是，作为环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥，其中的主要组份，无论是有机高分子材料还是硅酸盐、二氧化硅等无机材料，它们都是一些憎水性材料。环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥在施工过程中，都严格要求基础面保持干燥，潮湿面须烘干或充分风干；否则，环氧树脂和基面之间容易产生圆形凹窝现象，粘结面就象不沾油那样发生环状散孔或在界面上会形成水膜，大大降低粘结强度和涂层抗压、抗拉强度，甚至发生短时间即告脱落。

我们根据环氧树脂的主要结构和固化机理进行剖析，认为只有想办法降低环氧树脂在固化反应时的表面张力或界面张力，才能充分提高环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的润湿性和粘接力，而选择合适的表面活性剂是一种简便有效的途径。

表面活性剂分子一般总是由极性的、亲水的部分和非极性的、亲油的碳氢链基团构成。这两部分分别处在分子的两端，形成不对称的亲水分子结构。

经过许多次筛选、比较，在环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥中，我们选择了咪唑啉型两性表面活性剂，它的作用主要用于降低环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的表面张力和改善流平性、提高润湿性，可有效地防止固化物的皱皮、结块和脱落。

二、添加表面活性剂的试验

近年来，混凝土修补技术已成为结构工程的一个重要课题。国内外专家学者对影响环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥与基层界面粘结性能的因素进行了一系列研究，一致认为，由一混凝土结构的损坏程度已相当严重，混凝土修补问题起关注。无论是在陈旧的混凝土基层上修复，还是已建工程的加固、修补，以及用于水工建筑物过流面破坏后的修补；用于公路、桥梁、机场跑道、码头、化工地坪的抗腐蚀、耐磨损防护与修补等等，都要求环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥与混凝土结合为整体工作，特别是要随很大压力和拉力的部位的加固。而在潮湿环境下环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥与混凝土的结合面更是一个薄弱环节，其界面粘结强度一般都低于整浇混凝土的强度，商业大地影响了结构的可靠性。对于大量的混凝土结构物、构筑物，因钢筋锈蚀、混凝寺碳化、冻融循环而造成混凝土剥蚀破坏。处于恶劣的自然环境下工程的修补，固然会导致修补困难，但导致修补失败的主要原因还是环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥与基层混凝土之间的粘结力不足以抵抗各种因素在结合面处产生的附加应力。

为了增加环氧树脂砂浆和环氧胶泥与基层混凝土之间结合面的粘结强度，我们在扩大生产的过程中采取了添加表面活性剂的方法。

1.几种表面活性剂的比较

表面活性剂的性质是由分子的两端，非对称的亲油、亲水分子结构所决定的。

根据表面活性剂在水中的离解度，可分为离子型和非离子型的。离子型的又可分为阳离子型和阴离子型以及两性的表面活剂。另外还有一种电中性的表面活性剂。

非离子型表面活性剂主要有聚乙二醇型、多元醇和聚乙烯亚胺衍生物等三种类型。这类表面活性剂分子结构不能电离、不带电荷，在粘结界面上吸附能力比较弱，主要在水性环氧树脂中使用。在环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的主要组份中，有的带有正电荷，有的带有负电荷，所以选择由阴离子和阳离子所组成化合物就比较适宜，象咪唑啉型：

它是由季胺盐型的阳离子部分和羧酸酯盐型的阴离子部分构成的两性表面活性剂。

通过调研和初步试验，共待定三种不同类型，不同性能的表面活性剂进行以下综合性能试验。

环氧树脂砂浆 主要性能测试结果如下：

2.添加与不添加表面活性剂对照

各种表面活性剂的分子结构、特性和作用机理各不相同，而两性咪唑啉表面活性剂的分子由两部分组成，一部分是与环氧树脂具有强亲和力的聚合链，另一部分是与砂浆或胶泥具有强亲和力的聚合连。这类表面活性剂的适量添加，在环氧树脂的固化过程中，主要是用于降低表面张力和提高润湿性。对于环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥具有提高粘结力、改善流平性、防止凝聚结块及浮皮脱落的作用。

添加咪唑啉表面活性剂用量对固化物性能影响试验结果如下：

从表2综合性能试验中可以看出，表面活性剂不仅种类不同、作用效果也不同。分别在环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥中添加表面活性剂，添加的浓度不一样，润湿分散及增粘的作用效果也不一样。根据生产实践情况，在环氧树脂固化剂中添加量为15～20%左右。在固化剂合成的后阶段添加以后，反应一段时间作用效果最佳。

表面活性剂的添加浓度和反应时间，不但对环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的粘度、分散时间有影响，而且对成品贮存稳定性和固化物粘结力都有很大影响。

3.环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的综合性能

间苯二甲胺经表面活性剂咪唑啉改性生产的灰固化剂，目前已成为环氧树脂砂浆中的重要助剂，至今，工厂已批量生产添加表面活性剂的灰固化剂四十吨，生产环氧树脂砂浆近600吨。

工厂生产的环氧树脂砂浆主要性能抽样测试情况如下表：

4.环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥的应用

表面活性剂添加在环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥中，其固化物已经用于高速过流混凝土表面抗冲磨损、抗气蚀与抗冻融保护层，以及破坏后的修复，用于混凝土建筑物的表面气孔、蜂窝、磨面、沙线等的缺陷修补强与加固处理，用于防止混凝土碳化处理以及混凝土和金属构件的处理外观美化处理。

目前，已在长江三峡、四川二滩水电站、湖北清江水布垭工程、陕西二郎坝工程、黄河三门峡大坝和贵州东风水电站等水电工程中得到了大量的应用，其良好的施工性能和优异的物理化学性能受到了业主和监理的一致好评。

四、结语

综上所述，表面活性剂的应用效果主要表面在以下几点：

1.采用复配型的表面活性剂对环氧树脂固化剂进行改性，不但简而易行，而且效率高。因为，只要准确地利用表面活性剂的分子结构和物化特性，就能明显地提高环氧树脂与基础混凝土或金属板材之间结合面的粘结强度，改良环氧树脂和砂浆和环氧树脂胶泥的物化性能。

2.表面活性剂对环氧树脂固化剂的定向吸附反应会影响环氧树脂流平、分散、润湿、稳定的程度。表面活性剂对固化剂大分子的定向吸附反应，若疏水基向外，固化剂是疏水性的；反之，极性基向外，则固化剂可以转变为亲水性类型。

3.表面活性剂添加的浓度则对固化剂的改性和分散起相当重要的作用。如果表面活性添加浓度得当，就可以明显降低环氧树脂体系的粘度，改善流平性，同时可以根据施工要求，适当地调整固化剂凝胶时间，减少环氧树脂固化反应的内应力。

基于上述分析、测试和扩大生产的应用结果，我们可以认识到咪唑啉型两性表面活性剂，其分子结构具有亲水、亲油的特性，添加在环氧树脂砂浆和环氧树脂胶泥所用的固化剂之中，能显著降低砂浆和胶泥的表面张力和液一液界面张力，是一种具有特殊吸附能力的物质，值得大家进一步研究、推广和应用。

参 考 文 献

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