湘杰儀器與新老客戶研究夯固牌植筋膠的研制及性能測(cè)試

膠拉力機(jī)；膠拉力機(jī)維修；膠拉力機(jī)報(bào)價(jià)

唐：

摘要:本文通過(guò)與傳統(tǒng)的后錨固技術(shù)相比較,提出了研制化學(xué)植筋膠的必要性，理清了研制化學(xué)植筋膠的思路, 經(jīng)過(guò)試驗(yàn)成功地使產(chǎn)品工業(yè)化,結(jié)合產(chǎn)品性能論述了不飽和聚酯樹(shù)脂植筋膠的特點(diǎn),并結(jié)合已有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出了其主要性能檢測(cè)的常用方法。本產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了或超過(guò)了*水平。
關(guān)鍵詞:化學(xué)植筋　植筋　不飽和聚酯樹(shù)脂　性能檢測(cè)　膠粘劑
一、 前言
化學(xué)植筋技術(shù)（又稱后錨固技術(shù)）是一種對(duì)現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)施簡(jiǎn)捷有效連接與錨固的專門(mén)技術(shù)!近年來(lái)，化學(xué)植筋已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于各類建筑施工、建筑物加固、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、修補(bǔ)及裝飾裝修中;在公路、涵洞、隧道、鐵路、橋梁、礦山及水利等設(shè)施中也有應(yīng)用。
后錨固目前有兩種基本方案，機(jī)械膨脹（如膨脹螺釘）和化學(xué)錨固植筋。前者錨固強(qiáng)度一般較低，而且對(duì)基體產(chǎn)生應(yīng)力不能作為結(jié)構(gòu)性*定位，但造價(jià)低，用于臨時(shí)性低強(qiáng)度的固定，應(yīng)用很廣泛;后者是近十年來(lái)發(fā)展的新技術(shù)，它是通過(guò)化學(xué)交聯(lián)固化，使得鋼筋和基體相粘接，從而達(dá)到錨固的目的。這種方法也被稱為“整體錨固法”俗稱“鋼筋種植”、“化學(xué)錨栓”。從使用的場(chǎng)合來(lái)看，對(duì)其錨固強(qiáng)度要求很高,要求達(dá)到預(yù)埋的效果，應(yīng)用在結(jié)構(gòu)、*性固定定位，造價(jià)相對(duì)較高，目前應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
化學(xué) 錨 固 技術(shù)的廣泛應(yīng)用得益于國(guó)外兩家公司:德國(guó)的“慧魚(yú)”和瑞士的“喜利得”。國(guó)外一些先進(jìn)的理念帶人中國(guó)并在市場(chǎng)的前期作了大量的推廣工作。目前，大部分的建筑設(shè)計(jì)院已經(jīng)接受了這種錨固方式，使得國(guó)內(nèi)市場(chǎng)已經(jīng)成熟并在近年內(nèi)用量呈指數(shù)增長(zhǎng)?，F(xiàn)在市場(chǎng)需求在不斷地?cái)U(kuò)大,已達(dá)2500萬(wàn)噸。
在化學(xué)錨固技術(shù)中，錨固劑的選擇顯得至關(guān)重要和關(guān)鍵，假如一旦出現(xiàn)間題將對(duì)人民財(cái)產(chǎn)乃至人身安全造成無(wú)法估量的損失。國(guó)外產(chǎn)品性能穩(wěn)定，錨固強(qiáng)度高，從“種植”到承載的時(shí)間短，能加快工期，更重要的是他們產(chǎn)品的主體樹(shù)脂能夠耐水、凍融、酸堿及老化，能真正達(dá)到結(jié)構(gòu)性*錨固粘結(jié)。同時(shí)他們的產(chǎn)品具有環(huán)保性，不含苯乙烯，具有芬芳性，對(duì)環(huán)境和施工者十分友好。兩家國(guó)外產(chǎn)品目前占據(jù)了市場(chǎng)的主要份額，每年從國(guó)內(nèi)賺走上億美元的外匯。然而和許多進(jìn)口產(chǎn)品一樣，他們的價(jià)格不菲，大大提高了后錨固的造價(jià)，從某個(gè)角度上來(lái)講他限制了其在某些領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。
我國(guó)早應(yīng)用的植筋錨固膠（或稱固定用建筑膠粘劑或稱建筑結(jié)構(gòu)膠）一般是環(huán)氧基錨固膠,其缺點(diǎn)是膠的成本高“*固化慢”影響后續(xù)施工!國(guó)內(nèi)的化學(xué)錨固技術(shù)初應(yīng)用在礦業(yè)系統(tǒng)，作為臨時(shí)的支撐固定用。其主體樹(shù)脂主要采用不飽和聚酷，在促進(jìn)劑存在下，以過(guò)氧化物在常溫引發(fā)固化，它具有較快的固化速度（一5分鐘初始凝膠@25度）和初始錨固強(qiáng)度，在冬天也能施工。但是由于主體樹(shù)脂含大量的易于水解、不耐酸堿的酷鍵。因此，該錨固體系在水泥的堿性條件下會(huì)逐步水解，導(dǎo)致體系錨固強(qiáng)度快速衰減。因此，用于結(jié)構(gòu)性*錨固顯然存在非常大的隱患，從嚴(yán)格意義上講它不能作為結(jié)構(gòu)性錨固。而且不飽和聚醋一般采用苯乙烯稀釋和交聯(lián)（一30%重量），VOC及氣味較大，產(chǎn)品不環(huán)保。同時(shí)在包裝和樹(shù)脂的存儲(chǔ)期上存在一些尚未解決的問(wèn)題，導(dǎo)致產(chǎn)品的穩(wěn)定性不高。另外，也有少部分采用環(huán)氧樹(shù)脂錨固的，它具有結(jié)構(gòu)性錨固的強(qiáng)度和耐候、耐酸堿性。但是由于環(huán)氧/胺固化體系在室溫固化速度偏慢，一般在24小時(shí)后才能承載，明顯影響施工進(jìn)度，同時(shí)環(huán)氧/胺體系的粘結(jié)劑，由于胺容易氧化，易對(duì)粘接基材產(chǎn)生污染，對(duì)施工條件要求較為苛刻。因此，未能在結(jié)構(gòu)性錨固體系中廣泛推廣。
基于此，研究開(kāi)發(fā)新型的化學(xué)錨固材料，以達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品的同樣性能，*，大幅度降低國(guó)內(nèi)錨固的費(fèi)用，顯然是化學(xué)錨固領(lǐng)域中一個(gè)十分迫切也是倍受關(guān)注的課題。我們根據(jù)建筑植筋錨固的施工工藝要求, 結(jié)合不飽和聚酯樹(shù)脂膠的特點(diǎn),開(kāi)發(fā)出一種適合建筑植筋錨固的新膠種—夯固牌植筋膠!
二、主要原材料及技術(shù)指標(biāo)
1. 不飽和聚酯樹(shù)脂見(jiàn)表 1 。
表 1　不飽和聚酯樹(shù)脂理化指標(biāo)
外　觀
粘度
（Pa.s） 酸值
固含量
（%） 80℃熱穩(wěn)定性（h） 25℃凝膠
時(shí)間（min）
淡黃色粘稠液體 0.4～0.5 16～24 61～64 ≥24 8～12
2.填料
填料的加入可以提高強(qiáng)度、降低成本、便于使用,貯運(yùn)更為安全,其要求是:與膠中的主要組份沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生,粒度合適宜于分散,還應(yīng)與樹(shù)脂有良好的浸潤(rùn)性,以保證粘接強(qiáng)度的改善, 必要時(shí)要進(jìn)行合理的粒度搭配;應(yīng)經(jīng)過(guò)干燥和清洗,不得有水、油污、金屬雜質(zhì)等;無(wú)毒、不易分解、非易燃易爆的均質(zhì)固體物;來(lái)源容易,價(jià)格低廉。 選擇的填料見(jiàn)表2。
表 2　填料成份
名　 稱 密度（g/m3） 粒度（目） 作　用
滑石粉 2.4～2.9 >200 提高浸潤(rùn)性,降低成本
石英粉 2.2～2.6 60～200 提高強(qiáng)度,降低成本
3.觸變劑
觸變劑理化指標(biāo)見(jiàn)表 3
名　 稱 比表面積
（m2/g） 平均粒徑
（μm） 視密度
（g/l） 1000℃2h
燒失量（%） 4%水分散液的ph值
氣相二
氧化硅 200±25 約12 50 小于1% 3.5～4.3
三、配比試驗(yàn)
各組份質(zhì)量比及膠泥稠度、貯存穩(wěn)定性見(jiàn)表 4
配比試驗(yàn)情況見(jiàn)表 4
編號(hào) 加促進(jìn)
劑樹(shù)脂 滑石粉 石英粉 氣相二
氧化硅（%） 5℃稠度
（mm） 60℃烘箱放置一個(gè)月
1 1.2 0.8 1.8 0 59 嚴(yán)重分層
2 1.2 0.8 1.8 1 54 不分層
3 1.2 0.8 1.5 1 57 稍分層
4 1.2 0.8 1.5 2 45 不分層
5 1.2 0.8 1.5 2 51 不分層
注:此配比試驗(yàn)是在5℃～10℃之間進(jìn)行的,優(yōu)的配比適合在春季使用,而冬季和夏季應(yīng)根據(jù)膠的施工性能來(lái)調(diào)整填料及觸變劑的用量。
四、主要性能檢測(cè)及分析
目前,不飽和聚酯樹(shù)脂植筋膠還沒(méi)有相應(yīng)的國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),我們只能綜合《建筑膠粘劑通用試驗(yàn)方法》GB/T12954-91、《膠粘劑貯存期的測(cè)定方法》GB7751-87、《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測(cè)定方法》GB7124-86和《樹(shù)脂錨桿錨固劑》MT146.1-2002、《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》JGJ145-2004和《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50367-2006等有關(guān)章節(jié)內(nèi)容來(lái)進(jìn)行其性能檢測(cè)。
1.施工性能試驗(yàn)
（1） 稠度　表示樹(shù)脂膠泥的軟硬程度,以試錐1min沉入的深度來(lái)表示。所用儀器及方法按MT146.1-2002中6.3規(guī)定進(jìn)行,表4中4號(hào)樣稠度值偏小,較難把膠向孔眼中填注,插入鋼筋及錨栓比較費(fèi)力。
（2） 適用期（即凝膠時(shí)間）　是指膠配制好后,能維持正常施工所持續(xù)的時(shí)間。 在施工現(xiàn)場(chǎng),一般把樹(shù)脂膠泥與固化劑開(kāi)始混合到膠泥溫度上升2℃的時(shí)間定義為適用期,與MT146.1-2002中3.5所定義的凝膠時(shí)間對(duì)應(yīng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),植筋施工中一次配膠量以300g～500g為宜,適用期控制在20～50min為宜（冬季、春秋季30～50min,夏季15～20min） 。適用期的調(diào)整可通過(guò)調(diào)整促進(jìn)劑和固化劑的摻量來(lái)進(jìn)行。其測(cè)定方法可按MT146.1-2002中6.4的規(guī)定進(jìn)行,根據(jù)施工溫度需要, 測(cè)試溫度可分為4±1℃、17±1℃、28±1℃3種。
2.抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)　方法按MT146.1-2002中6.5進(jìn)行,溫度等同于凝膠時(shí)間測(cè)定時(shí)的3種溫度, 固化劑的摻量以在此溫度下有合適的適用期為準(zhǔn)。齡期均為3種溫度下的24h。經(jīng)檢測(cè),1～5號(hào)樣抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到75Mpa 以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)小規(guī)定值（60Mpa）。
3.貯存期試驗(yàn)　 把1～5號(hào)樣密封放入35℃的烘箱中（以此來(lái)縮短試驗(yàn)周期）觀察1個(gè)月。 從結(jié)果看,所有試樣均沒(méi)有凝膠硬化情況發(fā)生,其中2、4、5號(hào)沒(méi)有分層現(xiàn)象。但考慮到施工性能及成本,2號(hào)樣填料比高!成本也低,而施工性能與5號(hào)樣相當(dāng), 所以終選擇2號(hào)樣做進(jìn)一步性能試驗(yàn)。
4.錨固力試驗(yàn)
試驗(yàn)基體為C30混凝土,儀器為ZY-20錨桿拉力計(jì),錨固膠為2號(hào)樣品,結(jié)果見(jiàn)表5。
錨固力試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表 5
鋼筋規(guī)格 φ6 Q235圓鋼 φ22RL335L螺紋鋼
鉆孔直徑（mm） 8 8 8 28 28 28
錨固深度（mm） 90 90 90 330 330 330
檢驗(yàn)拉力（KN） 6.7 6.7 6.7 127.3 127.3 127.3
錨固端狀態(tài) 未見(jiàn)破壞 未見(jiàn)破壞 未見(jiàn)破壞 未見(jiàn)破壞 未見(jiàn)破壞 未見(jiàn)破壞
極限拉力（KN） 10.3 10.5 10.7 150.5 152.3 151.5
錨固端破壞狀態(tài) 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮

從植筋過(guò)程看,2號(hào)樣不論對(duì)小孔φ6還是大孔φ22mm均填注方便, 鋼筋插入阻力小;固化過(guò)程中沒(méi)有因淌膠而造成缺膠情況;施工性能良好,省時(shí)省力?！　?綜上所述,后以2號(hào)配比進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。冬季配方成品性能指標(biāo)見(jiàn)表編6。

冬季配方成品性能指標(biāo)見(jiàn)表 6
項(xiàng)　　目 指　 標(biāo)
外觀 膠泥為淡黃色白色膏狀白色粉末
容重（g/cm3） 1.8～2.0
稠度（mm） 55～60
抗抗壓強(qiáng)度（MPa） ≥60
劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa） ≥8.5
抗彎強(qiáng)度（MPa） ≥50
鋼-鋼（鋼套筒法）拉伸抗剪強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa） ≥16
不揮發(fā)物含量（固體含量）（%） ≥99
固化后適用溫度（℃） -30～60
施工溫度（℃） -5～25
儲(chǔ)存期（25℃以下避光） ≥6個(gè)月
五、產(chǎn)品的技術(shù)評(píng)價(jià)
1.本產(chǎn)品通過(guò)采用分子設(shè)計(jì)、剪裁的方法，合成出一類結(jié)合環(huán)氧樹(shù)脂具有耐腐蝕、耐候及不飽和聚醋的不飽和性，可以在常溫下快速固化等特點(diǎn)。在樹(shù)脂分子中引人不飽和基團(tuán)和軟、硬嵌段，使得樹(shù)脂分子具有多重功能性。采用非苯乙烯低揮發(fā)性的單官能團(tuán)及雙官能團(tuán)復(fù)合稀釋本系，使得整個(gè)樹(shù)脂體系幾乎沒(méi)有任何難聞的氣味，并能有效調(diào)整固化速度。采用這種樹(shù)脂體系生產(chǎn)的化學(xué)植筋膠無(wú)論是錨固強(qiáng)度還是耐水、耐候性、環(huán)保要求都能達(dá)國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，產(chǎn)品經(jīng)國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，國(guó)家建筑材料測(cè)試中心檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明該產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過(guò)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2.夯固化學(xué)植筋膠與國(guó)外產(chǎn)品的性能對(duì)比見(jiàn)表 7。
夯固化學(xué)植筋膠與國(guó)外產(chǎn)品的性能對(duì)比見(jiàn)表 7
　 產(chǎn)　　　 品
項(xiàng)　　 目 夯　　固 慧　 魚(yú) 喜利得
產(chǎn)品包裝 硬塑注射式 硬塑注射式 軟塑注射式
Ⅱ級(jí)螺紋鋼筋φ20  埋深為300mm 埋深為300mm 埋深為300mm
抗拉設(shè)計(jì)值（KN） 94.2 94.2 94.2
凝膠時(shí)間（min） 12 15 18
平均破壞抗拉力值（KN） 125.2 125.8 129.6
錨固端破壞狀態(tài) 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮
苯乙烯含量 無(wú) 無(wú) 無(wú)
從以上和國(guó)外*產(chǎn)品的對(duì)比可以看出:
（1）該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)載荷已經(jīng)達(dá)到了德國(guó)“慧魚(yú)”和瑞士“喜利得”設(shè)計(jì)要求。
（2 ）該產(chǎn)品凝膠時(shí)間為12min，分別短于德國(guó)“慧魚(yú)”和瑞士“喜利得”。
（3）該產(chǎn)品不含苯乙烯，無(wú)毒，無(wú)臭味，達(dá)到了德國(guó)“慧魚(yú)”和瑞士’喜利得”產(chǎn)品的環(huán)保要求。夯固化學(xué)植筋膠的上述幾項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)外同類*產(chǎn)品水平。
六、結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)一年多自行研制生產(chǎn)的化學(xué)植筋膠由多家用戶試用一致認(rèn)為性能優(yōu)，使用方便，經(jīng)國(guó)家建筑材料測(cè)試中心，國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)國(guó)外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。該產(chǎn)品有施工操作方便，固化時(shí)間短，粘接強(qiáng)度高，耐水，耐酸堿、耐候性能好等特點(diǎn)。特別適合用于建筑加固改造錨固、幕墻支架固定、機(jī)器設(shè)備固定、鋼結(jié)構(gòu)固定、墻體拉結(jié)錨固、以及需要和建筑墻體或者地基固定的場(chǎng)所。該產(chǎn)品在研究、開(kāi)發(fā)中具有如下創(chuàng)新點(diǎn):
1.采用分子設(shè)計(jì)、剪裁的原理，使主體樹(shù)脂兼?zhèn)鋭傂?、韌性、其粘接強(qiáng)度達(dá)到環(huán)氧樹(shù)脂膠同等強(qiáng)度。
2.使 主 體樹(shù)脂中含不飽和基，固化速度快，在常溫下兩小時(shí)達(dá)到強(qiáng)度要求，并能在一5℃條件下固化施工。
3.體系采 用了特殊的穩(wěn)定劑，使產(chǎn)品在常溫條件下至少可以保存一年，而國(guó)內(nèi)一些產(chǎn)品只能滿足半年的保質(zhì)期或者在低溫保存。
4.該主體樹(shù)脂具備耐水、酸、堿性、耐凍融性，能作為*性結(jié)構(gòu)錨固。
5.產(chǎn)品不含苯乙烯、具有環(huán)保性、施工中散發(fā)出一股清香，無(wú)難聞氣味，對(duì)施工者十分友好。
6.本產(chǎn)品技術(shù)線路合理，生產(chǎn)合成過(guò)程容易控制，產(chǎn)率高，產(chǎn)品性能優(yōu)良，達(dá)到了先進(jìn)、國(guó)內(nèi)水平，本產(chǎn)品投放市場(chǎng)以來(lái),得到了許多用戶的*,取得了很好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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