湘杰儀器與新老客戶研究夯固牌植筋膠的研制及性能測試

膠拉力機(jī)；膠拉力機(jī)維修；膠拉力機(jī)報價

唐：

摘要:本文通過與傳統(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)過試驗成功地使產(chǎn)品工業(yè)化,結(jié)合產(chǎn)品性能論述了不飽和聚酯樹脂植筋膠的特點,并結(jié)合已有的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出了其主要性能檢測的常用方法。本產(chǎn)品的各項指標(biāo)達(dá)到了或超過了*水平。
關(guān)鍵詞:化學(xué)植筋　植筋　不飽和聚酯樹脂　性能檢測　膠粘劑
一、 前言
化學(xué)植筋技術(shù)（又稱后錨固技術(shù)）是一種對現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)實施簡捷有效連接與錨固的專門技術(shù)!近年來，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，而且對基體產(chǎn)生應(yīng)力不能作為結(jié)構(gòu)性*定位，但造價低，用于臨時性低強(qiáng)度的固定，應(yīng)用很廣泛;后者是近十年來發(fā)展的新技術(shù)，它是通過化學(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”。從使用的場合來看，對其錨固強(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，造價相對較高，目前應(yīng)用越來越廣泛。
化學(xué) 錨 固 技術(shù)的廣泛應(yīng)用得益于國外兩家公司:德國的“慧魚”和瑞士的“喜利得”。國外一些先進(jìn)的理念帶人中國并在市場的前期作了大量的推廣工作。目前，大部分的建筑設(shè)計院已經(jīng)接受了這種錨固方式，使得國內(nèi)市場已經(jīng)成熟并在近年內(nèi)用量呈指數(shù)增長。現(xiàn)在市場需求在不斷地擴(kuò)大,已達(dá)2500萬噸。
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)間題將對人民財產(chǎn)乃至人身安全造成無法估量的損失。國外產(chǎn)品性能穩(wěn)定，錨固強(qiáng)度高，從“種植”到承載的時間短，能加快工期，更重要的是他們產(chǎn)品的主體樹脂能夠耐水、凍融、酸堿及老化，能真正達(dá)到結(jié)構(gòu)性*錨固粘結(jié)。同時他們的產(chǎn)品具有環(huán)保性，不含苯乙烯，具有芬芳性，對環(huán)境和施工者十分友好。兩家國外產(chǎn)品目前占據(jù)了市場的主要份額，每年從國內(nèi)賺走上億美元的外匯。然而和許多進(jìn)口產(chǎn)品一樣，他們的價格不菲，大大提高了后錨固的造價，從某個角度上來講他限制了其在某些領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。
我國早應(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,其缺點是膠的成本高“*固化慢”影響后續(xù)施工!國內(nèi)的化學(xué)錨固技術(shù)初應(yīng)用在礦業(yè)系統(tǒng)，作為臨時的支撐固定用。其主體樹脂主要采用不飽和聚酷，在促進(jìn)劑存在下，以過氧化物在常溫引發(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。同時在包裝和樹脂的存儲期上存在一些尚未解決的問題，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小時后才能承載，明顯影響施工進(jìn)度，同時環(huán)氧/胺體系的粘結(jié)劑，由于胺容易氧化，易對粘接基材產(chǎn)生污染，對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，*，大幅度降低國內(nèi)錨固的費用，顯然是化學(xué)錨固領(lǐng)域中一個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)合不飽和聚酯樹脂膠的特點,開發(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. 不飽和聚酯樹脂見表 1 。
表 1　不飽和聚酯樹脂理化指標(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,貯運更為安全,其要求是:與膠中的主要組份沒有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生,粒度合適宜于分散,還應(yīng)與樹脂有良好的浸潤性,以保證粘接強(qiáng)度的改善, 必要時要進(jìn)行合理的粒度搭配;應(yīng)經(jīng)過干燥和清洗,不得有水、油污、金屬雜質(zhì)等;無毒、不易分解、非易燃易爆的均質(zhì)固體物;來源容易,價格低廉。 選擇的填料見表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
各組份質(zhì)量比及膠泥稠度、貯存穩(wěn)定性見表 4
配比試驗情況見表 4
編號 加促進(jìn)
劑樹脂 滑石粉 石英粉 氣相二
氧化硅（%） 5℃稠度
（mm） 60℃烘箱放置一個月
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)膠的施工性能來調(diào)整填料及觸變劑的用量。
四、主要性能檢測及分析
目前,不飽和聚酯樹脂植筋膠還沒有相應(yīng)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),我們只能綜合《建筑膠粘劑通用試驗方法》GB/T12954-91、《膠粘劑貯存期的測定方法》GB7751-87、《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測定方法》GB7124-86和《樹脂錨桿錨固劑》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)計規(guī)范》GB 50367-2006等有關(guān)章節(jié)內(nèi)容來進(jìn)行其性能檢測。
1.施工性能試驗
（1） 稠度　表示樹脂膠泥的軟硬程度,以試錐1min沉入的深度來表示。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力。
（2） 適用期（即凝膠時間）　是指膠配制好后,能維持正常施工所持續(xù)的時間。 在施工現(xiàn)場,一般把樹脂膠泥與固化劑開始混合到膠泥溫度上升2℃的時間定義為適用期,與MT146.1-2002中3.5所定義的凝膠時間對應(yīng)。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗,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)整可通過調(diào)整促進(jìn)劑和固化劑的摻量來進(jìn)行。其測定方法可按MT146.1-2002中6.4的規(guī)定進(jìn)行,根據(jù)施工溫度需要, 測試溫度可分為4±1℃、17±1℃、28±1℃3種。
2.抗壓強(qiáng)度試驗　方法按MT146.1-2002中6.5進(jìn)行,溫度等同于凝膠時間測定時的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,1～5號樣抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到75Mpa 以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過小規(guī)定值（60Mpa）。
3.貯存期試驗　 把1～5號樣密封放入35℃的烘箱中（以此來縮短試驗周期）觀察1個月。 從結(jié)果看,所有試樣均沒有凝膠硬化情況發(fā)生,其中2、4、5號沒有分層現(xiàn)象。但考慮到施工性能及成本,2號樣填料比高!成本也低,而施工性能與5號樣相當(dāng), 所以終選擇2號樣做進(jìn)一步性能試驗。
4.錨固力試驗
試驗基體為C30混凝土,儀器為ZY-20錨桿拉力計,錨固膠為2號樣品,結(jié)果見表5。
錨固力試驗結(jié)果見表 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
檢驗拉力（KN） 6.7 6.7 6.7 127.3 127.3 127.3
錨固端狀態(tài) 未見破壞 未見破壞 未見破壞 未見破壞 未見破壞 未見破壞
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

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

冬季配方成品性能指標(biāo)見表 6
項　　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
儲存期（25℃以下避光） ≥6個月
五、產(chǎn)品的技術(shù)評價
1.本產(chǎn)品通過采用分子設(shè)計、剪裁的方法，合成出一類結(jié)合環(huán)氧樹脂具有耐腐蝕、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。在樹脂分子中引人不飽和基團(tuán)和軟、硬嵌段，使得樹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，使得整個樹脂體系幾乎沒有任何難聞的氣味，并能有效調(diào)整固化速度。采用這種樹脂體系生產(chǎn)的化學(xué)植筋膠無論是錨固強(qiáng)度還是耐水、耐候性、環(huán)保要求都能達(dá)國外同類產(chǎn)品的水平，產(chǎn)品經(jīng)國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，國家建筑材料測試中心檢測，檢測結(jié)果表明該產(chǎn)品各項技術(shù)指標(biāo)均超過企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2.夯固化學(xué)植筋膠與國外產(chǎn)品的性能對比見表 7。
夯固化學(xué)植筋膠與國外產(chǎn)品的性能對比見表 7
　 產(chǎn)　　　 品
項　　 目 夯　　固 慧　 魚 喜利得
產(chǎn)品包裝 硬塑注射式 硬塑注射式 軟塑注射式
Ⅱ級螺紋鋼筋φ20  埋深為300mm 埋深為300mm 埋深為300mm
抗拉設(shè)計值（KN） 94.2 94.2 94.2
凝膠時間（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 無 無
從以上和國外*產(chǎn)品的對比可以看出:
（1）該產(chǎn)品的設(shè)計載荷已經(jīng)達(dá)到了德國“慧魚”和瑞士“喜利得”設(shè)計要求。
（2 ）該產(chǎn)品凝膠時間為12min，分別短于德國“慧魚”和瑞士“喜利得”。
（3）該產(chǎn)品不含苯乙烯，無毒，無臭味，達(dá)到了德國“慧魚”和瑞士’喜利得”產(chǎn)品的環(huán)保要求。夯固化學(xué)植筋膠的上述幾項技術(shù)指標(biāo)已達(dá)到國外同類*產(chǎn)品水平。
六、結(jié)束語
經(jīng)過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)國家建筑材料測試中心，國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢驗，各項技術(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)到或超過國外同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。該產(chǎn)品有施工操作方便，固化時間短，粘接強(qiáng)度高，耐水，耐酸堿、耐候性能好等特點。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所。該產(chǎn)品在研究、開發(fā)中具有如下創(chuàng)新點:
1.采用分子設(shè)計、剪裁的原理，使主體樹脂兼?zhèn)鋭傂?、韌性、其粘接強(qiáng)度達(dá)到環(huán)氧樹脂膠同等強(qiáng)度。
2.使 主 體樹脂中含不飽和基，固化速度快，在常溫下兩小時達(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，無難聞氣味，對施工者十分友好。
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)、國內(nèi)水平，本產(chǎn)品投放市場以來,得到了許多用戶的*,取得了很好的社會經(jīng)濟(jì)效益。

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