湘杰仪器与新老客户研究夯固牌植筋胶的研制及性能测试

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唐：

摘要:本文通过与传统的后锚固技术相比较,提出了研制化学植筋胶的必要性，理清了研制化学植筋胶的思路, 经过试验成功地使产品工业化,结合产品性能论述了不饱和聚酯树脂植筋胶的特点,并结合已有的相关标准提出了其主要性能检测的常用方法。本产品的各项指标达到了或超过了*水平。
关键词:化学植筋　植筋　不饱和聚酯树脂　性能检测　胶粘剂
一、 前言
化学植筋技术（又称后锚固技术）是一种对现有混凝土结构实施简捷有效连接与锚固的专门技术!近年来，化学植筋已经广泛地应用于各类建筑施工、建筑物加固、结构补强、修补及装饰装修中;在公路、涵洞、隧道、铁路、桥梁、矿山及水利等设施中也有应用。
后锚固目前有两种基本方案，机械膨胀（如膨胀螺钉）和化学锚固植筋。前者锚固强度一般较低，而且对基体产生应力不能作为结构性*定位，但造价低，用于临时性低强度的固定，应用很广泛;后者是近十年来发展的新技术，它是通过化学交联固化，使得钢筋和基体相粘接，从而达到锚固的目的。这种方法也被称为“整体锚固法”俗称“钢筋种植”、“化学锚栓”。从使用的场合来看，对其锚固强度要求很高,要求达到预埋的效果，应用在结构、*性固定定位，造价相对较高，目前应用越来越广泛。
化学 锚 固 技术的广泛应用得益于国外两家公司:德国的“慧鱼”和瑞士的“喜利得”。国外一些先进的理念带人中国并在市场的前期作了大量的推广工作。目前，大部分的建筑设计院已经接受了这种锚固方式，使得国内市场已经成熟并在近年内用量呈指数增长。现在市场需求在不断地扩大,已达2500万吨。
在化学锚固技术中，锚固剂的选择显得至关重要和关键，假如一旦出现间题将对人民财产乃至人身安全造成无法估量的损失。国外产品性能稳定，锚固强度高，从“种植”到承载的时间短，能加快工期，更重要的是他们产品的主体树脂能够耐水、冻融、酸碱及老化，能真正达到结构性*锚固粘结。同时他们的产品具有环保性，不含苯乙烯，具有芬芳性，对环境和施工者十分友好。两家国外产品目前占据了市场的主要份额，每年从国内赚走上亿美元的外汇。然而和许多进口产品一样，他们的价格不菲，大大提高了后锚固的造价，从某个角度上来讲他限制了其在某些领域的进一步应用。
我国早应用的植筋锚固胶（或称固定用建筑胶粘剂或称建筑结构胶）一般是环氧基锚固胶,其缺点是胶的成本高“*固化慢”影响后续施工!国内的化学锚固技术初应用在矿业系统，作为临时的支撑固定用。其主体树脂主要采用不饱和聚酷，在促进剂存在下，以过氧化物在常温引发固化，它具有较快的固化速度（一5分钟初始凝胶@25度）和初始锚固强度，在冬天也能施工。但是由于主体树脂含大量的易于水解、不耐酸碱的酷键。因此，该锚固体系在水泥的碱性条件下会逐步水解，导致体系锚固强度快速衰减。因此，用于结构性*锚固显然存在非常大的隐患，从严格意义上讲它不能作为结构性锚固。而且不饱和聚醋一般采用苯乙烯稀释和交联（一30%重量），VOC及气味较大，产品不环保。同时在包装和树脂的存储期上存在一些尚未解决的问题，导致产品的稳定性不高。另外，也有少部分采用环氧树脂锚固的，它具有结构性锚固的强度和耐候、耐酸碱性。但是由于环氧/胺固化体系在室温固化速度偏慢，一般在24小时后才能承载，明显影响施工进度，同时环氧/胺体系的粘结剂，由于胺容易氧化，易对粘接基材产生污染，对施工条件要求较为苛刻。因此，未能在结构性锚固体系中广泛推广。
基于此，研究开发新型的化学锚固材料，以达到进口产品的同样性能，*，大幅度降低国内锚固的费用，显然是化学锚固领域中一个十分迫切也是倍受关注的课题。www高清www正能量污根据建筑植筋锚固的施工工艺要求, 结合不饱和聚酯树脂胶的特点,开发出一种适合建筑植筋锚固的新胶种—夯固牌植筋胶!
二、主要原材料及技术指标
1. 不饱和聚酯树脂见表 1 。
表 1　不饱和聚酯树脂理化指标
外　观
粘度
（Pa.s） 酸值
固含量
（%） 80℃热稳定性（h） 25℃凝胶
时间（min）
淡黄色粘稠液体 0.4～0.5 16～24 61～64 ≥24 8～12
2.填料
填料的加入可以提高强度、降低成本、便于使用,贮运更为安全,其要求是:与胶中的主要组份没有化学反应产生,粒度合适宜于分散,还应与树脂有良好的浸润性,以保证粘接强度的改善, 必要时要进行合理的粒度搭配;应经过干燥和清洗,不得有水、油污、金属杂质等;无毒、不易分解、非易燃易爆的均质固体物;来源容易,价格低廉。 选择的填料见表2。
表 2　填料成份
名　 称 密度（g/m3） 粒度（目） 作　用
滑石粉 2.4～2.9 >200 提高浸润性,降低成本
石英粉 2.2～2.6 60～200 提高强度,降低成本
3.触变剂
触变剂理化指标见表 3
名　 称 比表面积
（m2/g） 平均粒径
（μm） 视密度
（g/l） 1000℃2h
烧失量（%） 4%水分散液的ph值
气相二
氧化硅 200±25 约12 50 小于1% 3.5～4.3
三、配比试验
各组份质量比及胶泥稠度、贮存稳定性见表 4
配比试验情况见表 4
编号 加促进
剂树脂 滑石粉 石英粉 气相二
氧化硅（%） 5℃稠度
（mm） 60℃烘箱放置一个月
1 1.2 0.8 1.8 0 59 严重分层
2 1.2 0.8 1.8 1 54 不分层
3 1.2 0.8 1.5 1 57 稍分层
4 1.2 0.8 1.5 2 45 不分层
5 1.2 0.8 1.5 2 51 不分层
注:此配比试验是在5℃～10℃之间进行的,优的配比适合在春季使用,而冬季和夏季应根据胶的施工性能来调整填料及触变剂的用量。
四、主要性能检测及分析
目前,不饱和聚酯树脂植筋胶还没有相应的国家及行业标准,www高清www正能量污只能综合《建筑胶粘剂通用试验方法》GB/T12954-91、《胶粘剂贮存期的测定方法》GB7751-87、《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法》GB7124-86和《树脂锚杆锚固剂》MT146.1-2002、《混凝土结构后锚固技术规程》JGJ145-2004和《混凝土结构加固设计规范》GB 50367-2006等有关章节内容来进行其性能检测。
1.施工性能试验
（1） 稠度　表示树脂胶泥的软硬程度,以试锥1min沉入的深度来表示。所用仪器及方法按MT146.1-2002中6.3规定进行,表4中4号样稠度值偏小,较难把胶向孔眼中填注,插入钢筋及锚栓比较费力。
（2） 适用期（即凝胶时间）　是指胶配制好后,能维持正常施工所持续的时间。 在施工现场,一般把树脂胶泥与固化剂开始混合到胶泥温度上升2℃的时间定义为适用期,与MT146.1-2002中3.5所定义的凝胶时间对应。根据现场经验,植筋施工中一次配胶量以300g～500g为宜,适用期控制在20～50min为宜（冬季、春秋季30～50min,夏季15～20min） 。适用期的调整可通过调整促进剂和固化剂的掺量来进行。其测定方法可按MT146.1-2002中6.4的规定进行,根据施工温度需要, 测试温度可分为4±1℃、17±1℃、28±1℃3种。
2.抗压强度试验　方法按MT146.1-2002中6.5进行,温度等同于凝胶时间测定时的3种温度, 固化剂的掺量以在此温度下有合适的适用期为准。龄期均为3种温度下的24h。经检测,1～5号样抗压强度均能达到75Mpa 以上,远远超过小规定值（60Mpa）。
3.贮存期试验　 把1～5号样密封放入35℃的烘箱中（以此来缩短试验周期）观察1个月。 从结果看,所有试样均没有凝胶硬化情况发生,其中2、4、5号没有分层现象。但考虑到施工性能及成本,2号样填料比高!成本也低,而施工性能与5号样相当, 所以终选择2号样做进一步性能试验。
4.锚固力试验
试验基体为C30混凝土,仪器为ZY-20锚杆拉力计,锚固胶为2号样品,结果见表5。
锚固力试验结果见表 5
钢筋规格 φ6 Q235圆钢 φ22RL335L螺纹钢
钻孔直径（mm） 8 8 8 28 28 28
锚固深度（mm） 90 90 90 330 330 330
检验拉力（KN） 6.7 6.7 6.7 127.3 127.3 127.3
锚固端状态 未见破坏 未见破坏 未见破坏 未见破坏 未见破坏 未见破坏
极限拉力（KN） 10.3 10.5 10.7 150.5 152.3 151.5
锚固端破坏状态 钢筋颈缩 钢筋颈缩 钢筋颈缩 钢筋颈缩 钢筋颈缩 钢筋颈缩

从植筋过程看,2号样不论对小孔φ6还是大孔φ22mm均填注方便, 钢筋插入阻力小;固化过程中没有因淌胶而造成缺胶情况;施工性能良好,省时省力。　　 综上所述,后以2号配比进行工业化生产。冬季配方成品性能指标见表编6。

冬季配方成品性能指标见表 6
项　　目 指　 标
外观 胶泥为淡黄色白色膏状白色粉末
容重（g/cm3） 1.8～2.0
稠度（mm） 55～60
抗抗压强度（MPa） ≥60
劈裂抗拉强度（MPa） ≥8.5
抗弯强度（MPa） ≥50
钢-钢（钢套筒法）拉伸抗剪强度标准值（MPa） ≥16
不挥发物含量（固体含量）（%） ≥99
固化后适用温度（℃） -30～60
施工温度（℃） -5～25
储存期（25℃以下避光） ≥6个月
五、产品的技术评价
1.本产品通过采用分子设计、剪裁的方法，合成出一类结合环氧树脂具有耐腐蚀、耐候及不饱和聚醋的不饱和性，可以在常温下快速固化等特点。在树脂分子中引人不饱和基团和软、硬嵌段，使得树脂分子具有多重功能性。采用非苯乙烯低挥发性的单官能团及双官能团复合稀释本系，使得整个树脂体系几乎没有任何难闻的气味，并能有效调整固化速度。采用这种树脂体系生产的化学植筋胶无论是锚固强度还是耐水、耐候性、环保要求都能达国外同类产品的水平，产品经国家建筑工程质量监督检验中心，国家建筑材料测试中心检测，检测结果表明该产品各项技术指标均超过企业标准。
2.夯固化学植筋胶与国外产品的性能对比见表 7。
夯固化学植筋胶与国外产品的性能对比见表 7
　 产　　　 品
项　　 目 夯　　固 慧　 鱼 喜利得
产品包装 硬塑注射式 硬塑注射式 软塑注射式
Ⅱ级螺纹钢筋φ20  埋深为300mm 埋深为300mm 埋深为300mm
抗拉设计值（KN） 94.2 94.2 94.2
凝胶时间（min） 12 15 18
平均破坏抗拉力值（KN） 125.2 125.8 129.6
锚固端破坏状态 钢筋颈缩 钢筋颈缩 钢筋颈缩
苯乙烯含量 无 无 无
从以上和国外*产品的对比可以看出:
（1）该产品的设计载荷已经达到了德国“慧鱼”和瑞士“喜利得”设计要求。
（2 ）该产品凝胶时间为12min，分别短于德国“慧鱼”和瑞士“喜利得”。
（3）该产品不含苯乙烯，无毒，无臭味，达到了德国“慧鱼”和瑞士’喜利得”产品的环保要求。夯固化学植筋胶的上述几项技术指标已达到国外同类*产品水平。
六、结束语
经过一年多自行研制生产的化学植筋胶由多家用户试用一致认为性能优，使用方便，经国家建筑材料测试中心，国家建筑工程质量监督检验中心检验，各项技术指标均达到企业标准，主要技术指标达到或超过国外同类产品先进水平。该产品有施工操作方便，固化时间短，粘接强度高，耐水，耐酸碱、耐候性能好等特点。特别适合用于建筑加固改造锚固、幕墙支架固定、机器设备固定、钢结构固定、墙体拉结锚固、以及需要和建筑墙体或者地基固定的场所。该产品在研究、开发中具有如下创新点:
1.采用分子设计、剪裁的原理，使主体树脂兼备刚性、韧性、其粘接强度达到环氧树脂胶同等强度。
2.使 主 体树脂中含不饱和基，固化速度快，在常温下两小时达到强度要求，并能在一5℃条件下固化施工。
3.体系采 用了特殊的稳定剂，使产品在常温条件下至少可以保存一年，而国内一些产品只能满足半年的保质期或者在低温保存。
4.该主体树脂具备耐水、酸、碱性、耐冻融性，能作为*性结构锚固。
5.产品不含苯乙烯、具有环保性、施工中散发出一股清香，无难闻气味，对施工者十分友好。
6.本产品技术线路合理，生产合成过程容易控制，产率高，产品性能优良，达到了先进、国内水平，本产品投放市场以来,得到了许多用户的*,取得了很好的社会经济效益。

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