一種高滲透的水性環氧用于混凝土地面非結構性缺陷修復

                   （長沙新德航化工有限公司 盧學軍）

概述：一種高滲透的水性環氧樹脂，既可以作為混凝土地面的表面處理劑，也可以制作成水性環氧砂漿，用于破舊混凝土地面、路面和環氧地坪的非結構性修復。因為滲透性好，具有剛柔相濟的特點，故粘接強度高，制成的水性環氧砂漿抗壓、抗折強度均較高。使用在混凝土非結構性破壞的修復方面具有施工簡單、無VOC排放、性價比高、社會效益明顯的特點，完全可取代油性環氧樹脂在該領域的應用。

關鍵詞：高滲透水性環氧樹脂   水性環氧砂漿  剛柔相濟  VOC  非結構性修復

混凝土也稱“砼”，由水泥、骨料和水按照一定的比例配制，經攪拌振搗成型，在一定條件下養護成型的人造石材。因原材料豐富，成本低，良好的可塑性和抗壓強度，耐久性、耐水性好，可配合鋼筋形成鋼筋混凝土復合材料，抗拉、抗折、抗開裂的能力大幅度增強，在承重的梁、柱、板等的應用場合被廣泛使用，成為各種建筑工程中不可缺少的材料。

一、常見混凝土表面缺陷及原有修補方案

   固化完成的混凝土結構中，存在著大量空洞和微裂紋，尤其是預制混凝土，因為事先混合，到使用時間可能較長，可能造成提前放熱劇烈，導致混凝土較大的內應力而產生開裂現象，對混凝土結構強度造成較大的影響。常見的混凝土表面非結構性缺陷有以下幾種類型：

1-1表面起灰起皮。即使標號較高的水泥砂漿混凝土，表面起灰也是正常現象，因混凝土形成的表層結構致密性較差，尤其是大氣環境中不斷風化，表層往往在使用過程中脫落成粉塵，給現場環境衛生造成較大的困擾;即使在成型過程中表面經過水泥膩子抹光，該現象也不可避免的存在。

1-2混凝土燒壞。使用預制混凝土，因為混合到使用時間較長，往往一次性裝載體積較大而放熱劇烈；或者混凝土成型后未能按時灑水養護導致混凝土局部蜂窩粉化現象。蜂窩和微裂紋是混凝土常見弊病，防不勝防。

1-3表面沖蝕，露筋露骨。長期遭受雨水沖刷的混凝土很容易出現表面形成麻面，表面孔洞，高低不平，筋骨顯露的現象，如常見的鋼筋暴露銹蝕、石子暴露導致坑坑洼洼等現象。

1-4微裂紋。分為干縮裂紋、溫度裂紋和外力作用下產生的裂紋。基礎下陷或者外力沖撞產生的裂紋需要在結構上做出修復，干縮裂紋和溫度裂紋是混凝土的常見非結構性弊病，裂紋縱橫交錯、縫寬深度不一，處理起來非常麻煩。

1-5表面泛堿。因混凝土的多孔結構，水泥固化不充分，成型后在干濕變換的環境下可見堿液析出，表面白斑狀，既影響外觀，也影響重涂。

1-6預制件缺角斷塊。因使用過程中外力作用導致的缺陷，需要修復。

  1-7原有混凝土修復方案

長期以來，混凝土的非結構性的表面缺陷給人們造成了很大的困擾，希望通過一種低成本的處理方式達到表面修復的效果。低粘度油性環氧樹脂和油性環氧樹脂砂漿在混凝土修復領域已經獲得較為廣泛的應用，但是油性環氧樹脂粘度難以降低，水泥河砂等的添加量受到制約，不僅僅成本高，施工性能也很差，使用工具涂抹比較困難，如通過加入溶劑的方式往往對人體和環境造成較大的危害。如高滲透的糠醛丙酮環氧體系，因為大量加入糠醛丙酮作為稀釋劑降低體系粘度，以達到高滲透的目的，但糠醛丙酮尤其是丙酮揮發性很大，較高的VOC 排放，不符合綠色環保的發展理念，目前已在淘汰之類。

二、高滲透水性環氧樹脂的特點

  因此我們開發了一種水性高滲透環氧用于混凝土表面修復，以取代油性環氧樹脂的方案。

  2-1 A組分采用自乳化環氧樹脂EP380，以雙酚A環氧E51作為基礎樹脂，通過在環氧樹脂結構中接枝親水基，形成具有環氧結構的乳化劑，既可以乳化環氧樹脂，又可以乳化油性固化劑。乳化劑分子結構為環氧樹脂分子結構，對固化物機械性能影響小；EP380固含量56%，不含溶劑，乳膠粒子小至納米級，乳液保質期長，機械強度高；不含溶劑，無VOC 排放，對環境無污染。眾所周知，水的表面張力大，蒸發潛熱高，因此水性環氧往往具有較高的表面張力和較差的滲透性，這也是需要我們著手解決的問題。

2-2  環氧樹脂不能滲透到混凝土的結構中，則難以實現對混凝土的抗滲、補強、防腐的效果。因此，我們對固化劑結構進行了功能性的設計。

2-2-1該固化劑低粘度、不含溶劑，脂環胺改性，耐候性好，具有表面活性劑的分子結構，可以處理河砂，提高砂漿強度；合適的HLB值，使親水性和親油性達到較佳的平衡值，不僅顯著降低體系的表面張力，還具有消泡劑、分散劑的輔助效果，即使在水性體系中，仍表現出跟混凝土界面較低的表面張力和滲透性，對C40混凝土地面能達到》1mm的滲透層，從而有效補強了混凝土的強度，達到抗滲補漏的效果。

2-2-3固化劑為結構增韌型多氨基分子結構，交聯密度高，韌性好，硬度高，耐磨性好，耐酸堿耐水耐腐蝕，剛柔相濟，能舒緩應力，抵抗變形，防止開裂。

2-2-4采用該體系制作的水性環氧砂漿，不僅具有較高的抗壓強度，同時具有較高的抗折強度，對混凝土增韌效果非常明顯。

2-2-5該體系固含量高，無VOC排放，加水稀釋效果好，施工性能好。

2-2-6相比低粘度油性環氧糠醛丙酮體系，不僅無VOC排放，固化速度顯著加快；水泥河砂添加量較大的情況下仍具有較好的施工性能，綜合成本也大幅度降低。

三、高滲透水性環氧的測試

3-1對C40混凝土正拉粘接強度的測試

環境溫度28-33°C,空氣濕度55-75%。采用EP380自乳化環氧乳液配合MH3150，按照100:25配比混合均勻，加水量為A.B兩個組分總量的100%，直接滾涂在清潔處理后的C40混凝土表面。拉拔頭也涂刷膠液一遍，表干20分鐘后放上拉拔頭，稍微受壓，拉拔頭經噴砂處理。同時放置了5個拉拔頭，常溫7天后測試強度，得到一組數據：

數據顯示，該體系具有較高的正拉粘接強度。正常情況下C40混凝土因表面風化強度下降，正拉在2.6MPa左右,即會出現粘接層附近的混凝土層破壞。但因為水性環氧的滲透性較好，滲透進入了混凝土結構中，補強了混凝土的強度，因此測試得到的正拉粘接強度》5.4Mpa，且破壞層次較深。

3-2 對C40混凝土滲透性的測試

環境溫度28-33°C,空氣濕度55-75%。采用EP380自乳化環氧乳液配合MH3150，按照100:25配比混合均勻，加水量為A.B兩個組分總量的100%，直接滾涂在清潔干燥處理后的C40混凝土表面, 24小時后敲開混凝土塊，測試滲透的厚度。其中我們采取了兩種水做對比，一種通用自來水，標注為“A”,另外一種是經過活水器處理的小分子團水，標注為“B”

數據顯示：水性底漆的兩個組分混合均勻加水后再混合，采用自來水的一組滲透層超過1毫米，添加小分子團水的一組達到1.475毫米。小分子團水采用活化器生產，目標是將抱團的大分子團分散成均勻的小分子團甚至單分子，具有進一步降低水的表面張力的效果，因此添加活水后的水性環氧底漆具有更加低的表面張力，所以在混凝土表面具有更好的滲透性。

3-3 水性環氧砂漿抗壓強度和抗折強度、粘接強度的測試

試塊養護條件，環境溫度21-25°C,空氣相對濕度60-80%。

EP380自乳化環氧乳液100份配合MH3150固化劑25份，加水量100份。添加250份425水泥和500份標準砂。抗壓強度和抗折強度成型按照GB/T17671-1999，粘接強度按照JC/T547-2005成型，測試試件3天和28天的強度。

數據顯示：該體系制成的水性環氧砂漿不僅具有較高的抗折強度，抗壓強度也較高，還具有較高的粘接強度。這跟體系尤其是固化劑的分子結構關系很大，該固化劑為多氨基分子結構增韌型，帶有多個增韌基團和剛性基團，剛柔相濟的結構體現在砂漿綜合性能的提升。

四、建議配方和施工方案

4-1、混凝土防塵方案處理

4-4-1將成型干燥的混凝土清掃干凈。可用水沖洗，去除油污等。干燥后表面用打磨機仔細打磨一次，清掃干凈。

4-4-2配備水性高滲透樹脂液體，將EP380和MH3150按照100:25比例混合均勻，現場使用400轉電動攪拌器，攪拌2分鐘。

4-4-3加入60-125份水，現場使用400轉電動攪拌器，攪拌2分鐘。

4-4-4噴涂或者輥涂在地面上，防止積液。低洼處積液則用掃把掃出來。

4-4-5 30分鐘后膠液基本滲透完成，表面無光澤。1小時表干，24小時實干。

4-2表面泛堿、微裂紋和燒壞混凝土處理方案。（同上）

4-3破損的環氧地坪，表面沖蝕，露筋露骨和預制件缺角斷塊的處理。

4-3-1表面清掃干凈

4-3-2配制水性高滲透環氧樹脂液，表面噴涂或者輥涂一層作為界面處理劑使用（同上）

4-3-3配制水性環氧砂漿涂抹處理

4-3-3-1水性環氧樹脂砂漿參考配方：

     Ep380            100

     MH3150           25

     水               100

     425水泥          250

     70-120目河沙     500

合計           975份

4-3-3-2砂漿配制工藝

EP380和MH3150兩組分稱量混合均勻，加入水再混合均勻，再依次加入河沙和水泥，邊加邊混合，直到形成均勻的砂漿，即可施工。現場使用400轉的電動攪拌器。

4-3-3-3施工工藝

將配好的砂漿倒于底漆處理過的混凝土地面或預制件破損處，用鏜刀刮平涂抹光亮即可。

4-3-3-4 后續施工

    如修補破損的環氧地坪，涂抹抹平砂漿后，至少經過3天后，再打磨處理，可刮涂膩子和施工環氧面漆。

五、水性高滲透環氧用于混凝土表面缺陷修復的意義

混凝土表面缺陷隨處可見，如對混凝土地面起塵的處理，投資成本小，操作非常簡單，既經濟又實用。

表面缺陷薄涂砂漿處理的方法，如老舊的混凝土公路路面，一般的水泥砂漿和水泥膩子粘接強度不高，尤其是連續的抗壓和車輪沖擊極易造成破碎剝離，如果整體敲掉重新澆注則材料成本和人工成本太高，采用水性高滲透環氧修補則投資成本低、效果好，原有混凝土路面的強度提高大于30%以上，大幅度延長了使用期限。

另外對于舊的環氧地面的修補很有價值，在原有破損地面（清除后）用水性高滲透環氧砂漿修復，全部打磨一次，再在上面整體做一次面漆，老的環氧地面則可以光亮如新，相比去除老地面推倒重來，大幅度降低了人工成本和材料成本，縮短了工期，延長了地坪的使用壽命。

水性高滲透環氧，性價比高，大幅度節省了成本，為混凝土表面修復提供了經濟實用的可行性方案。

參考文獻：

1、百度文庫  《淺談混凝土表面缺陷修復》吳春華 哈爾濱建筑工程公司 黑龍江 哈爾濱  15000

2、環氧樹脂在水工建筑的應用   魏濤