树脂砂浆和混凝土基层之间采用柔性树脂过渡层 及相关的几个问题

alexwtt

1、前言

     树脂砂浆，又称聚合物混凝土或树脂混凝土（ploymer concrete）是以高分子聚合物代替水泥类胶结材料与骨料结合而成的一种复合材料。它大量应用于工业厂房的整体防腐蚀地坪，目前国标《工业建筑防腐蚀设计规范》所列树脂砂浆整体面层的推荐材料主要以热固性树脂为主，如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等，这些树脂能满足不同化学介质的抗蚀性能，收到了良好的效果。但热固性树脂固化后收缩大（线收缩率1-3%）的缺点，影响了它大面积的推广使用；尽管配成的砂浆收缩率有所降低（线收缩率0.3-0.7%），但仍不可避免地产生较大的收缩内应力，造成树脂砂浆整体地面的开裂、脱层与翘曲等现象。为此，国外内科研人员围绕降低树脂收缩内应力开层多方面的研究，如从分子结构出发开发低收缩树脂、在树脂中渗入低收缩剂、采用玻璃钢隔离层等。本文从耐蚀不饱和聚酯树脂砂浆面层与混凝土基层之间采用柔性树脂过渡层的思路出发，研究探讨了一种树脂砂浆的防腐蚀构造及其相关的几个问题。

2、树脂砂浆层开裂、脱层的起因

    不饱和聚酯树脂砂浆是一种具有良好力学性能和耐久性的功能材料，其抗压、抗拉和抗弯强度均高于普通混凝土，且表现出优良的耐蚀、抗渗、耐磨和耐水性能。不饱和聚酯树脂固化是一个放热反应过程，其放热反应所产生的热量使树脂砂浆的温度上升，但仍处于流动态到胶凝阶段，它不会产生收缩；在达到放热峰之后，开始降温并产生收缩，收缩越大所产生的拉应力也越大。

    表2.1 所列混凝土、不饱和聚酯树脂砂浆的基本性能。如果5mm厚树脂砂浆在固化过程中线收缩率达到0.3%的话，其固化收缩拉应力将为：

    σ=1/2*ΔL/L*E=1/2*0.3%*1.35*104=20.25Mpa   

       表2.1 混凝土、不饱和聚酯树脂砂浆的基本性能

	抗压强度  Mpa	抗拉强度Mpa	线收缩率    %	膨胀系数    1/℃	抗拉弹性模量Mpa	与砼粘接强度Mpa
混凝土	50	5	1.5-2.0*10-2	1.0*10-5	—	—
树脂砂浆	80-120	9-14	0.3	5-6*10-5	1.35*104	1.5-3.0

   

    由于固化产生的内应力σ超过了树脂砂浆与混凝土的粘接强度及树脂砂浆本身的抗拉强度，因此就不难理解树脂砂浆直接施工于混凝土表面易产生开裂、脱层和翘曲等现象了。

    另一方面由于树脂砂浆的热膨胀系数比混凝土大5-6倍，因此在使用过程中，当温度变化时也会造成树脂砂浆的内应力集中，而引起与混凝土基面脱层现象。

3、柔性树脂用作过渡层的特点

    为了解决混凝土基层与树脂砂浆面层之间的应力作用差异问题，目前国外通常作法是采用柔性树脂作底涂来过渡混凝土基层与树脂砂浆之间的结合。国内上海富晨开发了FUCHEM810柔性底涂专用树脂。

  3.1 FUCHEM810柔性树脂的特点为：

l           耐腐蚀；

l           延伸率高；

l           低的线收缩率和低的固化放热峰温度。

  3.2浇铸体的性能如下：

拉伸强度	45  MPa
拉伸模量	2.7×104 MPa
延伸率	10  %
线收缩率	0.01%

    由于低收缩与高延伸率，使其在树脂砂浆与混凝土结合部起到了消除应力差异的作用；同时为了保证树脂砂浆自身不开裂，应降低树脂砂浆的线收缩率，从理论讲上至少在0.1 %以下。FUCHEM810柔性树脂的具体用法参见上海富晨相关技术文件。

4、树脂砂浆整体面层的构造及其相关的几个问题

  4.1用于FUCHEM防腐蚀地坪的FUCHEM树脂：

    防腐蚀树脂整体地坪的耐化学介质能力，主要取决于其使用的树脂，FUCHEM防腐蚀地坪所用的牌号为：

   FUCHEM 902芳烃型低收缩型UPR（不饱和聚脂树脂）

   FUCHEM 891低收缩型VER（乙烯基酯树脂）

   FUCHEM 892FR 化学阻燃型VER

   FUCHEM 898耐蚀和耐溶剂型VER

   FUCHEM 810柔性底涂树脂

  4.2用于FUCHEM防腐蚀地坪的其它辅助材料

    4.2.1固化体系：

    用于UPR和VER的常温固化体系有：

   ·在施工温度15-30℃之间时，建议采用MEKP和异辛酸钴液；

   ·在施工温度5-15℃低温之间，建议采用MEKP和异辛酸钴液+二甲基苯胺（DMA）。在湿度过高和温度较低时，DMA起到辅助促进剂作用。

    其原因是：在无叔胺时，少量水或游离的二元醇及其它金属盐类可与钴盐形成络合物，降低了钴盐的促进效果，即前述杂质干扰了钴促进剂与过氧化物分解形成的自由基，结果胶凝时间和固化时间都延长，甚至不胶凝；而在芳烃叔胺（如DMA）存在时，叔胺上的氮原子有孤对电子，能与二价钴离子络合，降低了同上述其它杂质的络合能力，有利于过氧化物分解形成自由基。

    4.2.2粗细骨料及粉料

    粗细骨料及粉料必须是干燥洁净的，没有其它植物及粘土之类的杂质，在配合比中，应注意级配，合理的级配对降低树脂砂浆收缩意义重大。

由于碱介质或含氟介质化学品对含硅的粗细骨料及粉料有侵蚀作用，一般均推荐采用硫酸钡粉或重晶石砂及石墨粉作填充料。

石墨粉用于耐碱介质场合时，对MEKP和异辛酸钴液固化体系有阻聚作用，由于品种及处理加工方法的不同，有的石墨粉中含有氧化纳、氧化钾、氧化铁、铬、锰、铁等杂质，而这些微量金属元素又能使钴促进剂“中毒”，而失去作用，一般应通过加入叔胺辅助促进剂来消除其阻聚影响。

    4.2.3含有石蜡的封面料

    不饱和聚酯树脂在其室温固化过程中，由于其表面存在厌氧性，易发粘，因此推介在砂浆做完后，在相应的封面树脂中加入2-5%苯乙烯石蜡溶液，以使表面快速充分固化。

  4.3构造：

	封面料（含腊液）
	稀胶料（0.5mm厚）
	树脂砂浆5mm厚
	接浆料 1道
	后道柔性树脂打底料
	局部刮腻子
	前道柔性树脂打底料

  4.4基层处理和施工

混凝土基层表面处理和施工可按GB《建筑防腐蚀施工及验收规范》要求进行。