混凝土固化范文

混凝土固化范文（精选9篇）

混凝土固化 第1篇

关键词：液态固化剂,地面施工,基层处理,质量控制

0 引言

随着时代的进步, 人们对走在脚下的路面越来越重视, 从以前的水泥地面、水磨石地面再到现在很受欢迎的环氧地坪地面和混凝土密封固化剂地面。地面的转变, 证明我们的国家在不断的进步, 生活水平在不断的提高。普通的水泥、水磨石地面具有耐久性不足的特点, 环氧地坪价格相对较高。在工程地面施工中, 考虑到成本和质量的要求, 密封混凝土液态固化剂地面具有高度耐磨、耐压、耐冲击、防渗水、防渗油等优点, 既满足了质量高要求, 也实现了低成本, 在一定程度上是其他地面无法比拟的。九江市八里湖新区某大型公共建筑, 总建筑面积13.7万m2, 该项目地下两层停车场4.5万m2, 均采用混凝土液态固化剂施工, 取得了良好的社会及经济效益。

1 施工工艺原理

混凝土液态固化剂是一种无毒、无味、不燃的水性产品, 它有几个非常重要的作用:密封、硬化、防尘、耐磨、可抛光。混凝土液态固化剂在混凝土上不是涂层, 因此, 它有效地解决了环氧、蜡等高分子表面处理材料易剥落、易磨损及老化等问题;它也不是用固体去填充混凝土之间的空隙, 而是通过固化剂充分渗透到混凝土中去, 产生化学作用改变混凝土结构, 在三维空间形成一个整体的结构, 加强混凝土的稳定性和提升混凝土的强度, 使其密封、硬化、防尘。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

2.2 操作要点

1) 施工准备。a.根据技术核定单编制地下室固化剂地面施工方案。b.施工节点大样见图2。c.根据图纸确定施工范围。

2) 基层处理。用打磨机带磨盘带水全面打磨多遍, 以清除表面浮浆。用吸尘器吸掉水分和泥浆, 反复清洗, 直至无泥水为止。

3) 涂刷密封固化剂及超精细抛光。用尘拖刷涂混凝土液态固化剂A, 保证地坪3 h以上足够湿润, 使得产品足够渗透, 保证地坪用料处于富余状态。如有干燥处, 用尘拖涂抹干燥处, 使之保持润湿状态。3 h后, 使用1 000目、1 500目、2 000目磨片依次打磨地面, 晾干约需4 h以上。用尘拖涂刷混凝土液态固化剂B, 用3 000目磨片抛光处理, 直到固化剂干燥为止, 横竖各一次。

3 材料与设备

1) 本工法使用的材料与设备见表1。

2) 劳动力组织见表2。

4 质量控制

4.1 工程质量控制标准

本工法主要遵照以下国家标准、规范:GBJ 209—83地面与楼面工程施工及验收规范、GB 50037—96建筑地面设计规范、GB50204—92混凝土结构工程施工及验收规范。

4.2 质量保证措施

1) 固化剂材料, 应按设计要求选用, 并符合本规程及国家和江西省有关标准的要求。2) 混凝土强度要求C25以上。3) 施工前基层应达到清洁, 旧地面应先除去表面涂层及油污。4) 平整度要求2 m靠尺最大高差小于3 mm。5) 施工温度:4℃<地面温度<35℃。

5 效果分析

混凝土固化 第2篇

严重起砂现象，表现为较大的砂子混凝土颗粒不断脱落。遇见这种情况应该赶快修理地面。ZX-A 混凝土密封固化剂性能优势：

1、永久性提高强度和硬度

能使水泥、混凝土的组成成分固化为一坚硬实体，以三维空间网状结构增加水泥、混凝土的密实度、强度和硬度，并极大地提高了混凝土的耐磨能力和表面耐腐蚀性。做好的表面，使用越久光泽度越高。

2、永久性密封、抗渗

固化剂与基体同寿命，通过纳米级颗粒的深入渗透，使水泥、混凝土孔隙在生命周期中永久地被密封，可抗任何污物和渗透性物质的渗入。

3、永久性养护水泥、混凝土

与水泥、混凝土成分发生化学反应保留住对水化过程中极为重要的水，使水泥、混凝土处于良好的环境下养护水泥、混凝土。对新混凝土面层有效抑制细微裂纹及温差裂缝的产生。

4、永久性不起砂、不起尘

本品与水泥、混凝土中的硅酸盐发生化学反应，永久的固化可由表面空隙释出的混凝土微粒，从而防止起灰起砂。

5、永久性的免维护

无需打蜡，仅需清水或肥皂水清洗。

6、永久性提高抗压强度

通过纳米级的无机聚合物填充从根本上解决水泥、混凝土表面强度不够、内外强度不一致的问题，增加水泥、混凝土抗压强度

7、极强的界面偶联附着性

经固化的表面，对于上漆、上涂料、防水材料、结合剂及地板材料的使用，均有较好的附着性。

8、绿色低碳环保 本品无毒、无味、不燃，生产过程绿色环保，能有效延长建筑物使用寿命，减少翻新重建过程中的水泥材料的消耗、能耗和污染。

9、便捷的施工

施工简单便捷且对周围环境无影响。主要功能：

1、增加面层的密实度硬度和密度。

2、增加密封性和抗渗透性，防水防油污渗透

3、增加耐久性，延长使用寿命

4、增加表面光泽度，使其更加美观

5、填充表面空隙，减少起灰起砂

6、减少后期维护成本，无需打蜡。ZX混凝土密封固化剂作用：

1.增强高承载混凝土的耐磨、抗冲及防渗性能。

2.增强高人流、高交通流量地面的耐磨性及抗冲击性。

3.提供渗透所达到深度的永久保护。

4.减少混凝土表面微丝细孔，提高对大部分有机酸、碱类、化工盐、食品、脂肪、燃油、润滑油及类似溶剂的抗化学性能。

5.强化、密封松软或起尘的混凝土，使其更密实、防尘。

6.提高松散、强度低的混凝土的粘结性能 技术指标：

（1）表面硬度提高50%以上。（2）耐磨损提高45%。（3）抗风化提高67%。（4）抗渗性降低75%。（5）粘结性超过350Pa（6）防滑性摩擦系数大于0.54.（7）活性成分18-30%

施工步骤：

1、基面处理：用翻新机清除疏松面层，空鼓部位另作处理。

2、破损修补：使用修补材料修补。

3、找平：使用地坪翻新机加地坪磨片（水磨或干磨）；

4、粗磨：使用50-200号 地坪磨片（水磨或干磨）。

5、渗透处理：使用混凝土液体硬化剂硬化处理。

6、细磨：使用200-300号地坪磨片（水磨或干磨）；

混凝土固化 第3篇

1.1 概念不同

1.1.1 混凝土的概念

混凝土简称为“混凝土是以胶凝材料、水、粗细骨料及其它外掺材料按适当比例拌制、可按人的要求和愿望经浇筑成型、养护、经一定时间硬化而成的人造石材。

1.1.2 水泥砂浆的概念

水泥砂浆:是水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆。

1.2 结构性能不同

混凝土的结构性能:吸水性和吸水率、含水性和含水率、耐水性和软化系数等;与热有关的性质 (导热性和导热系数、耐燃性和耐火性等) , 材料的力学性质 (强度与强度等级、弹性和塑性、脆性和韧性) ;材料的耐久性。

1.3 应用领域不同

混凝土是具有一定强度的制品 (构件) 而水泥砂浆是调和成的黏结物。混凝土与砂浆最大的区别就是混凝土中主要骨料是石子, 石子的作用是: (1) 石子占混凝土总体积的70~80%, 在混凝土中形成坚强的骨架, 可减小混凝土的收缩。 (2) 改变混凝土的性能。通过选用适当的骨料品种或骨料级配, 可以配制出具有特殊功能的混凝土, 如防辐射混凝土、防水混凝土等。 (3) 良好的级配还可节约混凝土中的水泥用量, 混凝土的强度很高主要就是有石子;水泥砂浆是将水, 水泥和沙子三者混合而成没有粗骨料不能形成坚强的骨架, 难以承受强大的荷载只起传递荷载的作用。

混凝土的用途是用于结构结件, 也就是承重部位, 水泥砂浆的用途: (1) 用做块状砌体材料的粘合剂, 比如砌毛石、红砖要用水泥砂浆; (2) 用于室内外抹灰。素混凝土就是常说的混凝土, 没有钢筋, 混凝土的热膨胀系数与钢筋接近, 且与钢筋有牢固的结合力, 两者结合在一起共同工作, 这就是建筑领域的一次伟大的革命-钢筋混凝土的出现。

水泥砂浆与混凝土两者是完全不能混为一谈, 认为水泥砂浆相当于混凝土是不可想象的:两者不能互相代替, 《在一种在橡皮土层中旋挖钻进成孔的方法》[1]中完成了对基桩实现挡土和截水的双重功能。

混凝土具有较高的强度、刚度和整体性, 抗冲刷、抗冻性以及抗疲劳性能 (承受渗流、变形耦合的反复荷载作用) 的受力特性混凝土具备承受压力和发挥良好的抗冲刷性能, 而水泥砂浆是完全不具备承受压力和抗冲刷性, 更不要说考虑其承受裂隙渗流冲击载荷的疲劳性能了。

混凝土加固橡皮土时需模拟水力冲刷荷载, 冲刷载荷的荷载形式分两阶段。

第一阶段 (0tt1) :

第二阶段 (t>t1) :

2 冲击荷载近似计算

长周期作用 (t1T>1) :放大系数主要取决于荷载增大速度, 冲击荷载最大为2:

由于实际的水力冲击过程十分复杂, 因此在满足工程要求的条件下, 根据破坏的力学特征可以对橡皮混凝土壁破坏的过程进行荷载简化处理, 通过在橡皮混凝土壁上施加的载荷用数值流形方法来模拟计算模型及进行计算结果分析。

在求解动力学问题中所使用的方程为结构动力学方程:

式中:M为质量矩阵;C为阻尼矩阵;△δ为位移增量; 分别是位移速度和加速度;K=Ke+Kcn+Kcs+Kf, 其中Ke是刚度矩阵, Kcn、Kcs分别为块体及不连续面之间的接触矩阵, Kf是约束矩阵。△F为总载荷增量矩阵, △F=Fp+Fb+Ff-F0+Fcn+Fcs+Ffr, 其中Fp是外载荷向量, Fb是体积力向量, Ff是已知约束位移引起的等效载荷向量, F0是初应力向量;Fcn、Fcs分别为法向和切向接触引起的等效载荷向量;Ffr, 为接触面之间的摩擦力引起的等效载荷向量。然后进行算例分析根据线弹性断裂力学来判断裂纹的起裂与扩展。

而水泥砂浆与橡皮土的结合是完全不具备上述力学特征和工程作用, 也就是说水泥砂浆根本不可能固化橡皮土, 水泥砂浆根本不可能实现挡土和截水的双重功能。

3 橡皮土与软流塑土的区别

3.1 概念不同

软流塑土的概念是指天然含水量大, 压缩性高, 承载力低, 抗剪强度低的软塑-流塑状态的粘性土, 如淤泥等。橡皮土的概念是指因土含水量高于达到规定压实度所需要的含水量而无法压实的粘性土体, 碾压后踩上去有一种颤动的感觉通俗说法“糍粑土”;在地质勘探的安普氏分类中软流塑土是一类土;橡皮土是硬塑粘土是二类土;地质野外手工鉴定岩性的分类鉴定, 一般用手捏。能捏变形的为可塑土 (橡皮土) , 手捏轻微变形但不碎裂塑;很容易就捏变形严重但不碎裂的为软塑;流塑:含水较软塑多, 介于固体与流体之间, 重力下自身变型, (或称稀泥巴等) , 像泥一样仍在地上自己发生形变的为流塑。

3.2 特征不同

3.2.1 软流塑土的特征

(1) 颜色多为灰绿、灰黑色、有油腻感, 能染指, 有时有腐臭味;

(2) 粒度成分以粘粒为主, 约占60~70%, 其次为粉粒;

(3) 矿物成分多为伊利石, 高岭石次之, 含有机质, 有时可高达8~9%;

(4) 具海绵状结构, 孔隙比大、含水量高、透水性小、压缩性高、强度很低;

(5) 具层理构造, 垂直方向沉积有明显的分选性。

3.2.2 橡皮土的特性

(1) 土体中含水量高于压实所需含水量, 但低于液限, 比最佳含水量大6~8%;

(2) 土体已受到外力扰动, 在外力作用下, 土体中所含水分被揉进土颗粒中, 封闭在密闭的固体空隙中, 很难排出;

(3) 土体表面固结, 甚至半硬化形成坚硬的土壳体;

(4) 可承受一定荷载, 橡皮土和软流塑土是不同的, 区别在于橡皮土的含水量一般大于其最佳含水量, 小于其液限, 饱和度小于60%, 内摩擦角在15b以上, 土质为粘土或亚粘土, 它在土体含水量接近最佳含水量时, 而软流塑土的含水量大多接近甚至超过液限, 饱和度很大, 一般在90%以上, 内摩擦角几乎接近零。可以从力学方面来分析橡皮土的产生:土体的强度 (指地基容许承载力而言) 并不取决于土体中颗粒本身的强度, 而受颗粒间的互相连接强度所左右。粒间连接强度主要表现为内摩擦力和凝聚力。对于松散状态的砂类土, 内摩擦力是主要的, 而对于黏结状态的粘性土则凝聚力起主导作用。土体越密, 颗粒间越接近, 原始凝聚力越大;固化凝聚力则由土颗粒周围的盐类结晶胶结作用而引起的, 土浸水后, 土的结构破坏, 引发土中一系列力学和化学变化, 橡皮土就可能出现。

总之, 橡皮土和软流塑土的的物理力学性质和危害程度和施工中采取的处理方法差异很大。

4 结语

综上所述, 《一种在橡皮土层中旋挖钻进成孔的方法》因其重大技术革新性解决了关键性的技术难题, 被相关工程规范采纳取得了显著的经济效益, 社会效益和环境效益, 作者认为《一种在橡皮土层中旋挖钻进成孔的方法》具备专利法第22条3款规定的创造性, 确属重大发明创造。

摘要：在工程地质复杂, 场地往往属河滩地, 基础采用钻孔灌注桩, 土层中下卧橡皮土层时, 由于橡皮土非常粘稠, 塑性指数过大, 使用旋挖钻施工进行不下去, 旋挖钻机不能将橡皮土带出, 导致卧橡皮土层无法成孔, 钻机无法向下继续钻, 造成半途而废。而此时如采用在橡皮土层旋挖钻进中混凝土固化橡皮土成桩显然会达到非常好的效果, 如重庆广播电视大学合川教学楼建设工程 (获得重庆市2010年巴渝杯) ;而水泥砂浆固化橡皮土成孔在这种情况下非常困难, 完全不可行。

关键词：混凝土,水泥砂浆,固化,橡皮土,差异

参考文献

[1]倪志军.在一种在橡皮土层中旋挖钻进成孔的方法.

[2]R.克拉夫J.彭津.结构动力学.科学出版社, 1985.

固化地面施工方案 第4篇

1、室内墙面已弹好+50cm水平线。

2、穿过楼板的立管已做完，管洞堵塞密实。埋在地面的电管已做完隐检手续。

3、门框已安装完，并已做好保护，在门框内侧钉木板或铁皮。

4、基层为预制混凝土板时，板缝混凝土应填嵌密实，板端头缝隙应采取防裂措施。

二、细石混凝土施工工艺流程

找标高、弹面层水平线基层处理洒水湿润抹灰饼抹标筋刷素水泥浆浇筑细石混 凝土抹面层压光 养护

1、找标高、弹面层水平线：根据墙面上已有的+50cm水平标高线，量测出地面面层的水平线，弹在四周墙面上，并要与房间以外的楼道、楼梯平台、踏步的标高相呼应，贯通一致。

2、基层处理：先将灰尘清扫干净，然后将粘在基层上的浆皮铲掉，用碱水将油污刷掉，最后用清水将基层冲洗干净。

3、洒水湿润：在抹面层之前一天对基层表面进行洒水湿润。

4、抹灰饼：根据已弹出的面层水平标高线，横竖拉线，用与豆石混凝土相同配合比的拌合料抹灰饼，横竖间距1.5m，灰饼上标高就是面层标高。

5、抹标筋：面积较大的房间为保证房间地面平整度，还要做标筋(或叫冲筋)，以做好的灰饼为标准抹条形标筋，用刮尺刮平，作为浇筑细石混凝土面层厚度的标准。

6、刷素水泥浆结合层：在铺设细石混凝土面层以前，在已湿润的基层上刷一道1∶0.4～0.5(水泥∶水)的素水泥浆，不要刷的面积过大，要随刷随铺细石混凝土，避免时间过长水泥浆风干导致面层空鼓。

7、浇筑细石混凝土：

7.1 细石混凝土搅拌：细石混凝土面层的强度等级应按设计要求做试配，如设计无要求时，不应小于C20，由试验室根据原材料情况计算出配合比，应用搅拌机进行搅拌均匀，坍落度不宜大于30mm。并按国家标准《混凝土结构工程施工及验收规范》的规定制作混凝土试块，每一层建筑地面工程不应少一组，当每层地面工程建筑面积超过1000m2时，每增加1000m2各增做一组试块，不足1000m2按1000m2计算。当改变配合比时，亦应相应制作试块。

7.2 面层细石混凝土铺设：将搅拌好的细石混凝土铺抹到地面基层上(水泥浆结合层要随刷随铺)，紧接着用2m长刮杠顺着标筋刮平，然后用滚筒(常用的为直径20cm，长度60cm的混凝土或铁制滚筒，厚度较厚时应用平板振动器)往返、纵横滚压，如有凹处用同配合比混凝土填平，直到面层出现泌水现象，撒一层干拌水泥砂(1∶1=水泥∶砂)拌合料，要撒匀(砂要过3mm筛)，再用2m长刮杠刮平(操作时均要从房间内往外退着走)。

8、抹面层、压光：

8.1 当面层灰面吸水后，用木抹子用力搓打、抹平，将干水泥砂拌合料与细石混凝土的浆混合，使面层达到结合紧密。

8.2 第一遍抹压：用铁抹子轻轻抹压一遍直到出浆为止。

8.3 第二遍抹压：当面层砂浆初凝后，地面面层上有脚印但走上去不下陷时，用铁抹子进行第二遍抹压，把凹坑、砂眼填实抹平，注意不得漏压。

8.4 第三遍抹压：当面层砂浆终凝前，即人踩上去稍有脚印，用铁抹子压光无抹痕时，可用铁抹子进行第三遍压光，此遍要用力抹压，把所有抹纹压平压光，达到面层表面密实光洁。

9、养护：面层抹压完24h后(有条件时可覆盖塑料薄膜养护)进行浇水养护，每天不少于2次，养护时间一般至少不少于7d(房间应封闭养护期间禁止进入)。

三、质量标准

1、面层表面洁净，无裂纹、脱皮、麻面和起砂等现象。

2、有地漏的面层，坡度符合设计要求，不倒泛水、不渗漏、无积水、与地漏(管道)结合处严密平顺。

3、有镶边面层的邻接处的.镶边用料及尺寸符合设计要求和施工规范的规定。

4、允许偏差项目，见表7-4。

水泥混凝土面层允许偏差和检验方法

序号项目 允许偏差 (mm) 检验方法

1表面平整度 5 用2m靠尺和楔形塞尺检查

2缝格平直 3 拉5m线，不足5m拉通线和尺量检查

四、成品保护

1、在操作过程中，注意运灰双轮车不得碰坏门框及铺设在基层的各种管线。

2、面层抹压过程中随时将脚印抹平，并封闭通过操作房间的一切通路。

3、面层压光交活后在养护过程中，封闭门口和通道，不得有其它工种进入操作，避免造成表面起砂现象。

4、面层养护时间符合要求可以上人操作时，防止硬器划伤地面，在油漆刷浆过程中防止污染面层。

混凝土固化 第5篇

向莆铁路南昌西动车所检查库建筑面积20997m2, 主跨长度468m, 跨度33m, 采用混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面, 底基层为20cm C25钢筋混凝土表面撒布2~3mm耐磨金属骨料;基层为混凝土密封固化剂2道、8mm水泥基自流平一道;面层为环氧底漆一道、3mm彩色石英砂浆、1mm彩色石英腻子、1mm彩砂自流平面漆。

2 小组概况

项目部成立混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面质量控制 (现场型) 小组, 以项目部技术负责人为组长, 工程部长、技术主管、实验室主任及安质部为组员, 成立日期2013年3月, 具体活动日期2013年6月~2013年8月, 小组成员TQM教育时间不少于48h。

3 现状调查

为保证检查库 (20997m2) 施工质量, 我部以南昌西动车所镟轮库 (324m2) 、临修库 (900m2) 作为试验段, 先施工镟轮库, 并对各项指标进行检测, 情况如表1、图1。

通过混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面质量问题排列图分析, 自流平剥壳、开裂为影响整个混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面质量的主要问题, 累计频率达到75.0%。

4 目标设定

混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面剥壳、开裂单项合格率提高30%以上, 总合格率达到100%。

5 原因分析

QC小组针对排列图中得出的主要问题于2013年6月中旬进行了多次的讨论, 广泛收集意见, 集思广益, 互相启发、相互补充得出因果分析图, 共找出24个可能造成混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面合格率低的末端因素。

6 要因确认

对24个末端因素分析, 其中21个为非要因, 3个为要因, 根据调查, 造成自流平剥壳、开裂的要因有3个, 基层裂缝处理不到位、基层含水量大、过程中未及时清理基层。

7 对策制定

基层裂缝处理不到位采取补强措施, 对基层超过0.2mm裂缝嵌填环氧树脂且对基层所有裂纹、缝增铺玻璃纤维布, 目标是基层所有裂纹、缝处理到位。

基层含水量大采取试验检测的措施, 采用塑料薄膜全封闭贴敷于基面边角、大面, 简易检测含水率, 目标是基层含水率符合规范要求。

过程中未及时清理基层采取专人清理的措施, 入口、刮涂现场分别设置专人清理, 目标是无二次污染。

8 对策实施

实施一:基层裂纹、裂缝补强

基面冲洗、清扫完成后, 对基面裂纹、缝全面检查, 挑除大缝内杂物, 凿除浮浆及缝口趋于脱落混凝土块或砂浆颗粒, 清理干净后先用环氧树脂胶压力灌缝处理, 待胶液充溢、收缩与基面平齐时, 在裂缝、纹区域采用环氧封闭底漆贴两层玻璃纤维布, 玻璃纤维布必须拉伸平直, 与基面密贴牢固, 无起鼓翘边。

实施结果:临修库彩砂自流平施工后, 基面裂缝、纹未形成反射, 合格率达100%。

实施二:试验检测基面含水量

目测基面干燥不得进行面层施工, 需对基面划分区域, 分别采用塑料薄膜全封闭贴敷, 重点注意边角、细部坑洼地带, 专人跟踪检查塑料薄膜内侧是否出现水珠或雾气, 如没有, 则基层含水量满足面层施工。

实施结果:临修库彩砂自流平施工后无剥壳、起皮现象, 合格率达100%。

实施三:专人清理二次污染

于入口、刮涂作业面设置专人对进场人员、作业人员进行检查, 看鞋、衣是否附着杂物并及时清理干净, 避免基面二次污染。

实施结果:临修库彩砂自流平施工后无剥壳、起皮现象, 合格率达100%。

9 效果检查

按照对策要求, 在临修库混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面施工后, 小组成员对各项指标检测结果如表2。

结论:自流平剥壳单项合格率提高了33.3%, 达到100%;自流平开裂单项合格率提高了33.3%, 达到100%, 实现了预期目标。

1 0 巩固措施

在接下来的检查库混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面施工中, 小组成员仍严格执行各项对策, 并不断完善施工工艺, 混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面各项指标检测单项合格率均在90%以上, 不但剥壳、开裂两项指标达到了目标值, 其它项目指标也全部提高。

1 1 总结及下一步打算

在本次活动中, QC小组始终按照PDCA循环方法开展活动, 发扬团队精神, 通力合作, 各尽所能, 经过PDCA循环后, 混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面各项指标达到预定要求。通过本次活动, 管理人员和作业人员技能得到培养和锻炼, 小组成员的管理意识得到明显提高, 团队成员协同作战能力大大增强。

下一步小组将继续深入开展QC小组活动, 依据项目工程特点, 初步选定活动课题为《生产生活房屋屋面防水层质量控制》。

摘要：混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面具有高亮度、高硬度、高耐磨、抗渗透、耐水耐油、耐弱酸碱、寿命长等优点, 广泛用于工厂、停车场、航天及动车基地等建筑地面涂装, 本文以此为对象开展研究可以积累经验, 以优质的工程质量拓展业务。

关键词：混凝土密封固化剂彩砂自流平复合地面,现状,原因,对策

参考文献

[1]柯国生.工程管理对建设工程质量的影响分析及对策[J].江苏建筑, 2009 (01) .

[2]陶鲤.论QC七大手法之——层别法, 要因图与戴明环的具体运用[J].电子质量, 2007 (12) .

紫外固化涂料固化工艺参数的研究 第6篇

自20世纪60年代德国拜耳公司推出不饱和聚酯体系的第1代UV涂料,并在木器涂料工业上得到初步应用以来,由于其低的VOC排放的环保特性得到越来越广泛的发展。我国辐射固化技术虽然起步较晚,但经过20多年的发展全国UV涂料的需求量已达到5万多吨。UV固化涂料自第1代问世以来,凭借其“4E”特点:即Energy(节能)、Ecology(环境友好)、Economy(经济)以及Excellent finishing of radia- tioncuring(性能优异)[1,2],呈迅速增长趋势。据预测,到2015年,世界范围内UV固化涂料的产量将达到整个涂料行业总产量的8%以上[3]。UV涂料由最初主要用于家具、电器材料等的表面涂装,近十几年已经在电子产品、显示器材及节能环保产品等领域得到了快速发展和普及,UV涂料也凭借其自身的优势被普遍运用于功能膜材料的表面改性[4]。功能膜材料的表面改性是通过将UV涂料涂覆于基材,紫外光照射固化成膜而得到预期功能的表面涂层。有关UV固化涂料的资料文献很多,但是对涂料在涂布和固化过程中, 不同的工艺条件下,得到的膜层质量和经济生产方面的规律论述较少,研究涂布固化过程的一般规律,也是得到高质量、低成本功能膜的关键。

本文重点讨论了UV固化涂料涂布和固化过程的一些规律,从涂层厚度、UV能量、干燥温度及环境等方面探索总结了影响UV涂层固化速度和膜层质量的因素:不同涂层厚度、UV能量对应的膜层性能不同,干燥温度的控制,环境温湿度的影响都会给最终的膜层带来影响。选择最佳的涂布、干燥和固化条件,保证正确的环境条件,就能经济、高效的得到目标性能的涂层。

2实验部分

2.1试验用原材料

VI官能基聚氨酯丙烯酸低聚物、双官能基活性单体(长兴化学材料有限公司),光引发剂:184(北京英力科技发展有限公司),流平剂,基材润湿剂(BYK化学公司),溶剂:乙酸乙酯。

2.2试验用测试仪器

厚度计,铅笔硬度计(上海现代环境工程技术有限公司);漆膜划格仪(深圳详敏),QTX型漆膜弹性试验器,RS5600耐摩擦试验机,LT4002型紫外固化机(涿州蓝天),照度计。

2.3实验方法

将涂料各组份按配方比例,充分搅拌溶解后,用丝棒涂布在PET上,烘箱烘烤挥发溶剂,UV固化机固化成膜。

2.4结果测试

2.4.1涂层附着力

参照GB9256- 88方法,通过划格实验的方法判定涂膜的附着力。

2.4.2涂层硬度

参照GB6739- 86方法,使用涂膜铅笔划痕硬度仪测试涂层的铅笔硬度。

2.4.3耐溶剂性

浸泡乙酸乙酯,观察膜层表观变化。

2.4.4柔韧性

参照GB/T1731- 93。将带基材的涂膜在1- 3秒内绕轴棒弯曲180度后,观察弯曲部位漆膜开裂情况, 记录引起开裂的最小轴棒直径。

3结果与讨论

3.1涂膜厚度对膜层性能的影响

膜层厚度是涂层最基本的要素。UV固化涂层固化成膜后,合适的涂层厚度,可以得到合理优秀的膜层性能。表1是不同厚度涂层对应的膜层附着力和硬度情况。

注：涂料配比：树脂 78%;引发剂 1%;;助剂 1%：溶剂 20%，以下相同。UV 灯：800W。

表1可见:随着涂层厚度的增加,涂层硬度增加, 但涂层附着力则明显降低,厚度3μm左右时性能达到最佳,附着力0级、硬度3H、满足使用要求。当涂层较厚时,根据朗伯比尔定律:

可见,由于光引发剂本身、光引发剂裂解碎片、树脂等对UV光线有吸光屏蔽作用,紫外线穿透涂层到达基材与涂层界面的紫外光强度将减弱,导致涂层底部不容易固化完全,影响了涂层的附着力[5]。同时从液态固化成固态的过程中,涂层内聚力增强,涂层会发生收缩现象,这一现象减弱了膜层与基材间的结合强度。表1可见,如果涂层厚度在4μm以上,膜层与基材的结合强度下降就很明显,所以减薄涂层,可以保证底层固化完全,同时减小了成膜过程产生的内聚力,涂层附着力得以保证。

划痕硬度反映的是材料模量、抗拉强度和附着力的组合,测试划痕硬度时,压力和剪切力同时作用[6]。 UV涂层开始固化时,树脂交联反应,形成网状三维结构,固化结束后涂层达到了一定的黏弹性能,涂层较厚时,粘弹性较好,抗压力就较强,表现在硬度稍有提高。

薄膜涂层的柔韧性和耐磨性是功能薄膜的关键指标,图1是薄膜的涂层厚度与柔韧性和耐磨性的关系。

图1显示,随着涂层厚度的增加,涂层的柔韧性和耐磨性能呈现相反趋势。耐摩擦性能要求涂层有足够的硬度,使擦伤物不易穿入涂层表面。同时涂层还要有足够的弹性,在摩擦应力消除后可以反弹恢复。所以随着涂层厚度的增加,耐摩擦性能提高,当涂层厚度达到6μm以上后,摩擦次数保持在30次左右。

柔韧性是表征涂膜适应其承载体变形运动的能力,又称漆膜弹性。与涂层本身的延展性和与基材的附着力都有关系,涂层越厚,附着力越差,涂层内应力越大,延展性越差,所以随着涂层厚度增加,涂层的柔韧性能明显下降。

3.2 UV固化能量的影响

UV固化基本原理:UV光线能量激发引发剂产生自由基从而产生链式聚合反应。反应发生的前提条件需要提供聚合反应引发剂分解的最低能量,即临界曝光量[7],理论上固定组分的涂料需要临界曝光量是一定的,但在涂层实际固化过程中所提供的能量远高于这个理论值。UV灯的状况、固化条件、涂层性能,包括环境的影响等因素都会使实际需要的曝光量增大。

不同灯距下辐照能量累积和时间的关系如图2和表2所示。

由图2可见,随时间增加,UV能量基本呈线性增加,但灯距离不同,增加的程度不同,表现在曲线斜率,斜率代表了UV灯到达涂层表面时的强度。距离越近、强度越大,距离越远,强度越小。

由表2可见,UV固化是在瞬间激发的链式聚合反应,灯距越近,UV灯辐照强度越大,单位时间到达单位涂层面积的能量越高,激发的引发剂的量越多, 聚合速度加快,需要的曝光时间相应缩短,涂层接受的累积的总UV能量就较低。

同时,氧阻聚作用是光固化的一个重要因素,几乎所有辐射固化材料的辐射固化反应都会受到空气中氧的影响,研究发现提高辐射强度可减少氧的阻聚作用影响。所以UV灯强度越大,固化所需要的能量就越低。通过调整灯的功率和灯的距离都可以达到增加强度的目的。

表3是涂层UV固化时辐照能量与性能的关系。

表3显示,不同UV灯距,随着曝光时间的增加, 即固化能量的升高,涂层的附着力、硬度和耐溶剂侵蚀性能均呈现升高的趋势。但能量达到一定量后,曝光时间的增加,涂层性能不再产生明显的变化。UV能量是聚合反应发生的原动力,辐照能量到达涂层, 光引发剂吸收紫外线分解成自由基,聚合反应开始进行。UV固化过程中,对于薄层固化体系,空气中的氧气对膜的表层和底层的影响差别不明显,固化的速度由于紫外光的穿透性较弱的原因,表层会较快,手触表干时底层的固化还不够充分,随着UV能量的不断累积,底层固化程度提高,涂膜的性能也相应提高,达到涂层所能达到的最好程度。

但柔韧性则因为灯距的不同呈现轻微的区别, 近距离的辐照,提供UV强度高,产生的引发剂自由基,长链自由基数目多,自由基与自由基碰撞几率大,反应速度快,生成的分子链较短,柔韧性较差,所以要得到柔韧性能优的涂层,通过选择长链柔韧的树脂配方成份外,提供辐照强度低的能量源也能起到有效的作用。

3.3干燥温度影响

用于薄膜表面涂层的UV涂料,一般情况下需要添加溶剂调整涂布性能,所以在UV灯照射前,需要通过干燥过程先将溶剂挥发掉,然后进行紫外固化。 根据涂料的情况选择合适的干燥温度及干燥时间是十分必要的。图3是乙酸乙酯为溶剂的涂层不同干燥条件下涂层的固化情况。

注:固化能量:335m J/cm2,灯距:18cm。固化程度判定:指触法测达到表干程度。

由图3可见,在固定的曝光量下,以涂层固化达到表干状态为标准,干燥温度从40℃升高到100℃, 所需要的干燥时间相应减少。实验表明固化速度随干燥温度升高而加快。这是因为:一是大量溶剂的存在影响紫外光线在涂层中的穿透,溶剂消耗了一定量的辐照能量,减小了光引发剂吸收紫外光的强度,引发剂分解量子效率降低,光聚合反应减慢。提高干燥温度有利于溶剂的挥发,涂层中残留溶剂少了,固化速度就相对较快;二是涂层温度高溶剂挥发完全,较高的温度使液态涂层粘度降低,有利于光固化体系中预聚物和活性单体分子链蠕动,不饱和键碰撞几率增大,使固化反应加快和使固化反应彻底。

干燥温度主要起蒸发溶剂作用,干燥理论证明, 干燥过程一般是表层到底层,温度过高,表层溶剂蒸发太快,粘度迅速增大,不利于底层溶剂迁移到表层。 温度过低又达不到干燥的目的。一般根据涂料溶剂类型和配方组分,同时考虑涂布过程中的要求来设计合理的干燥温度和温度梯度。

3.4环境条件的影响

3.4.1空气中的氧气对固化的影响

固化氛围对固化反应有较大影响,表4是在空气和氮气环境下涂层固化情况。

表4显示了在空气氛围和氮气氛围下UV固化的情况。光固化涂层具有极大的表面/ 体积比,所以空气中的氧对固化的阻碍问题特别明显。氧气对反应的阻聚作用主要是因为:基态的氧分子处于三线态, 是双自由基,对引发反应中产生的活性自由基有较强的加成活性,从而形成过氧自由基,使活性自由基失去引发单体聚合的活性,这个过程很快。氧自由基与活性自由基和反应单体的加成反应竞争,阻碍了活性基与单体的反应。

光固化反应如下:

氧阻聚反应如下:

通过改进涂料配方组分来减小抗氧阻聚的影响外,还可以在涂布固化过程中通过采取一些措施:提供隔绝氧气环境如:覆膜固化、惰性气体环境等,有效地减轻氧阻聚的影响[5]。

3.4.2环境温度、湿度的影响

环境的温度对固化有积极的影响,如同干燥温度对固化的影响一样,适当提高环境的温度,涂料的粘度降低,反应活性增强。但是环境温度的选择一般不作为工业生产中固化工艺调整措施,主要原因是增加能源消耗,又成效微弱;同时还需要考虑其他材料、设备和过程对温度的要求。

环境中湿度过大绝对会对固化过程产生负面的影响。当空气相对湿度达到85%以上时,涂料中的溶剂吸热挥发,涂膜表面温度暂时降低,空气中大量的水分就会迅速凝结到膜面,使涂膜表观发白、不透。对UV固化过程,要求相对湿度控制在30%~80%之间有利于保证达到固化和外观要求。

4结论

UV固化薄膜涂层材料工艺参数的选定必须符合涂层配方组分要求。设计合理的UV涂层的厚度, 选择合适的UV光源和曝照条件,保证环境温湿度到合理的要求范围,采取必要的措施减少空气中氧气阻聚影响,可以生产出所需要的UV固化涂层材料。

摘要：本文研究了UV固化工艺参数与涂层性能的关系,实验显示涂层厚度影响着涂层的硬度、附着力、柔韧性和耐磨擦性能,UV固化光源和制造环境对涂层材料性能同样有较大的影响。设计合理的涂层厚度,选择合适的固化工艺和环境条件,可以获得目标性能的涂层。

混凝土固化 第7篇

本文针对一种新型的液态固化剂路邦EN-1型土壤固化剂,应用于高压缩土壤,通过对比试验,得出无侧限抗压强度及承载比(CBR)等值,并详细分析了该土壤固化剂的固化性能,为后续实际工程推广应用积累试验数据。

1 路邦土壤固化剂固化原理

路邦土壤固化剂是一种高分子化学土壤固化剂,与水稀释后,可与土壤中的矿物质及土壤颗粒发生溶解、结晶、吸收、扩散、再结晶的链式化学反应,从而将路基凝结成整体结实、持久的板体结构,显著降低路基弯沉,提高路基回弹模量和路基密实度,增强路基的承载能力,并显著改善路基的水稳性。其主要作用原理:

1)置换土粒表面的结合水,减薄土粒表面的结合水膜,使土体更容易压实。路邦土壤固化剂含有的活性磺化油,是一种阴离子表面活化剂,有磺酸基和羟基组成“亲水头”,也有主要由碳原子和氢原子组成的“疏水尾”。土壤固化剂加入土壤中后,由于磺化油中的SO3-阴离子头与土颗粒表面的金属阳离子结合,原本有很大活性的金属阳离子被固定下来,阻止了金属阳离子与水结合成可溶体。磺化油与土颗粒结合后,其疏水尾就从土壤颗粒中排除,围绕着土壤颗粒或在黏土之间形成一个油面层。这样,土壤中的结合水就被疏水尾排除,结合水膜减薄,土颗粒更加紧密,同时疏水尾包裹土壤颗粒,阻止水分进入,使压实后的土体水稳性大大提高。

2)与土壤内阳离子进行离子交换,形成网状结构,增加强度和稳定性。构成黏土的矿物是以SiO2为骨架而合成的板状或针状结晶。通常其表面会带有Na+和K+等离子。固化剂遇水后与这些离子进行置换,使得黏土胶团表面ξ电位降低,胶团所吸附的双电层减薄,电解质浓度增强、颗粒趋于凝聚,清除土壤内的液相和气相,生成高分子网状结构;同时在颗粒表面形成了一层憎水膜,有效地保护了土体的稳定性。高分子网状结构进一步填充孔隙,同时与针状结晶相互交叉,形成链状和网状结构而紧密结合,从而提高了土基的强度、耐水性和抗冻性。

3)激发土壤的活性,增加土壤的强度。土壤的成分比较复杂,里面含有大量的活性SiO2、Al2O3、CaO等物质。当加入固化剂与它充分搅拌后,固化剂中某些成分与这些活性成分反应生成胶凝性物质,发挥黏土潜在活性,增强了这种网状结构,使之成为一种具有较高强度的整体。

4)盐渍地区土壤中含有大量氯离子,溶液中的Cl-可以与石灰及固化剂水化产生的可溶性Al2O3和CaO结合,迅速形成氯盐,从而提高固化土的早期强度。

5)与土粒表面离子发生各种物理、化学作用,产生巨大的凝聚力,形成强大的由化学键连接的网络,增加土壤的抗压强度,从而使压实后的土基形成密实稳定的板体。

2 室内试验

1)材料。就地取土,土样为高液限黏土,灰褐色棕黄色,饱和,软塑状态为主,高压缩性,含铁质。试验要求将高液限黏土粉碎,粒径15 mm(实际最大粒径在25~40 mm),有机质含量5%;采用路邦EN-1型土壤固化剂(浓缩液),掺入剂量为0.014%;水泥为普通硅酸盐水泥32.5号,终凝时间>6 h;二级石灰为70%钙镁含量,与现场土充分消解,保持一定的湿度;采用pH值>6的水。

2)击实试验。根据JTJ 0531991《公路土工试验规程》的规定,试验选用的击实方法为重型Ⅱ2,标准击实仪的主要参数见表1。共选取了5个土样,配制不同含水量现场土并击实(含水量依次相差1%~2%)。试样击实后称重、测定含水量、计算土壤干密度。试验结果见表2,可以看出,干密度稍有提高。

3)无侧限抗压强度及承载比(CBR)试验。对现场土掺配不同石灰或水泥及土壤固化剂进行无侧限抗压强度及承载比(CBR)试验。试验结果见表3,可以看出,在同等条件下添加固化剂后,无侧限抗压强度及承载比(CBR)明显提高。

4)固化水泥石灰土在不同龄期浸水的无侧限抗压强度试验。试验结果见表4,可以看出,添加固化剂后,在浸水的条件下,稳定土类无侧限抗压强度随着龄期的增加而增加。14 d较7 d增长了37.037%,28 d较14 d增长了33.783%。

3 结语

通过对新型土壤固化剂加固土的标准击实、无侧限抗压强度、CBR及浸水试验,可得出以下结论:

1)新型土壤固化剂的加入,使固化土的强度明显提高,如固化土(5%石灰+95%土+0.014%固化剂)在标准养护6 d、浸水1 d后的无侧限抗压强度平均值为1.1 MPa,相比同配比的石灰土(5%石灰+95%土)且养护条件相同,提高83.3%。在获得相同抗压强度下可节约石灰、水泥等传统固化剂用量。

2)新型土壤固化剂的加入,使固化土的早期强度高,能保证施工的进度。

3)在浸水的环境中,随着龄期的增加,强度仍然呈明显增强的趋势,说明改善了固化土水稳定性能。

混凝土固化 第8篇

随着我国经济社会的发展, 道路工程建设日益加快, 而采用传统方法修筑道路基层需要大量的自然资源, 炸山碎石、挖河采砂, 不仅破坏了环境, 而且原有的砂石材料已经远远不能满足日益增长的工程建设需要。若无法控制碎石类材料的用量, 势必将会给生态环境带去严重的破坏[1]。

目前, 我国已明确意识到了保护环境、节约资源的必要性。建设资源节约型、环境友好型社会是我国经济可持续发展的迫切需要[2]。若能够在筑路施工过程中, 尽量不使用传统意义上的砂石等材料, 转而采用“土壤”这种地球上用之不竭、随处可取且经济性良好的工程材料, 必定能对自然生态环境起到积极保护作用。土壤固化剂就是这样一种显著的改变土壤的物理力学性能, 使之成为相对强度高、收缩量小、压实度高、不会出现“再次泥化现象”的工程材料。

由于固化土具有就地取材、施工工艺简单、工程造价低等方面的优点, 因而在各级公路及市政道路基层、铁路路基、建筑地基、水利等方面均有广阔的应用前景, 其经济效益和社会效益非常显著[3]。

2 国内外的发展状况

2.1 国外发展状况

20世纪70年代, 由于实际工程的需求, 国外开始了对土壤固化剂的研究工作。研究工作的早期, 主要是利用水泥或石灰等无机结合料对土体的加固机理进行分析研究, 并积累了一定的经验。80年代中期, 加固土壤的材料由原来无机材料发展到有机材料, 以及无机材料与有机材料相结合的新型复合材料, 在状态上由粉态土壤固化剂发展到对液态土壤固化剂的研究[4]。

在许多国家, 土壤固化剂已经成为一种特殊商品在专门的企业生产, 例如澳大利亚开发的奇极土体固化剂 (CCSS) 和roadbond土壤固化剂;南非ISS系列土壤固化剂[5];贝尔赛公司 (美国) 生产的BS-100浓缩液和TS-100加强型高聚物土壤固化剂;国际生物酶公司 (美国) 生产的帕尔玛固化酶、路邦EN-1等土壤固化剂;日本的UKC公司生产的ATST系列固化剂等等。

2.2 国内发展状况

20世纪90年代初, 我国在吸收国外先进经验的基础上, 因地制宜地开始土壤固化剂的开发和研究。

目前来看, 国产土壤固化剂多数呈粉末状态, 一般以水泥等无机材料的固化机理为研究背景, 将某些特殊高分子材料加入到基质材料之中, 如早强剂、激发剂、保水剂这类产品, 从而达到提高土的工程性质的目的。如北京奥特赛特、北京固邦、南海筑车、北京大学、浙江大学等, 目前研制开发或已投入使用的有NCS系列、DLL、EN-1、中路系列、TG系列、PSS系列、HS系列、硫酸盐系列、Aught-set系列 (C1型、B1型、D1型) 等。

2.3 土壤固化剂的分类

按照材料的组成成分可分为离子类、无机类、有机聚合类三类。

(1) 离子类固化剂

当前, 我国使用的离子类土壤固化剂主要有:EN—1、roadband和土固精等品种[6]。离子类固化剂是由许多强离子组成的化学物质, 常温下呈液态, 易溶于水, 且水溶液呈现酸性。离子类固化剂通常只适用于某几种土壤, 通用性不强, 且对于碱性的土壤固化效果甚微。

(2) 无机类固化剂

无机类土壤固化剂是由多种激发剂配合以工业废料为主的主固剂复合而成, 一般呈粉状。激发剂包含少量的表面活性剂, 也包括硫酸盐类和其他无机盐类。主固剂包括水泥、石灰和各类矿渣等, 因为添加了一些工业废料, 不仅可以降低工程造价, 而且具有节能和环保意义[7]。此种固化土性能比较稳定, 一般情况下, 其性能可保持三五十年不变[8]。

(3) 有机聚合类固化剂

目前应用广泛的有机聚合类固化剂主要有焦油、沥青、聚合物 (树脂、聚丙稀苯胺、丙稀酸钙、糖醛苯胺、羧甲基纤维素等) 。有机聚合类土壤固化剂可以使土壤颗粒表面产生巨大的吸附力, 使土体团聚固化, 但其实质上并没有使土体的结构发生改变, 因而是一种物理过程。

3 固化机理

土壤固化剂的固化机理大致可以分为:物理力学过程、化学过程和物理化学过程。

3.1 物理力学过程

指土壤固化剂在固化土壤时, 在外力的作用下, 土壤的原有结构被破坏, 经过再次压实后, 土颗粒间的孔隙减小, 密实度增强, 强度提高。这一过程虽是可逆的, 但却是强度形成过程中最重要的。

3.2 化学过程

指土壤在被固化剂固化的过程中, 有机类固化剂发生聚合反应, 无机类固化剂材料本身与水发生反应 (水解、水化) , 与CO2发生碳酸化反应等, 以及固化剂与土壤颗粒间的络合反应、火山灰反应等。

3.3 物理化学过程

指土颗粒与固化剂各成分之间的物理、化学和物理化学三类吸附过程。物理吸附是指土颗粒单元在分子间力的作用下吸附土壤固化剂中的某些成分从而降低了土颗粒表面的自由能。化学吸附是指吸附的主体与客体之间发生了化学反应, 由新生成的不溶性物质构成了新的牢固的化学键。物理化学吸附是指在这个过程中既有化学变化又有物理变化, 土颗粒表面的离子与固化剂某些组分表面的离子产生交换吸附作用[9]。

4 固化土相比于传统材料加固路面基层的优势

在长期的工程建设中, 人们渐渐意识到, 石灰、水泥、粉煤灰等传统无机结合材料存在着明显不足, 满足不了工程建设发展需要。

石灰的不足之处:石灰固化土的强度形成往往需要较长时间, 且最终强度不高。

水泥的不足之处:随着水泥剂量的增加固化土的强度不断提升, 但水泥固化土的干缩及温缩性均有较大增加, 容易引起路面开裂, 裂缝的出现会导致基层的抗压强度、抗冻性能、抗渗性能以及面层的抗冲刷性、耐久性、耐磨性的下降, 且水泥对高塑性指数土壤的加固效果不明显[10]。

石灰-粉煤灰的不足之处:二灰土虽然在我国的道路基层、垫层的加固处理中被广泛的应用, 但其早强性差的问题一直未得到有效的解决, 致使其在应用中影响了施工的进度和质量[11]。

相比于传统加固土壤的材料, 土壤固化剂具有相对强度高、水稳性好、固化速度快、抗冻融能力强、收缩量小、耐久性强等优点, 使其可用于村镇道路基层和面层的加固, 高速公路及二级以上公路的基层、底基层稳定处理, 软弱路基的加固处理等[12]。与传统加固技术相比, 它直接利用当地的土壤进行施工建设, 能节省大量的水泥、石料费用和交通运输费用;与传统的混凝土材料相比, 一般可降低工程造价30%左右[13], 经济效益十分显著。开山炸石、挖河采砂这些方式严重地破坏了自然环境, 固化土路面基层这种变废为宝的筑路方式同时节省了砂石等原材料的开采, 环境效益也十分显著。

5 固化剂混合料及其路用性能试验研究

臧如意[14]通过吉林中路一号 (ZL-1) 对低液限粉土 (Ip=9.8) 的固化研究总结出结合料的最佳配合比为:稳定材料∶土∶固化剂=6∶94∶0.02, 并在最佳配合比下做了一系列强度和耐久性的试验, 见表1、表2。

从表1中数据即可看出, 复合固结土试件初期无侧限抗压强度高, 尤其是水泥固结土的7d无侧限抗压强度达到2.8MPa, 接近水泥稳定砂砾 (3.0MPa) , 这在北方冰冻地区将会大大延长有效施工期, 且随着龄期增加, 无侧限抗压强度逐渐提高, 后期强度达到甚至超过水稳砂砾。从劈裂强度来看, 石灰复合固结土的抗弯拉强度较高, 达到0.82MPa, 水泥复合固结土则达到0.58MPa, 都高于规范中水稳砂砾的强度。从回弹模量角度来看, 水泥的回弹模量值高达1510MPa, 石灰回弹模量值也达到1360MPa, 是细粒灰土类半刚性基层材料的1.25~2.0倍, 与目前最好的半刚性基层材料的抗压回弹模量值非常接近。

从表2中可以看出, 两者的耐冻指数均低于二灰碎石和二灰土的耐冻指数, 但由于两种材料本身强度高, 虽然经过多次冻融, 其剩余抗压强度仍然较高。随着试件龄期的增长, 水泥和石灰固结土的水稳系数都在不断增加, 且水泥固结土的水稳系数始终大于石灰固结土, 说明掺加固化剂后可以提高水稳定性。复合固结土在0℃以下, 均有收缩, 但收缩系数比石灰土、二灰土要小很多, 故其抗冻裂效果较好。综上所述, 无论从材料强度还是耐久性方面来考虑, 中路一号加固土都能适应公路基层建设的需要。

郭晓琼[15]使用北京亿路特通新材料有限公司生产的TG-2型土壤固化剂对取自河北省张家口的砂性土进行了三种不同配比的对比试验, 在不掺加固化剂时, 水泥∶粉煤灰∶土=7∶20∶73;掺加固化剂时, 水泥∶粉煤灰∶土∶TG-2=4∶15∶81∶0.02;掺加碎石时, 水泥∶粉煤灰∶土 (10~30mm碎石∶5~10mm碎石∶土=42∶20∶38) =3.5∶10∶86.5。对比结果见表3、表4。

从表3中数据明显看出, 虽然在水泥掺量下降的情况下, 加入TG-1型固化剂的试件无侧限抗压强度依然高于只掺加水泥粉煤灰的试件。从劈裂强度来看, 水泥加固化剂稳定土不同龄期的劈裂强度都比较高, 这主要取决于土质固化剂在其中发生的化学反应, 产生了较多的胶凝状物质, 使得砂土颗粒之间的联结更紧密。抗压回弹模量的大小反映了基层材料在外力的作用下的变形大小, 加入固化剂后的回弹模量介于只加水泥和掺加碎石之间, 说明了加入固化剂后对基层的回弹变形有一定的改良作用。

表4中数据显示, 水泥稳定砂性土的冻稳定性最差, 其冻稳定系数最小;掺碎石水泥稳定砂性土的冻稳定性次之, 水泥加固化剂稳定砂性土的抗冻稳定性最大。固化土的水稳定性与掺碎石的混合料的水稳定性相近, 但是可以节省大量的石料, 降低工程造价。水泥稳定砂性土的干缩应变最大, 水泥加固化剂的干缩应变居中, 掺碎石的干缩应变最小, 其干缩性最好。综上所述, TG-2型土壤固化剂的加入不但可以增加基层土的抗压、劈裂强度, 还可以提高其抗冻稳定性, 这样的材料性质适应张家口当地的气候条件, 具有十分良好的路用性能。

6 固化土路面基层的研究现状以及面临的困难

6.1 研究现状

卓建平[16]通过理论与试验结合的方式对CPN土壤固化剂加固粉土的研究揭示了固化土的路用性能和影响固化剂加固土强度的关键性因素, 阐明了固化剂是一种具有强度高、水稳性好、冻稳性好、板体性强的基层和底基层加固材料, 可以用作高等级公路底基层和一般公路基层材料。

王万峰[17]分别用美国提供的RDS-8固化酶和松原市交通局研制的中路1号 (ZL-1) 与普通水泥或石灰稳定细粒土作对比试验分析, 确定了固化剂稳定细粒土的优越性和不足, 并总结了固化剂的使用方法和最佳计量。通过修筑三段试验路 (农安鲍家镇试验路、通榆县“科铁线”二级路、通榆县粮食技工学校门前试验路) 证明了固化剂稳定细粒土与石灰、水泥稳定细粒土相比具有较高的早期强度, 具有较好的水稳定性, 收缩裂缝也大大减少, 并能节约工程造价, 适用于高等级公路的底基层和二级及二级以下公路的基层, 在我国具有广泛的应用前景。

谭雪琴[18]通过长安大学自行研制的CU、CL两种固化剂, 在对其力学、抗冻、干缩、温缩等性能指标测试的基础上, 分析了两种固化剂稳定风积砂土混合料各种性能的影响因素和内在规律, 探究了固化稳定风积沙的强度形成机理。

乐旭东[19]通过室内试验对固化剂稳定砂土强度和刚度特性进行了系统的研究, 分析了水泥和固化剂掺量以及养护龄期等因素对混合料的力学性能的影响。通过固化剂混合料的路用性能分析, 提出了此类材料于高速公路上路床和底基层材料的最优配合比。并且, 通过试验路 (郑民高速郑州段第三合同段) 的现场施工和评价分析, 对土壤固化剂稳定砂土作上路床和底基层的施工工艺进行了总结, 并提出了相应的质量控制标准。

张慧君[20]从改善路基材料的防水性能入手, 通过掺加几种具有防水效果的外加剂来改善路基材料的抗冻融耐久性。另外, 研究了用固化剂固化黏土作为路基材料的力学及抗冻融耐久性能。

6.2 面临的困难

(1) 经济性

某些类固化剂虽然稳定效果好, 但价格昂贵, 在满足现行规范的前提下, 从开发道路工程材料的角度看, 不如传统的基层材料使用方便;此外由于不少固化剂的使用受具体环境和气候的影响。所以摆在道路工作者面前的任务是降低造价, 减少生产成本, 这依赖于化学合成技术以及生物科学技术的发展。

(2) 综合性

从强度的角度考虑, 大多数固化剂的性能满足使用要求, 但水稳性较差。理论上一些设想的化学作用并未被了解清楚。因此提高水稳性是固化剂研制中的重点。

7 结论

混凝土固化 第9篇

树枝形聚合物[6](Dendritic Polymer)对环氧树脂的固化改性是最近10来年国际上开展的一个新的研究方向。由于树枝形聚合物具有与传统的线性聚合物完全不同的高度支化分子结构,分子表面具有高密度活性官能团,分子内还存在大量纳米级空腔,这些结构特点促使人们尝试将树枝形聚合物作为特殊的改性固化剂对环氧树脂材料进行固化改性,从而提高环氧复合材料的性能,拓展其应用价值。目前已经有一些研究报道表明,树枝形聚合物能够较大幅度提升环氧材料的力学性能、化学性能以及电磁性能等,显示出比传统改性固化剂更加优越的改性效果。

聚酰胺-胺树枝形聚合物PAMAM是Polyamidoamine的缩写,是最早被合成的树枝形聚合物之一,具有树枝形聚合物的典型特征,合成相对较容易,并且分子结构规整,单分散性好。到目前为止,PAMAM是最受关注以及研究最多的树枝形聚合物[7,8,9]。本文通过选用高代聚酰胺-胺树枝形聚合物(PA-MAM)来固化环氧树脂,在不同温度、不同固化剂用量下固化的固化产物。通过测试固化物的力学性能和热性能,从而确定最佳的固化温度及用量,得到了一种性能优良的环氧树脂结构胶。

1 实验

1.1 实验原料及仪器

环氧树脂E-44,工业级,无锡树脂厂生产;固化促进剂DMP-30,分析纯,常州山峰化工有限公司生产;稀释剂,自制康叉丙酮液(由糠醛和丙酮加热反应生成);端氨基树枝形聚合物PAMAM(第4代),以CH2CH2CONHCH2CH2N为重复单元,以乙二胺为核,具有32个伯胺基,博雷森公司生产,其分子式为:

WDW3020型微机控制万能试验机;冲击试验机:德国Zwick Roller 5133.300;TGA:PyrisⅠ型,美国Perkin Elmer公司;SEM:JSM-6330F,日本JEOL公司;电热鼓风干燥箱:天津中环实验室电炉有限公司。

1.2 制样

(1)拉伸及冲击试样制备:将PAMAM与环氧树脂E-44分别按胺氢/环氧基当量比0.6、0.8、1.0、1.2和稀释剂(质量分数均为50%)混合均匀,真空脱泡后分别倒入哑铃形和长条形模具中,每一配比样品分别在80、100、120、140℃下固化4h成型。

(2)剪切试样制备:基板为45#钢,100 mm25 mm2 mm,搭接长度为12.5 mm。钢表面先用砂纸打磨干净,然后用丙酮擦拭粘接面。环氧胶同(1),在不同温度不同配比条件下固化4 h。

(3)剥离试样制备:基板为铝片,尺寸200 mm25 mm,涂胶长度150 mm。铝片先用砂纸打磨干净,然后用丙酮擦拭粘接面。环氧胶同(1),在不同温度不同配比条件下固化4 h。

(4)将PAMAM与环氧树脂E-44、稀释剂(质量百分数均为50%)并加入固化促进剂(均为质量百分数2%)混合均匀,固化制样测其力学性能。

1.3 性能测试方法

(1)力学性能测试

拉伸强度按GB 256895、冲击强度按ISO 180,Izod模式、剪切强度按GB 712486、剥离强度按GB 279181进行测试。

(2)热重分析

称取约10 mg固化物放入铝制样品皿中进行热失重分析。测试时采用高纯氮气保护,扫描温度范围为:室温～600℃,升温速率为10℃/min。

(3)固化产物拉伸断裂面的SEM分析

通过扫描电镜分析低当量比(r=0.4)体系及等当量比(r=1)体系分别在低温(80℃)和高温(140℃)固化所得固化物拉伸断裂面的扫描电镜图。

2 结果与讨论

2.1 固化产物力学性能

通过压缩、拉伸、剪切、冲击试验分别测试了按伯胺氢/环氧基当量比为0.6、0.8、1.0、1.2的PAMAM/E-44体系(无固化促进剂)在80、100、120、140℃温度下固化所得产物的拉伸、冲击、剥离及剪切强度,结果分别见图1～图4。

从图1～图4可以看出,固化产物的各项力学性能随当量比及温度的变化规律相似,在低温和高温固化时表现出截然不同的规律:在80℃和100℃下固化时,与传统的线型胺相似,也是在等当量比时为最佳配比,此时力学性能最佳,且比线性胺固化物性能好;而随着固化温度的升高,低当量比时的力学性能反而迅速提高并超过等当量比时的力学性能,在120℃和140℃下固化时r=0.6为最佳配比。因为在低温时,主要是胺基活泼氢与环氧基反应[见反应式(1)、(2)],所以在等当量比时环氧基反应最充分,因此具有最好的力学性能;在高温固化时,当胺基活泼氢不足时,PAMAM所带有的大量叔胺在高温时促进树脂自身所带的羟基及固化过程中生成的羟基进一步与环氧基反应,从而生成大量的醚键[见反应式(3)],而且树脂自身的羟基与其环氧基反应,相当于是分子内反应,所以相对于氨基与环氧基的分子间反应能形成更大的交联密度,这些都有利于提高固化物的力学性能,从而使得在低配比时反而显示出比等当量比体系更好的力学性能。PAMAM作为球形分子,分子量约1700,其本身即具有大量“支化点”,对固化产物性能的提高也具有一定作用。

固化促进剂DMP-30的添加对固化产物力学性能的影响也证明了上述讨论的正确性(见表1)。

从表1可以看出,叔胺类固化促进剂DMP-30的添加在低温和高当量比条件下明显提高了固化产物的力学性能,即叔胺类促进剂促进或催化了羟基与环氧基的反应,生成大量醚键形成醚网络,提高了体系的交联密度,从而提高了固化产物的力学性能。

2.2 固化物的热重分析

以80℃和140℃为低温和高温,分别研究这2种温度下固化时所得到的固化物的热失重行为,结果见图5、图6。

从图5、图6可以看出,无论在80℃低温下固化还是在140℃高温下固化,所得固化物的热稳定性都是配比为0.6时为最佳。高温条件下固化时,固化物的热稳定性可以用交联密度的变化来解释,交联密度越大,热稳定性越好;低温条件下固化所得的固化物,在等当量比时有最大的交联密度,但是,低当量比时的固化物在达到分解温度以前,随着温度的升高,体系中原来没有反应的部分官能团会先交联,交联密度迅速提高,并超过等当量比时固化物的交联密度,最终得到与高温固化时相似的结果,因而低温固化与高温固化所得固化物的热稳定性规律相似。从图中还可看出,失重曲线有明显的台阶。在开始阶段,温度较低,没有键断裂,失重较少,所以起始阶段曲线较为平缓,而随着温度的升高,达到一定温度时固化物中大量的弱键开始断裂,造成失重加快,形成明显的失重台阶。可能是因为PAMAM中含有大量的空腔,易吸附一些小分子而难以除去,随着温度的升高,这些小分子会由于分子热运动加剧而解吸附,从而造成在较低温度范围就开始出现热失重。

2.3 拉伸断裂面的SEM分析

通过扫描电镜分析了r=0.6及r=1.0体系分别在低温(80℃)和高温(140℃)下固化所得固化物拉伸断裂面的扫描电镜图(见图7～图10)。

从图7、图8可以看出,80℃固化所得产物的拉伸断裂面都较为平整,为典型的脆性断裂;从图9、图10可以看出,140℃固化所得产物的拉伸断裂面都非常粗糙,尤其是低当量比体系(r=0.6)固化所得产物的拉伸断裂面,为典型的韧性断裂。电镜扫描图的结果说明,低当量比体系高温固化所得固化物具有较大的韧性,断裂时表现为典型的韧性断裂,可以很好地解释低当量比体系高温固化所得固化物力学性能的急剧增加,并超过化学计量点体系固化物的性能,其性能接近传统的玻璃纤维增强体系的固化物性能实验现象。

3 结语

树枝状聚合物PAMAM是一种优良的增韧环氧固化剂,其固化环氧树脂E-44所得产物力学性能优秀,热稳定性好。PAMAM固化环氧的最佳条件为胺氢/环氧基当量比为0.6,在140℃下固化,拉伸强度为69.6 MPa、冲击强度为8.3 MPa、剥离强度为5.47 kN/m、剪切强度为42.0 MPa。相对于其它胺类固化剂,PAMAM的有机挥发性小,与环氧树脂相溶性好。PAMAM/环氧体系可掺杂其它诸如固化促进剂、填料、活性稀释剂等应用于建筑工程粘接加固、锚固植筋、灌注补缝、防水堵漏及防腐等诸多场合。

摘要：将环氧树脂E-44、树枝形聚合物固化剂PAMAM、固化促进剂、稀释剂按一定比例混合制成环氧结构胶。分析树枝形聚合物固化剂(PAMAM)用量及固化温度对环氧结构胶的剪切强度、剥离强度、本体拉伸强度、冲击强度等力学性能及固化物热性能的影响,确定了PAMAM的最佳用量及最佳固化温度。结果表明,PAMAM是一种性能优良的中高温环氧增韧固化剂,固化物韧性较好,其它性能也相对较高,可在建筑工程粘接加固、锚固植筋、灌注补缝、防水堵漏及防腐等场合广泛应用。

关键词：树枝形聚合物PAMAM,环氧结构胶,增韧,固化剂

参考文献

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