[分享]低温环境下桥梁加固结构胶的制备技术

发表于2018-05-06     442人浏览     1人跟帖     总热度:134  

低温环境下桥梁加固结构胶的制备技术-Snap10.jpg

很多桥梁加固方法,如增大截面、粘贴钢板、粘贴纤维复合材料等均使用到一种材料----结构胶。结构胶具有粘结强度高,耐腐蚀、收缩小等优点。国内外学者针对低温(-5℃)环境下用结构胶的研究主要存在以下问题:传统结构胶无法固化或固化时间太长;现有的低温结构胶主要为硫脲、硫醇改性,毒性与刺激性较大,不适用于桥梁加固等开放环境;即使勉强用于结构加固工程中,100份环氧树脂用量下,聚硫醇的用量较大,且价格较高;现有的酚醛胺主要为苯酚改性,苯酚对人体、大气、水体环境等有较大污染。

本成果突破了传统结构胶在低于-5℃环境中无法固化、固化太慢等问题,延长了加固工程的施工时间,使病害结构得以及时加固和安全使用,也为特殊环境(水下、潮湿)用结构胶的研发提供了一定的理论基础。

1、技术原理

多种桥梁加固的方法中均采用一种聚合物材料-结构胶。目前尚无合适胶种用于低温环境下桥梁加固工程。针对上述问题,科研工作者尝试从影响环氧树脂固化过程来改善结构胶在低温下的反应活性。结构胶的主要组成部分为环氧树脂与固化剂,固化剂的性能直接关系到整个固化物的性能,本项目采用Mannich改性进行固化剂的合成,以期获得较为理想的低温性能。

Mannich改性又称为酚醛改性,胺甲基化反应,是指含有活泼氢原子的化合物和甲醛(或其它醛)及胺的缩合反应,反应首先是活泼氢原子被胺甲基化所取代,得到β-氨基化合物,即Mannich碱。然后Mannich碱再与含活泼氢原子的化合物进行缩合。反应原理如下:

低温环境下桥梁加固结构胶的制备技术_1

通过Mannich改性,在固化剂分子中引入了酚羟基,增强的固化剂反应活性,提高胺基与环氧基团的反应速度。同时,在固化剂分子中引入酚醛骨架结构,提高固化物的热变形温度,改善树脂固化物的耐热性、耐腐蚀性和耐老化性能等。

2、关键技术或工艺流程

(1)采用曼尼希反应对多元胺进行改性,建立酚、醛、胺等物质变化对结构胶性能的影响规律,主要考察酚、醛、胺等物质种类及摩尔比,物料的添加顺序、反应时间、反应温度等。

    (2)建立曼尼希反应中混胺(脂肪胺与脂环胺摩尔比)对结构胶固化过程、固化动力学以及固化性能的影响规律。

    (3)探索不同固化温度对结构胶固化性能、固化产物、固化动力学过程等的影响规律。

    (4)最终建立一种可用于低温环境下的桥梁加固用结构胶体系,并完成该固化体系的中试及实体工程验证,突破了低温环境下桥梁现有用胶的限制。

3、推广前景

市场现有的低温类固化剂与结构胶:聚硫醇的市场价为136元/kg,且用量为环氧树脂的100%。硫脲改性固化剂为18元/kg。本项目固化剂为26元/kg,用量仅为环氧树脂的40%。以一吨结构胶中含固化剂为135kg进行计算,本固化剂可比聚硫醇成本低1.485万元,比硫脲改性固化剂高0.108万元。本固化剂在成本上具有一定的优势。

本固化剂放弃传统的苯酚改性,创新性引入了一种生物基多酚,降低了所合成固化剂的毒性与刺激性,减少施工中对施工人员的损伤与环境污染。其次,本低温固化结构胶的研制及推广应用可解决低温环境下结构胶无法施工、施工效果差等问题,延长加固工程年有效施工时间,提高工程质量,减少桥梁损毁事故的发生。


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 发表于2018-05-06   |  只看该作者      

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河北 秦皇岛 | 建筑施工

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