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高弹性环氧基裂缝修补材料在绿色墙体修复中的应用

2025-05-11 48 上传者：管理员

摘要：为修复改善裂缝绿色建筑墙体的性能，研究高弹性环氧基裂缝修补材料在绿色建筑墙体修复中的应用。使用双酚A型环氧树脂制备高弹性环氧基裂缝修补材料后，利用化学注浆法将其注入由B05级粉煤灰加气混凝土砌块制备的绿色建筑墙体试件裂缝中，通过微机液压万能试验机检测试件的力学性能与耐久性能。检测结果显示，所制备的高弹性环氧基裂缝修补材料性能较优，满足GB/T50728—2011对改性环氧基混凝土裂缝注浆料的性能要求。绿色建筑墙体修补后试件抗压强度、抗折强度均大于33 MPa、3 MPa,力学性能提升；且修复绿色建筑墙体裂缝后，墙体电通量数值满足标准值655 C,墙体力学性能、耐久性得到修复改善。

关键词：
双酚A型环氧树脂
墙体修复
环氧基
绿色建筑
裂缝修补材料
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在当前的绿色建筑工程施工中,一些裂缝仅出现在墙体表面,此类裂缝对墙体的承载性能不存在明显影响,但某些裂缝会出现在墙体内部结构,此类裂缝不但对墙体内部结构承载力存在直接影响,且影响墙体的使用性能[1⁃2]｡罗翔云等利用普通硅酸盐水泥,同时使用矿渣､粉煤灰及硅灰等混合材料,采用预制气泡后混合的方法制备憎水性轻质泡沫混凝土,应用于裂缝修复[3]｡但在实际应用中,憎水性轻质泡沫混凝土在不同的环境条件下的表现可能存在差异,导致修复效果较差｡黄云波等制备单组分聚氨酯泡沫胶粘剂,修复试件裂缝｡但是单组分聚氨酯泡沫胶粘剂在与部分被修复材料接触时,不能良好地粘附并产生持久的连接,导致修复效果较差[4]｡王猛等使用速凝､速硬硫铝酸盐水泥､聚丙烯酰胺,分别以胶凝材料､絮凝组分加工处理为水泥基修补浆体材料,进行混凝土裂缝修复｡但是该材料无法良好地与混凝土表面粘接,会导致修复层与原结构之间的界面分离或剥离[5]｡赵齐等提出环氧浆液修复混凝土裂缝,但是环氧浆液在不同环境条件下的性能表现可能存在差异[6]｡结合已有研究成果和存在的问题,研究高弹性环氧基裂缝修补材料在绿色建筑墙体修复中的应用｡

1、实验材料与方法

1.1材料设备

1.1.1环氧树脂

双酚A型环氧树脂与多种环氧树脂对比,其力学性能､耐久性都存在优势,且生产工艺难度小,使用成本低｡E51型双酚A环氧树脂的环氧值显著[7⁃9],为此将其作为基底材料,制备高弹性环氧基裂缝修补材料｡E51型双酚A环氧树脂材料的技术指标如表1所示｡

表1E51型双酚A环氧树脂材料的技术指标

1.1.2固化剂､改性剂

固化剂､改性剂等材料详情如表2所示｡

表2固化剂､改性剂参数详情

1.1.3使用仪器与分析软件

试验使用的仪器如表3所示,试验数据使用Excel2020进行数据分析[10⁃11]｡

表3试验使用的仪器详情

1.2修补材料的制备

用于修补绿色建筑墙体裂缝的注浆料配合比信息如表4所示｡

表4注浆料配合比信息

室温环境中,结合表4所示的配合比信息,把几种材料分别放在搅拌器中[12⁃14],设置搅拌器的转速是450r/min,将其搅拌均匀,便可制备用于修补绿色建筑墙体裂缝的高弹性环氧基裂缝修补注浆料[15]｡

1.3裂缝修复方案设计

1.3.1绿色建筑墙体详情

加气混凝土砌块可以作为绿色建筑墙体的主要材料,加气混凝土砌块的生产过程中不使用任何化学添加剂,同时其多孔结构使得墙体具有良好的保温隔热性能,有助于减少能源消耗,降低碳排放[16⁃18]｡实验中绿色建筑墙体试件主要使用B05级粉煤灰加气混凝土砌块制备,墙体水泥使用强度级别是32.5普通硅酸盐水泥,由湖南鑫鼎力新材料科技有限公司生产｡墙体粉煤灰来自北京同舟鑫源建材科技发展有限公司,其基本详情如表5所示｡

表5粉煤灰基本详情

绿色建筑墙体试件的制作步骤如下:

(1)将粉煤灰加水磨成浆料;

(2)将生石灰放入浆料后,放入水泥混合均匀;

(3)在混合均匀的浆料中放入发泡剂,均匀搅拌后倒进模具,静待氧发泡固化成型,切割成砌块;

(4)将砌块原胚放进蒸养室内进行蒸养,设置环境温度与相对湿度分别是25℃､55%｡蒸养结束后拆模并摆放好成品,并将试件按照试验需求打造裂缝状态,用于后续裂缝修补试验使用｡

1.3.2基于化学灌浆法的裂缝修复方案

绿色建筑墙体试件裂缝处理工艺步骤是:

(1)检测绿色建筑墙体裂缝形状､长度､宽度和深度;

(2)使用手持打磨机打磨裂缝,顺着裂缝开槽,开槽形状为骑缝,槽的宽度与深度分别是5.5､2.5cm;

(3)以骑缝､斜孔的模式布孔,骑缝钻孔是注浆孔,骑缝孔钻孔角度和墙面之间呈垂直分布关系;

(4)钻孔完毕使用高压水冲洗孔,标记孔的直径､深度以及角度;

(5)将注浆嘴安装在灌浆孔中,在孔中倒入环氧胶泥封闭后,并在邻近灌浆嘴中间装1个排气管;

(6)灌浆嘴安装完毕,由环氧胶泥封闭骑缝孔的孔口和缝面｡对高程处最低的孔陆续灌浆,灌浆时需要调整灌浆压力表;

(7)注浆凝固状态时,将注浆嘴与排气管分离｡打磨灌浆嘴,均匀涂抹厚度为0.6mm的环氧胶泥,并在胶泥表面安装玻璃纤维网格布,完成裂缝修补｡

1.4性能测试

1.4.1力学性能

绿色建筑墙体试件力学性能的检测仪器是微机液压万能试验机,其最大试验力与测力范围分别是600kN､[1%,100%]｡

(1)抗压强度｡各组试件数量是3个,随机检测试件的宽度与厚度,将其均值作为试验结果｡测试过程中,需要保证试件的中心线和上下压板中心线在同一方向,其端面平行于微机液压万能试验机压板表面｡检测抗压强度时,试验速度设成5.5mm/min｡启动试验机时,按压开始电钮便可进入压缩测试环节,当墙体试件被压坏便可记载其破坏荷载,分析其抗压强度｡墙体试件抗压强度αc表达式:

式中:Q､G分别代表破坏荷载､试件横截面积;c､k分别代表墙体试件宽度､厚度｡

(2)劈裂抗拉强度｡使用试验机夹持试件时,需保证墙体试件的中心轴线和上下夹具的对准中心线在同一方向,对其进行连续性的均匀加载,当墙体试件状态进入破坏状态时,提取其破坏载荷信息｡检测墙体试件劈裂抗拉强度时,设置正常试验速度是8mm/min,如果墙体试件进入破坏状态时处于夹具中,此时试件数据失效,再次使用新的墙体试件进行测试｡墙体试件抗拉强度(αd)表达式:

式中:A代表有效受拉面积;K代表形状修正系数｡

1.4.2耐久性

耐久性主要检测修补后墙体试件的电通量｡使用HDT-A混凝土电通量测定仪检测墙体试件电通量｡墙体电通量的大小取决于其组成材料的导电性能以及材料的孔隙率等因素｡如果墙体材料的导电性能较差,或者材料的孔隙率较高,那么墙体的电通量就较小,意味着墙体对于电场的屏蔽作用较弱｡

2、结果与讨论

2.1环氧注浆料性能测试结果

分析高弹性环氧基裂缝修补材料在绿色建筑墙体修复中的应用效果之前,先使用微机液压万能试验机测试高弹性环氧基裂缝修补材料的7d抗压强度､7d抗拉强度､7d剪切强度､7d正拉粘接强度,并使用旋转黏度计检测高弹性环氧基裂缝修补材料黏度初始值,所制备的高弹性环氧基裂缝修补材料性能如表6所示｡

表6高弹性环氧基裂缝修补材料性能

结合表6数据分析,所制备的高弹性环氧基裂缝修补材料性能较优,与GB50728—2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》对改性环氧基混凝土裂缝注浆料的性能要求内容相符｡

2.2绿色建筑裂缝修补后力学性能测试数据分析

2.2.1抗压强度

在不同裂缝状态下,绿色建筑墙体修补前后试件的抗压强度变化如表7所示｡

表7绿色建筑墙体修补前后试件的抗压强度变化

结合表7中数据分析,绿色建筑墙体裂缝修复前,墙体试件的抗压强度因裂缝深度值变大而变小,随着裂缝宽度变大而变小｡当裂缝宽度是0.55mm,裂缝深度变深时,修补前试件抗压强度从29.9MPa降低至25.7MPa,修补后试件抗压强度均大于33MPa;当裂缝宽度是1.5mm,裂缝深度变深时,修补前试件抗压强度仍低于修补后｡由此说明,使用制备的修补材料修复绿色建筑墙体裂缝,能提高墙体抗压强度｡

2.2.2抗折强度

在不同裂缝状态下,绿色建筑墙体修补前后试件的抗折强度变化如表8所示｡

表8绿色建筑墙体修补前后试件的抗折强度变化

结合表8数据分析,修复绿色建筑墙体裂缝前,试件的抗折强度随着裂缝深度变大而变小,随着裂缝宽度变大而变小｡当裂缝宽度是0.55mm时,裂缝深度从3.5cm变深为5.5cm,修补前试件抗折强度从1.58MPa降低至0.65MPa,裂缝深度为7.5cm时,修补前试件抗折强度为0MPa;当裂缝宽度是1.5mm､裂缝深度变深时,修补前试件抗折强度也随之降低,修补后试件抗折强度大于修补前,均大于3MPa｡由此说明,修复绿色建筑墙体裂缝,能够提高墙体抗折强度｡

2.3绿色建筑裂缝修补后耐久性测试数据分析在不同裂缝状态下,绿色建筑墙体修补前后试件的耐久性变化如表9所示｡

表9绿色建筑墙体修补前后试件的耐久性变化

结合表9中数据分析,墙体电通量的标准值是655C｡墙体出现裂缝后,随着裂缝宽度､深度数值增大,墙体电通量数值均会变大,此时墙体对电场的屏蔽作用变差｡修复绿色建筑墙体裂缝后,墙体电通量数值满足标准值655C这一条件｡由此说明,使用高弹性环氧基裂缝修补材料修复绿色建筑墙体裂缝,能够改善墙体对电场的屏蔽作用｡

3、结语

高弹性环氧基裂缝修补材料在绿色建筑墙体的修复中具有广泛的应用前景｡以高弹性环氧基裂缝修补材料在绿色建筑墙体修复中的应用效果为研究课题,通过试验数据验证了高弹性环氧基裂缝修补材料修复绿色建筑墙体裂缝后,绿色建筑墙体抗压性能､抗折性能以及耐久性能均得到有效修复,在绿色建筑墙体的修复中具有应用前景｡

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