一种高渗透的水性环氧用于混凝土地面非结构性缺陷修复

                   （长沙新德航化工有限公司 卢学军）

概述：一种高渗透的水性环氧树脂，既可以作为混凝土地面的表面处理剂，也可以制作成水性环氧砂浆，用于破旧混凝土地面、路面和环氧地坪的非结构性修复。因为渗透性好，具有刚柔相济的特点，故粘接强度高，制成的水性环氧砂浆抗压、抗折强度均较高。使用在混凝土非结构性破坏的修复方面具有施工简单、无VOC排放、性价比高、社会效益明显的特点，完全可取代油性环氧树脂在该领域的应用。

关键词：高渗透水性环氧树脂   水性环氧砂浆  刚柔相济  VOC  非结构性修复

混凝土也称“砼”，由水泥、骨料和水按照一定的比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护成型的人造石材。因原材料丰富，成本低，良好的可塑性和抗压强度，耐久性、耐水性好，可配合钢筋形成钢筋混凝土复合材料，抗拉、抗折、抗开裂的能力大幅度增强，在承重的梁、柱、板等的应用场合被广泛使用，成为各种建筑工程中不可缺少的材料。

一、常见混凝土表面缺陷及原有修补方案

   固化完成的混凝土结构中，存在着大量空洞和微裂纹，尤其是预制混凝土，因为事先混合，到使用时间可能较长，可能造成提前放热剧烈，导致混凝土较大的内应力而产生开裂现象，对混凝土结构强度造成较大的影响。常见的混凝土表面非结构性缺陷有以下几种类型：

1-1表面起灰起皮。即使标号较高的水泥砂浆混凝土，表面起灰也是正常现象，因混凝土形成的表层结构致密性较差，尤其是大气环境中不断风化，表层往往在使用过程中脱落成粉尘，给现场环境卫生造成较大的困扰;即使在成型过程中表面经过水泥腻子抹光，该现象也不可避免的存在。

1-2混凝土烧坏。使用预制混凝土，因为混合到使用时间较长，往往一次性装载体积较大而放热剧烈；或者混凝土成型后未能按时洒水养护导致混凝土局部蜂窝粉化现象。蜂窝和微裂纹是混凝土常见弊病，防不胜防。

1-3表面冲蚀，露筋露骨。长期遭受雨水冲刷的混凝土很容易出现表面形成麻面，表面孔洞，高低不平，筋骨显露的现象，如常见的钢筋暴露锈蚀、石子暴露导致坑坑洼洼等现象。

1-4微裂纹。分为干缩裂纹、温度裂纹和外力作用下产生的裂纹。基础下陷或者外力冲撞产生的裂纹需要在结构上做出修复，干缩裂纹和温度裂纹是混凝土的常见非结构性弊病，裂纹纵横交错、缝宽深度不一，处理起来非常麻烦。

1-5表面泛碱。因混凝土的多孔结构，水泥固化不充分，成型后在干湿变换的环境下可见碱液析出，表面白斑状，既影响外观，也影响重涂。

1-6预制件缺角断块。因使用过程中外力作用导致的缺陷，需要修复。

  1-7原有混凝土修复方案

长期以来，混凝土的非结构性的表面缺陷给人们造成了很大的困扰，希望通过一种低成本的处理方式达到表面修复的效果。低粘度油性环氧树脂和油性环氧树脂砂浆在混凝土修复领域已经获得较为广泛的应用，但是油性环氧树脂粘度难以降低，水泥河砂等的添加量受到制约，不仅仅成本高，施工性能也很差，使用工具涂抹比较困难，如通过加入溶剂的方式往往对人体和环境造成较大的危害。如高渗透的糠醛丙酮环氧体系，因为大量加入糠醛丙酮作为稀释剂降低体系粘度，以达到高渗透的目的，但糠醛丙酮尤其是丙酮挥发性很大，较高的VOC 排放，不符合绿色环保的发展理念，目前已在淘汰之类。

二、高渗透水性环氧树脂的特点

  因此我们开发了一种水性高渗透环氧用于混凝土表面修复，以取代油性环氧树脂的方案。

  2-1 A组分采用自乳化环氧树脂EP380，以双酚A环氧E51作为基础树脂，通过在环氧树脂结构中接枝亲水基，形成具有环氧结构的乳化剂，既可以乳化环氧树脂，又可以乳化油性固化剂。乳化剂分子结构为环氧树脂分子结构，对固化物机械性能影响小；EP380固含量56%，不含溶剂，乳胶粒子小至纳米级，乳液保质期长，机械强度高；不含溶剂，无VOC 排放，对环境无污染。众所周知，水的表面张力大，蒸发潜热高，因此水性环氧往往具有较高的表面张力和较差的渗透性，这也是需要我们着手解决的问题。

2-2  环氧树脂不能渗透到混凝土的结构中，则难以实现对混凝土的抗渗、补强、防腐的效果。因此，我们对固化剂结构进行了功能性的设计。

2-2-1该固化剂低粘度、不含溶剂，脂环胺改性，耐候性好，具有表面活性剂的分子结构，可以处理河砂，提高砂浆强度；合适的HLB值，使亲水性和亲油性达到较佳的平衡值，不仅显著降低体系的表面张力，还具有消泡剂、分散剂的辅助效果，即使在水性体系中，仍表现出跟混凝土界面较低的表面张力和渗透性，对C40混凝土地面能达到》1mm的渗透层，从而有效补强了混凝土的强度，达到抗渗补漏的效果。

2-2-3固化剂为结构增韧型多氨基分子结构，交联密度高，韧性好，硬度高，耐磨性好，耐酸碱耐水耐腐蚀，刚柔相济，能舒缓应力，抵抗变形，防止开裂。

2-2-4采用该体系制作的水性环氧砂浆，不仅具有较高的抗压强度，同时具有较高的抗折强度，对混凝土增韧效果非常明显。

2-2-5该体系固含量高，无VOC排放，加水稀释效果好，施工性能好。

2-2-6相比低粘度油性环氧糠醛丙酮体系，不仅无VOC排放，固化速度显著加快；水泥河砂添加量较大的情况下仍具有较好的施工性能，综合成本也大幅度降低。

三、高渗透水性环氧的测试

3-1对C40混凝土正拉粘接强度的测试

环境温度28-33°C,空气湿度55-75%。采用EP380自乳化环氧乳液配合MH3150，按照100:25配比混合均匀，加水量为A.B两个组分总量的100%，直接滚涂在清洁处理后的C40混凝土表面。拉拔头也涂刷胶液一遍，表干20分钟后放上拉拔头，稍微受压，拉拔头经喷砂处理。同时放置了5个拉拔头，常温7天后测试强度，得到一组数据：

数据显示，该体系具有较高的正拉粘接强度。正常情况下C40混凝土因表面风化强度下降，正拉在2.6MPa左右,即会出现粘接层附近的混凝土层破坏。但因为水性环氧的渗透性较好，渗透进入了混凝土结构中，补强了混凝土的强度，因此测试得到的正拉粘接强度》5.4Mpa，且破坏层次较深。

3-2 对C40混凝土渗透性的测试

环境温度28-33°C,空气湿度55-75%。采用EP380自乳化环氧乳液配合MH3150，按照100:25配比混合均匀，加水量为A.B两个组分总量的100%，直接滚涂在清洁干燥处理后的C40混凝土表面, 24小时后敲开混凝土块，测试渗透的厚度。其中我们采取了两种水做对比，一种通用自来水，标注为“A”,另外一种是经过活水器处理的小分子团水，标注为“B”

数据显示：水性底漆的两个组分混合均匀加水后再混合，采用自来水的一组渗透层超过1毫米，添加小分子团水的一组达到1.475毫米。小分子团水采用活化器生产，目标是将抱团的大分子团分散成均匀的小分子团甚至单分子，具有进一步降低水的表面张力的效果，因此添加活水后的水性环氧底漆具有更加低的表面张力，所以在混凝土表面具有更好的渗透性。

3-3 水性环氧砂浆抗压强度和抗折强度、粘接强度的测试

试块养护条件，环境温度21-25°C,空气相对湿度60-80%。

EP380自乳化环氧乳液100份配合MH3150固化剂25份，加水量100份。添加250份425水泥和500份标准砂。抗压强度和抗折强度成型按照GB/T17671-1999，粘接强度按照JC/T547-2005成型，测试试件3天和28天的强度。

数据显示：该体系制成的水性环氧砂浆不仅具有较高的抗折强度，抗压强度也较高，还具有较高的粘接强度。这跟体系尤其是固化剂的分子结构关系很大，该固化剂为多氨基分子结构增韧型，带有多个增韧基团和刚性基团，刚柔相济的结构体现在砂浆综合性能的提升。

四、建议配方和施工方案

4-1、混凝土防尘方案处理

4-4-1将成型干燥的混凝土清扫干净。可用水冲洗，去除油污等。干燥后表面用打磨机仔细打磨一次，清扫干净。

4-4-2配备水性高渗透树脂液体，将EP380和MH3150按照100:25比例混合均匀，现场使用400转电动搅拌器，搅拌2分钟。

4-4-3加入60-125份水，现场使用400转电动搅拌器，搅拌2分钟。

4-4-4喷涂或者辊涂在地面上，防止积液。低洼处积液则用扫把扫出来。

4-4-5 30分钟后胶液基本渗透完成，表面无光泽。1小时表干，24小时实干。

4-2表面泛碱、微裂纹和烧坏混凝土处理方案。（同上）

4-3破损的环氧地坪，表面冲蚀，露筋露骨和预制件缺角断块的处理。

4-3-1表面清扫干净

4-3-2配制水性高渗透环氧树脂液，表面喷涂或者辊涂一层作为界面处理剂使用（同上）

4-3-3配制水性环氧砂浆涂抹处理

4-3-3-1水性环氧树脂砂浆参考配方：

     Ep380            100

     MH3150           25

     水               100

     425水泥          250

     70-120目河沙     500

合计           975份

4-3-3-2砂浆配制工艺

EP380和MH3150两组分称量混合均匀，加入水再混合均匀，再依次加入河沙和水泥，边加边混合，直到形成均匀的砂浆，即可施工。现场使用400转的电动搅拌器。

4-3-3-3施工工艺

将配好的砂浆倒于底漆处理过的混凝土地面或预制件破损处，用镗刀刮平涂抹光亮即可。

4-3-3-4 后续施工

    如修补破损的环氧地坪，涂抹抹平砂浆后，至少经过3天后，再打磨处理，可刮涂腻子和施工环氧面漆。

五、水性高渗透环氧用于混凝土表面缺陷修复的意义

混凝土表面缺陷随处可见，如对混凝土地面起尘的处理，投资成本小，操作非常简单，既经济又实用。

表面缺陷薄涂砂浆处理的方法，如老旧的混凝土公路路面，一般的水泥砂浆和水泥腻子粘接强度不高，尤其是连续的抗压和车轮冲击极易造成破碎剥离，如果整体敲掉重新浇注则材料成本和人工成本太高，采用水性高渗透环氧修补则投资成本低、效果好，原有混凝土路面的强度提高大于30%以上，大幅度延长了使用期限。

另外对于旧的环氧地面的修补很有价值，在原有破损地面（清除后）用水性高渗透环氧砂浆修复，全部打磨一次，再在上面整体做一次面漆，老的环氧地面则可以光亮如新，相比去除老地面推倒重来，大幅度降低了人工成本和材料成本，缩短了工期，延长了地坪的使用寿命。

水性高渗透环氧，性价比高，大幅度节省了成本，为混凝土表面修复提供了经济实用的可行性方案。

参考文献：

1、百度文库  《浅谈混凝土表面缺陷修复》吴春华 哈尔滨建筑工程公司 黑龙江 哈尔滨  15000

2、环氧树脂在水工建筑的应用   魏涛