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高韧性环氧防护涂层低温抗裂性能试验及应用研究

文档作者：李敬玮赵波瞿杨张福成文档来源： 1．中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室 2．水利部水工程建设与安全重点实验室		点击数：	更新时间： 2022年10月24日
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水力发电 第4O卷第3期
2014年3月
高韧性环氧防字户涂屡低温抗裂
性能放验及应用研究
李敬玮 ，一，赵 波 ，一，瞿 杨 ，一，张福成 ，
(1．中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038；
2．水利部水工程建设与安全重点实验室，北京100038)
摘 要：在环氧树脂低温增韧研究的基础上，开发了YEC高韧性环氧防护涂层材料。对新型材料进行300次冻融循
环试验，检测了材料的耐低温抗裂性能，材料与混凝土的粘结强度大于3 MPa；通过2O次-40～60℃低温循环试验，
测试了材料的断裂韧性．材料在低温下不开裂或脱空。将新型材料应用于吉林台一级水电站大坝面板防护，试验结
果表明该涂层材料适合于寒冷地区的混凝土表面封闭处理及薄层防护工程。
关键词：环氧树脂；高增韧；混凝土修补；涂料
Experimental Study on Cracking Resistant of Epoxy Resin Coating at Low Temperature
and Its Application in Hydraulic Engineering
LI Jingwei 一，ZHAO Bo 。，QU Yang ，ZHANG Fucheng ，
(1．State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，IWHR,Beijing 100038，China；
2．Key Laboratory of Hydraulic Engineering Construction and Safety of MWR,Beijing 100038，China)
Abstract：Based on the experimental study of the toughness of epoxy resin,the YEC epoxy resin coating is developed．The
performances of YEC epoxy resin coating at low temperature are studied by 300 freezing and thawing tests and the tests show the
adhesion strength between coating and concrete is more than 3 MPa．The coating also passes 20 therm al cycle tests between—40℃
to 60℃ without any crack or delamination．The application of YEC epoxy resin coating in Jilintai CFRD indicate that the coating
is fit to the repairing and reinforcement of concrete structures in cold areas．
Key W ords：epoxy resin；toughness；concrete repairing；coating
中图分类号：TV46 文献标识码：A 文章编号：0559—9342(2014'~l03-0090—03
我国北方地区气候寒冷． 冬季与水接触的建筑
物常因冻胀作用而遭到破坏。例如，东北、西北地
区土坝上游护坡常因冰拔或冰推而破坏；混凝土坝
的迎水面水位变化区常因冻融而破坏，表现为混凝
土表面酥松剥落、强度降低；渠系建筑物的柱基甚
至会被冻胀拔起。如果不对混凝土破坏面进行及时
修补，则将影响建筑物的运行安全。
在混凝土表面涂刷防护涂料是混凝土防碳化、
防渗、抗冻的有效方法。环氧树脂具有优异的力学
性能、粘接性能和长期耐水性能，在水利工程中作
为混凝土的防护修补材料应用日趋广泛[1-3]． 但环
氧防护材料与混凝土的线胀系数存在较大差异，在
使用过程中由于环境温度的变化会在涂层材料内部
圆WarerPo er Vof． DNo．3
积累较大的内应力，从而可能引起环氧防护涂层开
裂而损失防护效果． 所以对环氧涂层材料耐低温
性能的考察是评价材料适用性和选择材料的重要
方面。
1 环氧树脂的低温韧性研究
环氧树脂改性增韧有多种途径，最主要有弹性
体增韧、热塑性树脂增韧、刚性无机纳米或微细粒
收稿日期：2013—08—29
项目基金：中国水利水电科学研究院科研专项结集1352项目
作者简介： 李敬玮(1975一)，女， 河北石家庄人，高级工程
师．主要从事水T新型材料研究．
寸 J ，寸：同 7．1’IT ．It 军 ]， ，，J、，z I ～皿 b： IT 日匕 ，x 州1l丌7
子增韧、嵌段共聚物改性、核壳结构改性环氧、液
晶聚合物改性环氧等 ，其中应用最为广泛的是橡胶
弹性体增韧、热塑性树脂增韧以及刚性无机纳米或
微细粒子增韧。从增韧环氧的机理[51来看．热塑性树
脂形成裂纹桥是能量耗散的主要过程．这要求热塑
性粒子有优异的延性拉伸和撕裂性能，另外环氧机
体承受剪切形变和微裂纹的能力也非常重要． 所以
热塑性树脂对于高交联度的环氧树脂有显著增韧效
果： 而橡胶增韧机理认为，增韧主要是由于橡胶相
互引起的空洞化和形成基体中塑性区．特别是对交
联密度相对较低的体系增韧效果更加明显。
2 高韧性环氧涂层材料研究
从水工应用环境分析， 要求水工环氧防护材料
的交联密度相对较低． 因为高模量将增加温度应力．
不利于材料抗裂。本文采用了一种特殊的增韧剂对
环氧材料进行增韧，研究其低温增韧效果，研制出
具有低温抗裂性能的水工环氧防护材料。
2．1 环氧树脂的增韧及低温韧性测试
对环氧树脂进行增韧， 以KI。作为韧性的表征
参数， 研究水工环氧修补防护材料的断裂韧性与温
度的关系，确定低温下环氧修补材料的基本配比。
(1)试样的制备。试验采用双酚A型环氧树脂
E44； 固化剂为可常温固化的改性胺； 增韧剂为具
有反应活性的增韧剂ZR11： 为了使体系具有良好的
可操作性，体系中添加了适量的活性稀释剂调整粘
度。1号试样不添加增韧剂，6号试样添加20份增
韧剂，8号试样添加50份增韧剂。
(2) 试件的制作。将材料浇注到10 mmx25
mmx280 mm 的矩形模具中， 室温固化24 h后脱模。
30 d后浇铸件通过机床加工制成10 mmx20 mmx88
mm 的标准试件，在试件中间用钢锯割开深9．5 mm
的槽，然后用锋利刀片在槽内一次性滑动而形成尖
锐的裂纹尖端。
(3) 断裂韧性KI G测试。按照ASTM D 5045同
方法进行试验， 采用SENB试件，测试前试件在实
验温度下静置4 h以上．然后迅速在配有低温试验
箱的万能材料试验机上安装试件． 安装完毕后在实
验温度下调整10 min后进行实验。压头速率为10
mm／min， 试验温度为20、0、-20、-40 。【=。
(4)试验结果。1号、6号、8号配比的断裂韧
性结果如图1所示。可知：不同配比体系KI。值随
温度的变化趋势和幅度差异很大。1号未添加增韧
剂， 断裂韧性随温度降低明显减小：6号和8号断
裂韧性随温度降低明显增加。
由图1可知． 体系中加入较大的增韧剂将降低
霎
温度／℃
图1 不同温度下试件断裂韧性测试结果
常温下的 I。值， 但同时大大提高了低温下的断裂
韧性。另外，6号和8号配比的 T。随温度的变化
趋势不同，6号在0~C即达到了较高的K 以后变
化趋于平缓，而8号在试验的测试温度范围内几乎
是线性增长， 似乎可以预测在更低的温度下．8号
的KI 的可能会超过6号， 也预示着适当提高增韧
剂用量将有利于更低温度下材料的断裂韧性。故加
入增韧剂是改善环氧防护材料性能的一种较理想的
方法。
2．2 YEC高韧性环氧防护涂料的低温试验研究
在环氧增韧后低温韧性的研究基础上， 水科院
结构材料所研制出了YEC高韧性环氧防护涂料。
该涂料采用了新型环氧增韧体系， 并结合水工修补
的工况特点， 通过分子结构设计， 提高材料的裂纹
阻断能力， 减少材料内应力，具有粘结效果好、高
强高韧、抗开裂能力强、长期耐水性能优异等特
点。针对我国北方高寒地区的应用环境． 本文对
YEC高韧性环氧防护涂料的低温耐久性进行了试验
研究。
2．2．1 抗冻融循环测试
(1)试验条件。① 试块。用C30F300混凝土
制作2个尺寸为100 mm×100 mmx400 mm 的试
块， 一块作为冻融试件， 一块作为空白对比试件。
试块表面涂刷YEC高韧性环氧防护涂料， 常温养
护一周。② 冻融条件。水中浸泡、冻融循环300次：
冻融温度(一17±2)～(8-+2)℃ ； 循环一次3 h， 降温
1．5 h。
(2)试验结果。利用混凝土快速冻融试验机对
试块进行冻融循环试验。然后对试件进行拉拔粘结
强度测试， 结果见表1。由此可知， 冻融300次后
YEC高韧性环氧防护材料与混凝土粘结效果良好．
材料具有较好的抗冻及防护作用。
2．2．2 低温抗裂性能测试
铁(钢筋)的温度线膨胀系数为1．2x10-5／K，混
Warer Power Vo1．40 No．3 田
表1 抗冻融循环试验结果 MPa
凝土的温度线膨胀系数为(1．0～1．5)xl0I5／K． 由于
铁板(钢筋) 与混凝土线膨胀系数比较相近， 故
YEC高韧性环氧防护涂料的低温抗裂性可以采用铁
板上涂刷环氧涂膜，待完全固化后， 置于高低温循
环环境中，观察环氧涂膜变化 的方法。
(1)试验条件。① 试件。尺寸为300 mmx300
mm；1号、2号环氧涂膜分别厚2、3 mm。② 温度
循环条件。温度循环一次过程为一40 oC恒温1 h， 按
0．5 oC／min升温至60 oC (历时200 rain)。60 oC恒温
1 h，按0．5℃／min降温至一40 oC (历时200 min)。
(2)试验结果。经20次温度循环， 涂覆在
铁板表面的环氧涂膜未出现开裂、脱空等现象，
表明YEC 高韧性环氧防护涂料具有良好的低温
韧性。
2．3 寒冷地区现场试验研究
为考察材料在寒冷地区混凝土表面防护效果，
在吉林台一级水电站大坝混凝土面板进行现场试验。
吉林台一级水电站是喀什河流域规划中的第十个梯
级电站， 电站坝区多年平均气温5．7℃ ，极端最高
气温37．9℃ ， 极端最低气温一39．9℃ ，冬季寒冷漫
长。库区冰层最大厚度可达40 cm 以上，冰与面板
混凝土面粘接在一起． 当库水位变动时，厚厚的冰
层对混凝土面板产生拉拔、撞击现象，破坏面板强
度， 给面板的结构稳定带来极大隐患。
在大坝的迎水面涂刷YEC高韧性环氧防护涂层
材料，经过越冬观测、现场检验，分析防护涂层是
否能提高混凝土面板的抗冻及抗冰破坏能力。2011
年5月在大坝面板1 404．5～1 4l1．5 m 高程范围内，
对7号面板涂刷了YEC韧性环氧防护涂料。经历一
个冬天．于2012年2月24 日到现场用rrJ一1O型碳
纤维粘结强度检测仪对涂层进行粘结强度检测，结
果表明． 当100％ 混凝土面拉开时的平均粘结强度
为3．44 MPa， 说明该涂层材料的低温抗冻抗裂性能
良好。
3 结语
综上所述．YEC高韧性环氧防护涂料具有优异
的抗冻防裂性能，适用于严寒地区；并且该涂料具
有优异的抗渗、降糙、抗冲磨、抗气蚀及防冻融等
防护效果，是一种理想的水工混凝土表面防护材料，
适合用于混凝土表面的封闭处理及薄层防护。
参考文献：
[1]BARBUCCI A，DELUCCHI M，CERISOLA G．Oranci coating for
concrete protection：liquid water and water vapour permeabilities
[J]．Progress in Organic Coatings，1997(30)：293—297．
[2]黄国兴，纪国晋．混凝土建筑物修补材料及应用[M]．北京： 中
国电力出版社．2009．
[3]JUMAAT M Z，KABIR M H，OBAYDULLAH M．A Review of the
RepairofReinforced Concrete Beams[J]．Journal of Applied Science
Research，2006，2(6)：317—326．
[4] 江金强，刘敬成，张胜文，等．环氧树脂增韧改性方法及机理
研究进展[J]．江南大学学报(自然科学版)，2009，8(5)：625—
630．
[5] D．R．保罗，C．B．巴克纳尔，主编．聚合物共混物：组成与性能
下卷[M]．殷敬华，韩艳春，等译．北京：科学出版社，2004．
[6] ASTM D 5045—99 Standard Test Methods for Plane—Strain Fracture
Toughness and Strain Energy Release Rate of Plastic Materials[S]．
[7] Song E H，Lee H I，et a1．Why Do We Have Cracks in Epoxy
Coatings for Water Ballast Tanks?[C]#Corrosion NAC Exop 2006．
61st Annual Conference＆ Exposition．
(责任编辑王琪)
五强溪水电站扩机工程预可研报告咨询通过审查
2014年1月13日，五强溪水电站扩机工程预可行性研究报告咨询会议在长沙召开。中电投五凌电力有限公司、中南勘测
设计研究院的领导、专家及特邀专家等有关人员参加了会议。会议听取了中南院关于五强溪水电站扩机工程预可行性研究报告
主要内容的汇报，并进行了认真讨论。会议认为，预可行性研究报告基本达到了预可行性研究阶段的设计内容和深度要求，建
议对报告进行必要的补充完善，提出正式报告。
根据五强溪水电站扩机工程的布置条件、下游航运条件等，本阶段拟定了扩机容量40万kW、50万kW、60万kW 共3个
方案进行比较，从各方案水能指标、在电力系统中的作用和效益、工程量及工程投资、经济性、财务指标等方面进行综合比较
分析后，本阶段初选五强溪水电站扩机容量为50万kW。 (中南勘测设计研究院有限公司)
l圜Warer Po er Vof． 0 No．3

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