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摘要:本文通過與傳統的后錨固技術相比較,提出了研制化學植筋膠的必要性，理清了研制化學植筋膠的思路, 經過試驗成功地使產品工業化,結合產品性能論述了不飽和聚酯樹脂植筋膠的特點,并結合已有的相關標準提出了其主要性能檢測的常用方法。本產品的各項指標達到了或超過了*水平。
關鍵詞:化學植筋 植筋 不飽和聚酯樹脂 性能檢測 膠粘劑
一、 前言
化學植筋技術（又稱后錨固技術）是一種對現有混凝土結構實施簡捷有效連接與錨固的專門技術!近年來，化學植筋已經廣泛地應用于各類建筑施工、建筑物加固、結構補強、修補及裝飾裝修中;在公路、涵洞、隧道、鐵路、橋梁、礦山及水利等設施中也有應用。
后錨固目前有兩種基本方案，機械膨脹（如膨脹螺釘）和化學錨固植筋。前者錨固強度一般較低，而且對基體產生應力不能作為結構性*定位，但造價低，用于臨時性低強度的固定，應用很廣泛;后者是近十年來發展的新技術，它是通過化學交聯固化，使得鋼筋和基體相粘接，從而達到錨固的目的。這種方法也被稱為“整體錨固法”俗稱“鋼筋種植”、“化學錨栓”。從使用的場合來看，對其錨固強度要求很高,要求達到預埋的效果，應用在結構、*性固定定位，造價相對較高，目前應用越來越廣泛。
化學 錨 固 技術的廣泛應用得益于國外兩家公司:德國的“慧魚”和瑞士的“喜利得”。國外一些先進的理念帶人中國并在市場的前期作了大量的推廣工作。目前，大部分的建筑設計院已經接受了這種錨固方式，使得國內市場已經成熟并在近年內用量呈指數增長。現在市場需求在不斷地擴大,已達2500萬噸。
在化學錨固技術中，錨固劑的選擇顯得至關重要和關鍵，假如一旦出現間題將對人民財產乃至人身安全造成無法估量的損失。國外產品性能穩定，錨固強度高，從“種植”到承載的時間短，能加快工期，更重要的是他們產品的主體樹脂能夠耐水、凍融、酸堿及老化，能真正達到結構性*錨固粘結。同時他們的產品具有環保性，不含苯乙烯，具有芬芳性，對環境和施工者十分友好。兩家國外產品目前占據了市場的主要份額，每年從國內賺走上億美元的外匯。然而和許多進口產品一樣，他們的價格不菲，大大提高了后錨固的造價，從某個角度上來講他限制了其在某些領域的進一步應用。
我國早應用的植筋錨固膠（或稱固定用建筑膠粘劑或稱建筑結構膠）一般是環氧基錨固膠,其缺點是膠的成本高“*固化慢”影響后續施工!國內的化學錨固技術初應用在礦業系統，作為臨時的支撐固定用。其主體樹脂主要采用不飽和聚酷，在促進劑存在下，以過氧化物在常溫引發固化，它具有較快的固化速度（一5分鐘初始凝膠@25度）和初始錨固強度，在冬天也能施工。但是由于主體樹脂含大量的易于水解、不耐酸堿的酷鍵。因此，該錨固體系在水泥的堿性條件下會逐步水解，導致體系錨固強度快速衰減。因此，用于結構性*錨固顯然存在非常大的隱患，從嚴格意義上講它不能作為結構性錨固。而且不飽和聚醋一般采用苯乙烯稀釋和交聯（一30%重量），VOC及氣味較大，產品不環保。同時在包裝和樹脂的存儲期上存在一些尚未解決的問題，導致產品的穩定性不高。另外，也有少部分采用環氧樹脂錨固的，它具有結構性錨固的強度和耐候、耐酸堿性。但是由于環氧/胺固化體系在室溫固化速度偏慢，一般在24小時后才能承載，明顯影響施工進度，同時環氧/胺體系的粘結劑，由于胺容易氧化，易對粘接基材產生污染，對施工條件要求較為苛刻。因此，未能在結構性錨固體系中廣泛推廣。
基于此，研究開發新型的化學錨固材料，以達到進口產品的同樣性能，*，大幅度降低國內錨固的費用，顯然是化學錨固領域中一個十分迫切也是倍受關注的課題。我們根據建筑植筋錨固的施工工藝要求, 結合不飽和聚酯樹脂膠的特點,開發出一種適合建筑植筋錨固的新膠種—夯固牌植筋膠!
二、主要原材料及技術指標
1. 不飽和聚酯樹脂見表 1 。
表 1 不飽和聚酯樹脂理化指標
外 觀
粘度
（Pa.s） 酸值
固含量
（%） 80℃熱穩定性（h） 25℃凝膠
時間（min）
淡黃色粘稠液體 0.4～0.5 16～24 61～64 ≥24 8～12
2.填料
填料的加入可以提高強度、降低成本、便于使用,貯運更為安全,其要求是:與膠中的主要組份沒有化學反應產生,粒度合適宜于分散,還應與樹脂有良好的浸潤性,以保證粘接強度的改善, 必要時要進行合理的粒度搭配;應經過干燥和清洗,不得有水、油污、金屬雜質等;無毒、不易分解、非易燃易爆的均質固體物;來源容易,價格低廉。 選擇的填料見表2。
表 2 填料成份
名 稱 密度（g/m3） 粒度（目） 作 用
滑石粉 2.4～2.9 >200 提高浸潤性,降低成本
石英粉 2.2～2.6 60～200 提高強度,降低成本
3.觸變劑
觸變劑理化指標見表 3
名 稱 比表面積
（m2/g） 平均粒徑
（μm） 視密度
（g/l） 1000℃2h
燒失量（%） 4%水分散液的ph值
氣相二
氧化硅 200±25 約12 50 小于1% 3.5～4.3
三、配比試驗
各組份質量比及膠泥稠度、貯存穩定性見表 4
配比試驗情況見表 4
編號 加促進
劑樹脂 滑石粉 石英粉 氣相二
氧化硅（%） 5℃稠度
（mm） 60℃烘箱放置一個月
1 1.2 0.8 1.8 0 59 嚴重分層
2 1.2 0.8 1.8 1 54 不分層
3 1.2 0.8 1.5 1 57 稍分層
4 1.2 0.8 1.5 2 45 不分層
5 1.2 0.8 1.5 2 51 不分層
注:此配比試驗是在5℃～10℃之間進行的,優的配比適合在春季使用,而冬季和夏季應根據膠的施工性能來調整填料及觸變劑的用量。
四、主要性能檢測及分析
目前,不飽和聚酯樹脂植筋膠還沒有相應的國家及行業標準,我們只能綜合《建筑膠粘劑通用試驗方法》GB/T12954-91、《膠粘劑貯存期的測定方法》GB7751-87、《膠粘劑拉伸剪切強度測定方法》GB7124-86和《樹脂錨桿錨固劑》MT146.1-2002、《混凝土結構后錨固技術規程》JGJ145-2004和《混凝土結構加固設計規范》GB 50367-2006等有關章節內容來進行其性能檢測。
1.施工性能試驗
（1） 稠度 表示樹脂膠泥的軟硬程度,以試錐1min沉入的深度來表示。所用儀器及方法按MT146.1-2002中6.3規定進行,表4中4號樣稠度值偏小,較難把膠向孔眼中填注,插入鋼筋及錨栓比較費力。
（2） 適用期（即凝膠時間） 是指膠配制好后,能維持正常施工所持續的時間。 在施工現場,一般把樹脂膠泥與固化劑開始混合到膠泥溫度上升2℃的時間定義為適用期,與MT146.1-2002中3.5所定義的凝膠時間對應。根據現場經驗,植筋施工中一次配膠量以300g～500g為宜,適用期控制在20～50min為宜（冬季、春秋季30～50min,夏季15～20min） 。適用期的調整可通過調整促進劑和固化劑的摻量來進行。其測定方法可按MT146.1-2002中6.4的規定進行,根據施工溫度需要, 測試溫度可分為4±1℃、17±1℃、28±1℃3種。
2.抗壓強度試驗 方法按MT146.1-2002中6.5進行,溫度等同于凝膠時間測定時的3種溫度, 固化劑的摻量以在此溫度下有合適的適用期為準。齡期均為3種溫度下的24h。經檢測,1～5號樣抗壓強度均能達到75Mpa 以上,遠遠超過小規定值（60Mpa）。
3.貯存期試驗 把1～5號樣密封放入35℃的烘箱中（以此來縮短試驗周期）觀察1個月。 從結果看,所有試樣均沒有凝膠硬化情況發生,其中2、4、5號沒有分層現象。但考慮到施工性能及成本,2號樣填料比高!成本也低,而施工性能與5號樣相當, 所以終選擇2號樣做進一步性能試驗。
4.錨固力試驗
試驗基體為C30混凝土,儀器為ZY-20錨桿拉力計,錨固膠為2號樣品,結果見表5。
錨固力試驗結果見表 5
鋼筋規格 φ6 Q235圓鋼 φ22RL335L螺紋鋼
鉆孔直徑（mm） 8 8 8 28 28 28
錨固深度（mm） 90 90 90 330 330 330
檢驗拉力（KN） 6.7 6.7 6.7 127.3 127.3 127.3
錨固端狀態 未見破壞 未見破壞 未見破壞 未見破壞 未見破壞 未見破壞
極限拉力（KN） 10.3 10.5 10.7 150.5 152.3 151.5
錨固端破壞狀態 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮
從植筋過程看,2號樣不論對小孔φ6還是大孔φ22mm均填注方便, 鋼筋插入阻力小;固化過程中沒有因淌膠而造成缺膠情況;施工性能良好,省時省力。 綜上所述,后以2號配比進行工業化生產。冬季配方成品性能指標見表編6。
冬季配方成品性能指標見表 6
項 目 指 標
外觀 膠泥為淡黃色白色膏狀白色粉末
容重（g/cm3） 1.8～2.0
稠度（mm） 55～60
抗抗壓強度（MPa） ≥60
劈裂抗拉強度（MPa） ≥8.5
抗彎強度（MPa） ≥50
鋼-鋼（鋼套筒法）拉伸抗剪強度標準值（MPa） ≥16
不揮發物含量（固體含量）（%） ≥99
固化后適用溫度（℃） -30～60
施工溫度（℃） -5～25
儲存期（25℃以下避光） ≥6個月
五、產品的技術評價
1.本產品通過采用分子設計、剪裁的方法，合成出一類結合環氧樹脂具有耐腐蝕、耐候及不飽和聚醋的不飽和性，可以在常溫下快速固化等特點。在樹脂分子中引人不飽和基團和軟、硬嵌段，使得樹脂分子具有多重功能性。采用非苯乙烯低揮發性的單官能團及雙官能團復合稀釋本系，使得整個樹脂體系幾乎沒有任何難聞的氣味，并能有效調整固化速度。采用這種樹脂體系生產的化學植筋膠無論是錨固強度還是耐水、耐候性、環保要求都能達國外同類產品的水平，產品經國家建筑工程質量監督檢驗中心，國家建筑材料測試中心檢測，檢測結果表明該產品各項技術指標均超過企業標準。
2.夯固化學植筋膠與國外產品的性能對比見表 7。
夯固化學植筋膠與國外產品的性能對比見表 7
產 品
項 目 夯 固 慧 魚 喜利得
產品包裝 硬塑注射式 硬塑注射式 軟塑注射式
Ⅱ級螺紋鋼筋φ20 埋深為300mm 埋深為300mm 埋深為300mm
抗拉設計值（KN） 94.2 94.2 94.2
凝膠時間（min） 12 15 18
平均破壞抗拉力值（KN） 125.2 125.8 129.6
錨固端破壞狀態 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮 鋼筋頸縮
苯乙烯含量 無 無 無
從以上和國外*產品的對比可以看出:
（1）該產品的設計載荷已經達到了德國“慧魚”和瑞士“喜利得”設計要求。
（2 ）該產品凝膠時間為12min，分別短于德國“慧魚”和瑞士“喜利得”。
（3）該產品不含苯乙烯，無毒，無臭味，達到了德國“慧魚”和瑞士’喜利得”產品的環保要求。夯固化學植筋膠的上述幾項技術指標已達到國外同類*產品水平。
六、結束語
經過一年多自行研制生產的化學植筋膠由多家用戶試用一致認為性能優，使用方便，經國家建筑材料測試中心，國家建筑工程質量監督檢驗中心檢驗，各項技術指標均達到企業標準，主要技術指標達到或超過國外同類產品先進水平。該產品有施工操作方便，固化時間短，粘接強度高，耐水，耐酸堿、耐候性能好等特點。特別適合用于建筑加固改造錨固、幕墻支架固定、機器設備固定、鋼結構固定、墻體拉結錨固、以及需要和建筑墻體或者地基固定的場所。該產品在研究、開發中具有如下創新點:
1.采用分子設計、剪裁的原理，使主體樹脂兼備剛性、韌性、其粘接強度達到環氧樹脂膠同等強度。
2.使 主 體樹脂中含不飽和基，固化速度快，在常溫下兩小時達到強度要求，并能在一5℃條件下固化施工。
3.體系采 用了特殊的穩定劑，使產品在常溫條件下至少可以保存一年，而國內一些產品只能滿足半年的保質期或者在低溫保存。
4.該主體樹脂具備耐水、酸、堿性、耐凍融性，能作為*性結構錨固。
5.產品不含苯乙烯、具有環保性、施工中散發出一股清香，無難聞氣味，對施工者十分友好。
6.本產品技術線路合理，生產合成過程容易控制，產率高，產品性能優良，達到了先進、國內水平，本產品投放市場以來,得到了許多用戶的*,取得了很好的社會經濟效益。
