环氧材料在防水领域的应用

摘要：环氧树脂分子结构中含有活泼的环氧基团，能与很多类型的固化剂发生交联反应，最终形成不溶、不熔、坚实的具有三维网状结构的高分子材料。

  一引言

  环氧树脂分子结构中含有活泼的环氧基团，能与很多类型的固化剂发生交联反应，最终形成不溶、不熔、坚实的具有三维网状结构的高分子材料。较高的交联度赋予环氧树脂致密、耐水、抗渗堵漏好、力学强度高、最终固结体尺寸稳定等特点。在作为涂膜使用时，环氧树脂材料还具有极强的附着力。通常环氧树脂产品常温操作、施工简便价格适中。

  环氧树脂除对聚烯烃等非极性或结晶度比较高的材料粘结性不好，对于各种金属材料、玻璃、木材、混凝土、陶瓷、酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。另外环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等许多独特的优点，已在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用，发展很快。

  而在防水领域，与其他的柔性或弹性材料不同，环氧树脂材料呈刚性，但其能具有更别具一格的优势。在混凝土材料的防水领域，混凝土材料普遍韧性差，表面易出现微小裂缝，潮湿、冷热交替等环境容易风化，在一些特殊的行业或环境内，还受到各种化学物质的影响。柔性防水材料受制于某些条件，无法满足环境的需要。环氧树脂材料，耐化学品性能较好，对各种基材的附着力都非常好，具有很强的粘结强度，可在潮湿基面施工等性能特点，使环氧树脂在一些环境取得了比较合适的应用。

  二环氧树脂在防水领域的应用现状

  环氧树脂应自20世纪60年代初开始用于防水领域，美国，欧洲、前苏联、日本、韩国、新加坡、香港等许多地区在防水工程中大量使用该材料。文献记载国内在20世纪80年代，水电部组织专家去美国考察，发现洛杉矶码头混凝土桩的环氧树脂防水材料使用18年未见老化迹象，对环氧树脂的耐久耐化学性给予了充分肯定。90年代，香港地铁开始大量应用环氧树脂用于防水环节。2006年，环氧树脂防水材料又被应用于法国桥梁工程。

  在国内，20世纪70年代，中科院广州化学所首先开始渗透型环氧树脂防水补强材料的研究，中国水利水电科学院、长江科学院、武汉大学等十几家科研单位相继投入该项目的研发和应用。广州科化防水防腐补强有限公司在中科院广化所专利技术的基础上开发的高渗透改性环氧树脂防水涂料通过了建设部的鉴定，被列为全国推广项目，并获科技部国家重点新产品证书。20世纪70年代，环氧树脂防水涂料首先在水电大坝的防水工程中应用，效果较好。环氧树脂防水涂料现已广泛用于水电大坝、交通、建筑和文物保护领域，特别是桥梁、地铁、隧道、大坝和房屋的防水，其用量每年以两位数增长。目前，国内生产环氧树脂防水涂料有中科院广州化学所、中国水利水电科学院、长江科学院、武汉大学等数十个单位。

  近10年来，环氧树脂防水涂料在产品、技术及施工工艺方面逐步成熟，得到了快速的发展。已制定并实施的CJJ139—2010《城市桥梁桥面防水工程技术规程》、JGJ/T212—2010《地下工程渗漏治理技术规程》和GB50208—2011《地下防水工程质量验收规范》，都将环氧树脂防水涂料列入技术规程、规范之中，对该产品的推广和使用起到了推动作用。据不完全统计，2011年，我国环氧树脂防水涂料的销售量近2000余t，预计2013年销售量为3000余t。环氧树脂防水涂料的主要应用领域如下：1)公路、高速公路、大桥混凝土路面与沥青混凝土路面之间的粘结与防水防腐。2)客运专线桥面、地铁高架路段、地铁大开挖路段及车站、人行通道顶板与侧墙二级防水设防中用于基面防水并与卷材粘结，亦可作为一道设防用于多层建筑屋面及厨卫间的防水。3)新旧混凝土之间的粘结、桩头防水与粘结、大体积混凝土构件浇注，特别是水库大坝坝体浇注，无须凿毛即可实现新旧混凝土的粘结以消除冷缝。4)混凝土梁、板、柱间补强时原混凝土结构与钢板或碳纤维布之间的粘结与防水。5)水库大坝泄洪洞、溢流面或化工车间地面使用环氧砂浆或聚脲作保护层时用作底涂。6)公路及高速公路缺陷、微细裂缝及冻害的修复。7)混凝土的界面处理。8)地铁、城际轨道盾构管片的防腐与防水。9)地下工程、隧道工程的渗漏治理。

  三  环氧树脂在防水领域中的应用：

  3.1 环氧防水涂料

  本涂料使用了一种能够与环氧树脂同时参加反应的性能活泼、粘度较低的活性稀释剂。该稀释剂为含有环氧基团，其可以参加环氧树脂与固化剂的固化反应,与环氧树脂固结体交联在一起，.在最终固结体中能有效改善其力学性能。环氧防水材料的性能不仅仅体现在防水功能，更重要的是其有着优越的抗化学品性能，抗渗性能。可以既耐酸耐碱，还对有机溶剂有一定的抵抗能力。因此虽然环氧涂料为刚性材料，但在特殊环境下却能对水泥制品进行有效防护。聚合物水泥防水涂料耐酸性较差，聚氨酯防水涂料在耐碱性方面有一定缺陷。而水泥基材一般有弱碱性特性，对于酸碱环境比较敏感。环氧涂料的耐性较为全面，对各种化学介质都有较好的耐性。环氧防水材料采用改性环氧树脂、改性固化剂使树脂固结体达到一定强度，通过添加功能性填料进一步提升其机械性能。涂料中活性稀释剂挥发型小，且用量很少，本涂料属无溶剂环保产品。可针对性用于隧道防渗漏、废旧仓库、污水池等基材潮湿且防水要求较高维修困难的部位。也可以用于其他新建水泥建筑的内表面或建筑防水体系的第一道防水。

  3.2 环氧类填缝剂：

  填缝剂黏合性强、收缩小、颜色固着力强，具有防裂纹的柔性，装饰质感好，抗压力耐磨损，抗霉菌的特点，令它能完美的修补地板表面的开裂或破损，它表面还可以上油漆，具有良好的防水性。填缝剂色彩丰富，还可自行配制颜色，因而越来越受客人青睐。而填缝剂的另一功能还兼具缝隙的防水抗渗的作用。

  普通水泥基填缝剂由于多空结构，很容易在内部积聚水分，从而导致发霉、变黑等不良现象的发生。而环氧填缝剂具有抗渗、抗冻、耐盐、耐碱、耐弱酸腐蚀的性能，并与多种材料的粘结力很强。可在潮湿基材表面施工，不需干燥，可在潮湿环境或水下硬化。可用于水工建筑物过流面的抗冲磨损、抗气蚀与抗冻融保护，以及破坏后的修复。用于混凝土建筑物的缺陷修补以及补强与加固处理。而在近几年家装市场瓷砖填缝剂领域，对于环氧材料越来越认可。采用环氧材料制备的填缝剂在防霉、抗渗、耐油污方面有水泥材料不可比拟的优势。

  3.3 环氧灌浆材料

  环氧灌浆料作为一种化学灌浆材料，与普通混凝土相比，具有强度高，粘结力强，耐化学腐蚀，耐寒，耐热，耐冲击和振动等优点，在工程中的应用取得了良好的效果。广泛用于混凝土裂缝修补、混凝土构件的加固补强，易受化学侵蚀的设备基础区域灌浆，机械设备的地脚螺栓、机座与混凝土基础之间的灌浆，压缩机、泵、冲压机、粉碎机、球磨机等高振动性设备的二次灌浆安装。轨道基础、桥梁支撑座等受强压力区域灌浆预制构件的灌浆等。

  环氧灌浆料主要由环氧树脂、固化剂、稀释剂、增韧剂、填料、骨料以及其他助剂等组成。环氧灌浆料的各组分对其性能有很大的影响，选择合适的各组分类型及用量，才能配制出性能优良的环氧灌浆料。环氧树脂是灌浆料的主体，常温条件下本身不会固化，加入固化剂能进行交联固化反应，生成体型网状结构，具有许多优良性能。

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