环氧混凝土主要组成材料环氧混凝土属于树脂混凝土的一种。

由于完全不用水泥，因此也称为塑料混凝土。

树脂混凝土与水泥混凝土相比，具有早期强度高，抗弯、抗拉强度大，耐磨性和抗冲击性好，防水和抗渗性强，有很强的耐化学侵蚀能力等特点，还具有很高的黏结强度和电绝缘性。

不足的地方是收缩值较大，造价较高。

为了解决因收缩产生裂缝的问题，研究采取加入聚氯乙烯粉的方法制得低收缩聚酯混凝土，为树脂混凝土开辟了新的前景。

随着环氧树脂等高分子材料的发展，环氧树脂混凝土越来越广泛地应用于混凝土建筑物的修补工程、防水层、溢流面，以及具有特殊要求的高强混凝土中。

美国1955年就在公路工程中采用环氧树脂材料，现在已经广泛应用于混凝土的修补工程。

我国是从20世纪60年代初期开始研究并应用的。

下面将介绍环氧混凝土的材料组成、性能和施工工艺。

组成材料1.环氧树脂凡含有环氧基团的树脂，统称为环氧树脂，应用最广泛的环氧树脂是用环氧氯丙烷和二酚基丙烷缩聚制成的。

原材料配合比例不同，制得的环氧树脂品种也就不同。

双酚基丙烷(简称双酚A型)环氧树脂产量最大，用途最广，所以称双酚A型环氧树脂为通用环氧树脂或标准环氯树脂。

除双酚A型环氧树脂外，还有酚醛环氧树脂、甘油环氧树脂、有机硅环氧树脂，以及其他具有特殊性能的烯烃类环氧化物等。

为了叙述简便，除特殊注明者外，以下所述的环氧树脂，均指常用的双酚基丙烷环氧树脂。

这种树脂分子结构中的n=0～19。

咒的大小表示不同的分子量的树脂。

分子量愈大，其黏度愈稠。

当n<2时，是琥珀色低分子量树脂;当咒≥2时，是固体高分子树脂。

由于在环氧树脂的结构中具有羟基、醚基和极为活泼的环氧基存在。

而羟基、醚基有高度的极性，使得环氧树脂的分子与相邻界面产生电磁吸力;而环氧基团则能与介质表面，特别是金属表面上的游离键起反应，形成化学键，因而其黏合力特别强。

在黏合铝及铝合金材料并于高温下固化时，最高抗剪强度可以达到25MPa。

，环氧树脂是热固性树脂中收缩性最小的一种，其收缩量一般都小于2%，热膨胀系热一般为6.O×l0-5/℃，其力学性能见表5-3。

表5-3 环氧树脂的力学性能由于环氧树脂具有很高的黏合力，能与混凝土、钢、木、多等种材料黏合，故广泛用作黏合剂，但不能与有机玻璃、聚氯乙烯等塑料黏结。

常用的环氧树脂牌号、性能及用途参见表5-4。

这些环氧树脂，除分子量、环氧值、软化点不同外，固化反应机理及固化后的性能，各方面都很相似。

外观呈淡黄色，类似于麦芽糖。

对于环氧树脂中含有的环氧基，一般有两种表示方法：一种用环氧值表示，是指每1009环氧树脂中含有的环氧基当量;另一种则是直接用环氧含量来表示，即每一分子中环氧基的百分含量。

环氧树脂的质量、黏度及固化剂用量，均与环氧值有关。

表5-4 环氧树脂牌号、性能及用途2.增韧剂纯树脂硬化后脆性较大，当加入适宜的增韧剂及填料后，就会降低脆性，提高抗弯强度、抗冲击强度及延伸性等。

增韧剂可分为非活性增韧剂及活性增韧剂两大类，常用的主要有以下几种：(1)邻苯二甲酸酯类。

此类增韧剂为无色低黏度液体，与环氧树脂不能很好地混溶，固化中不与环氧树脂起交联作用，在水中或空气中都将随时间的增长，有从体系中逐渐离析出来的倾向，还有可能使环氧树脂的刚性降低。

一般用量为环氧树脂的ioY6～20%。

这类增韧剂包括：邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二戊酯(DPP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等。

(2)磷酸酯类。

磷酸酯类增韧剂亦属于非活性增韧剂。

包括磷酸三乙酯(TEP)、磷酸三丁酯(TBP)、磷酸三苯酯(TPP)、亚磷酸三苯酯、磷酸三甲酚酯(TCP)等。

(3)不饱和聚酯树脂(304号)。

此种增韧剂是一种黄色的黏稠体，外观似环氧树脂。

由于本身是长链高分子材料，能参加固化反应，因此能更大地改善环氧树脂的性能，增加耐久性。

但收缩率较大，为5%～8%。

(4)聚酰胺树脂(650号和651号)。

聚酰胺树脂是一种多元胺。

一般用的是低熔点的，为黄褐色黏稠液体，分子结构中含有极性的氨基、羟基及酰胺基，所以性质比较活泼，不仅可以作为增韧剂，而且还可以作为固化剂用。

当聚酰胺的胺值为200时，一般用量为树月旨重量的80%;胺值为300时，一般用量为45%;固化条件是从150℃的30min至65℃的3h。

(5)聚硫橡胶。

聚硫橡胶是一种具有黏性无色至黄色的液体。

根据分子量大小，可以分为聚硫一1、聚硫一2、聚硫-3三个型号，相对密度1.23～1. 27。

聚硫橡胶能自动氧化缩合或加成作用，由液态变成固态。

固化时，主要是硫醇基与环氧基起反应，但速度较慢，必须同时加入固化剂(如脂肪胺或酸酐等)才能很好地固化。

3.稀释剂由于环氧树脂的黏度较大(一般在25℃下，黏度在5Pa.s以上)，给施工带来裉大的不便。

为了弥补这一缺陷，常在使用过程中加入一定量的稀释剂。

加入稀释剂，还可以改善环氧树脂的润湿能力，提高黏结强度和增加填料用量。

稀释剂分为活性与非活。

陛两类。

活性稀释剂其端基含有活性基团，并能参加固化反应。

由于活性稀释剂能与固化剂起反应，因此应适当增加固化剂的用量。

属于活性稀释剂的有：甘油环氧树脂(662号)、环氧丙烷苯基醚(690号)、环氧丙烷丁基醚(501号)、环氧辛烷等。

在稀释过程中不参加固化反应的叫非活性稀释剂，如二甲苯、丙酮、二甲酸、二丁酸、甲苯、纯苯、甲乙酮等。

一般说来，加入稀释剂有抑制链生成的倾向，会降低固化体系的物理力学性能，因此用量不宜过多，一般加入树脂重量的5%～20%即可。

尤其是非活性稀释剂，最好应控制在15%以下，以免增加树脂的收缩率、降低黏合力及其他机械强度。

活性稀释剂一般都是有毒的。

长期接触会产生皮肤过敏，严重者会发生溃烂。

其中，环氧丙烷丁基醚(501号)毒性较小，同时具有黏度低、性能优良等优点。

501号稀释剂的用量，一般为树脂重量的ioO/～is%。

加入501号稀释剂以后，需要适当地增加原来固化剂的用量，每1009501号稀释剂需用的固化剂，约为1509634弓环氧树脂所需的固化剂量。

4.固化剂固化剂亦称硬化剂，是采用环氧树脂时必不可缺的一种材料。

因为环氧树脂本身属于热塑性、线型的高分子树脂，只有在加入固化剂以后，才能使线型结构的分子交联成网状结构的大分子，成为不溶、不熔的环氧塑料。

固化剂的种类很多，根据硬化所需的温度不同，可分为加热固化剂和室温固化剂;根据化合物类型的不同，又可分为胺类固化剂、酸酐类固化剂和高分子类固化剂等。

(1)胺类固化剂。

胺类固化剂包括脂肪族胺、芳香族胺和改性胺类。

它是最常用的一类固化剂。

酚类、酸类、酰胺等物质，能够对胺类固化剂的固化起促进作用;胺类物质则对其固化反应起抑制作用。

由于脂肪族胺类能在室温下固化，而且固化速度快、黏度低，使用方便，因此应用较为普遍。

目前，常用的胺类固化剂有乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DTA)、叔胺[包括三乙胺N(C2 H5)3、三乙醇胺N(C2 H40H)3等]。

芳香族胺类固化剂，由于其中存在稳定的苯环，热变形温度较高，所以比脂肪族胺类固化温度高40～60℃，同时脆性情况有所好转。

主要有间苯二胺(MPDA)、苯二甲胺(MXDA)、二氨基二苯砜(DDS)、4-4'次甲基二苯胺_4rMDA)等。

关于胺类固化剂的用量，理论计算可按以下公式进行、G一筹×E(5-3)式中G一每1009环氧树脂所需胺的克数;M-胺的分子量;H。

——胺基上活泼氢的总数;E——环氧树脂的环氧值。

由于挥发作用的原因，实际用量一般比理论计算多10%～15%。

胺用量过多，将会使高分子链迅速终止，降低固化物的分子量，影响机械性能;但如果用量过少，又会造成固化不完全，使其性能发脆。

关于胺类固化剂的性能及掺量，可参见表5-5。

表5-5 胺类固化剂的性能及掺量(2)酸酐类固化剂。

胺类固化剂能在常温下固化，工艺简便。

但是如果要求较高的机械强度及较好的耐热、耐磨性能时，则必须采用酸酐类固化剂。

酸酐类固化剂除少数呈液体外，绝大多数为易升华的固体，操作较为不便。

酸酐用量的计算方法如下：用量(固化剂克数/100克树脂)=K×酸酐分子量×树脂环氧值式中K值根据酸酐的活泼性选用，一般为0.6～1。

酸酐类固化剂主要包括：顺丁烯二酸酐(MA)、邻苯二甲酸酐(PA)、内次甲基四氢邻苯二甲酸酐(NA)、聚壬二酸酐(PAPA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)等。

除此以外，尚有一些改性酸酐类固化剂，如桐油酸酐树脂(82酸酐)、甲基内次甲基四氢邻苯二甲酸酐(MNA)、十二烷基顺丁烯二酸酐(DDSA)、六氯内次甲基四氢苯二甲酸酐(HET)及647酸酐筹。

不论是酸酐类及改性酸酐类固化剂，由于都需要加温固化，有一些还要求比较高的温度才能固化，而且用量也较胺类多，有的甚至达到树脂的两倍。

因此，在建筑工程上使用不太适宜，故不一一介绍。

(3)其他类型固化剂。

除了胺类和酸酐类固化剂之外，尚有高分子树脂类(酚醛树脂、苯胺甲醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂及糠醛树脂等)固化剂与潜伏性(如氟化硼乙胺、含硼环氧固化剂等)固化剂，以及最新发现的含金属元素的固化剂等。

5.填充料加入填充料，可以减少环氧树脂的用量，大大降低成本;而且可以降低固化时的收缩率和热膨胀系数，增加导热率，提高黏着力和机械强度，改善操作工艺。

填充料的种类很多，可以分为有机物和无机物、金属和非金属，但结晶水含量高的材料应避免使用。

一般应用较多的为惰性物质，要求不能与树脂及固化剂起化学反应。

除此以外，选择填充料时，还应考虑到颗粒形状、大小和级配。

在建筑工程上常用的填充料有粉类(含水泥粉)、砂石等。

(l)粉类。

粉末状填充料要求颗粒细小，应通过100目筛孔，填充料的相对密度与树脂的相对密度，不得相差太大，而且应清洁、干燥。

根据当地条件与使用要求，可选用石英粉、石棉粉、石灰石粉、水泥、云母粉，滑石粉、瓷粉、银粉、铜粉、铝粉等。

为了改善弹性，亦可加入橡皮粉(应通过30目筛孔)。

(2)砂。

要求砂的石英含量高、质地坚硬、清洁、干燥、粒径为0.3～1. 2mm。

如果涂层要求光滑，最好选用粒径小于0. 6mm的砂。

(3)石。

卵石或碎石均可。

要求质地坚硬、清洁、干燥。