新型环氧树脂修补材料的实验研究

1、 新型环氧树脂修补材料的新型环氧树脂修补材料的实验研究实验研究 答辩人姓名：刘答辩人姓名：刘 闯闯 指导老师：冯利邦指导老师：冯利邦兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院项目名称：项目名称：创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院项目人员构成项目人员构成指指 导导 老老 师：师：冯利邦冯利邦 副教授副教授项目负责人：项目负责人：兰永祥兰永祥项目组成员：项目组成员：兰永祥兰永祥 郭玉雄郭玉雄 范青尔范青尔 常常 虹虹 王艺翔王艺翔 张淑敏张淑敏创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院 项目立项背景项目立项背景 材料合成制备材料合成制备 性能测试及

2、数据分析性能测试及数据分析 抗冻融实验抗冻融实验 修补实验修补实验 结结 论论内容提纲内容提纲创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院Part I项目立项背景项目立项背景创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院项目立项背景项目立项背景创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院项目立项背景项目立项背景 青藏铁路等受环境因素环境因素(如冻融、冻胀、温度和湿度变化、水流冲磨等)、化学介质化学介质(如水质侵蚀、溶蚀、氯离子侵蚀、碳化、钢筋锈蚀、碱骨料反应等) 和交变荷载交变荷载(周期性荷载、冲击和动力载荷作用等)等一系列因素的影响，

3、混凝土会产生裂缝。创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院混凝土裂缝的修补方法：混凝土裂缝的修补方法：1.普通混凝土或砂浆：普通混凝土或砂浆：但普通混凝土粘结强度低，易造成界面粘结不牢、开裂，从而使混凝土再度损坏，近年来民用建筑已很少应用，一般仅用于水工建筑坝体的大体积混凝土修补。2. 聚合物混凝土或砂浆，或特殊骨料拌制的混凝聚合物混凝土或砂浆，或特殊骨料拌制的混凝土：土：但自身强度过高（环氧树脂混凝土强度在60MPa以上），与修补基面混凝土强度（一般约为30MPa）相差太大，在外界条件如温差、湿度发生较大变化的情况下，尤其是在北方寒冷干燥气候，二者由于受力变形不一致而

4、存在遭受破坏的隐患。项目立项背景项目立项背景创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院 本课题是针对青藏铁路由于风蚀、冻融等因素引起的混凝土开裂后宽度大于宽度大于0.5mm的裂缝的裂缝实际问题，拟研制一种混凝土裂缝用的高性能填充拟研制一种混凝土裂缝用的高性能填充修补材料，从而满足高寒地区较大混凝土裂缝修修补材料，从而满足高寒地区较大混凝土裂缝修补的需要补的需要 。项目立项背景项目立项背景创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院Part II材料合成制备材料合成制备创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院材料合成制备材料合成制

5、备材料制备材料制备方案方案环氧树脂修补材料环氧树脂固化剂偶联剂增韧剂增强材料二乙烯三胺多元胺F聚酰胺沥青聚氨酯糠醛/丙酮创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院材料合成制备材料合成制备方案一方案一实验工艺流程图实验工艺流程图 创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院Part 性能测试及数据分析性能测试及数据分析创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析（a）俯视形貌）俯视形貌 （b）平视形貌）平视形貌 试样形貌试样形貌创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试

6、及数据分析性能测试及数据分析拉伸剪切强度测试拉伸剪切强度测试 拉伸剪切测试实验设备及测试拉伸剪切测试实验设备及测试创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院 性能测试及数据分析性能测试及数据分析抗压测试实验设备及测试抗压测试实验设备及测试抗压强度测试抗压强度测试 创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析方案方案1-1-聚酰胺聚酰胺创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析方案方案2-2-聚酰胺和聚酰胺和DDMDDM编号编号E-44(phr)聚酰胺聚酰胺(p

7、hr)KH-550(phr)501# (phr)DDM(phr)拉伸切剪拉伸切剪强度强度(MPa)平均拉伸剪平均拉伸剪切切强度强度(MPa)抗压强度抗压强度(MPa)平均抗压强度平均抗压强度(MPa)110035553.814.9615.2449.0046.6713.5243.5017.2347.50210035554.813.5114.9350.7548.0019.3841.2511.9152.00310035555.814.4214.2247.5048.8313.0856.0015.1643.00410035556.813.8413.5838.0044.5013.9549.0012.944

8、6.50510035557.612.2015.0454.5061.3317.4760.0015.4469.50创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析方案方案3-聚酰胺和间苯二胺聚酰胺和间苯二胺编号编号E-44(phr)聚酰胺聚酰胺（phr）KH-550(phr)501#(phr)间苯二胺间苯二胺(phr)拉伸剪切拉伸剪切强度强度(MPa)平均拉伸剪切平均拉伸剪切强度强度(MPa)抗压强度抗压强度(MPa)平均抗压平均抗压强度强度(MPa)110035553.613.8014.2044.5042.3314.7042.5014.1040

9、.00210035553.813.5914.8640.0044.3317.0946.2513.8946.75310035554.09.0710.1647.7547.339.3644.0012.0450.25创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析方案方案4-二乙烯三胺二乙烯三胺编号编号E-44（phr）二乙烯三胺二乙烯三胺(phr)KH-550(phr)501# (phr)拉伸剪切拉伸剪切强度强度(MPa)平均拉伸剪平均拉伸剪切强度切强度(MPa)抗压强度抗压强度(MPa)平均抗压平均抗压强度强度(MPa)1009557.785.91

10、84.5093.004.7097.005.2497.50100105511.757.7595.00100.006.07105.005.44100.0010011556.567.2478.7595.837.52101.257.63107.5010012558.759.2973.7560.89.8772.009.2666.0010013555.497.8298.0096.677.2698.5010.7093.50创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析方案方案5-F固化剂固化剂111213020406080100强度强度(MPa)F固化剂

11、含量(固化剂含量(phr) )抗拉伸剪切强度 抗拉伸剪切强度 抗压强度抗压强度F固化剂和丁腈橡胶含量对试样力学性能的影响固化剂和丁腈橡胶含量对试样力学性能的影响010203020406080100强度强度(MPa)丁腈橡胶的含量(丁腈橡胶的含量(phr) )抗拉伸剪切强度 抗拉伸剪切强度 抗压强度抗压强度创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院性能测试及数据分析性能测试及数据分析方案方案5-F固化剂固化剂11121320406080强度强度(MPa)F固化剂含量固化剂含量抗拉伸剪切强度 抗拉伸剪切强度 抗压强度抗压强度重复实验数据重复实验数据创新创新实验实验答辩答辩兰州

12、交通大学机电学院兰州交通大学机电学院Part 抗冻融实验抗冻融实验创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院抗冻融实验抗冻融实验抗冻融实验过程抗冻融实验过程 (a) 冷冻过程冷冻过程(b) 融化过程融化过程创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院抗冻融试样抗压强度测试形貌抗冻融试样抗压强度测试形貌 (a) 俯视形貌俯视形貌(b) 平视形貌平视形貌抗冻融实验抗冻融实验创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院抗冻融性能实验结果抗冻融性能实验结果冻融循环次数对不同试样抗压强度的影响冻融循环次数对不同试样抗压强度的影响抗冻融实验抗冻

13、融实验3-14-15-170758085909510020 Cycles30 Cycles10 Cycles抗压强度抗压强度(MPa)试样号试样号0 Cycles创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院Part 修补实验修补实验创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院修补实验修补实验修补实验过程修补实验过程实验设备实验设备劈裂混凝土试块劈裂混凝土试块修补后的混凝土试块修补后的混凝土试块创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院修补性能试验结果修补性能试验结果1#2#3#0.00.51.01.52.02.53.03.5抗压强度抗压强度(MPa)混凝土试块号混凝土试块号 修补前 修补前 修补后 修补后修补实验修补实验创新创新实验实验答辩答辩兰州交通大学机电学院兰州交通大学机电学院结结 论论找到了可使修补材料性能满足使用要求的固化剂：找到了可使修补材料性能满足使用要求的固化剂：F固化剂。固化剂。优化的修补材料配方如下：优化的修补材料配方如下：E-44环氧树脂环氧树脂100phr、F固化剂固化剂12phr、KH-550为为5phr、丁腈橡胶为、丁腈橡胶为10phr。 较优的修补材料的抗压强度和拉伸剪切强度分别为较优的修补材料的抗压强度和拉伸剪切强度分别为75.3MPa和和19.1MPa ，分别超过使用要求