在基礎設施建設不斷推進的當下,環氧砂漿作為重要的混凝土修補材料,其應用場景日益廣泛。尤其是在水下環境的建築物修補中,環氧砂漿憑藉獨特性能發揮著關鍵作用。2025年行業對環氧砂漿的性能、成本和環保性等方面提出了更高要求,其發展動態備受關注。
《2025-2030年中國環氧砂漿行業發展趨勢及競爭策略研究報告》指出,環氧砂漿在我國的發展已有較長歷史,20世紀60年代初,環氧砂漿首次在我國水電工程中大規模使用,應用於新安江電站溢流廠房頂大面積塗層,但當時局限於乾燥界面,施工不便且影響材料性能。此後,相關研究不斷深入,20世紀70年代初,人們嘗試通過添加聚醯胺、煤焦油等提升環氧樹脂混凝土的粘結性能,還開發出用於水下修補的膠粘劑。到了80年代,水下固化劑發展迅速,眾多單位開發出多種水下修補環氧材料,並成功應用於多項水利工程。90年代,各類性能系列化產品湧現。近20年來,研究重點轉向不同聚合物之間互穿網絡技術,同時對環氧樹脂基體、水下固化劑、添加劑及填料等進行大量改性研究,使得水下環氧砂漿產品適用範圍更廣、性能更優、配方更靈活。
環氧樹脂:雙酚 A 型環氧樹脂因性能良好、應用廣泛,在水下環氧砂漿中較為常用,如 E42、E44 等。不過,其存在初始黏度大、流動性差、對溫度敏感等缺點,實際應用中需根據需求選擇合適型號或改進合成工藝。
固化劑:胺類固化劑雖使用量大、固化活性高,但在潮濕及水下環境粘結存在問題,易與二氧化碳反應影響粘附,部分低級脂肪胺還會導致環氧樹脂固化不良。經曼尼希反應改性的胺類固化劑,如 X -89A 環氧固化劑、T -31 改性胺等,具有優異的水下固化性能;脂肪族胺通過羥甲基化等改性,可實現低溫快速固化。
其他成分:稀釋劑能降低體系黏度、改善浸潤性;增韌劑可改善環氧樹脂固化後的脆性;促進劑用於調節固化時間;不同填料如水泥、粉煤灰等可改善環氧砂漿的強度、韌性等性能;表面活性劑能降低表面張力,提高水中粘結強度。
環氧砂漿行業現狀分析,水下環境複雜,環氧砂漿需具備良好的力學性能和粘結力,以抵禦水的侵蝕。同時,要在水中保持穩定,不被破壞,能夠有效浸潤被粘物,並快速固化,且膨脹收縮小,以保護粘結面。此外,配製工藝應簡單,各組分及固化物毒性要低,保障施工人員安全。
溫度:環氧砂漿性能受環境溫度影響顯著。根據阿侖尼烏斯公式,反應速度隨溫度上升加快,當水溫低於膠的硬化溫度時,水下固化無法發生。
黏度及適用期:黏度過大,低溫下流動性差,施工困難;黏度低則易被水流沖走,材料損失大。適用期方面,固化時間過長會導致材料浪費,過短則影響灌漿進程和修補效果。
其他:膠固比與水下粘結強度近似呈線性關係,降低膠固比會使粘結強度減小。養護齡期對水下粘結強度有影響,7d 後強度增加不明顯,部分研究認為環氧砂漿固化反應在 24h 內強度不斷提高,24h 後趨於完成。
環氧砂漿一般分為 A、B、C 三組分,常溫下施工。使用時先將 A、B 料混合製備環氧膠液,再加入 C 料攪拌均勻,需在適用期內儘快使用。實驗室成型水下環氧砂漿時,可使用砂漿 8 字模,模擬靜水條件進行澆築和養護。實際工程中,潮濕或滲漏水情況下,常先採取圍堰導水等措施使混凝土面乾燥後再用環氧砂漿處理;對於水下帶水施工,需清理表面、鑿槽打毛,創造靜止水區,採用導管或溜槽灌注,灌注後根據情況加壓加溫。常見水下修補工藝包括表面覆蓋法、開槽填補法等,各有優劣,近年來從國外引進的水下玻纖套筒加固技術,因不受水位限制、工期短等優點,在國內得到廣泛應用。
2025年我國水下環氧砂漿經過多年發展,取得了顯著成就。從最初在乾燥界面的應用,到如今各類高性能產品不斷湧現,適用範圍持續拓展。在組成研究、性能優化和施工工藝創新等方面都有長足進步。然而,目前仍面臨一些問題,如適應性極佳的修補材料較少,產品價格普遍較高,水下修復界面處理和施工工藝等難題有待攻克。未來,隨著對水下工程需求的增加,水下環氧砂漿將朝著更高強度、更強粘結力、更優抗沖耐磨和抗裂抗脫空性能發展,同時降低成本、提升環保性也將成為重要研究方向。