预应力用缓粘结粘合剂固化机理及流变性研究

Prestressing technique is the most effective technical means to solve the crack problem of large span concrete structures. Retard-bonded prestressing is a new technology to solve the durability problem caused by pore compacting of traditional grouting of post-tensioned prestressed concrete. Retard-bonding adhesive for prestressing has two requirements, first one, curing slowly in early 1 to 8 months to meet the demand of tensioning, second one, curing rapidly after tensioning to satisfy the structural safety. However, the requirements have not been met because of the lack of the research for slow curing mechanism.. Based on the researches of different formulas of retard-bonding adhesive, using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) technique and Differential Scanning Calorimeter (DSC) technique, the curing mechanism and the corresponding kinetic equations and parameters will be studied. The formulas of retard-bonding adhesive suiting to prestressing technology will be determined using the curing mechanism and will be optimized. The yield strength and plastic viscosity of different curing degree at different temperature will be studied using rheometer testing. The initial viscosity and maximum curing degree of retard-bonding adhesive suiting to prestressing technology will be determined based on the rheological mechanics research above.. The research is the important theory supplement of the curing mechanism and kinetics modles of complex adhesive. The bottleneck of retard-bonded prestressing technology will be broken through and the problem of durability of prestressed concrete structure will be solved when the curing mechanism is studied out.

预应力是解决大跨度混凝土结构开裂问题的最有效技术手段，缓粘结预应力技术是解决后张预应力传统灌浆不密实引起的耐久性问题的一项新技术。预应力用缓粘结粘合剂要求前期1～8个月几乎不固化，满足预应力筋张拉要求；张拉后快速固化，满足结构受力要求，但是这两个要求目前远没有很好满足，其原因是缺少缓慢固化机理的研究。在现有缓粘结技术研究的基础上，通过对不同配方缓粘结粘合剂的研究，利用红外光谱法(FTIR)和差示量热扫描法( DSC)相结合共同确定固化机理及相应的动力学方程及参数；通过固化机理确定适合缓粘结预应力技术要求的缓粘结粘合剂配方并进行优化；通过流变仪测定缓粘结粘合剂不同固化程度、不同温度时的屈服强度、塑性粘度等，从而确定满足预应力筋张拉要求的缓粘结粘合剂初始粘度和固化程度值。研究是对现有粘合剂固化机理和动力学模型研究的补充，可突破缓粘结预应力的技术瓶颈，解决后张预应力混凝土结构耐久性问题。

1项目背景：. 预应力是控制大跨度混凝土结构开裂的有效技术手段，缓粘结预应力技术是解决传统预应力灌浆不密实引起耐久性问题的一项新技术。缓粘结预应力技术的核心是控制缓粘结粘合剂的固化速度和流变性，满足结构施工阶段张拉要求和使用阶段受力要求，本项目正是对此进行研究。.2研究内容及结果：. 通过本项目的研究，基本探明了缓粘结粘合剂的固化机理，优化了配方，得到了缓粘结粘合剂初始流变性和固化后的强度值。环氧树脂/聚酰胺体系缓粘结粘合剂固化过程表现出二级自催化反应的特征；固化过程可以用Kamal模型来描述；固化前期由化学控制，后期由化学控制转变为物理扩散控制；体系的固化反应级数随触变性提高而增加；改性粉煤灰作为填料，对缓粘结剂固化反应起到明显的催化作用，但掺量不宜大于30%；酰胺化粉煤灰起到潜伏性固化剂的作用，可延长缓粘结剂的适用期；通过添加粉煤灰填料优化粘合剂配方。缓粘结粘合剂具有明显的触变性，缓粘结粘合剂初始粘度随剪切速度增大而略有减小；粘度随温度提高降低，粘度对数曲线在15°C~20°C之间有一定的弯折，该现象表明缓粘结剂在此温度内对应着一种相变，还在进一步研究中；缓粘结钢绞线与混凝土之间的粘结力随粘合剂的固化而逐渐形成，其粘结强度约为2.6MPa，可以满足结构受力要求。.3重要成果：. 通过本项目研究，得到了缓粘结粘合剂的固化机理及满足的动力学方程；得到了填料通过影响缓粘结剂触变性而影响固化动力学的原理及参数；自制潜伏性固化剂，研究了潜伏性固化剂对固化速度的影响机理，并优化了配方；试验测得缓粘结粘合剂初始流变性与温度与剪切速度的关系，以及缓粘结剂固化后的粘结性能。.4 科学意义：. 探明了环氧树脂/聚酰胺体系缓粘结粘合剂固化机理及动力学过程，得出了通过填料改变缓粘结剂触变性而加速固化过程的原理与添加自制潜伏性固化剂而延长固化过程的原理，可通过调整填料优化配方，实现缓粘结粘合剂固化快慢的双向调整。