高性能聚氨酯弹性混凝土用胶结料性能研究
刘 攀
（重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 401336）
来源：广州化工 2022年1月 第50卷 第1期
摘要
研究了高性能聚氨酯胶结料的凝胶时间、养护时间及技术性能，并与同类进口聚氨酯胶结料和国产聚氨酯胶结料作对比。试验结果表明，高性能聚氨酯胶结料常温下具有较长的施工容留时间，完全能够满足施工需要，且强度形成较快，养护时间较短，施工后短时间即可开放交通。高性能聚氨酯胶结料具有优异的弹性恢复能力、抗老化性能及耐化学腐蚀性能等，基本达到同类材料标准。
关键词
弹性混凝土; 聚氨酯胶结料; 凝胶时间; 养护时间; 性能评价
引言
聚氨酯材料具有优异的性能，近年来被广泛用于小位移无缝伸缩缝; 罗志鹏等制备了聚氨酯弹性混凝土嵌缝胶，该材料伸长率大、弹性好，可在潮湿条件下施工;制 备了双组分聚氨酯嵌缝胶，低温柔性好，能满足严寒地区高速 铁路客运专线桥面混凝土伸缩缝密封材料要求; 制备了一种新型聚氨酯，具有良好的综合性能，能够满足伸缩缝对材 料性能的要求; 通过添加不同的助剂对聚氨酯弹性体的耐老化进行了研究; 基于对工程实际的调查研究，结合影响聚氨酯材料耐久性的因素，优化伸缩缝施工工艺。在此，本文选择高性能聚氨酯胶结料、进口聚氨酯胶结料和国产 聚氨酯胶结料，对其凝胶时间、养护时间及使用性能进行详细分析。时间后，聚氨酯胶结料会失去流动性，导致弹性混凝土无法自 流平施工。考察温度对聚氨酯胶结料凝胶时间的影响，试验结果见图 1。
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1 实验
2 养护时间
聚氨酯胶结料交联反应开始后，形成最终强度需要一定的时间。将胶结料制成哑铃型样条，进行拉伸试验，试验温度为23 ℃，考察常温( 25 ℃ ) 养护时间对聚氨酯胶结料拉伸强度和断裂伸长率的影响，试验结果见图 2。
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从图 2 可以看出，一定范围内，随着养护时间的延长，聚氨酯胶结料的拉伸强度及断裂延伸率均逐渐增大。三种聚氨酯胶结料的强度形成规律基本一致，刚开始快速上升( 0 ～ 3 d) ，而后上升趋势变缓( 3～ 5 d) ，最后趋于平稳( 5 ～ 7 d) 。常温养护 6 h 后，高性能聚氨酯胶结料的拉伸强度即可达到 1. 7 MPa，1d后拉伸强度达到4. 0 MPa，断裂伸长率接近 370%，表明高性能聚氨酯胶结料强度形成较快，有利于及时开放交通。
还可以看出，常温养护 7 d 后，三种聚氨酯胶结料均已形 成最终强度。其中，高性能聚氨酯胶结料拉伸强度和断裂伸长率分别为 5. 7 MPa 和 552. 5%，进口聚氨酯胶结料拉伸强度和 断裂伸长率分别为 6. 8 MPa 和 608. 8%，国产聚氨酯胶结料拉 伸强度和断裂伸长率分别为 6. 1 MPa 和 515. 7%。由此可见，三种聚氨酯胶结料的拉伸强度均大于 5. 5 MPa，断裂伸长率均 大于 500%，表现出十分优异的拉伸性能。
2 结果与讨论
3 变形能力
3. 1 压缩永久变形
压缩永久变形可用于评价弹性体材料在受压后恢复原有形状的能力。测试聚氨酯胶结料的压缩变形率，试验温度为 23 ℃，
试验结果见表 1。
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从表 1 可以看出，三种聚氨酯胶结料的压缩变形率均低于40%，在受压后恢复原有形状的能力强。
3. 2 回弹恢复
回弹恢复可用于评价弹性体材料在受拉后恢复原有形状的 能力。测试聚氨酯胶结料的回弹恢复率，试验温度为 23 ℃，试验结果见表 2。
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从表 2 可以看出，三种聚氨酯胶结料的回弹率均超过90%，在受拉后恢复原有形状的能力强。
综上所述，高性能聚氨酯胶结料具有优异的弹性恢复能力，受拉受压后能快速恢复原状，永久变形小，特别满足小位移桥梁伸缩缝的使用要求。
4 抗老化性能
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将完全固化的聚氨酯胶结料分别放置于 70 ℃ 烘箱及荧光紫外老化仪中老化 3 d，然后进行拉伸试验，试验温度为23 ℃，通过拉伸强度和断裂伸长率的变化来评价聚氨酯胶结料的抗老化性能，试验结果见表 3。
从表 3 可以看出，聚氨酯胶结料热氧条件和紫外条件下会 发生老化，老化后其拉伸强度基本不变，但断裂伸长率有一定 的下降。老化可能导致聚氨酯分子结构的分解，也可能影响其固化交联程度。高性能聚氨酯胶结料老化后，其断裂伸长率仍 然大于 500%，表现出十分优异的抗老化性能，进而可以保证聚氨酯弹性混凝土在气候因素影响下不易老化。
5 耐化学腐蚀性能
将完全固化的聚氨酯胶结料干燥除去水分，再将其分别放置在 2%NaCl 溶液、2%NaOH 溶液及 2%H2 SO4溶液中常温浸泡7 d，干燥后计算其质量变化，试验结果见表 4。
从表 4 可以看出，三种聚氨酯胶结料经过酸碱盐的腐蚀后，质量变化均很小( ＜ 1. 0%) ，且表面无明显变化。结果表明，高性能聚氨酯胶结料具有和同类材料同等优异的耐化学腐蚀性能，能有效抵御酸碱盐的腐蚀。
3 结 论
( 1) 常温下高性能聚氨酯胶结料的凝胶时间可达 30 min 以 上，随着温度升高，其凝胶时间逐渐变短，施工温度宜控制在20～ 35 ℃，当温度不在此范围时，可采用适量的催化剂或增塑剂调节凝胶时间。同一温度下，高性能聚氨酯胶结料比进口 氨酯胶结料和国产聚氨酯胶结料的凝胶时间更长，具有更长的施工可操作时间。
( 2) 随着养护时间的延长，聚氨酯胶结料的拉伸强度及断裂延伸率先快速上升，而后上升趋势变缓直至平缓。高性能聚氨酯胶结料强度形成较快，常温养护 6 h 后，其拉伸强度即可达到 1. 7 MPa，有利于及时开放交通。
( 3) 养护完全后，高性能聚氨酯胶结料拉伸强度和断裂伸长率分别可达 5. 7 MPa 和 552. 5%，表现出十分优异的拉伸性能。高性能聚氨酯胶结料具有优异的弹性恢复能力、抗老化性能、耐化学腐蚀性能等，基本达到同类材料的技术标准，完全能满足小位移桥梁伸缩缝的使用要求，具有良好的应用前景。
为方便阅读，本文移除了脚注。如有需要，请参阅《广州化工》2022年1月 第50卷 第1期 END
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