4. 滲透機理驗證

為比較環氧樹脂修複劑在非貫穿型裂縫中的环氧毛細滲透能力，探究微裂縫寬度對修複劑滲透能力的树脂水泥影響，進行如下模擬實驗：製作固定裂縫寬度水泥基試塊，修复大小為20mm×20mm×20mm，基材裂縫寬度分別為 、料微裂缝理0.1mm、透机0.2mm，环氧深度為 15mm，树脂水泥均為非貫穿型裂縫。修复由於混凝土內部及表麵存在微小孔隙，基材氣密性較差。料微裂缝理為精確模擬修複劑在非貫穿型裂縫的透机滲入過程，在試塊表麵塗抹石蠟密封，环氧密封麵為除裂縫麵以外另五個表麵。树脂水泥在 20℃條件下，修复將蠟封試塊裂縫麵朝下水平放置在 FS/E-51 環氧樹脂中，模擬修複劑滲入微裂縫過程。5min 後剖開試塊，觀察試樣滲透高度，實驗過程如圖 10 所示：

計算試樣在非貫穿型裂縫的理論滲透高度，粗糙因子取 1.1。結果如下表所示：

由上表可知，裂縫寬度對滲透能力有明顯影響，裂縫寬度越小試樣滲透高度越大，說明試樣滲透能力越強。但最大滲透高度理論值與實際值產生較大偏差，原因是水泥基材料氣密性較差，蠟封無法做到完全密封，導致裂縫內部氣體與大氣互通，裂縫內氣壓遠小於理論氣壓 p。但滲透高度理論值與實驗值的整體變化趨勢完全一致。

圖 11 為非貫穿型裂縫滲透模擬圖，為探究溫度及環氧樹脂種類對滲透能力影響，進行如下實驗：將試塊裂縫麵朝下，水平放置在試樣中模擬滲透過程。為避免偶然因素影響，每種試樣放置三個實驗試塊，滲透時間為 3min，通過比較相同時間下修複劑滲透高度來間接反映試樣滲透能力強弱。測得實驗滲透高度為 hE，理論最大滲透高度為 hT，實驗結果如下表所示：

由上表可知，20℃條件下，在非貫穿型裂縫中 E-51 環氧樹脂滲透高度理論值比 E-44 環氧樹脂提高約 17.4%、實際值提高 28.5%，表明 E-51 環氧樹脂滲透能力強於 E-44 環氧樹脂。熒光環氧樹脂相較於普通環氧樹滲透高度理論值降低約 5%~8%，實驗值降低約 4%~10%，說明添加熒光素鈉將略微降低環氧樹脂滲透能力。溫度對環氧樹脂滲透能力有明顯影響，50℃ 時 FS/E-51 環氧樹脂滲透高度理論值相比20℃提高了約 10.1%，實驗值提高了約 18.6%，原因是溫度升高環氧樹脂粘度降低，滲透能力增強，但當升溫到 50℃以上時，環氧樹脂粘度趨於穩定，滲透能力不再有明顯變化。表中理論與實際值存在較大偏差，原因是蠟封後混凝土氣密性仍然較差，但理論值與實驗值變化趨勢完全一致。

根據本文研究可知，環氧樹脂修複劑在水泥基材料微裂縫的滲透能力受多種因素影響。采取升高環境溫度、添加稀釋劑減小接觸角、降低粘度、選擇高流動性環氧樹脂等方式均能增強環氧樹脂在水泥基材料微裂縫的滲透能力，進而增強微膠囊對水泥基材料微裂縫的修複效果。此外，本文研究內容同樣可為其它裂縫修複劑的選用提供一定參考。

5 結論

（1）通過建立潤濕模型證明了環氧樹脂對水泥基材料微裂縫表麵具有良好潤濕性，二者接觸角在 5min 時趨於穩定。在 20~50℃時，升溫會使環氧樹脂接觸角減小，粘度降低，滲透能力增強，但當溫度超過 50℃時，滲透能力幾乎不再提升。

（2）環氧樹脂在水泥基材料微裂縫（一般小於 200 微米）滲透時，初期可忽略自身重力影響，滲透驅動力主要來源於毛細作用。

（3）在非貫穿型裂縫中，裂縫寬度對環氧樹脂滲透能力有顯著影響，在 50~200 微米範圍內，裂縫寬度越小，其毛細虹吸現象越明顯，滲透能力越強。

（4）20℃條件下，熒光環氧樹脂比普通環氧樹滲透高度理論值降低約 5%~8%。E-51 環氧樹脂滲透高度理論值比 E-44 環氧樹脂增加約 17.4%，實驗值增強約 28%~38%。表明 E-51環氧樹脂滲透能力強於 E-44 環氧樹脂，而添加熒光素納會略微降低環氧樹脂滲透能力。

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