4. 滲透機理驗證

為比較環(huán)氧樹脂修復劑在非貫穿型裂縫中的毛細滲透能力，探究微裂縫寬度對修復劑滲透能力的影響，進行如下模擬實驗：制作固定裂縫寬度水泥基試塊，大小為20mm×20mm×20mm，裂縫寬度分別為 、0.1mm、0.2mm，深度為 15mm，均為非貫穿型裂縫。由于混凝土內(nèi)部及表面存在微小孔隙，氣密性較差。為精確模擬修復劑在非貫穿型裂縫的滲入過程，在試塊表面涂抹石蠟密封，密封面為除裂縫面以外另五個表面。在 20℃條件下，將蠟封試塊裂縫面朝下水平放置在 FS/E-51 環(huán)氧樹脂中，模擬修復劑滲入微裂縫過程。5min 后剖開試塊，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(jié)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(chǎn)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(nèi)部氣體與大氣互通，裂縫內(nèi)氣壓遠小于理論氣壓 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(huán)氧樹脂種類對滲透能力影響，進行如下實驗：將試塊裂縫面朝下，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復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(jié)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(huán)氧樹脂滲透高度理論值比 E-44 環(huán)氧樹脂提高約 17.4%、實際值提高 28.5%，表明 E-51 環(huán)氧樹脂滲透能力強于 E-44 環(huán)氧樹脂。熒光環(huán)氧樹脂相較于普通環(huán)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(huán)氧樹脂滲透能力。溫度對環(huán)氧樹脂滲透能力有明顯影響，50℃ 時 FS/E-51 環(huán)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(huán)氧樹脂粘度降低，滲透能力增強，但當升溫到 50℃以上時，環(huán)氧樹脂粘度趨于穩(wěn)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，原因是蠟封后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(jù)本文研究可知，環(huán)氧樹脂修復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(huán)境溫度、添加稀釋劑減小接觸角、降低粘度、選擇高流動性環(huán)氧樹脂等方式均能增強環(huán)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復效果。此外，本文研究內(nèi)容同樣可為其它裂縫修復劑的選用提供一定參考。

5 結(jié)論

（1）通過建立潤濕模型證明了環(huán)氧樹脂對水泥基材料微裂縫表面具有良好潤濕性，二者接觸角在 5min 時趨于穩(wěn)定。在 20~50℃時，升溫會使環(huán)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(huán)氧樹脂在水泥基材料微裂縫（一般小于 200 微米）滲透時，初期可忽略自身重力影響，滲透驅(qū)動力主要來源于毛細作用。

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

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

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