CN105236827A - 一种快速修复用环氧树脂胶砂及其微波固化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型的微波辐射固化环氧树脂胶砂，特别涉及一种由环氧树脂、固化剂、稀释剂、粉煤灰、中粗砂和有机短切纤维组成的环氧树脂胶砂，以及该环氧树脂胶砂的微波固化方法。在该环氧树脂胶砂中，各组分占环氧树脂胶砂混合物总量的百分比分别为：环氧树脂5wt％～15wt％、固化剂2.5wt％～7.5wt％、稀释剂0.3wt％～3wt％、粉煤灰2wt％～30wt％、中粗砂50wt％～90wt％、有机短切纤维0.5wt％～5wt％。该环氧树脂胶砂混合物前期操作时间长，在适当功率的微波辐射条件下可快速固化成型、固化均匀性好，具有优异的力学性能，与普通水泥混凝土界面粘接性好，性能稳定，是一种理想的快速修补材料。

Description

一种快速修复用环氧树脂胶砂及其微波固化工艺
技术领域
本发明设计一种新型的微波辐射固化环氧树脂胶砂，适用于混凝土路面的抢修。
背景技术
近年来，混凝土路面因具有强度高、稳定性好和耐久性好等优点被广泛使用。但是，由于在道路设计、施工和使用过程中存在很多问题，混凝土道路的损坏情况十分严重，造成了巨大的国民经济和人身安全损失。因此，选用合适的修复材料以及使用合理的方法对受损混凝土路面进行有效加固和快速修复是一个亟待解决的重大问题。混凝土路面传统的修补材料，如普通硅酸盐混凝土或胶砂等无机修复材料，存在脆性大、凝固时间长、抗折强度和与原路面粘接强度低等缺点，应用受到很大限制。国内外针对这些问题，先后研制出了磷酸盐水泥和硫铝酸盐水泥等新型无机类修补材料，应用到了混凝土路面的修复当中。磷酸盐水泥和硫铝酸盐水泥具有凝固时间短、早期强度高、长期强度稳定和抗冻抗腐蚀等优点，大量应用在道路修复中。但是这些新型无机修复材料存在硬化时间短且不可控的缺点，这在一定程度上影响了其作为混凝土道路快速修复材料的应用。常用于混凝土路面修复的另一类材料是有机类修复材料，如环氧树脂、聚氨酯等，这类材料具有粘接性好、固化快以及抗渗漏性好等优点，但同时也存在与原混凝土路面热膨胀系数差异大、容易老化等缺点。
因此，聚合物混凝土、聚合物改性混凝土和聚合物浸渍混凝土或胶砂等有机无机复合材料成为目前常用的混凝土道路修复材料。这类材料兼具无机类修复材料和有机类修复材料的优点，性能更加优异。
环氧树脂胶砂是一种常用的有机无机类修复材料，具有优异的力学性能、与原混凝土路面的粘接性能、抗渗漏和耐腐蚀好等优点，适用于混凝土路面的修复。但是在实际应用中，环氧树脂胶砂中的骨料成分比较单一，主要成分只有中粗砂。并且在修复时，环氧树脂胶砂一般是在自然条件下固化成型，所需时间较长。因此，本发明以中粗砂和粉煤灰的混合物作为骨料，并加入一定量有机短切纤维，通过微波辐射固化，制得一种新型环氧树脂胶砂。利用微波辐射固化制备的该环氧树脂胶砂后期固化成型时间短、固化均匀、力学性能优异以及与原混凝土界面粘接性能好，是一种理想的混凝土路面快速修复材料。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种由环氧树脂、聚酰胺、环氧丙烷丁基醚、粉煤灰、中粗砂和有机短切纤维组成的环氧树脂胶砂
本发明的另一目的是提供一种制备由环氧树脂、固化剂、稀释剂、粉煤灰、中粗砂和有机短切纤维共同组成的环氧树脂胶砂的方法。
本发明所涉及的环氧树脂胶砂，是由环氧树脂、固化剂、稀释剂、粉煤灰、中粗砂和有机短切纤维共同组成。其中，各组分占环氧树脂胶砂总量的比例分别是：环氧树脂5wt％～15wt％、固化剂2.5wt％～7.5wt％、稀释剂0.5wt％～3wt％、粉煤灰2wt％～30wt％、中粗砂50wt％～90wt％、有机短切纤维0.5wt％～5wt％。
本发明所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，一般为E51。
本发明所述的固化剂为聚酰胺和液态聚硫橡胶中的一种或两种的混合物。
本发明所述稀释剂为环氧丙烷丁基醚和缩水甘油醚中的一种或两种的混合物。
本发明所述的中粗砂为天然河砂或机制砂。
本发明所述粉煤灰为市售标准一级粉煤灰。
本发明所述有机短切纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的一种或两种的混合物。。
本发明所述的一种用于快速修复的环氧树脂胶砂及其微波固化工艺，包括以下制备步骤：
步骤一：按一定质量比将环氧树脂、稀释剂、固化剂和有机短切纤维加入到搅拌锅中，搅拌混合均匀，得到环氧树脂体系。
步骤二：按一定质量比将中粗砂和粉煤灰加入到搅拌锅中，搅拌混合均匀，得到混合骨料。
步骤三：将在步骤一中得到的环氧树脂体系加入到在步骤二中得到的混合骨料中，搅拌混合均匀，得到环氧树脂胶砂混合料。
步骤四：将在步骤三中得到的环氧树脂胶砂混合料加入到模具中，压实、刮平，置于工业微波炉中溃，在300～400W的微波辐射功率下，连续固化15-30min，得到环氧树脂胶砂。
按照GB/T17671—1999测试该环氧树脂胶砂在室温下的压缩强度、抗折强度和与水泥混凝土的界面粘接强度，均满足混凝土道面的修复要求。
本发明利用微波辐射作用，实现了环氧胶砂的快速固化，并且由于微波的体加热方式，降低了温度梯度，使得该环氧树脂胶砂均匀固化，性能稳定。
本发明的环氧树脂胶砂中加入了粉煤灰和有机短切纤维，有效改善了环氧树脂砂浆混合物的流动性，大大提高了环氧树脂胶砂的抗压强度、抗折强度和与原混凝土路面的粘接强度，有效改善了修复后的混凝土路面的抗裂防渗能力。
具体实施方式
实施例1
(1)本发明的一种基于微波辐射固化的环氧树脂胶砂，是称取120g双酚A型环氧树脂E51、60g固化剂聚酰胺V140、18g稀释剂环氧丙烷丁基醚501A，20g长度约为6mm的SY-A型短切聚丙烯纤维，置于三口烧瓶中，在25℃下机械搅拌30min，得到组分A，备用。
(2)称取1000g天然河砂、110g粉煤灰，倒入搅拌锅中搅拌均匀，得到组分B，备用。
(3)称取110g组分A，倒入1110g组分B中，充分搅拌，混合均匀。
(4)将搅拌均匀的混合料加入到内尺寸为40mm*40mm*100mm的聚四氟乙烯模具中，压实刮平。然后放入实验室的工业微波炉中，在330W的辐照功率下连续固化20min，得到环氧树脂胶砂。
实施例2
(1)本发明的一种基于微波辐射固化的环氧树脂胶砂，是称取120g双酚A型环氧树脂E51、60g固化剂聚酰胺V140、15g稀释剂环氧丙烷丁基醚501A，15g长度约为6mm的SY-A型短切聚丙烯纤维，置于三口烧瓶中，在25℃下机械搅拌30min，得到组分A，备用。
(2)称取650g天然河砂、400g机制砂和50g粉煤灰，倒入搅拌锅中搅拌均匀，得到组分B，备用。
(3)称取110g组分A，倒入1110g组分B中，充分搅拌，混合均匀。
(4)将搅拌均匀的混合料加入到内尺寸为40mm*40mm*100mm的聚四氟乙烯模具中，压实刮平。然后放入实验室的工业微波炉中，在300W的辐照功率下连续固化28min，得到环氧树脂胶砂。
实施例3
(1)本发明的一种基于微波辐射固化的环氧树脂胶砂，是称取120g双酚A型环氧树脂E51、60g固化剂聚酰胺V140、15g稀释剂环氧丙烷丁基醚501A，15g长度约为6mm的SY-A型短切聚丙烯纤维，置于三口烧瓶中，在25℃下机械搅拌30min，得到组分A，备用。
(2)称取950g天然河砂、150g粉煤灰，倒入搅拌锅中搅拌均匀，得到组分B，备用。
(3)称取110g组分A，倒入1110g组分B中，充分搅拌，混合均匀。
(4)将搅拌均匀的混合料加入到内尺寸为40mm*40mm*100mm的聚四氟乙烯模具中，压实刮平。然后放入实验室的工业微波炉中，在380W的辐照功率下连续固化15min，得到环氧树脂胶砂。
按照GB/T17671—1999测试实施例1、2和3中得到的环氧树脂胶砂在室温下的压缩强度、抗折强度和与水泥混凝土的界面粘接强度。
测试结果如下所示：
压缩强度(Mpa) 抗折强度(Mpa) 界面粘接强度(Mpa)
实施例1 54.50 19.97 未在粘接面处破坏
实施例2 39.75 16.54 未在粘接面处破坏
实施例3 48.00 17.39 未在粘接面处破坏

Claims (10)

1.一种环氧树脂胶砂，其特征是：该环氧树脂胶砂由环氧树脂、固化剂、稀释剂、粉煤灰、中粗砂和有机短切纤维的混合物组成，并在微波辐射下固化；在该环氧树脂胶砂中，各组分占环氧树脂胶砂混合物总量的百分比分别为：环氧树脂5wt％～15wt％、固化剂2.5wt％～7.5wt％、稀释剂0.5wt％～3wt％、粉煤灰2wt％～30wt％、中粗砂50wt％～90wt％、有机短切纤维0.5wt％～5wt％。
2.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征是：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
3.根据权利要求2所述的双酚A型环氧树脂，其特征是：所述的双酚A型环氧树脂为E51。
4.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征是：所述固化剂为聚酰胺和液态聚硫橡胶中的一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征是：所述的稀释剂为环氧丙烷丁基醚和缩水甘油醚中的一种或两种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征是：所述中粗砂为天然河砂和机制砂中的一种或两种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征是：所述的粉煤灰为市售标准一级粉煤灰。
8.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征是：所述有机短切纤维为聚乙烯醇纤维和聚丙烯纤维的一种或两种的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种环氧树脂胶砂，其特征在于微波固化步骤如下：
步骤一：按一定质量比将环氧树脂、稀释剂、固化剂和有机短切纤维加入到搅拌锅中，搅拌混合均匀，得到环氧树脂体系。
步骤二：按一定质量比将中粗砂和粉煤灰加入到搅拌锅中，搅拌混合均匀，得到混合骨料。
步骤三：将在步骤一中得到的环氧树脂体系加入到在步骤二中得到的混合骨料中，搅拌混合均匀，得到环氧树脂胶砂混合料。
步骤四：将在步骤三中得到的环氧树脂胶砂混合料加入到模具中，压实、刮平，置于工业微波炉中，在300～400W的微波辐射功率下，连续固化15-30min，得到环氧树脂胶砂。
10.根据权利要求1和9所述的一种环氧树脂胶砂及其微波固化工艺，其特征是：针对微波固化后获得的环氧树脂胶砂，按照GB/T17671—1999测试其在室温下的压缩强度、抗折强度和与水泥混凝土的界面粘接强度，均满足混凝土道面的修复要求。
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