CN105271939A

CN105271939A - 一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法

Info

Publication number: CN105271939A
Application number: CN201510713433.6A
Authority: CN
Inventors: 何宏伟; 轩海成; 李训章; 高峰
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2015-10-28
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-01-27

Abstract

一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法，属于土木工程技术领域。其特征在于是由树脂组分A、固化剂组分B和石料组分C混合而成的建筑材料，其中树脂组分A由环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂组成；固化剂组分B由固化剂和促进剂组成；石料组分C由砂、石和纤维组成。首先，将环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂混合均匀得到组分A；之后，加入固化剂组分B搅拌均匀成改性环氧树脂浆液；最后，将改性环氧树脂浆液与砂、石、纤维搅拌均匀，常温下即得到高强高韧型环氧树脂混凝土材料。本发明优点在于：施工方便、制备简单，常温即可固化，无需加热辅助，试样早期强度高，封闭时间可大大缩短。

Description

一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法

技术领域

本发明一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法,属于土木工程技术领域，具体涉及一种特别适用于对韧性要求较高场合的高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂是一种在许多领域中广泛应用的合成树脂，含有极性高且不易水解的脂肪族羟基和醚键，因此环氧树脂混凝土具有良好的力学性能、粘结性能、耐热性能、耐化学腐蚀、耐磨、耐水和抗冻性能等特点，因而被广泛用于建筑工程，但由于价格昂贵建筑工程上一般用作修补材料。

树脂混凝土是以聚合物代替水泥和水，常用一种树脂或者几种树脂及固化剂与骨料混合固化而成，聚合物作为粘结材料与骨料结合而成一种复合材料。与树脂混凝土相比，水泥混凝土在使用中存在以下不足：第一、施工工期较长；第二、水泥砂浆的早期强度较低。目前，树脂混凝土越来越得到世界各国的重视，研究比较深入的国家有日本、前苏联、德国、法国等。近年来，我国树脂混凝土的研究和应用发展较快，在某些领域取得了一些进展。比如用环氧树脂混凝土代替普通混凝土对构件进行加固补强；更换桥梁及高速路伸缩缝时，使用环氧树脂混凝土填充空隙等。中国专利CN201210011435.7中公开了一种微波固化条件下，用环氧树脂、固化剂进行改性的环氧树脂混凝土材料，可用于混凝土路面的快速修补。但该体系也存在着初凝时间较短(数分钟)，施工不易控制的缺点。专利CN200710029453.7中公开了一种环氧树脂快速修补材料，早期(3天)强度可达60MPa，但后期强度增长有限。综上所述，国内的树脂混凝土多用于修补材料，其固化速度快，难以满足施工操作的要求；再者，其固化后的混凝土也存在韧性低，变形能力差等缺陷，不能满足大跨度材料变形性能的要求。

发明内容

本发明一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法，目的在于针对上述水泥砂浆混凝土和环氧树脂混凝土的不足之处，解决上述现有技术中难以解决的问题，从而提供一种制备简单、成本低廉、具有良好的变形能力的常温固化的环氧树脂混凝土材料。

本发明一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料，其特征在于是一种由树脂组分A组分、固化剂组分B组分和石料组分C混合而成的建筑材料，其中树脂组分A由环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂组成；固化剂组分B由固化剂和促进剂组成；石料组分C由碎石、砂和纤维组成。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于该方法首先将环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂混合均匀，加入固化剂组分B搅拌均匀成改性环氧树脂浆液；接着把由碎石、砂和纤维组成的石料组分C搅拌均匀；最后，将改性环氧树脂浆液与搅拌均匀的由碎石、砂和纤维组成的石料组分C再继续进行搅拌均匀，常温下即得到高强高韧型环氧树脂混凝土材料，具体的工艺方法步骤为：

1)将环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂搅拌5～10min，所得树脂组分A密封保存；

2)将胺类固化剂和促进剂搅拌5～10min，所得固化剂组分B密封保存；

3)将不同粒径的碎石、砂和纤维拌合均匀，即得石料组分C；

4)将树脂组分A、固化剂组分B和石料组分C按照环氧树脂、液态橡胶、环氧稀释剂、固化剂、促进剂、砂、石和纤维的质量比为(5～15)：(0.5～3)：(2～10)：(5～15)：(1～3)：(30～100)：(45～180)：(1～5)混合均匀，组分A、B混合后总质量与组分C之比为1：10～1：4。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的树脂组分A由5～15份环氧树脂、0.5～3份液态橡胶和2～10份环氧稀释剂组成；固化剂组分B由5～15份和1～3份促进剂组成；石料组分C由30～100份砂、45～180份石和1～5份纤维组成，且组分A、B混合后总质量与组分C之比为1：10～1：4。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的环氧树脂优先选用环氧当量为180～220的双酚A型环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂一种或几种混合使用。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的液态橡胶优先选用端羟基丁腈橡胶、液体聚硫橡胶、丙烯酸酯液体橡胶中的一种或多种。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的环氧稀释剂优先选用活性稀释剂，包括环氧丙烷邻甲苯基醚或邻甲苯基缩水甘油醚、已二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚或丁二醇二缩水甘油醚。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的胺类固化剂为脂肪族胺类和改性脂肪族胺类化合物，包括三乙烯四胺、四乙烯五胺和聚酰胺中的一种或多种组合，当几种固化剂组合时，各组分固化剂比例任意选取，但须要满足树脂组分和固化剂组分的质量比为100：(30～100)。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的促进剂为咪唑、酸酐类促进剂，其添加量为胺类固化剂质量组分的20％～30％。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的砂为天然砂或人工砂，石为碎石或卵石，砂和石的质量比为1：(1.5～2)。

上述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的短切纤维选自玻璃纤维、碳纤维，且纤维的长度为20～60mm。

本发明一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料及其制备方法，优点在于：

1、原材料基本无毒、制备简单；

2、所选树脂具有常温液态，砂浆流动性好，施工方便；

3、固化温度适中，常温即可固化(见实施例)，无需加热辅助；

4、因为固化温度范围较宽(15℃～70℃)，所以制备的材料初凝时间可控性好(50分钟到数小时)；

5、试样早期强度高(见表1)，封闭时间可大大缩短。

具体实施方式

本发明通过大量的试验研究和反复验证，终于找到了一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的最佳制备方法。下面结合几个有代表性的实施例来具体说明本发明的实施情况，但下述实施例并不构成对本发明的限制。

实施方式1：

组分A：将15质量份环氧树脂、1质量份液体橡胶和3质量份环氧稀释剂搅拌5min，所得树脂组分A密封保存；

组分B：将5质量份固化剂和1质量份咪唑促进剂搅拌5min，所得固化剂组分B密封保存；

组分C：将30质量份砂、60质量份碎石和3质量份20mm纤维拌合均匀，即得石料组分C。

将树脂组分A、固化剂组分B和石料组分C搅拌均匀，常温下即得到高强高韧型环氧树脂混凝土材料，其相应性能见表1。

实施方式2：

组分A：将5质量份环氧树脂、1质量份液体橡胶和2质量份环氧稀释剂搅拌5min，所得树脂组分A密封保存；

组分C：将30质量份砂、45质量份碎石和2质量份30mm纤维拌合均匀，即得石料组分C。

实施方式3：

组分A：将10质量份环氧树脂、2质量份液体橡胶和6质量份环氧稀释剂搅拌5min，所得树脂组分A密封保存；

组分B：将6质量份固化剂和2质量份咪唑促进剂搅拌5min，所得固化剂组分B密封保存；

组分C：将80质量份砂、120质量份碎石和4质量份50mm纤维拌合均匀，即得石料组分C。

实施方式4：

组分A：将15质量份环氧树脂、3质量份液体橡胶和10质量份环氧稀释剂搅拌5min，所得树脂组分A密封保存；

组分B：将10质量份固化剂和2质量份咪唑促进剂搅拌5min，所得固化剂组分B密封保存；

组分C：将100质量份砂、180质量份碎石和5质量份60mm纤维拌合均匀，即得石料组分C。

比较例1：

组分A：将5质量份环氧树脂、5质量份液体橡胶和1质量份环氧稀释剂搅拌5min，所得树脂组分A密封保存；

组分B：将1质量份固化剂和2质量份咪唑促进剂搅拌5min，所得固化剂组分B密封保存；

组分C：将30质量份砂、45质量份碎石和5质量份30mm纤维拌合均匀，即得石料组分C。

将树脂组分A、固化剂组分B和石料组分C搅拌匀，常温下即环氧树脂混凝土材料，其相应性能见表1。

比较例2：

组分A：将15质量份环氧树脂、3质量份液体橡胶和5质量份环氧稀释剂搅拌5min，所得树脂组分A密封保存；

组分C：将30质量份砂、45质量份碎石和5质量份200mm纤维拌合均匀，即得石料组分C。

参考有关国家标准和行业标准，对以上实施例及比较例进行力学性能检测，得到固化物的性能见表1。

表1环氧树脂混凝土材料的性能

Claims

1.一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料，其特征在于是一种由树脂组分A组分、固化剂组分B组分和石料组分C混合而成的建筑材料，其中树脂组分A由环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂组成；固化剂组分B由固化剂和促进剂组成；石料组分C由碎石、砂和纤维组成。

2.权利要求1所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于该方法首先将环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂混合均匀，加入固化剂组分B搅拌均匀成改性环氧树脂浆液；接着把由碎石、砂和纤维组成的石料组分C搅拌均匀；最后，将改性环氧树脂浆液与搅拌均匀的由碎石、砂和纤维组成的石料组分C再继续进行搅拌均匀，常温下即得到高强高韧型环氧树脂混凝土材料，具体的工艺方法步骤为：

1）将环氧树脂、液态橡胶和环氧稀释剂搅拌5~10min，所得树脂组分A密封保存；

2）将胺类固化剂和促进剂搅拌5~10min，所得固化剂组分B密封保存；

3）将不同粒径的碎石、砂和纤维拌合均匀，即得石料组分C；

4）将树脂组分A、固化剂组分B和石料组分C按照环氧树脂、液态橡胶、环氧稀释剂、固化剂、促进剂、砂、石和纤维的质量比为（5~15）：（0.5~3）：（2~10）：（5~15）：（1~3）：（30~100）：（45~180）：（1~5）混合均匀，组分A、B混合后总质量与组分C之比为1：10~1：4。

3.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的环氧树脂优先选用环氧当量为180~220的双酚A型环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂一种或几种混合使用。

4.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的液态橡胶优先选用端羟基丁腈橡胶、液体聚硫橡胶和丙烯酸酯液体橡胶中的一种或多种。

5.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的环氧稀释剂优先选用活性稀释剂，包括环氧丙烷邻甲苯基醚或邻甲苯基缩水甘油醚、已二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚或丁二醇二缩水甘油醚。

6.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的胺类固化剂为脂肪族胺类和改性脂肪族胺类化合物，包括三乙烯四胺、四乙烯五胺和聚酰胺中的一种或多种组合，当几种固化剂组合时，各组分固化剂比例任意选取，但须要满足树脂组分和固化剂组分的质量比为100：（30~100）。

7.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的促进剂为咪唑、酸酐类促进剂，其添加量为胺类固化剂质量组分的20%~30%。

8.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的砂为天然砂或人工砂，石为碎石或卵石，砂和石的质量比为1：（1.5~2）。

9.按照权利要求2所述一种高强高韧型环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于所述的短切纤维选自玻璃纤维、碳纤维，且纤维的长度为20~60mm。