CN106830795A - 一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法 - Google Patents

一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，包括以下步骤：将水性环氧树脂、线性SBS和阳离子乳化剂混合，再加入固化剂、增塑剂和稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂；将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到自修复胶囊；将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5‑10cm的颗粒，经超声处理，筛分，清洗，烘干得到粒径小于5mm的再生建筑粗骨料；将环氧树脂粘结剂、再生建筑粗骨料、自修复胶囊、水泥、玻璃纤维和减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。本发明制备的透水砂浆孔隙率大，透水率好，承重性好，还具有自修复性能，可防止疲劳裂纹的产生。

Description

一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法
技术领域
本发明属于透水砂浆材料技术领域，具体涉及一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法。
背景技术
城市内涝已经成为每年夏季不可避免的问题，而且随着疲弱城市排水管网问题的异日凸显，城市内部对瞬时地面水的吸收问题成为城市建设的主要问题之一。不透水地面是导致城市内涝的问题之一，因此高透水砂浆及其材料的开发与推广，是解决城市内涝的主要方式。
对于透水砂浆而言，透水性能高是首要的，其次透水性能必须长期稳定，也就是说需要有合适的储水性能、滤水性能、抗冻融性能、抗疲劳裂纹，以及后期养护和维修简单，最后，透水砂浆也应该做到绿色生态，最好在日常使用中具有独特效果。
聚合物透水砂浆是以天然无机材料和植物性原料为主要原料，在生产和施工中不使用任何溶剂，使用源于石油化工的材料成分很少，修补也较简单，制备的聚合物卵石透水砂浆具有很高的透水效果，良好的储水和滤水能力，具有丰富的本色，还具有吸音降噪脚感舒适的特点。中国专利CN 104556877B公开的一种改性的丙烯酸树脂砂浆的制备方法，将丙烯酸树脂经马来酸酐和萜烯树脂接枝得到改性的丙烯酸树脂，然后将改性丙烯酸树脂与邻苯二甲酸酯等增塑剂、苯乙烯等交联剂、硅烷等偶联剂、N-N二甲基苯胺等促进剂、防老剂、水泥、石英砂、硅微粉、重钙或者矿渣粉骨料和水混合得到砂浆，该方法制备的砂浆中改性丙烯酸树脂与水泥和骨料的粘结强度高，且固化时间缩短，提高与普通混凝土、砂浆、瓷砖、砖、刚才和木材的结合力。中国专利CN 102898062B公开的一种卵石透水混凝土专用的复合型添加剂，该复合型添加剂中包括超细微珠、硅灰、锂渣粉和聚氧化乙烯，该复合添加剂可以增加水泥浆体对卵石表面的包裹性能以及与卵石表面的粘结性能，以提高卵石型透水混凝土粗骨料表面裹浆差的问题，提高了卵石型透水混凝土的综合性能。
环氧树脂是一种含有环氧基的高分子聚合物，具有强度好、粘结性能好、耐磨性好、价格低等优点，对混凝土等各种材料都具有很强的粘结性，但是脆性大。但是目前基于环氧树脂聚合物透水砂浆方面的研究并不多见。发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，将水性环氧树脂与线性SBS结合作为粘结剂，然后再将部分粘结剂制备形成自修复胶囊，将两者加入到透水砂浆中，在不影响透水能力的情况下，通过环氧树脂粘结剂改善透水砂浆的承载能力，而且长久地改善面层疲劳裂纹的产生。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性环氧树脂、线性SBS和阳离子乳化剂混合，再加入固化剂、增塑剂和稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂；
(2)将步骤(1)制备的环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到自修复胶囊；
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，经超声处理，筛分，清洗，烘干得到粒径小于5mm的再生建筑粗骨料；
(4)将步骤(1)制备的环氧树脂粘结剂、步骤(2)制备的再生建筑粗骨料、自修复胶囊、水泥、玻璃纤维和减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，水性环氧树脂的旋转粘度为180mPa·s。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，环氧树脂粘结剂中的组分，按照重量份计，包括：水性环氧树脂100份、线性SBS 4-5份、阳离子乳化剂1-2份、固化剂6-8份、增塑剂10-20份和稀释剂5-20份。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，阳离子乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵，固化剂为乙二胺或者二乙烯多胺，增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯或者丙烯酸丁酯，稀释剂为二甲苯或者甲苯。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，自修复胶囊的粒径为200-300μm，其中环氧树脂粘结剂的含量不低于50％。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:2-5。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中，超声处理的功率为500W，时间为30-60min。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，减水剂为西卡聚羧酸类高效减水剂。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的组分，按重量份计，包括：环氧树脂粘结剂100份、再生建筑粗骨料200-300份、自修复胶囊20-40份、水泥200-300份、玻璃纤维30-50份和减水剂5-10份。
作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆制备的透水混凝土的孔隙率高于25％，透水系数不低于12mm/s，弯拉强度不低于3MPa，抗冻等级不低于F200。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明制备的海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆中含有水性环氧树脂，水性环氧树脂具有亲水性和较强的极性，可以在水泥和粗骨料表面形成具有较高粘结力的薄膜，而且透水砂浆中水泥浆与水性环氧树脂交织在一起，水泥水化与水性环氧树脂成膜同时进行，因此制备的透水混凝土内部结构之间连接力大，机械能力提高，承重能力提高，对疲劳裂纹有明显的改善，也不会出现突变超孔隙对道路强度造成影响。
(2)本发明制备的海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆中含有自修复胶囊，自修复胶囊中的芯材为环氧树脂粘结剂，自修复胶囊被包裹在固化的环氧树脂粘结剂中，在受到外界的过大压力或者要出现裂纹时，自修复胶囊的壁材破裂，环氧树脂粘结剂从中被释放出来，进行修复，达到自修复的目的，进一步提高透水混凝土的使用寿命，降低裂纹的产生。
(3)本发明制备的海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆主要用作透水混凝土的面层，孔隙率大，透水性能好，有一定的储水和滤水能力，砂浆中还以再生建筑垃圾作为骨料，降低成本，促进资源的回收再利用，而且用再生建筑垃圾作为骨料，降低生产成本，促进资源的回收利用，而且再生建筑骨料与天然卵石相比与环氧树脂的粘合力更强，更有利于各材料之间的分散，而且制备的透水混凝土还具有吸音降噪脚感舒适的特点。具体实施方式
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
(1)按照重量份计，将100份旋转粘度为180mPa·s的水性环氧树脂、4份线性SBS和1份十六烷基三甲基溴化铵阳离子乳化剂混合，再加入6份乙二胺固化剂、10份邻苯二甲酸二异辛酯增塑剂和5份二甲苯稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂。
(2)将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到粒径为200μm的自修复胶囊，其中环氧树脂粘结剂的含量为50％。
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，在500W功率下超声处理30min，筛分，清洗，烘干得到再生建筑粗骨料，其中再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:5。
(4)按重量份计，将100份环氧树脂粘结剂、200份再生建筑粗骨料、20份自修复胶囊、200份水泥、30份玻璃纤维和5份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
实施例2：
(1)按照重量份计，将100份旋转粘度为180mPa·s的水性环氧树脂、5份线性SBS和2份十六烷基三甲基溴化铵阳离子乳化剂混合，再加入8份二乙烯多胺固化剂、20份丙烯酸丁酯增塑剂和20份甲苯稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂。
(2)将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到粒径为300μm的自修复胶囊，其中环氧树脂粘结剂的含量为80％。
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，在500W功率下超声处理60min，筛分，清洗，烘干得到再生建筑粗骨料，其中再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:2。
(4)按重量份计，将100份环氧树脂粘结剂、300份再生建筑粗骨料、40份自修复胶囊、300份水泥、50份玻璃纤维和10份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
实施例3：
(1)按照重量份计，将100份旋转粘度为180mPa·s的水性环氧树脂、4.5份线性SBS和1.5份十六烷基三甲基溴化铵阳离子乳化剂混合，再加入7份乙二胺固化剂、15份丙烯酸丁酯增塑剂和10份二甲苯稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂。
(2)将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到粒径为250μm的自修复胶囊，其中环氧树脂粘结剂的含量为60％。
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，在500W功率下超声处理40min，筛分，清洗，烘干得到再生建筑粗骨料，其中再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:3。
(4)按重量份计，将100份环氧树脂粘结剂、250份再生建筑粗骨料、30份自修复胶囊、250份水泥、40份玻璃纤维和6份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
实施例4：
(1)按照重量份计，将100份旋转粘度为180mPa·s的水性环氧树脂、4份线性SBS和2份十六烷基三甲基溴化铵阳离子乳化剂混合，再加入6份乙二胺固化剂、13份邻苯二甲酸二异辛酯增塑剂和8份甲苯稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂。
(2)将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到粒径为280μm的自修复胶囊，其中环氧树脂粘结剂的含量为55％。
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，在500W功率下超声处理55min，筛分，清洗，烘干得到粒径小于5mm的再生建筑粗骨料，其中再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:4。
(4)按重量份计，将100份环氧树脂粘结剂、210份再生建筑粗骨料、35份自修复胶囊、270份水泥、36份玻璃纤维和7份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
实施例5：
(1)按照重量份计，将100份旋转粘度为180mPa·s的水性环氧树脂、4.6份线性SBS和1.2份十六烷基三甲基溴化铵阳离子乳化剂混合，再加入6.5份乙二胺固化剂、13份丙烯酸丁酯增塑剂和16份二甲苯稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂。
(2)将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到粒径为280μm的自修复胶囊，其中环氧树脂粘结剂的含量为65％。
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，在500W功率下超声处理45min，筛分，清洗，烘干得到粒径小于5mm的再生建筑粗骨料，其中再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:3.5。
(4)按重量份计，将100份环氧树脂粘结剂、270份再生建筑粗骨料、25份自修复胶囊、300份水泥、35份玻璃纤维和8份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
实施例6：
(1)按照重量份计，将100份旋转粘度为180mPa·s的水性环氧树脂、4份线性SBS和1.6份十六烷基三甲基溴化铵阳离子乳化剂混合，再加入7.5份二乙烯多胺固化剂、16份邻苯二甲酸二异辛酯增塑剂和8份二甲苯稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂。
(2)将环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到粒径为235μm的自修复胶囊，其中环氧树脂粘结剂的含量为55％。
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，在500W功率下超声处理60min，筛分，清洗，烘干得到粒径小于5mm的再生建筑粗骨料，其中再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:2。
(4)按重量份计，将100份环氧树脂粘结剂、300份再生建筑粗骨料、30份自修复胶囊、280份水泥、35份玻璃纤维和8份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
对比例：
按重量份计，将100份环氧树脂、200份再生建筑粗骨料、200份水泥、30份玻璃纤维和5份西卡聚羧酸类高效减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
经检测，实施例1-6以及对比例制备的海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆制备的面层的孔隙率、透水系数、弯拉强度、抗冻等级的结果如下所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 对比例
孔隙率(％) 28 25 26 27 25 26 29
透水系数(mm/s) 16 12 15 13 14 15 15
弯拉强度(MPa) 3.0 3.6 3.2 3.4 3.5 3.3 1.5
抗冻等级 F200 F250 F250 F200 F250 F200 F50
由上表可见，本发明制备的海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆在保持良好孔隙率和透水系数的基础上，显著提高了弯拉强度和抗冻等级，抗裂纹效果显著。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水性环氧树脂、线性SBS和阳离子乳化剂混合，再加入固化剂、增塑剂和稀释剂混合，形成环氧树脂粘结剂；
(2)将步骤(1)制备的环氧树脂粘结剂作为芯材，脲醛树脂作为壁材，采用原位聚合法制备得到自修复胶囊；
(3)将建筑垃圾中的混凝土和砖渣收集，经锤击振捣粉碎至粒径为5-10cm的颗粒，经超声处理，筛分，清洗，烘干得到粒径小于5mm的再生建筑粗骨料；
(4)将步骤(1)制备的环氧树脂粘结剂、步骤(2)制备的再生建筑粗骨料、自修复胶囊、水泥、玻璃纤维和减水剂混合，形成海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆。
2.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，水性环氧树脂的旋转粘度为180mPa·s。
3.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，环氧树脂粘结剂中的组分，按照重量份计，包括：水性环氧树脂100份、线性SBS 4-5份、阳离子乳化剂1-2份、固化剂6-8份、增塑剂10-20份和稀释剂5-20份。
4.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，阳离子乳化剂为十六烷基三甲基溴化铵，固化剂为乙二胺或者二乙烯多胺，增塑剂为邻苯二甲酸二异辛酯或者丙烯酸丁酯，稀释剂为二甲苯或者甲苯。
5.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，自修复胶囊的粒径为200-300μm，其中环氧树脂粘结剂的含量不低于50％。
6.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，再生建筑粗骨料包括0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒，0.5-1mm颗粒和3-5mm颗粒的质量比为1:2-5。
7.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，超声处理的功率为500W，时间为30-60min。
8.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，减水剂为西卡聚羧酸类高效减水剂。
9.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的组分，按重量份计，包括：环氧树脂粘结剂100份、再生建筑粗骨料200-300份、自修复胶囊20-40份、水泥200-300份、玻璃纤维30-50份和减水剂5-10份。
10.根据权利要求1所述的一种海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，海绵城市用接枝型复合粘结材料透水砂浆制备的透水混凝土的孔隙率高于25％，透水系数不低于12mm/s，弯拉强度不低于3MPa，抗冻等级不低于F200。
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