CN107759172A - 一种水性环氧树脂改性透水混凝土材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环氧树脂改性透水混凝土材料，属于聚合物改性混凝土材料技术领域。该透水混凝土材料，其原料组成按重量份计：100份水泥，25份矿渣微粉，300‑500份粗骨料，10‑30份水性环氧树脂聚合物，15‑30份水，1‑2份减水剂。本发明通过水性环氧树脂的掺入增强透水混凝土材料的力学性能，使透水混凝土材料满足应用要求。本发明得到的透水混凝土材料孔隙率最高可达20％，透水系数最高可达1.8mm/s，28d抗压强度可达20MPa以上，适合应用于人行道、轻型道路、广场和停车场等场所。

Description

一种水性环氧树脂改性透水混凝土材料
技术领域
本发明属于聚合物改性混凝土材料技术领域，具体涉及一种水性环氧树脂改性的透水混凝土材料，其具有较高的孔隙率和透水率、力学性能和抗开裂性能优良的特点。
背景技术
透水混凝土材料是一种在普通混凝土技术的基础上发展出来的新型功能性混凝土材料，透水混凝土具有轻质、透水透气性能，在体育场馆、住宅地面以及生态景观等公用设施中广泛应用。相对于普通混凝土材料，透水混凝土材料能够极大的提高路面的排水性能，起到吸音降噪，改善城市生态环境，缓解城市“热岛效应”的作用，并且能够通过雨水的下渗补充城市地下水资源。基于以上优点，透水混凝土材料研究应用近年来得到了长足的发展，但由于透水混凝土特殊的多孔结构，透水混凝土强度和透水率的矛盾问题很难得到有效解决。
水性环氧树脂环保无毒，具有优良的粘结性能、突出的力学性能、较小的固化收缩率和良好的抗冻性能，可与水泥砂浆、混凝土材料进行有效复合。作为树脂增强材料，水性环氧乳液体系通过与水泥等无机胶凝材料配合使用，使环氧树脂的交联网络和水泥的水合固化有机结合，可大大提高了混凝土材料的抗拉强度、耐磨、耐蚀、抗渗、抗冲击等性能，是一类绿色环保建筑涂料。因此，利用水性环氧树脂对透水混凝土材料进行改性，可有效提高透水混凝土材料的力学性能和耐久性，达到制备绿色高性能透水混凝土材料的要求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种水性环氧树脂改性透水混凝土材料，以期满足透水混凝土材料在具有高透水率的同时具有较高的力学性能和较强的抗裂性能。
为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
一种水性环氧树脂改性透水混凝土材料，其原料按重量份包括：100份水泥，25份矿渣微粉，300～500份粗骨料，10～30份聚合物，15～30份水，1～2份减水剂组成。
所用水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥。
所用矿渣微粉为S95级矿渣微粉，其表面积≧400m2/kg。
所用粗骨料分别由5～10mm石子和10～20mm石子组成，二者重量比为4:1。
所述的减水剂为聚羧酸高效减水剂，其固含量为26～30％。
所述聚合物由水性环氧树脂乳液和水性环氧树脂固化剂组成，二者固含量均为50％，二者复配的质量比为2:1。
上述水性环氧树脂乳液制备采用乳化剂乳化法，具体制备步骤为：将乳化剂、环氧树脂稀释剂和环氧树脂混合，在2000～4000r/min乳化剪切搅拌作用下，加入去离子水，得到固含量为50％的水性环氧树脂乳液。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44、E51、E42中的一种或多种。
所述稀释剂为丁基缩水甘油醚、乙二醇缩水甘油醚、二乙二醇缩水甘油醚中的一种或多种，掺入量为环氧树脂质量的8～15％。
所述乳化剂占环氧树脂的质量分数为10％。
优选的，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠(SDS)、质量浓度为10％聚乙烯醇水溶液(PVA-Sol)所组成，其中：各组分质量比为SDS:PVA-Sol＝3:5。
上述水性环氧树脂固化剂具体制备步骤为：将固化剂与聚丙二醇二缩水甘油醚混合，在50～80℃反应温度下进行反应4h，在所得到的反应产物中加入环氧树脂继续加成反应6h，最后用醋酸中和反应产物，并用水稀释得到固含量为50％水性环氧树脂固化剂。水性环氧树脂固化剂按照原料各组分质量分数计，固化剂15～30％，聚丙二醇二缩水甘油醚20～40％，环氧树脂35～60％。
所述固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、二乙氨基丙胺中的任一种。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44、E51、E42中的任一种。
本发明制备工艺如下，将水泥、矿渣微粉和粗骨料加入混凝土搅拌机中混合均匀后，加入一半用量的水将混合物搅拌均匀后，再加入剩余的水和聚羧酸减水剂，继续搅拌1～2min，最后加入水性环氧树脂乳液和水性环氧树脂固化剂搅拌1～2min出料，倒入模具中成型，在标准条件下养护1d后拆模，放入标准养护室养护至规定龄期。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、本发明通过在透水混凝土制备中加入水性化改性环氧树脂，利用环氧树脂优良的机械性能、耐腐蚀性能、粘结性能和热稳定性能，以及水性环氧乳液和水泥、砂子等无机材料良好的相容性，使水泥水化固化和环氧树脂交联网络形成交互联系的网络结构，从而增强透水混凝土材料力学性能，提高透水混凝土材料的抗裂能力，增强透水混凝土材料的使用耐久性，使透水混凝土材料满足各方面应用需求。
2、本发明透水混凝土材料孔隙率最高可达20％，透水系数最高可达1.8mm/s，28d抗压强度可达20MPa以上，适合应用于人行道、轻型道路、广场和停车场等场所。
具体实施方式
以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
水性环氧树脂及其固化剂组成及其制备过程为：将0.375kg SDS、0.625kgPVA-Sol、1.5kg丁基缩水甘油醚和10kg双酚A型环氧树脂E44混合，在4000r/min乳化剪切搅拌作用下，加入去离子水，得到固含量为50％的水性环氧树脂乳液20kg；将乙二胺1.5kg和聚丙二醇二缩水甘油醚1.5kg，在80℃反应温度下进行反应4h，在所得到的反应产物中加入2kgE44环氧树脂继续加成反应6h，最后用醋酸中和反应产物，并用水稀释得到固含量为50％水性环氧树脂固化剂10kg。
由上所述，当采用上述水性环氧树脂及其固化剂，本发明制备水性环氧树脂改性透水混凝土，其原料按重量份包括：100kg P.O 42.5水泥，25kg矿渣微粉，310kg 5～10mm石子，77.5kg 10～20mm石子，22.5kg水，1.5kg聚羧酸高效减水剂，20kg水性环氧树脂乳液，10kg水性环氧树脂固化剂。按照所述制备工艺成型后养护，得到水性环氧树脂改性透水混凝土材料。
实施例2
水性环氧树脂及其固化剂组成及其制备过程为：将0.187kg SDS、0.313kgPVA-Sol,0.6kg乙二醇缩水甘油醚和5kg双酚A型环氧树脂E51混合，在3000r/min乳化剪切搅拌作用下，加入去离子水，得到固含量为50％的水性环氧树脂乳液10kg；将三乙烯四胺0.5kg和聚丙二醇二缩水甘油醚0.5kg，在70℃反应温度下进行反应4h，在所得到的反应产物中加入1.5kg E51环氧树脂继续加成反应6h，最后用醋酸中和反应产物，并用水稀释得到固含量为50％水性环氧树脂固化剂5kg。
由上所述，当采用上述水性环氧树脂及其固化剂，本发明制备水性环氧树脂改性透水混凝土，其原料按重量份包括：100kg P.O42.5水泥，25kg矿渣微粉，300kg 5～10mm石子，75kg 10～20mm石子，30kg水，1.25kg聚羧酸高效减水剂，10kg水性环氧树脂乳液和5kg水性环氧树脂固化剂，按照所述制备工艺成型后养护，得到水性环氧树脂改性透水混凝土材料。
实施例3
水性环氧树脂及其固化剂组成及其制备过程为：将0.225kg SDS、0.375kgPVA-Sol、0.75kg二乙二醇缩水甘油醚和6kg双酚A型环氧树脂E42混合，在2500r/min乳化剪切搅拌作用下，加入去离子水，得到固含量为50％的水性环氧树脂乳液12kg；将二乙烯三胺0.75kg和聚丙二醇二缩水甘油醚0.9kg，在70℃反应温度下进行反应4h，在所得到的反应产物中加入1.35kg E42环氧树脂继续加成反应6h，最后用醋酸中和反应产物，并用水稀释得到固含量为50％水性环氧树脂固化剂6kg。
由上所述，当采用上述水性环氧树脂及其固化剂，本发明制备水性环氧树脂改性透水混凝土，其原料按重量份包括：100kg P.O42.5水泥，25kg矿渣微粉，328kg 5～10mm石子，82kg 10～20mm石子，27kg水，1.5kg聚羧酸高效减水剂，12kg水性环氧树脂乳液，6kg水性环氧树脂固化剂，按照所述制备工艺成型后养护，得到水性环氧树脂改性透水混凝土材料。
实施例4
水性环氧树脂及其固化剂组成及其制备过程为：将0.3kg SDS、0.5kgPVA-Sol、1kg乙二醇缩水甘油醚和8kg双酚A型环氧树脂E51混合，在3500r/min乳化剪切搅拌作用下，加入去离子水，得到固含量为50％的水性环氧树脂乳液16kg；将二乙氨基丙胺1kg和聚丙二醇二缩水甘油醚1.2kg，在60℃反应温度下进行反应4h，在所得到的反应产物中加入1.8kgE51环氧树脂继续加成反应6h，最后用醋酸中和反应产物，并用水稀释得到固含量为50％水性环氧树脂固化剂8kg。
由上所述，当采用上述水性环氧树脂及其固化剂，本发明制备水性环氧树脂改性透水混凝土，其原料按重量份包括一种聚合物改性透水混凝土，其原料按重量份包括：100kg P.O42.5水泥，25kg矿渣微粉，360kg 5～10mm石子，90kg10～20mm石子，25.5kg水，1.8kg聚羧酸高效减水剂，16kg水性环氧树脂乳液，8kg水性环氧树脂固化剂，按照所述制备工艺成型后养护，得到水性环氧树脂改性透水混凝土材料。
表1.实施例1～4所制备的水性环氧树脂改性透水混凝土材料的性能检测
对比例1
一种普通透水混凝土材料，其原料按重量份包括：100kg P.O42.5水泥，25kg矿渣微粉，310kg 5～10mm石子，77.5kg 10～20mm石子，37.5kg水，1.5kg聚羧酸高效减水剂，按照所述制备工艺成型后养护，得到普通透水混凝土材料。
对比例2
一种普通透水混凝土材料，其原料按重量份包括：100kg P.O42.5水泥，25kg矿渣微粉，360kg 5～10mm石子，90kg 10～20mm石子，37.5kg水，1.8kg聚羧酸高效减水剂，按照所述制备工艺成型后养护，得到普通透水混凝土材料。
表2.对比例1～2所制备的普通透水混凝土材料的性能检测
从以上实施例和对比例可以看出，水性环氧树脂聚合物的加入有效提高了透水混凝土材料的力学性能，同时有效提高了透水混凝土材料的孔隙率和透水系数，透水混凝土材料满足CJJ/T135-2009《透水水泥混凝土路面技术规程》标准要求。

Claims (4)

1.一种水性环氧树脂改性透水混凝土材料，其特征在于：其原料按重量份包括：100份水泥，25份矿渣微粉，300～500份粗骨料，10～30份聚合物，15～30份水，1～2份减水剂；
所述水泥为P.O42.5普通硅酸盐水泥；
所述矿渣微粉为S95级矿渣微粉，其比表面积≧400m2/kg；
所述粗骨料由5～10mm石子和10～20mm石子组成，其重量比为4:1；
所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，其固含量为26～30％；
所述聚合物由水性环氧树脂乳液、水性环氧树脂固化剂组成，二者固含量均为50％，二者复配的质量比为2:1。
2.根据权利要求1所述的水性环氧树脂改性透水混凝土材料，其特征在于，所述水性环氧树脂乳液采用乳化剂乳化法制备，制备步骤为：将乳化剂、活性稀释剂和环氧树脂混合，在2000～4000r/min乳化剪切搅拌作用下，加入去离子水，得到固含量为50％的水性环氧树脂乳液；
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44、E51、E42中的一种或多种；
所述活性稀释剂为丁基缩水甘油醚、乙二醇缩水甘油醚以及二乙二醇缩水甘油醚中的一种或多种，掺入量为环氧树脂质量的8～15％；
所述乳化剂占环氧树脂的质量分数为10％。
3.根据权利要求2所述的水性环氧树脂改性透水混凝土材料，其特征在于，所述乳化剂由十二烷基硫酸钠和质量浓度为10％聚乙烯醇水溶液组成，两者质量比为3:5。
4.根据权利要求1所述的水性环氧树脂改性透水混凝土材料，其特征在于，所述水性环氧树脂固化剂制备步骤为：将固化剂与聚丙二醇二缩水甘油醚混合，在50～80℃反应温度下进行反应4h，在所得到的反应产物中加入环氧树脂继续加成反应6h，最后用醋酸中和反应产物，并用水稀释得到固含量为50％水性环氧树脂固化剂；
所述固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、二乙氨基丙胺中的任一种；
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E44、E51、E42中的任一种；
上述原料按照质量分数计：固化剂15～30％，聚丙二醇二缩水甘油醚20～40％，环氧树脂35～60％。
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