CN110105713A - 一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料 - Google Patents

一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，具体涉及建筑用混凝土技术领域，包括环氧树脂70‑100份、基料30‑40份、河砂8‑12份和石棉纤维10‑15份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉10‑12份、活性稀释剂8‑10份、消泡剂2‑4份、固化剂15‑25份、增韧剂6‑8份，所述基料由煤矸石和石灰石混合制成。本发明通过粉碎煤矸石和河砂，替代水泥使用，生产成本低，有利于节能环保，石灰石吸水效果好，活性稀释剂和玉米淀粉增加材料粘度，加入消泡剂并使用振动机震荡脱泡，使材料质地均匀，缩小孔隙，碳酸钙成分和河砂微晶提高混凝土材料的硬度和强度，石棉纤维和增韧剂提高混凝土的韧性和抗性。

Description

一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料
技术领域
本发明涉及建筑用混凝土技术领域，更具体地说，本发明涉及一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料。
背景技术
环氧树脂混凝土技术研究开发最早始于美国。经过我国20多年的发展、研究，获得了可靠的数据，树脂混凝土由于完全不使用水泥，称做塑料混凝土；又叫做聚合物胶结混凝土(Pc)。其使用不同的树脂和集料，可制成不同性质的树脂混凝土，一般为了减少树脂的用量，还可加填料粉砂等，经试验证明，其抗裂性能比普通混凝土高出两倍；两者相比，树脂混凝土具有凝结快、强度高、耐化学腐蚀、耐磨性、耐久性和抗冻性好、易粘结、电绝缘性好等优点。较广泛的用于耐腐蚀的化工和高质量的建筑工程中。
专利申请公布号CN 108911583 A的中国专利公开了一种高强度环氧树脂混凝土材料及其制备方法，包括：环氧树脂60-90份、基料20-30份、聚酯纤维10-15份、纳米金刚石5-8份、活性稀释剂6-10份、消泡剂2-4份、固化剂3-5份；所述基料为粉煤灰、灰土和炭黑按照质量之比为10:5-7:2-3混合均匀而成；所述基料的粒径为50nm-30um；本发明还公开了所述环氧树脂混凝土材料的制备方法，包括：步骤S1、活性稀释剂和基料的制备；步骤S2、环氧树脂改性；步骤S3、纳米金刚石处理；步骤S4、将原材料通过拌合锅搅拌均匀。本发明制备得到的环氧树脂混凝土材料强度高、变形能力强、高低温性能好，它无需加热拌和，由于选用常温固化剂，其后期固化速度远远高于现有环氧沥青混凝土，开放交通的时间可以大大缩短。
但是上述技术方案中提供的高强度环氧树脂混凝土材料及其制备方法在实际运用时不环保，生产成本高，且韧性和抗性有待提高。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，通过粉碎煤矸石和河砂，替代水泥使用，生产成本低，有利于节能环保，石灰石吸水效果好，活性稀释剂和玉米淀粉增加材料粘度，加入消泡剂并使用振动机震荡脱泡，使材料质地均匀，缩小孔隙，碳酸钙成分和河砂微晶提高混凝土材料的硬度和强度，石棉纤维和增韧剂提高混凝土的韧性和抗性，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其中所使用的主料按重量计包括：环氧树脂70-100份、基料30-40份、河砂8-12份和石棉纤维10-15份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉10-12份、活性稀释剂8-10份、消泡剂2-4份、固化剂15-25份、增韧剂6-8份。
优选的，所述基料由煤矸石和石灰石混合制成，所述煤矸石与石灰石的使用质量比设置为10-15：4-6。
优选的，所述环氧树脂设置为缩水甘油酯类环氧树脂，所述固化剂设置为二氨基二苯基砜或间氨基甲胺。
优选的，所述活性稀释剂设置为环氧丙烷苯基醚或多缩水甘油，所述增韧剂设置为芳烷基醚，所述消泡剂设置为聚醚改性有机硅。
一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，还包括一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，具体操作步骤为：
步骤一：按比例取煤矸石和石灰石投入球磨机磨制粉料，均匀混合粉料制备基料，使用破碎机破碎河砂得到砂砾晶体，过筛取微晶颗粒，准备环氧树脂、石棉纤维、玉米淀粉、活性稀释剂、消泡剂、固化剂和增韧剂备用；
步骤二：使用锅炉预热环氧树脂，使环氧树脂流动，按比例取二氨基二苯基砜或间氨基甲胺投入环氧树脂中，搅拌均匀后静置熟化，制得环氧树脂胶料；
步骤三：按比例取上述步骤中制备的基料投入上述环氧树脂胶料中，并加入环氧丙烷苯基醚或多缩水甘油，搅拌均匀制得环氧树脂胶泥；
步骤四：按比例取砂砾晶体加热，并将加热后的砂砾晶体混入环氧树脂胶泥中，随后按比例添加玉米淀粉，搅拌均匀制得环氧树脂砂浆；
步骤五：将步骤四制备的环氧树脂砂浆加入搅拌机内，按比例添加聚醚改性有机硅、芳烷基醚和石棉纤维，混合均匀后取出，使用振动机对其进行震荡，之后使用捣棒捣实，制得环氧树脂混凝土材料。
优选的，所述步骤一中制备的基料的颗粒直径设置为40-100um，所述微晶颗粒的颗粒直径设置为500-800um。
优选的，所述步骤二中预热温度设置为40-50℃，熟化处理时间设置为6-15min。
优选的，所述步骤四中砂砾晶体在使用前干燥处理，所述砂砾晶体加热后温度设置为30-40℃，所述玉米淀粉颗粒直径设置为10-80um。
优选的，所述步骤五中石棉纤维的长度设置为8-15mm。
本发明的技术效果和优点：
1、通过粉碎煤矸石和河砂，替代水泥使用，生产成本低，有利于节能环保，石灰石吸水效果好，活性稀释剂和玉米淀粉增加材料粘度，加入消泡剂并使用振动机震荡脱泡，使材料质地均匀，缩小孔隙，碳酸钙成分和河砂微晶提高混凝土材料的硬度和强度，石棉纤维和增韧剂提高混凝土的韧性和抗性；
2、通过粉碎物料、制备环氧树脂胶料、环氧树脂胶泥、环氧树脂砂浆和环氧树脂混凝土材料五个步骤制备高强度环氧树脂混凝土材料，生产紧凑，专业化程度高，该工艺中生产的混凝土质量高，生产效率高，便于推广使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其中所使用的主料按重量计包括：环氧树脂70份、基料30份、河砂8份和石棉纤维10份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉10份、活性稀释剂8份、消泡剂2份、固化剂15份、增韧剂6份。
优选的，所述基料由煤矸石和石灰石混合制成，所述煤矸石与石灰石的使用质量比设置为10：6。
优选的，所述环氧树脂设置为缩水甘油酯类环氧树脂，所述固化剂设置为二氨基二苯基砜。
优选的，所述活性稀释剂设置为环氧丙烷苯基醚，所述增韧剂设置为芳烷基醚，所述消泡剂设置为聚醚改性有机硅。
一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，还包括一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，具体操作步骤为：
步骤一：按比例取煤矸石和石灰石投入球磨机磨制粉料，均匀混合粉料制备基料，基料的颗粒直径设置为60um，使用破碎机破碎河砂得到砂砾晶体，过筛取微晶颗粒，准备环氧树脂、石棉纤维、玉米淀粉、活性稀释剂、消泡剂、固化剂和增韧剂备用，制备的基料的颗粒直径设置为40um，所述微晶颗粒的颗粒直径设置为500um；
步骤二：使用锅炉预热环氧树脂，使环氧树脂流动，按比例取二氨基二苯基砜投入环氧树脂中，搅拌均匀后静置熟化，制得环氧树脂胶料，预热温度设置为40℃，熟化处理时间设置为6min；
步骤三：按比例取上述步骤中制备的基料投入上述环氧树脂胶料中，并加入环氧丙烷苯基醚，搅拌均匀制得环氧树脂胶泥；
步骤四：按比例取砂砾晶体加热，并将加热后的砂砾晶体混入环氧树脂胶泥中，随后按比例添加玉米淀粉，砂砾晶体在使用前干燥处理，所述砂砾晶体加热后温度设置为30℃，所述玉米淀粉颗粒直径设置为10um，搅拌均匀制得环氧树脂砂浆；
步骤五：将步骤四制备的环氧树脂砂浆加入搅拌机内，按比例添加聚醚改性有机硅、芳烷基醚和石棉纤维，石棉纤维的长度设置为8mm，混合均匀后取出，使用振动机对其进行震荡，之后使用捣棒捣实，制得环氧树脂混凝土材料。
本实施例中制备的环氧树脂混凝土材料质地均匀细腻，空隙率小，粘接性好，吸水能力好，干燥后强度高，韧性和弹性均优于现有市场产品，另外本实施例中对制备的环氧树脂混凝土材料进行了性能检测，结果显示试块成型12小时强度为82％，混凝土干燥后测得其抗压强度为90.3MPa，抗拉强度为13.2MPa，粘结强度为1.4MPa，能够满足高强度环氧树脂混凝土材料的使用需求，70℃动稳定度为43250次/mm。
实施例2：
本发明提供了一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其中所使用的主料按重量计包括：环氧树脂80份、基料35份、河砂10份和石棉纤维12份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉11份、活性稀释剂9份、消泡剂3份、固化剂18份、增韧剂7份。
优选的，所述基料由煤矸石和石灰石混合制成，所述煤矸石与石灰石的使用质量比设置为12：5。
优选的，所述环氧树脂设置为缩水甘油酯类环氧树脂，所述固化剂设置为二氨基二苯基砜。
优选的，所述活性稀释剂设置为环氧丙烷苯基醚，所述增韧剂设置为芳烷基醚，所述消泡剂设置为聚醚改性有机硅。
一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，还包括一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，具体操作步骤为：
步骤一：按比例取煤矸石和石灰石投入球磨机磨制粉料，均匀混合粉料制备基料，使用破碎机破碎河砂得到砂砾晶体，过筛取微晶颗粒，准备环氧树脂、石棉纤维、玉米淀粉、活性稀释剂、消泡剂、固化剂和增韧剂备用，基料的颗粒直径设置为50um，所述微晶颗粒的颗粒直径设置为600um；
步骤二：使用锅炉预热环氧树脂，使环氧树脂流动，按比例取二氨基二苯基砜投入环氧树脂中，搅拌均匀后静置熟化，预热温度设置为45℃，熟化处理时间设置为10min，制得环氧树脂胶料；
步骤三：按比例取上述步骤中制备的基料投入上述环氧树脂胶料中，并加入环氧丙烷苯基醚，搅拌均匀制得环氧树脂胶泥；
步骤四：按比例取砂砾晶体加热，并将加热后的砂砾晶体混入环氧树脂胶泥中，随后按比例添加玉米淀粉，砂砾晶体在使用前干燥处理，所述砂砾晶体加热后温度设置为35℃，所述玉米淀粉颗粒直径设置为40um，搅拌均匀制得环氧树脂砂浆；
步骤五：将步骤四制备的环氧树脂砂浆加入搅拌机内，按比例添加聚醚改性有机硅、芳烷基醚和石棉纤维，石棉纤维的长度设置为10mm，混合均匀后取出，使用振动机对其进行震荡，之后使用捣棒捣实，制得环氧树脂混凝土材料。
对比实施例1，本实施例中制备的环氧树脂混凝土材料质地均匀细腻，空隙率小，粘接性好，吸水能力好，干燥后强度高，韧性和弹性均优于现有市场产品，另外本实施例中对制备的环氧树脂混凝土材料进行了性能检测，结果显示试块成型12小时强度为85％，混凝土干燥后测得其抗压强度为91.2MPa，抗拉强度为13.4MPa，粘结强度为1.6MPa，能够满足高强度环氧树脂混凝土材料的使用需求，70℃动稳定度为44522次/mm。
实施例3：
本发明提供了一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其中所使用的主料按重量计包括：环氧树脂90份、基料35份、河砂10份和石棉纤维14份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉11份、活性稀释剂9份、消泡剂3份、固化剂22份、增韧剂7份。
优选的，所述基料由煤矸石和石灰石混合制成，所述煤矸石与石灰石的使用质量比设置为14：5。
优选的，所述环氧树脂设置为缩水甘油酯类环氧树脂，所述固化剂设置为间氨基甲胺。
优选的，所述活性稀释剂设置为多缩水甘油，所述增韧剂设置为芳烷基醚，所述消泡剂设置为聚醚改性有机硅。
一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，还包括一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，具体操作步骤为：
步骤一：按比例取煤矸石和石灰石投入球磨机磨制粉料，均匀混合粉料制备基料，使用破碎机破碎河砂得到砂砾晶体，过筛取微晶颗粒，准备环氧树脂、石棉纤维、玉米淀粉、活性稀释剂、消泡剂、固化剂和增韧剂备用，基料的颗粒直径设置为80um，所述微晶颗粒的颗粒直径设置为700um；
步骤二：使用锅炉预热环氧树脂，使环氧树脂流动，按比例取二氨基二苯基砜或间氨基甲胺投入环氧树脂中，搅拌均匀后静置熟化，预热温度设置为45℃，熟化处理时间设置为12min，制得环氧树脂胶料；
步骤三：按比例取上述步骤中制备的基料投入上述环氧树脂胶料中，并加入环氧丙烷苯基醚或多缩水甘油，搅拌均匀制得环氧树脂胶泥；
步骤四：按比例取砂砾晶体加热，并将加热后的砂砾晶体混入环氧树脂胶泥中，随后按比例添加玉米淀粉，砂砾晶体在使用前干燥处理，所述砂砾晶体加热后温度设置为35℃，所述玉米淀粉颗粒直径设置为60um，搅拌均匀制得环氧树脂砂浆；
步骤五：将步骤四制备的环氧树脂砂浆加入搅拌机内，按比例添加聚醚改性有机硅、芳烷基醚和石棉纤维，石棉纤维的长度设置为12mm，混合均匀后取出，使用振动机对其进行震荡，之后使用捣棒捣实，制得环氧树脂混凝土材料。
对比实施例1和2，本实施例中制备的环氧树脂混凝土材料质地均匀细腻，空隙率小，粘接性好，吸水能力好，干燥后强度高，韧性和弹性均优于现有市场产品，另外本实施例中对制备的环氧树脂混凝土材料进行了性能检测，结果显示试块成型12小时强度为89％，混凝土干燥后测得其抗压强度为94.6MPa，抗拉强度为14.1MPa，粘结强度为1.8MPa，能够满足高强度环氧树脂混凝土材料的使用需求，70℃动稳定度为45315次/mm。
实施例4：
本发明提供了一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其中所使用的主料按重量计包括：环氧树脂100份、基料40份、河砂12份和石棉纤维15份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉12份、活性稀释剂10份、消泡剂4份、固化剂25份、增韧剂8份。
优选的，所述基料由煤矸石和石灰石混合制成，所述煤矸石与石灰石的使用质量比设置为15：4。
优选的，所述环氧树脂设置为缩水甘油酯类环氧树脂，所述固化剂设置为间氨基甲胺。
优选的，所述活性稀释剂设置为多缩水甘油，所述增韧剂设置为芳烷基醚，所述消泡剂设置为聚醚改性有机硅。
一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，还包括一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，具体操作步骤为：
步骤一：按比例取煤矸石和石灰石投入球磨机磨制粉料，均匀混合粉料制备基料，使用破碎机破碎河砂得到砂砾晶体，过筛取微晶颗粒，准备环氧树脂、石棉纤维、玉米淀粉、活性稀释剂、消泡剂、固化剂和增韧剂备用，基料的颗粒直径设置为100um，所述微晶颗粒的颗粒直径设置为800um；
步骤二：使用锅炉预热环氧树脂，使环氧树脂流动，按比例取间氨基甲胺投入环氧树脂中，搅拌均匀后静置熟化，预热温度设置为50℃，熟化处理时间设置为15min，制得环氧树脂胶料；
步骤三：按比例取上述步骤中制备的基料投入上述环氧树脂胶料中，并加入多缩水甘油，砂砾晶体在使用前干燥处理，搅拌均匀制得环氧树脂胶泥；
步骤四：按比例取砂砾晶体加热，并将加热后的砂砾晶体混入环氧树脂胶泥中，随后按比例添加玉米淀粉，所述砂砾晶体加热后温度设置为40℃，所述玉米淀粉颗粒直径设置为80um，搅拌均匀制得环氧树脂砂浆；
步骤五：将步骤四制备的环氧树脂砂浆加入搅拌机内，按比例添加聚醚改性有机硅、芳烷基醚和石棉纤维，石棉纤维的长度设置为15mm，混合均匀后取出，使用振动机对其进行震荡，之后使用捣棒捣实，制得环氧树脂混凝土材料。
对比实施例1-4，本实施例中制备的环氧树脂混凝土材料质地均匀细腻，空隙率小，粘接性好，吸水能力好，干燥后强度高，韧性和弹性均优于现有市场产品，另外本实施例中对制备的环氧树脂混凝土材料进行了性能检测，结果显示试块成型12小时强度为86％，混凝土干燥后测得其抗压强度为94.3MPa，抗拉强度为13.5MPa，粘结强度为2.0MPa，能够满足高强度环氧树脂混凝土材料的使用需求，70℃动稳定度为44938次/mm。
根据实施例1-4得出下表：
由上表可知，实施例3中原材料比例适中，加工温度适中，各组分的颗粒大小和纤维长度适中，该实施例的生产工艺最为适合高强度环氧树脂混凝土材料的生产，生产出的环氧树脂混凝土性能最佳，煤矸石和河砂的加入，替代水泥使用，生产成本低，有利于节能环保，石灰石吸水效果好，活性稀释剂、消泡剂和玉米淀粉使材料混合缩小孔隙，碳酸钙成分和河砂微晶提高混凝土材料的硬度和强度，石棉纤维和增韧剂提高混凝土的韧性和抗性。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其特征在于：其中所使用的主料按重量计包括：环氧树脂70-100份、基料30-40份、河砂8-12份和石棉纤维10-15份，所述辅料按重量计包括：玉米淀粉10-12份、活性稀释剂8-10份、消泡剂2-4份、固化剂15-25份、增韧剂6-8份。
2.根据权利要求1所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其特征在于：所述基料由煤矸石和石灰石混合制成，所述煤矸石与石灰石的使用质量比设置为10-15：4-6。
3.根据权利要求1所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其特征在于：所述环氧树脂设置为缩水甘油酯类环氧树脂，所述固化剂设置为二氨基二苯基砜或间氨基甲胺。
4.根据权利要求1所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，所述其特征在于：所述活性稀释剂设置为环氧丙烷苯基醚或多缩水甘油，所述增韧剂设置为芳烷基醚，所述消泡剂设置为聚醚改性有机硅。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料，其特征在于：还包括一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，具体操作步骤为：
步骤一：按比例取煤矸石和石灰石投入球磨机磨制粉料，均匀混合粉料制备基料，使用破碎机破碎河砂得到砂砾晶体，过筛取微晶颗粒，准备环氧树脂、石棉纤维、玉米淀粉、活性稀释剂、消泡剂、固化剂和增韧剂备用；
步骤二：使用锅炉预热环氧树脂，使环氧树脂流动，按比例取二氨基二苯基砜或间氨基甲胺投入环氧树脂中，搅拌均匀后静置熟化，制得环氧树脂胶料；
步骤三：按比例取上述步骤中制备的基料投入上述环氧树脂胶料中，并加入环氧丙烷苯基醚或多缩水甘油，搅拌均匀制得环氧树脂胶泥；
步骤四：按比例取砂砾晶体加热，并将加热后的砂砾晶体混入环氧树脂胶泥中，随后按比例添加玉米淀粉，搅拌均匀制得环氧树脂砂浆；
步骤五：将步骤四制备的环氧树脂砂浆加入搅拌机内，按比例添加聚醚改性有机硅、芳烷基醚和石棉纤维，混合均匀后取出，使用振动机对其进行震荡，之后使用捣棒捣实，制得环氧树脂混凝土材料。
6.根据权利要求5所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中制备的基料的颗粒直径设置为40-100um，所述微晶颗粒的颗粒直径设置为500-800um。
7.根据权利要求5所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中预热温度设置为40-50℃，熟化处理时间设置为6-15min。
8.根据权利要求5所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中砂砾晶体在使用前干燥处理，所述砂砾晶体加热后温度设置为30-40℃，所述玉米淀粉颗粒直径设置为10-80um。
9.根据权利要求5所述的一种节能环保的高强度环氧树脂混凝土材料的制备方法，其特征在于：所述步骤五中石棉纤维的长度设置为8-15mm。
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