CN110746140B

CN110746140B - 一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法

Info

Publication number: CN110746140B
Application number: CN201911128973.2A
Authority: CN
Inventors: 吕建福; 张亚杰; 熊磊; 马小兵; 沈亦农; 黄建涛
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2022-05-20
Anticipated expiration: 2039-11-18
Also published as: CN110746140A

Abstract

本发明提供一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法，包括：树脂体系8.0％～15.0％、碎石45.0％～52.0％、砂20.0％～36.0％、粉煤灰3.0％～8.0％、废胶颗粒0.5％～10.0％、废胶粉0.2％～2.0％、短切纤维0.1％～6.0％。本发明通过掺加废胶颗粒和废胶粉，可减少树脂混凝土早期的固化收缩；延长树脂混凝土中树脂的固化时间，增大树脂混凝土应力松弛，减少约束条件下混凝土的收缩应变及杜绝树脂混凝土早期的非荷载裂缝，同时提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性，解决了树脂混凝土因早期固化收缩大而引起的体积不稳定问题，可实现树脂混凝土在工程中大面积、大体积浇筑，可替代水泥混凝土应用于游泳池壁、污水处理池等需要防水、抗腐蚀和耐久性要求高的工程中，以及机床基础等需要抗振动的工程中。

Description

一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法

技术领域

本发明涉及一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法，属于混凝土相关技术领域。

背景技术

在工业污水、生活污水、化学池和酸池中，对水泥混凝土造成腐蚀的物质多种多样，如氯离子、硫酸根离子、生物酸、强酸等，都会缩短钢筋混凝土的使用寿命。采用水泥混凝土修建的池壁等都需要进行表面处理，如涂刷防腐蚀涂料、粘贴防腐蚀砖等防腐蚀措施保护混凝土免受池中腐蚀性物质的侵蚀，但是由于涂层等防腐蚀措施与混凝土表层在外界温度、湿度以及荷载等作用下其变形不一致，易导致涂层等与混凝土表面脱离，同时由于涂层等自身性能劣化，一般在2～8年就会出现渗透、剥落等现象，需要再次处理。维修一方面需要停止运营，造成巨大的损失，同时高昂的维修成本也会增加企业的运营成本。

树脂混凝土是采用树脂取代水泥，其它材料基本不变的条件下制成的混凝土，其具有高抗酸腐蚀、抗盐腐蚀等的能力。随着树脂价格的降低，树脂混凝土应用于建造污水池等需要高抗腐蚀的建筑，其性价比越来越好。但是，树脂混凝土中的树脂约占混凝土体积的1/5，其在成链固化后，会产生大的收缩。水泥混凝土早期的收缩，一般都远远小于树脂混凝土，但在早期仍很容易开裂。而树脂混凝土的收缩比水泥混凝土更为严重，这将严重制约树脂混凝土在实际工程中的应用，因此，提高树脂混凝土的早期体积稳定性是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法，以解决上述背景技术中提到的树脂混凝土中的树脂约占混凝土体积的1/5而造成的严重收缩问题，解决树脂混凝土的早期固化收缩大的问题。这将促进树脂混凝土在实际工程中的应用。

本发明的目的是这样实现的：包括树脂体系、碎石、砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉、短切纤维，树脂体系包含树脂、固化剂、促进剂，树脂体系、碎石、砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉、短切纤维重量配比依次为：8.0％～15.0％、45.0％～52.0％、20.0％～36.0％、3.0％～ 8.0％、0.5％～10.0％、0.2％～2.0％和0.1％～6.0％。本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述树脂具有高的抗腐蚀性，是不饱和聚酯、环氧树脂、乙烯基酯/环氧、呋喃树脂、酚醛树脂中的一种。

2.所述碎石的最大粒径不超过30mm；所述砂为河砂、机制砂或者淡化海砂中的一种或几种；粉煤灰为II级粉煤灰和I级粉煤灰。

3.所述废胶颗粒为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎后获得的。

4.所述废胶粉为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎后、磨细获得的，细度＞ 50目。

5.所述短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯、合成纤维、钢纤维、碳纤维中的一种或者几种。

6.一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土的制备方法，步骤如下：

S1：进行骨料的紧密堆积实验及理论计算，确定各种骨料的用量；

S2：将粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷却后，将粗骨料、砂和各种填料质量精确称重，然后混合搅拌均匀；

S3：根据骨料的堆积情况，计算树脂用量。精确称量的树脂、促进剂和固化剂搅拌2～ 10分钟，混合均匀；

S4：将混合均匀的粗骨料、砂、粉煤灰和废胶颗粒、废胶粉以及短切纤维倒入搅拌机中继续搅拌2～8分钟，搅拌均匀后，进行浇筑，即可制得低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将采用普通的砂、石骨料，并用粉煤灰作为润滑剂和填料，基于骨料最紧密堆积方法，使单位体积内骨料的体积最大化，树脂的体积最小化，减小由于树脂固化引起的收缩；通过掺加废胶颗粒和废胶粉，可以减少其早期的固化收缩值，同时延长树脂混凝土中树脂的固化时间，增大树脂混凝土应力松弛，大大减少了约束条件下混凝土的收缩应变及杜绝树脂混凝土早期的非荷载裂缝，解决了树脂混凝土因早期固化收缩大而引起的混凝土体积不稳定问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土，由树脂、固化剂、促进剂、稀释剂、碎石、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉制成，树脂体系(包含树脂、固化剂、促进剂、视情况加入稀释剂)、碎石、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉，以及短切纤维重量配比依次为：8.0％～15.0％、 45.0％～52.0％、20.0％～36.0％、3.0％～8.0％、0.5％～10.0％、0.2％～2.0％和0.1％～6.0％。也即本发明下列重量份的成分组成：树脂体系(包括树脂、固化剂、促进剂、视情况加入稀释剂)8.0％～15.0％、碎石45.0％～52.0％、砂20.0％～36.0％、粉煤灰3.0％～8.0％、废胶颗粒 0.5％～10.0％和废胶粉0.2％～2.0％、以及短切纤维0.1％～6.0％。

所述的树脂具有高的抗腐蚀性，如不饱和聚酯、环氧树脂、乙烯基酯/环氧、呋喃树脂、酚醛树脂等中的一种。

所述的重质粗骨料的最大粒径不超过30mm，且级配良好；所述的砂为河砂、机制砂(母岩一般为花岗岩、玄武岩)或者淡化海砂等其中的一种或几种，其粒径范围为0.16mm～5.0mm，且级配良好；粉煤灰为II级粉煤灰和I级粉煤灰。

所述废胶颗粒的粒径范围为0.16mm～5.0mm，所述的废胶颗粒可以为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎后获得的。

所述的废胶粉为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎后、磨细获得的，细度＞ 50目。

所述的短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯、合成纤维、钢纤维、碳纤维等中的一种或者几种。

一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法，包括如下步骤：

下面结合具体数值给出本发明的实施例：

实施例1：

树脂体系10.0％、碎石50.0％、砂32.6％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒1.0％、废胶粉0.2％和短切纤维0.2％。

制备方法，将粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷却到室温后，将粗骨料、砂及各种填料精确称重，然后搅拌混合均匀；将树脂、促进剂和固化剂搅拌 5分钟，混合均匀；将混合好的骨料和填料以及短切纤维倒入搅拌机中继续搅拌5分钟，搅拌均匀后，制得低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土。

实施例2：

树脂体系11.0％、碎石49.0％、砂31.4％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒2.0％、废胶粉0.4％和短切纤维0.2％。

实施例3：

树脂体系12.0％、碎石48.0％、砂31.0％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒2.0％、废胶粉0.8％和短切纤维0.2％。

制备方法，将粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷却到室温后，将粗骨料、砂及各种填料精确称重，然后搅拌混合均匀；将树脂、促进剂和固化剂搅拌 5分钟，混合均匀；将混合好的骨料和填料以及短切纤维倒入搅拌机中继续搅拌6分钟，搅拌均匀后，制得低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土。

实施例4：

树脂体系13.0％、碎石47.3％、砂29.5.0％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒3.0％、废胶粉1.0％和短切纤维0.2％。

实施例5：

树脂体系14.0％、碎石45.0％、砂28.8％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒5.0％、废胶粉1.0％和短切纤维0.2％。

制备方法，将粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷却到室温后，将粗骨料、砂及各种填料精确称重，然后搅拌混合均匀；将树脂、促进剂和固化剂搅拌 6分钟，混合均匀；将混合好的骨料和填料以及短切纤维倒入搅拌机中继续搅拌5分钟，搅拌均匀后，制得低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土。

实施例6：

树脂体系15.0％、碎石45.0％、砂24.8％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒7.0％、废胶粉2.0％和短切纤维0.2％。

制备方法，将粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷却到室温后，将粗骨料、砂及各种填料精确称重，然后搅拌混合均匀；将树脂、促进剂和固化剂搅拌 6分钟，混合均匀；将混合好的骨料和填料，以及短切纤维倒入搅拌机中继续搅拌5分钟，搅拌均匀后，制得低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土。

将实施例1-6制备的混凝土在内环厚度为16mm钢环约束下进行实验，得到如下表所示实验数据：

附表1实施实验结果

实施例	抗压强度	圆环约束收缩应变下降幅度
			实施例1	98Mpa	45％
实施例2	93Mpa	65％
			实施例3	90Mpa	75％
实施例4	88Mpa	98％
			实施例5	82Mpa	99％
实施例6	84Mpa	98％

本发明提供的一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法所制成的混凝土，圆环约束开裂实验的树脂混凝土环在整个实验过程中未出现裂缝，抗裂性能好，且抗压强度高，同时混凝土整体的抗振性能和吸能性高，便于推广和使用。

综上，本发明公开了一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土及制备方法，由下列重量份的成分组成：树脂体系(包含树脂、固化剂、促进剂、视情况加入稀释剂)8.0％～15.0％、碎石45.0％～52.0％、砂20.0％～36.0％、粉煤灰3.0％～8.0％、废胶颗粒0.5％～10.0％和废胶粉0.2％～2.0％，以及短切纤维0.1％～6.0％。本发明通过掺加废胶颗粒和废胶粉，可以减少树脂混凝土早期的固化收缩；延长树脂混凝土中树脂的固化时间，增大树脂混凝土应力松弛，大大减少了约束条件下混凝土的收缩应变及杜绝树脂混凝土早期的非荷载裂缝，同时提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性，解决了树脂混凝土因早期固化收缩大而引起的体积不稳定问题，可实现树脂混凝土在工程中大面积、大体积浇筑，可替代水泥混凝土应用于游泳池壁、污水处理池等需要防水、抗腐蚀和耐久性要求高的工程中，以及机床基础等需要抗振动的工程中。

Claims

1.一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土，其特征在于：所述低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土由以下重量配比的物质组成：树脂体系8.0%～15.0%、碎石45.0%～52.0%、砂20.0%～36.0%、粉煤灰3.0%～8.0%、废胶颗粒0.5%～10.0%、废胶粉0.2%～2.0%、短切纤维0.1%~6.0%，所述树脂体系由树脂、固化剂、促进剂组成，所述树脂具有高的抗腐蚀性，是环氧树脂、乙烯基酯/环氧、呋喃树脂、酚醛树脂中的一种，所述碎石的最大粒径不超过30mm，所述砂的粒径范围为0.16mm~5.0mm。

2.根据权利要求1所述的一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土，其特征在于：所述砂为河砂、机制砂或者淡化海砂中的一种或几种；粉煤灰为II级粉煤灰和I级粉煤灰。

3.根据权利要求2所述的一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土，其特征在于：所述废胶颗粒为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎后获得的。

4.根据权利要求2所述的一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土，其特征在于：所述废胶粉为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎后、磨细获得的，细度＞50目。

5.根据权利要求3或4所述的一种低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土，其特征在于：所述短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、合成纤维、钢纤维、碳纤维中的一种或者几种。