CN110776337B - 一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质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(包括树脂、固化剂、促进剂，并根据树脂的粘度添加适量的稀释剂)10.0％～18.0％、轻质多孔粗骨料40.0％～48.0％、砂15.0％～32.0％、粉煤灰4.0％～9.0％、废胶颗粒2.0％～15.0％、废胶粉0.2％～2.0％和短切纤维0.1～8.0％。本发明掺加了废胶颗粒、废胶粉以及轻质骨料，可以减少树脂混凝土早期的自由收缩和约束条件下的收缩；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，大幅度降低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，解决了树脂混凝土早期固化收缩大引起的体积不稳定问题，同时也提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性。

Description

一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土及制备方法

技术领域

本发明涉及一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质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、化学池和酸池的溶液中，含有多种对水泥混凝土腐蚀的物质， 如氯离子、硫酸根离子、生物酸、强酸等，都严重影响其所接触部位的钢筋混凝土耐久性。 由于水泥混凝土的原材料易得、可随意造型、强度高、防火能力强、以及成本低等优点，水 泥混凝土已经成为各种民用和工业建筑的主要建筑材料。但由于这些工业污水池等工程服役 环境的严酷性，使得混凝土结构表面都需要进行防腐蚀处理，如涂刷防腐蚀涂料、粘贴防腐 蚀层等防腐蚀措施来保证其耐久性。但是由于涂层等有机物质，容易早期在涂层内形成一定 的应力，在服役期间，混凝土本体与有机物防腐蚀层在外界温度、湿度以及荷载等作用下导 致变形不协调，同时由于其自身性能劣化，一般在2～8年就会出现渗透、剥落等现象，需要 再次处理。维修处理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。

树脂混凝土是由树脂替代水泥作为胶凝材料，其它原材料基本不变的条件下制成的混凝 土，其具有高抗酸、盐等腐蚀的能力。随着树脂的价格降低，树脂混凝土用于建造污水池等 需要高抗腐蚀性的工程，其性价比越来越好。但树脂混凝土中的树脂约占混凝土体积的1/5， 树脂在成链固化过程中，会产生大的收缩。目前的水泥混凝土的早期收缩，一般都远小于树 脂混凝土，但其在早期很容易出现裂缝。树脂混凝土体积收缩比水泥混凝土更严重，这一特 点将严重制约树脂混凝土的应用，特别是现场的大面积和大体积浇筑。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。此外，可以进一步改善树脂混凝土抗振动和吸 能效果。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质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、引 起在约束条件下树脂混凝土的内应力大的问题；同时改善现有树脂混凝土抗振动能力和吸能 效果。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：树脂体系、轻质多孔粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒、废 胶粉、短切纤维，树脂体系、轻质多孔骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和短切纤维重量配比依次为：10.0％～18.0％、40.0％～48.0％、15.0％～32.0％、4.0％～9.0％、2.0％～15.0％、 0.2％～2.0％和0.1～8.0％，树脂体系包括树脂、固化剂、促进剂。

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，且热变形温度＞60℃，是不饱和聚酯、乙烯基酯/环氧、 酚醛中的一种。

2.所述轻质多孔粗骨料为不同密度等级、不同材质的陶粒、多孔玄武岩的轻质、坚硬的 大宗、经济的材料，其破碎后的粒径＜30mm，且级配良好。

3.所述砂为级配良好中砂；也可为陶砂，粒径范围为0.16mm～5.0mm。

4.所述的粉煤灰为II级粉煤灰与I级粉煤灰。

5.所述废胶颗粒为0.16mm～2.36mm，且具有较好的级配，为工业生产的下脚料或者使用 过的橡胶制品的破碎物或工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎、磨细后获得的，其 细度＞50目。

6.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。

7.一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质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，将各种骨 料和填料进行精确称重，然后混合搅拌均匀；

S3：将精确称量的树脂、促进剂和固化剂搅拌2～10分钟，混合均匀；

S4：将混合好的骨料、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，即可制得零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将采用轻质粗骨料、普通的砂或者 陶砂、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，减少由于树脂固化引起的收缩；通过掺加轻质骨料、废胶颗粒和 废胶粉，减小树脂混凝土的早期固化收缩，同时延长树脂混凝土中树脂的固化时间，增大约 束条件下树脂混凝土应力松弛，大幅度降低了约束条件下混凝土的收缩应变及杜绝树脂混凝 土的非荷载裂缝，解决了树脂混凝土早期固化收缩大引起的混凝土体积不稳定问题。同时也 提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的性能。

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。

一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，由下列重量份的成分组成：树脂体系(包 括树脂、固化剂、促进剂，并根据树脂的粘度添加适量的稀释剂)10.0％～18.0％、轻质多孔 粗骨料40.0％～48.0％、砂15.0％～32.0％、粉煤灰4.0％～9.0％、废胶颗粒2.0％～15.0％、废 胶粉0.2％～2.0％和短切纤维0.1～8.0％。

所述树脂为普通树脂中任意一种，所述普通树脂为具有高抗腐蚀性的不饱和聚酯、环氧 树脂、乙烯基酯/环氧和酚醛树脂等中的一种，且热变形温度＞60℃。

所述的粗骨料为高抗腐蚀的轻质骨料，轻质骨料为烧结陶粒、多孔玄武岩等中的一种， 所述轻粗骨料的粒径＜30mm，且级配良好；

所述的砂为常见的为河砂、海砂以及机制砂(母岩一般为花岗岩、玄武岩)以及陶砂等， 其粒径范围为0.16mm～5.0mm，且级配良好。

所述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的破碎物，其粒径范围为 0.16mm～2.36mm，且级配良好。

所述粉煤灰为II级粉煤灰和I级粉煤灰。

所述的废胶粉可以为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎、磨细后获得的，且 废胶粉的细度＞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。

一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土及制备方法，包括如下步骤：

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、 砂及各种填料精确称重，然后搅拌混合均匀；

S3：将树脂、促进剂和固化剂搅拌2～10分钟，混合均匀；

S4：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2～8分钟，搅拌均匀后， 制得零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土。

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13.0％、轻质多孔粗骨料43.8％、砂32.9％、粉煤灰6.8％、废胶颗粒2.0％、废 胶粉1.2％和短切纤维0.3％。

制备方法：将轻质多孔粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷 却后，将各种粗骨料和填料质量精确称重，然后混合搅拌均匀；然后将树脂、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4分 钟，搅拌均匀后制得零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土。

实施例2：

树脂体系14.0％、轻质多孔粗骨料42.8％、砂32.9％、粉煤灰6.5％、废胶颗粒2.0％、废 胶粉1.5％和短切纤维0.3％。

制备方法：将轻质多孔粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷 却后，将各种粗骨料和填料质量精确称重，然后混合搅拌均匀；然后将树脂、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4分 钟，搅拌均匀后制得零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土。

实施例3：

树脂体系15.0％、轻质多孔粗骨料42.3％、砂29.4％、粉煤灰6.0％、废胶颗粒5.0％、废 胶粉2.0％和短切纤维0.3％。

制备方法：将轻质多孔粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒和废胶粉放入干燥箱干燥，待冷 却后，将各种粗骨料和填料质量精确称重，然后混合搅拌均匀；然后将树脂、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，搅拌均匀后制得零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土。

将实施例1-3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
			1	56.2Mpa	100％
2	60.3Mpa	100％
			3	55.8Mpa	100％

本发明提供的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土及制备方法所制成的混凝土， 树脂混凝土环在圆环约束开裂实验的整个过程中，钢环上监测的微应变很小，且出现先收缩， 后松弛的现象，使树脂混凝土在24h时几乎监测不到应变，未发现任何裂缝，抗裂性能好， 且抗压强度高，同时树脂混凝土整体的抗震、振性能和吸能性高，便于推广和使用。

综上，本发明公开了一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质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(包括树脂、固化剂、促进剂，并根据树脂的粘度添加适量的稀 释剂)10.0％～18.0％、轻质多孔粗骨料40.0％～48.0％、砂15.0％～32.0％、粉煤灰4.0％～9.0％、 废胶颗粒2.0％～15.0％、废胶粉0.2％～2.0％和短切纤维0.1～8.0％。本发明掺加了废胶颗粒、 废胶粉以及轻质骨料，可以减少树脂混凝土早期的自由收缩和约束条件下的收缩；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，大幅度降低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，解决了树脂混凝土早期固化收缩大引起的体积不 稳定问题，同时也提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性。

Claims (7)

1.一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，其特征在于：树脂体系、轻质多孔粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉、短切纤维，树脂体系、轻质多孔粗骨料、砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和短切纤维重量配比依次为：10.0%～18.0%、40.0%～48.0%、15.0%～32.0%、4.0%～9.0%、2.0%～15.0%、0.2%～2.0%和0.1~8.0%，树脂体系包括树脂、固化剂、促进剂；所述树脂具有高的抗腐蚀性，且热变形温度＞60℃，是不饱和聚酯、乙烯基酯/环氧、酚醛中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，其特征在于：所述轻质多孔粗骨料为不同密度等级、不同材质的陶粒，多孔玄武岩中的一种，其破碎后的粒径＜30mm，且级配良好。

3.根据权利要求1所述的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，其特征在于：所述砂为级配良好中砂；或者陶砂，粒径范围为0.16mm~5.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，其特征在于：所述的粉煤灰为II级粉煤灰与I级粉煤灰。

5.根据权利要求1所述的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，其特征在于：所述废胶颗粒具有较好的级配，为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品的破碎物，废胶粉为工业生产的下脚料或者使用过的橡胶制品破碎、磨细后获得的。

6.根据权利要求1所述的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土，其特征在于：所述短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯、钢纤维、碳纤维中的一种或者几种。

7.根据权利要求1所述的一种零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土的制备方法，其特征在于：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，将各种骨料和填料进行精确称重，然后混合搅拌均匀；

S3：将精确称量的树脂、促进剂和固化剂搅拌2～10分钟，混合均匀；

S4：将混合好的骨料、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，即可制得零约束收缩高抗腐蚀的轻质树脂混凝土。