CN110818315B - 一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可浮于水上的零约束收缩耐树脂混凝土及制备方法，包括：树脂体系(包括固化剂、促进剂和稀释剂)22.0％～32.0％、轻质多孔粗骨料18.0％～30.0％、轻质多孔细骨料10.0％～20.0％、细砂15.0％～30.0％、粉煤灰2.0％～6.0％、废胶颗粒2.0％～12.0％、废胶粉2.0％～5.0％、中空材料3.0％～7.0％和短切纤维0.2～2.5％。本发明通过掺加废胶颗粒和废胶粉末，轻质骨料和中空材料，可以减少混凝土早期收缩；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的非荷载裂缝，同时也提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性，解决了树脂混凝土早期固化收缩大引起的体积不稳定情况。采用多种轻质材料、实现了树脂混凝土可浮在水上(表观密度＜930kg/m3)。

Description

一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土及制备方法
技术领域
本发明涉及一种可浮于水上的零约束收缩耐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
在一些环境较恶劣的环境且同时需要混凝土重量轻的一些领域，如一些特殊的设备、船只和海洋平台等；同样严重腐蚀性的化工池、电解池，受污染水域等恶劣环境中，常需要进行表面作业，而腐蚀性物质会对作业平台会造成严重的腐蚀作用，易导致其因腐蚀作用而无法继续使用的问题，水泥混凝土已不能满足工程的需要。树脂混凝土指的是用树脂作为胶凝材料制作的混凝土，它是一种相比于水泥混凝土具有更轻质量、耐腐蚀性能较高的新型建筑材料，具有十分广泛的应用前景。
另外，水泥混凝土早期开裂现象一般出现在混凝土凝结后的硬化期，多因非荷载应力引发的裂缝，混凝土开裂后结构的承载能力降低，严重影响构件的耐久性和寿命，并大幅度提高结构的维护成本。树脂混凝土的胶凝材料——树脂，是一种有机高分子材料，反应成链固化后，树脂混凝土的体积收缩情况将比水泥混凝土更为严重，这一特点将严重制约树脂混凝土的应用发展；且现有的树脂混凝土密度大、耐高温性差，抗振动和吸能效果不佳，需要进行改进。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可浮于水上的零约束收缩耐树脂混凝土及制备方法，以解决上述背景技术中提到的在具有高温、严重腐蚀性的化工池、电解池等恶劣环境中进行表面作业，腐蚀性物质会对作业平台会造成严重的腐蚀作用的问题，同时水泥混凝土存在早期开裂现象，造成结构的承载能力降低，严重影响构件的耐久性和寿命，极大地提高结构的维护成本。树脂混凝土的胶凝材料——树脂，是一种有机高分子材料，反应成链固化后，树脂混凝土的体积收缩情况将比水泥混凝土更为严重，这一特点将严重制约树脂混凝土的应用发展，且现有的树脂混凝土存在密度大、耐高温性差，抗振动和吸能效果不佳的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种可浮于水上的零约束收缩耐树脂混凝土，包括下列重量份的成分：树脂体系22.0％～32.0％、轻质多孔粗骨料18.0％～30.0％、轻质多孔细骨料 10.0％～20.0％、细砂15.0％～30.0％、粉煤灰2.0％～6.0％、废胶颗粒2.0％～12.0％、废胶粉 2.0％～5.0％、中空材料3.0％～7.0％和短切纤维0.2％～2.5％，树脂体系包括树脂、固化剂、促进剂和稀释剂。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述树脂为具有高抗腐蚀性的不饱和聚酯、乙烯基酯/环氧、酚醛、耐热乙烯基树脂、酚醛环氧树脂和呋喃树脂中的一种。
2.：所述轻质多孔粗、细骨料的表观密度小于700kg/m3，且轻质多孔粗骨料为不同材质的陶粒和玄武岩或其他轻质、坚硬的大宗经济的材料，所述轻质多孔粗骨料破碎后的粒径＜ 30mm；细骨料的粒径范围为0.16～5.0mm。
3.所述砂采用细砂，可为河砂、淡化海砂和机制砂，粒径范围为0.16mm～2.36mm。
4.所述粉煤灰为II级粉煤灰。
5.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～5.0mm。
6.所述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。
7.所述中空材料为漂珠、中空微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种。
8.所述短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯、合成纤维、碳纤维中的一种或者几种。
9.一种可浮于水上的零约束收缩耐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：将轻质多孔粗骨料、轻质细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，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；
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，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将骨料采用轻质的粗、细骨料，加入细砂，并采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，减少树脂的体积，减少树脂混凝土的收缩量；对于一些需要高温的环境，采用耐高温树脂，并掺加中空材料、轻质骨料，提高树脂混凝土的耐高温特性，解决了树脂混凝土的耐高温性能差的问题；通过掺加废胶颗粒和废胶粉，以及中空材料、轻质骨料，可以减少混凝土早期收缩；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的非荷载裂缝，同时也提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性。
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。
本发明的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，由下列重量份的成分组成：树脂体系(包括固化剂、促进剂和稀释剂)22.0％～32.0％、轻质多孔粗骨料18.0％～30.0％、轻质多孔细骨料10.0％～20.0％、细砂15.0％～30.0％、粉煤灰2.0％～6.0％、废胶颗粒2.0％～12.0％、废胶粉2.0％～5.0％、中空材料3.0％～7.0％和短切纤维0.2％～2.5％。
所述树脂为具有高抗腐蚀性的不饱和聚酯、乙烯基酯/环氧、酚醛、耐热乙烯基树脂、聚酰亚胺、酚醛环氧树脂和呋喃树脂等中的一种。所述的轻质多孔粗、细骨料的表观密度小于 700kg/m3，且轻质多孔粗骨料为不同材质的陶粒和玄武岩或其他轻质、坚硬的大宗经济的材料，所述轻质多孔粗骨料破碎后的粒径＜30mm；细骨料的粒径范围为0.16～5.0mm。所述砂可以采用细砂，可为河砂、淡化海砂和机制砂，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。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～5.0mm，且级配良好。或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。所述的中空材料为漂珠、中空微珠、膨胀珍珠岩中的一种或几种。所述的短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯、合成纤维、碳纤维等中的一种或者几种。
一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土的制备方法，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：将轻质多孔粗骨料、轻质细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，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；
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，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
下面结合参数给出本发明的具体实施例：
实施例1：
树脂体系22.0％、轻质多孔粗骨料25.8％、轻质多孔细骨料16.9％、砂21.0％、粉煤灰3.0％、废胶颗粒6.0％、废胶粉2.0％、中空材料3.0％和短切纤维0.3％。
制备方法，将将轻质多孔粗、细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，待冷却后，将粗、细骨料和各种填料质量精确称重，混合搅拌均匀；然后将树脂、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6分钟，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
实施例2：
树脂体系24.0％、轻质多孔粗骨料24.8％、轻质多孔细骨料16.9％、砂20.0％、粉煤灰3.0％、废胶颗粒6.0％、废胶粉2.0％、中空材料3.0％和短切纤维0.3％。
制备方法，将将轻质多孔粗、细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，待冷却后，将粗、细骨料和各种填料质量精确称重，混合搅拌均匀；然后将树脂、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6分钟，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
实施例3：
树脂体系26.0％、轻质多孔粗骨料23.9％、轻质多孔细骨料15.8％、砂18.0％、粉煤灰3.0％、废胶颗粒8.0％、废胶粉2.0％、中空材料3.0％和短切纤维0.3％。
制备方法，将将轻质多孔粗、细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，待冷却后，将粗、细骨料和各种填料质量精确称重，混合搅拌均匀；然后将树脂、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6分钟，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
实施例4：
树脂体系28.0％、轻质多孔粗骨料22.9％、轻质多孔细骨料15.8％、砂18.0％、粉煤灰3.0％、废胶颗粒6.0％、废胶粉2.0％和中空材料4.0％和短切纤维0.3％。
制备方法，将将轻质多孔粗、细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，待冷却后，将粗、细骨料和各种填料质量精确称重，混合搅拌均匀；然后将树脂、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6分钟，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
将实施例1-4制备的混凝土在内环厚度为16mm钢环约束下进行实验，得到如附表1所示实验数据：
附表1实施例实验数据
实施例 抗压强度 圆环约束收缩应变下降幅度
实施例1 18.5Mpa 100％
实施例2 20.0Mpa 100％
实施例3 19.2Mpa 100％
实施例4 21.0Mpa 100％
本发明提供的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土的制备方法所制成的混凝土，在圆环约束开裂实验的树脂混凝土环整个过程中未出现裂缝，抗裂性能好，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，本发明公开了一种可浮于水上的零约束收缩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(包括固化剂、促进剂和稀释剂)22.0％～32.0％、轻质多孔粗骨料 18.0％～30.0％、轻质多孔细骨料10.0％～20.0％、细砂15.0％～30.0％、粉煤灰2.0％～6.0％、废胶颗粒2.0％～12.0％、废胶粉2.0％～5.0％、中空材料3.0％～7.0％和短切纤维0.2～2.5％。本发明通过掺加废胶颗粒和废胶粉末，轻质骨料和中空材料，可以减少混凝土早期收缩；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的非荷载裂缝，同时也提高了树脂混凝土的抗振动和吸能的特性，解决了树脂混凝土早期固化收缩大引起的体积不稳定情况。采用多种轻质材料、实现了树脂混凝土可浮在水上(表观密度＜930kg/m3)。

Claims (10)

1.一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：包括下列重量份的成分：树脂体系22.0%～32.0%、轻质多孔粗骨料18.0%～30.0%、轻质多孔细骨料10.0%～20.0%、细砂15.0%～30.0%、粉煤灰2.0%～6.0%、废胶颗粒2.0%～12.0%、废胶粉2.0%～5.0%、中空材料3.0%～7.0%和短切纤维0.2%~2.5%，树脂体系包括树脂、固化剂、促进剂和稀释剂。
2.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：所述树脂为具有高抗腐蚀性的不饱和聚酯、乙烯基酯/环氧、酚醛、耐热乙烯基树脂、酚醛环氧树脂和呋喃树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：所述轻质多孔粗、细骨料的表观密度小于700kg/m3，且轻质多孔粗骨料为不同材质的陶粒和玄武岩，所述轻质多孔粗骨料破碎后的粒径＜30mm；细骨料的粒径范围为0.16~5.0mm。
4.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：所述砂采用细砂，为河砂、淡化海砂和机制砂，粒径范围为0.16mm～2.36mm。
5.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：所述粉煤灰为II级粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，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的破碎物。
7.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，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、磨细后获得的。
8.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：所述中空材料为漂珠、膨胀珍珠岩中的一种或两种。
9.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土，其特征在于：所述短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯、碳纤维中的一种或者几种。
10.根据权利要求1所述的一种可浮于水上的零约束收缩耐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：将轻质多孔粗骨料、轻质多孔细骨料、细砂、粉煤灰、废胶颗粒、废胶粉和中空材料放入干燥箱干燥，待冷却后，将各种骨料和填料质量精确称重，然后混合搅拌均匀；
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，搅拌均匀后制得可浮于水上的零约束收缩树脂混凝土。
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