CN110845177B - 一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低收缩和耐高温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％～51.0％、砂20.0％～38.0％、粉煤灰2.0％～7.0％、耐热填料0.5％～3.0％、废胶颗粒0.0％～5.0％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，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脱硫塔、高温液体化学池等需要耐高温、防水、抗腐蚀和耐久性要求高的工程中。

Description

一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土及制备方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土，尤其涉及一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土及制备方法。
背景技术
在火电厂的脱硫塔等一些工程中，混凝土的服役环境恶劣，具有温度高、含有强的腐蚀 性酸及盐的特点，虽然混凝土结构都进行防腐蚀处理，但是防腐蚀层的耐久性不足及脱落， 使得脱硫塔结构的耐久性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，相比于水泥混凝土，其具有质量更轻、抗腐蚀性更强等的特性。因此，在发电 厂脱硫塔防腐层、高温的电解槽等腐蚀性环境中具有十分广泛的应用前景。
水泥混凝土早期开裂一般出现在混凝土凝结后的硬化期，主要由非荷载应力而引发的裂 缝。混凝土开裂后结构的承载能力降低，严重影响了构件的耐久性和寿命，极大地提高结构 的维护成本。目前，几乎所有的混凝土工程都会因大面积、大体积浇筑而出现混凝土开裂的 现象。树脂混凝土的胶凝材料——树脂，是一种有机高分子材料，其反应成链固化后，出现 的体积收缩情况将比水泥混凝土更严重，这一特点严重制约树脂混凝土在工程中的应用。虽 然树脂混凝土的相关研究起始于上世纪五十年代，经历六十余年的研究和发展，树脂混凝土 的运用技术和基础研究都取得了长足的进步。但是，到目前为止对于树脂混凝土早期固化收 缩的研究还很少。此外，树脂大多具有耐高温性差的特点，而作为脱硫塔中防腐蚀层的树脂 混凝土，又必须考虑其耐高温性，树脂混凝土耐高温性的研究还处在起步阶段。因此，迫切 需要开发出一种早期收缩小、抗裂能力强、力学性能和耐久性能优异的耐高温树脂混凝土， 应用于脱硫塔防腐蚀层等一些高温且腐蚀性强的严酷环境中。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土及制备方法，是一种在 高温且严重腐蚀的环境中具有低收缩、优异力学性能和耐久性能的耐高温树脂混凝土，是一 种在早期收缩小，抗裂能力强，在高温及腐蚀性强的环境中仍能保持力学性能和耐久性能优 异的树脂混凝土。
本发明的目的是这样实现的：一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，材料包括树脂、 固化剂、促进剂、碎石、砂、粉煤灰、耐热填料、废胶颗粒、废胶粉、短切纤维，树脂、固化剂、促进剂构成树脂体系，树脂体系、碎石、砂、粉煤灰、耐热填料、废胶颗粒、废胶粉、 短切纤维重量配比依次为：8.0％～15.0％、45.0％～51.0％、20.0％～38.0％、2.0％～7.0％、0.5％～ 3.0％、0.0％～5.0％、0.2％～2.0％和0.1％～6.0％。本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述树脂是耐高温树脂，耐热变形温度＞140℃。
2.所述的耐高温树脂为耐热乙烯基树脂或酚醛环氧树脂或呋喃树脂。
3.所述石子的最大粒径不超过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。
4.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或破碎磨细后获得 的，其粒径为0.16～5.0mm，如磨细则废胶粉的细度＞50目。
5.所述耐热填料为高炉矿渣粉、烧结黏土砖粉、铝矾土、铸石粉中的一种或者几种。
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。
7.一种低收缩和耐高温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、耐热填料、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；
S3：根据骨料的堆积情况，计算树脂用量，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：将混合均匀的粗骨料、砂、粉煤灰、耐热填料、废胶颗粒和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，制得低收缩耐高温的高强树脂混凝 土。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对碎石、砂和粉煤灰的最紧密堆积，实现 了单位体积混凝土中的骨料体积最大化，减少了树脂用量；同时利用了大量的工业废弃物(粉 煤灰、废胶颗粒和废胶粉)；废胶颗粒和废胶粉的掺入可以减小树脂混凝土的收缩，延长树脂 混凝土中树脂的固化时间，增大树脂混凝土的应力松弛，大幅度降低约束收缩下树脂混凝土 的收缩应变并杜绝树脂混凝土产生非荷载裂缝；耐高温树脂及耐热填料(铝矾土、铸石粉等) 的使用，提高了树脂混凝土的耐高温性。解决了树脂混凝土早期固化收缩大引起的体积不稳 定问题和如脱硫塔防腐蚀层等遇到的高温、高腐蚀等的问题。且本发明用到的材料易得。
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。
本发明的一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，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)8.0％～15.0％、碎石45.0％～51.0％、砂20.0％～38.0％、粉煤 灰2.0％～7.0％、耐热填料0.5％～3.0％、废胶颗粒0.0％～5.0％和废胶粉0.2％～2.0％，以及 短切纤维0.1％～6.0％。所述的树脂为耐高温树脂，耐热变形温度＞140℃；所述的石子的最大 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，且级配良好；粉煤灰为II级粉煤灰和I级粉煤灰。所述 的耐高温树脂为乙烯基树脂、酚醛环氧树脂和呋喃树脂等耐高温树脂中的一种。所述的耐热 填料为高炉矿渣粉、烧结黏土砖粉、铸石粉、铝矾土等。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经破碎后获得的，其粒径为0.16～5.0mm，且级配良好。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。所述的短切纤维为可以为玻璃纤维、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。
一种低收缩和耐高温的高强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、耐热填料、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；也可以说是根据骨料的堆积 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， 制得低收缩高抗腐蚀的高强树脂混凝土。
本发明的低收缩和耐高温的高强树脂混凝土的制备方法为：将碎石、砂、粉煤灰、耐热 填料、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；将树脂、促进剂和固化剂搅拌2～10分钟，混合均匀；并将混合好的骨料 和填料以及短切纤维倒入搅拌机中搅拌2～8分钟；将模具清洗干净干燥至表面无杂质水分， 并在其内壁涂抹脱模蜡或者脱模布，然后将搅拌均匀的树脂混凝土加入模具之中，并在振动 台震捣密实；常温养护8h后，然后采用养护制度60℃固化4h。实施例1、实施例2、实施例 3、实施例4、实施例5、实施例6的配合比见附表1树脂混凝土配合比；制备的耐高温树脂 混凝土可以达到所需的具有优异的抗裂性、力学性能同样如附表1所示。
附表1树脂混凝土配合比表单位：％
Figure BDA0002277431100000031
经过测试主要约束收缩性能如下：
在内环厚度为16mm钢环约束下的约束收缩应变下降幅度为28％～99.5％，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。抗压强度为76.4～100.2Mpa，掺入 一定量的橡胶颗粒和粉末后，其仍然保持很高的强度。
综上，本发明公开了一种低收缩和耐高温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)8.0％～15.0％、碎石45.0％～51.0％、 砂20.0％～38.0％、粉煤灰2.0％～7.0％、耐热填料0.5％～3.0％、废胶颗粒0.0％～5.0％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；同时添加耐热的填料，提高树脂混凝土的耐高温性能；从而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脱硫塔、高温液体化学池等需要耐高温、 防水、抗腐蚀和耐久性要求高的工程中。

Claims (7)

1.一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，其特征在于：材料包括树脂、固化剂、促进剂、碎石、砂、粉煤灰、耐热填料、废胶颗粒、废胶粉、短切纤维，树脂、固化剂、促进剂构成树脂体系，树脂体系、碎石、砂、粉煤灰、耐热填料、废胶颗粒、废胶粉、短切纤维重量配比依次为：8.0%～15.0%、45.0%～51.0%、20.0%～38.0%、2.0%～7.0%、0.5%～3.0%、0.0%～5.0%、0.2%～2.0%和0.1%~6.0%，其中废胶颗粒重量不为0；所述树脂是耐高温树脂，耐热变形温度＞140℃。
2.根据权利要求 1所述的一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，其特征在于：所述的耐高温树脂为耐热乙烯基树脂或酚醛环氧树脂或呋喃树脂。
3.根据权利要求 2所述的一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，其特征在于：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。
4.根据权利要求 3所述的一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，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或破碎磨细后获得的。
5.根据权利要求 4所述的一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，其特征在于：所述耐热填料为高炉矿渣粉、烧结黏土砖粉、铝矾土、铸石粉中的一种或者几种。
6.根据权利要求 5所述的一种低收缩和耐高温的高强树脂混凝土，其特征在于：所述短切纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、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所述的一种低收缩和耐高温的高强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：将碎石、砂、粉煤灰、耐热填料、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，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：将混合均匀的骨料、砂、粉煤灰、耐热填料、废胶颗粒和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，制得低收缩耐高温的高强树脂混凝土。
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