高強(qiáng)度超韌性樹脂混凝土及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種樹脂混凝土及其制造方法。特別是涉及一種高強(qiáng)度超韌性樹脂混 凝土及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高速公路的快速發(fā)展，高速公路橋梁結(jié)構(gòu)型式得到了不斷的創(chuàng)新，橋梁跨度 也越來越大，但就目前橋面鋪裝的情況來看，常用的橋面鋪裝有水泥混凝土，瀝青混凝土兩 種鋪裝形式。水泥混凝土鋪裝的造價低，耐磨性能好，適合重載交通，但養(yǎng)護(hù)期長，日后修補(bǔ) 比較麻煩。瀝青混凝土鋪裝較輕，維修養(yǎng)護(hù)方便，通車速度快，但易老化和變形。目前施工 因混凝土振搗或輾壓引起的噪音也越來越成為需要解決的重要問題。為了解決以上問題， 特別需要開發(fā)施工中少振搗成型的高強(qiáng)度超韌性自密實的高性能混凝土。
[0003] 樹脂混凝土是以聚合物（合成樹脂）代替水泥和水，作為膠結(jié)材料與集料結(jié)合的 混凝土。常用一種樹脂或者幾種樹脂及其固化劑與集料混合固化而成。樹脂混凝土從開始 研究迄今已越來越得到世界各國的重視，發(fā)展較快的有日本、前蘇聯(lián)、德國、法國等國家。近 年來，我國樹脂混凝土的研究和應(yīng)用發(fā)展較快，由于樹脂材料性質(zhì)的變化，可以賦予樹脂混 凝土性能許多新的特點(diǎn)。目前，國內(nèi)的樹脂混凝土多用于修補(bǔ)材料中，修補(bǔ)的施工工藝對修 補(bǔ)區(qū)澆筑或灌漿后進(jìn)行振搗，其固化后的混凝土強(qiáng)度雖高，但變形能力差，不能滿足大跨徑 橋梁變形性能要求；再者，混凝土固化出現(xiàn)早期自收縮，導(dǎo)致混凝土斷裂及開裂，嚴(yán)重影響 了混凝土的耐久性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 作為各種廣泛且細(xì)致的研究和實驗的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了樹脂混凝 土出現(xiàn)早期自收縮，導(dǎo)致混凝土斷裂及開裂處的大部分問題的關(guān)鍵原因。因此，本發(fā)明的一 個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明的另一目的提供一種高強(qiáng)度超韌性樹脂混凝土，具有強(qiáng)度高、變形能力強(qiáng)、 彈性恢復(fù)率高，高低溫性能好、耐化學(xué)性腐蝕、應(yīng)用范圍廣。
[0006] 本發(fā)明的又一個目的是針對混凝土施工過程中因振搗或輾壓引起的噪音問題，提 供一種施工過程少振搗的自密實樹脂混凝土。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種高強(qiáng)度超韌性樹脂混凝土，其由集料、填料和膠料組成，其特征在于：所述膠 料由樹脂A和固化劑B組成，所述樹脂A由下列重量份的組分組成：環(huán)氧樹脂5~20份，聚 氨酯預(yù)聚體10~20份，聚碳酸酯5~10份，功能助劑1~5份，所述樹脂A與固化劑B之 間的重量百分比為1 : 1~2 : 1;所述填料為無機(jī)粉體，其重量份為19~35份；所述集 料由下列重量份的組分組成：特細(xì)砂30~65份、粗砂35~65份、碎石30~65份；所述環(huán) 氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，所述功能助劑包括促進(jìn)劑，減水劑，消泡劑和偶聯(lián)劑；所述固化 劑為長鏈脂肪族酸酐。
[0009] 優(yōu)選的是，所述環(huán)氧樹脂的為低粘度的雙酚A環(huán)氧樹脂，粘度值范圍為300~ 600mPa?s，環(huán)氧當(dāng)量范圍184~190g/eq。環(huán)氧樹脂的粘度范圍是一個比較重要的影響因 素，若粘度較大，則不能均勻在地充滿在集料和填料的周圍；若粘度太小，會影響混凝土的 強(qiáng)度。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕性，電器絕緣性及收縮率底，易加工成型，經(jīng) 試驗證明，其抗裂性能比普通混凝土高出兩倍。
[0010] 優(yōu)選的是，所述聚氨酯預(yù)聚體是由一種或多種脂肪組二異氰酸酯與一種或多種數(shù) 均分子量為1000~2000g/mol的聚醚多元醇按1:1~10:1的重量比例聚合而成，其中異 氰酸根NC0含量為0. 2~4wt%。聚氨酯預(yù)聚體具有耐沖擊強(qiáng)度和優(yōu)異的耐低溫性能，抗?jié)B 性和抗腐蝕性好。
[0011] 優(yōu)選的是，所述脂肪組二異氰酸酯為己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環(huán)己 基甲烷二異氰酸酯中的一種，更優(yōu)選的是所述脂肪組二異氰酸酯為己二異氰酸酯。己二異 氰酸酯是長鏈二異氰酸酯，柔韌性好，拉伸強(qiáng)度高，有極好的相容性和溶解性。
[0012] 優(yōu)選的是，所述減水劑為聚羧酸系高性能減水劑、脂肪酸系高效減水劑、氨基磺酸 鹽系高效減水劑中的一種或其組合。
[0013] 優(yōu)選的是，所述促進(jìn)劑為N，N-二甲基-對苯甲醛、N，N-二甲基苯胺、4-N，N-二甲 氨基苯甲醛的一種或者其組合。更優(yōu)選的是所述促進(jìn)劑為N，N-二甲基苯胺。N，N-二甲基 苯胺可以增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗析強(qiáng)度的同時，還可以加快混凝的固化。
[0014] 優(yōu)選的是，所述長鏈脂肪族酸酐為聚壬二酸酐，聚癸二酸酐的一種或其組合。
[0015] 優(yōu)選的是所述填料為水泥、粉煤灰、碳酸鈣粉、石英粉或花崗巖粉之一或其組合， 粒徑為1~50ym。
[0016] 優(yōu)選的是特細(xì)砂粒徑0? 1~0? 25mm，中砂粒徑2. 5~5mm，碎石粒徑為8~12mm。
[0017] 上述高強(qiáng)度超韌性樹脂混凝土材料的制備方法，其特征是包括以下步驟：
[0018] 一）樹脂膠料的配制
[0019] 按比例稱取所有材料，將稱取好的環(huán)氧樹脂、聚氨酯預(yù)聚體和聚碳酸酯放置在伴 料鍋中，加熱到120~160°C，使聚碳酸酯完全溶解形成透明溶液；維持溫度為50~80°C， 按配比加入固化劑攪拌均勻，放置5~lOmin，制成樹脂膠料；
[0020] 二）樹脂膠泥的配制
[0021] 將填料放到所述樹脂膠料中攪拌，按配比加入功能助劑，攪拌5min~30min，混合 均勻制成樹脂膠泥；
[0022] 三）樹脂砂漿的配制
[0023] 按配比將不同粒徑的石料和砂子清洗干凈，去除雜質(zhì)；
[0024] 將預(yù)熱后的中砂和特細(xì)砂摻到所述樹脂膠泥中攪拌均勻，配制成樹脂砂漿，其中， 所述中砂和特細(xì)砂為干砂，溫度多20°C;
[0025] 四）樹脂混凝土的配制
[0026] 將預(yù)熱的碎石加入所述樹脂砂漿中攪拌，混合均勻，即得高強(qiáng)度超韌性樹脂混凝 土，其中，所述碎石為干碎石，溫度多20°C，放置lh~5h。
[0027] 申請人在實踐中不斷研究發(fā)現(xiàn)，超韌性混凝土出現(xiàn)早期自收縮，導(dǎo)致混凝土斷裂 及開裂處的問題是主要有三個方面，一是混凝土的膠料收縮問題，二是混凝土產(chǎn)品組織內(nèi) 部存在氣泡，氣泡使產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu)不均勻，三是混凝土組織結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在內(nèi)應(yīng)力，也易產(chǎn)生 開裂或斷裂現(xiàn)象。本發(fā)明為了解決上述問題，對混凝土的配方做了改進(jìn)。膠料的樹脂部分采 用了環(huán)氧樹脂，聚氨酯預(yù)聚體和聚碳酸酯的組和，環(huán)氧樹脂具有凝結(jié)快、強(qiáng)度高、耐化學(xué)腐 蝕、耐磨性、耐久性等優(yōu)點(diǎn)但是脆性大，韌性低，加入聚氨酯和聚碳酸酯正好可以彌補(bǔ)該不 足，同時聚氨酯是典型的早強(qiáng)材料，抗壓強(qiáng)早期增長快。采用長鏈脂肪族酸酐作為固化劑， 相比胺類固化劑，與體系相容性好，可減小固化物的收縮體積，增加固化物的柔韌性。添加 功能助劑，混凝土在表面活性劑和偶聯(lián)劑的作用下，表面張力顯著降低，隨自重下沉?xí)r，迫 使氣泡上浮、聚集并生成更大的氣泡，大氣泡具有更大的浮力，將進(jìn)一步上浮最終浮出混凝 土表面，使混凝土密實；促進(jìn)劑可增強(qiáng)混凝的抗壓強(qiáng)度和抗析強(qiáng)度；消泡劑消除樹脂混凝 土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的氣泡，提高產(chǎn)品強(qiáng)度。將集料的級配做了較大改進(jìn)，使其呈合理均勻分布， 采用斷續(xù)級配方法，使集料顆粒有規(guī)則有序排列，使內(nèi)部組織均勻，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，綜合強(qiáng) 度高；并配有填料，以增加其強(qiáng)度，并使氣泡的形成降至最低。為了增加混凝土的流動的性， 本發(fā)明將主體樹脂改進(jìn)成為一種低粘度的環(huán)氧樹脂，聚氨酯預(yù)聚體是由一種或多種脂肪組 二異氰酸酯與一種或多種數(shù)均分子量為1〇〇〇~2000g/mol的聚醚多元醇按1:1~10:1的 重量比例聚合而成，聚碳酸酯采用酯交換法合成。本發(fā)明所述制造方法中使用的熱處理工 序，經(jīng)檢測，經(jīng)過熱處理的樹脂混凝土產(chǎn)品幾乎不存在內(nèi)應(yīng)力，從而進(jìn)一步消除了樹脂混凝 土因存在內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)生的開裂、脆性大、在高溫高濕環(huán)境下變形的不足。
[0028] 本發(fā)明的有益效果是：
[0029] 1)通過引入環(huán)氧樹脂，聚氨酯預(yù)聚體，聚碳酸酯，使樹脂混凝土的抗壓強(qiáng)早期增長 快，降低自收縮性，具有高韌性、高抗壓強(qiáng)度；
[0030] 2)通過引入長鏈脂肪族酸酐，使樹脂的固化體積收縮減小，增加了樹脂混凝土的 初性和耐候性能，大大提尚有機(jī)混凝土的使用壽命；
[0031] 3)通過引入功能助劑，改善了樹脂混凝土的流動性，減少了施工工業(yè)步驟，降低成 本，使得施工工藝更快速方便。
[0032] 4)本發(fā)明的樹脂混凝土可用于橋面鋪裝，其變形能力好，彈性恢復(fù)率高，高溫下不 容易發(fā)生永久變形，施工簡單，降低成本。
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書 文字能夠據(jù)以實施。
[0034] 實施例1
[0035]
[0039] 實施例3
[0040]
[0041] 對比例1
[0042] 采用粘度為1000mPa*s雙酚A環(huán)氧樹脂E51，其余參數(shù)與實施例1中的完全相同， 工藝過程也完全相同。
[0043]