CN114315290B - 一种c60高强度树脂混凝土及其制备工艺、应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及高强混凝土技术领域，具体公开了一种C60高强度树脂混凝土及其制备工艺、应用。一种C60高强度树脂混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：石子1000‑1200份、砂750‑850份、水泥280‑320份、矿渣粉40‑60份、粉煤灰80‑100份、纤维5‑10份、减水剂6‑9份、水160‑175份、环氧树脂80‑100份、固化剂5‑15份；所述固化剂为壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素中的至少一种。本申请的C60高强度树脂混凝土可用于道路桥梁、水利工程等，其具有强度高、抗开裂的优点。

Description

一种C60高强度树脂混凝土及其制备工艺、应用

技术领域

本申请涉及高强混凝土技术领域，更具体地说，它涉及一种C60高强度树脂混凝土及其制备工艺、应用。

背景技术

混凝土是以胶凝材料、细骨料、石子、减水剂、水等原料混合后制得的建筑材料，能够承受较大的载荷，被广泛应用于道路桥梁、建筑施工。随着建筑业的不断发展，普通混凝土的抗拉张力低、脆性大、易开裂，技术人员为了克服以上缺点，将普通混凝土与聚合物按一定比例混合制成聚合物改性混凝土，提升混凝土的强度、韧性等性能。

聚合物改性混凝土中添加的聚合物种类多样，其中环氧树脂作为粘接剂具有较高的弹性、强度，能够改善混凝土的性能。

申请公告号为CN107777935A的中国专利公开了一种环氧树脂混凝土，该混凝土采用如下配合比的原料均匀拌合而成：环氧树脂2-6.5kg、邻苯二甲酸丁酯0.2-0.6kg、乙二胺0.15-0.5kg、水泥4-8kg、砂4-9kg、碎石4-9kg、减水剂0.8-1.2kg、硅粉0.5-1.5kg、矿渣粉1.2-1.8kg。本发明混凝土的配合比设计合理，适用范围广，能够适用于高层建筑的基础、梁、柱、框架、桥梁等现浇混凝土。

针对上述的环氧树脂混凝土，拌合后的环氧树脂与混凝土中的其他原料的结合力较差，颗粒之间的粘聚力小，固化过程中环氧树脂与颗粒形成的结合体容易发生自收缩，导致混凝土容易开裂，抗开裂性能差。

发明内容

为了提升混凝土的抗开裂性能，本申请提供一种C60高强度树脂混凝土及其制备工艺、应用。

第一方面，本申请提供一种C60高强度树脂混凝土，采用如下的技术方案：

一种C60高强度树脂混凝土，主要由如下重量份数的原料制成：石子1000-1200份、砂750-850份、水泥280-320份、矿渣粉40-60份、粉煤灰80-100份、纤维5-10份、减水剂6-9份、水160-175份、环氧树脂80-100份、固化剂5-15份；所述固化剂为壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素中的至少一种。

通过采用上述技术方案，将各原料混合均匀后制得胶凝材料，环氧树脂均匀分散在胶凝材料内与颗粒原料进行包覆、粘结，然后在壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素的固化作用下形成稳定的交联网状结构。并且壳聚糖季铵盐与二乙氨基乙基纤维素具有很好的高分子链粘结桥架作用，提高交联结构的延展性，降低在混凝土固化过程中因自收缩而发生开裂的几率。另外，在环氧树脂的环氧基开环后，固化剂中的大量活性基团与之进行反应，大大提升了环氧树脂的粘结性和附着力，改善胶凝材料中各颗粒原料之间的界面状态，剥离强度也得以提升，增强了混凝土的抗开裂性能。

优选的，所述固化剂由壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素按质量比(3-7):(1.2-2)组成。

通过采用上述技术方案，优化和调整壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素的配比，改善环氧树脂在不同温差、早后期固化时的抗开裂性能，降低交联结构在固化时产生的收缩应力，提升混凝土的抗开裂性能。

优选的，所述环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比(22-35):(9-12)组成。

通过采用上述技术方案，试验和调整环氧树脂的组成配比，采用液态环氧树脂与固态环氧树脂复配使用，使得形成的交联体系更加均匀，提升胶凝材料的搅拌均匀性和容易度，改善颗粒原料之间的界面结合力，进一步提升混凝土的抗开裂性能。

优选的，所述水泥与环氧树脂的质量比为(3.2-3.5):1。

通过采用上述技术方案，优化和调整水泥与环氧树脂的质量比，改善胶凝材料中颗粒原料之间的粘结状态，在交联结构中形成微集料效应，减少固化过程中产生的收缩。

优选的，所述原料中还包括(1.5-2.3)重量份数的丙烯酸羟乙酯。

通过采用上述技术方案，加入丙烯酸羟乙酯后，一方面提升环氧树脂与原料之间的相容性，产生一定的自乳化作用，改善交联体系的均匀性，减少固化过程中出现应力不平衡而导致开裂的情况。

优选的，所述固态环氧树脂经过对氨基苯磺酸钠改性处理，主要采用包括如下的步骤：

1)、将固态环氧树脂、氨基苯磺酸钠在溶剂内溶解制得反应液；

2)、将反应液加热至60-75℃后以650-800rpm的搅拌速度反应1-2h后除去溶剂即得。

优选的，固态环氧树脂与对氨基苯磺酸钠的摩尔比为(5-10):(1-3)。

进一步优选的，溶剂由二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇按质量比为(0.8-1.5):(2-5):(1.5-2.6)组成。

通过采用上述技术方案，使用对氨基苯磺酸钠对固态环氧树脂进行改性，在分子链上接枝上磺酸基团，提升固态环氧树脂与液态环氧树脂之间的相容性。并且能够增加交联结构中的氢键数量，进一步提升交联结构的延展性和强度，有效抵消和延缓混凝土固化过程中产生的收缩应力，提高混凝土的抗开裂性能。

第二方面，本申请提供一种C60高强度树脂混凝土的制备工艺，采用如下的技术方案：

一种C60高强度树脂混凝土的制备工艺，包括如下步骤：

S1：将配方量的石子、砂、矿渣粉、粉煤灰、纤维、减水剂混合均匀制得混合料；

S2：将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中混合均匀即得。

通过采用上述技术方案，将配方量的各原料进行均匀混合形成稳定均匀的胶凝材料，环氧树脂在固化剂的固化作用下将颗粒原料包覆、粘结交联形成强度高、延展性好的交联结构，大大降低了混凝土在固化过程中出现开裂的几率。

优选的，所述步骤S2中，将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中混合均匀是先以180rpm的搅拌速度混合一段时间后再以350rpm的搅拌速度混合均匀后即得。

通过采用上述技术方案，先以较低的搅拌速度将大颗粒、小颗粒、活性物料进行混合形成均匀的混合体，使得环氧树脂在混合体内形成交联结构，然后再以较快的搅拌速度进行混合，最终形成稳定均匀的胶凝材料。

优选的，所步骤S2中将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中混合均匀还包括加入丙烯酸羟乙酯的步骤。

通过采用上述技术方案，加入丙烯酸羟乙酯进一步提升了环氧树脂与各颗粒原料之间的粘结状态，提升交联结构的各向同性。

第三方面，本申请提供一种C60高强度树脂混凝土的应用，采用如下的技术方案：一种C60高强度树脂混凝土的应用，将上述的C60高强度树脂混凝土应用于道路桥梁、水利工程、高层建筑的施工。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请通过壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素的固化、粘结、桥架作用，使得环氧树脂在胶凝材料中形成延展性好、强度高的交联结构，大大提升了混凝土的抗开裂性能。

2、本申请中优选采用固态环氧树脂和液态环氧树脂进行复配使用，提升混凝土的搅拌性能和抗开裂性能。

3、采用本申请的制备工艺制得的C60高强度树脂混凝土具有较高的强度和抗开裂性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例及对比例的原料除特殊说明以外均为普通市售。

实施例

实施例1

本实施例的C60高强度树脂混凝土，由如下重量的原料制成：石子1000kg、砂750kg、水泥280kg、矿渣粉40kg、粉煤灰80kg、纤维5kg、减水剂6kg、水160kg、环氧树脂80kg、固化剂5kg。

其中，固化剂为壳聚糖季铵盐，生产厂家为西安普瑞斯生物工程有限公司。石子的连续级配为10-16mm。水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。矿渣粉的比表面积为400㎡/kg，烧失量3％。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度20mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率28％。环氧树脂为环氧树脂860。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺，包括如下的步骤：

S1：将配方量的石子、砂、矿渣粉、粉煤灰、减水剂在搅拌机内以200rpm的搅拌速度搅拌15min后制得混合料；

S2：将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中，然后以180rpm的搅拌速度混合均匀即得。

实施例2

本实施例的C60高强度树脂混凝土，由如下重量的原料制成：石子1200kg、砂850kg、水泥320kg、矿渣粉60kg、粉煤灰100kg、纤维10kg、减水剂9kg、水175kg、环氧树脂100kg、固化剂15kg。

其中，固化剂为壳聚糖季铵盐，生产厂家为西安普瑞斯生物工程有限公司。石子的连续级配为10-16mm。水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。矿渣粉的比表面积为400㎡/kg，烧失量3％。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度20mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。环氧树脂为环氧树脂860。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺，包括如下的步骤：

S1：将配方量的石子、砂、矿渣粉、粉煤灰、减水剂在搅拌机内以200rpm的搅拌速度搅拌15min后制得混合料；

S2：将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中，然后以180rpm的搅拌速度混合均匀即得。

实施例3

本实施例的C60高强度树脂混凝土，由如下重量的原料制成：石子1120kg、砂830kg、水泥300kg、矿渣粉50kg、粉煤灰85kg、纤维8kg、减水剂7.5kg、水170kg、环氧树脂90kg、固化剂12kg。

其中，固化剂为壳聚糖季铵盐，生产厂家为西安普瑞斯生物工程有限公司。石子的连续级配为10-16mm。水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。矿渣粉的比表面积为400㎡/kg，烧失量3％。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度20mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。环氧树脂为环氧树脂860。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺，包括如下的步骤：

S1：将配方量的石子、砂、矿渣粉、粉煤灰、减水剂在搅拌机内以200rpm的搅拌速度搅拌15min后制得混合料；

S2：将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中，然后以180rpm的搅拌速度混合均匀即得。

实施例4

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中固化剂为二乙氨基乙基纤维素，其余的与实施例3中相同。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例3相同。

实施例5

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中固化剂由壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素按质量比3:1.2组成，其余的与实施例3中相同。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例3相同。

实施例6

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中固化剂由壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素按质量比7:2组成，其余的与实施例3中相同。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例3相同。

实施例7

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例6的不同之处在于：原料中环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比22:9组成，其余的与实施例6中相同。

其中，液态环氧树脂为环氧树脂E-44-6101,固态环氧树脂的型号为SH-E50，D50为3-5μm。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例6相同。

实施例8

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例6的不同之处在于：原料中环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比35:12组成，其余的与实施例6中相同。

其中，液态环氧树脂为环氧树脂E-44-6101,固态环氧树脂的型号为SH-E50，D50为3-5μm。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例6相同。

实施例9

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例6的不同之处在于：原料中环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比35:12组成，其余的与实施例6中相同。

其中，液态环氧树脂为环氧树脂E-31,固态环氧树脂的型号为SH-E55，D50为3-5μm。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例6相同。

实施例10

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例6的不同之处在于：原料中环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比35:12组成，其余的与实施例6中相同。

其中，液态环氧树脂为环氧树脂E-42-634,固态环氧树脂的型号为SH-E57，D50为10-15μm。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例6相同。

实施例11

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例8的不同之处在于：原料中固态环氧树脂经过对氨基苯磺酸钠改性处理，其余的与实施例8中相同。

本实施例的固态环氧树脂改性处理方法，包括如下的步骤：

1)、将固态环氧树脂、氨基苯磺酸钠按摩尔比5:1加入反应釜内，然后加入溶剂使固体物溶解后制得反应液；

2)、将反应液加热至60℃后以650rpm的搅拌速度反应1h，然后过滤抽去溶剂制粉后即得。

其中，溶剂由二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇按质量比为0.8:2:1.5组成。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例8相同。

实施例12

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例8的不同之处在于：原料中固态环氧树脂经过对氨基苯磺酸钠改性处理，其余的与实施例8中相同。

本实施例的固态环氧树脂改性处理方法，包括如下的步骤：

1)、将固态环氧树脂、氨基苯磺酸钠按摩尔比10:3加入反应釜内，然后加入溶剂使固体物溶解后制得反应液；

2)、将反应液加热至75℃后以800rpm的搅拌速度反应2h，然后过滤抽去溶剂制粉后即得。

其中，溶剂由二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇按质量比为1.5:5:2.6组成。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例8相同。

实施例13

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例8的不同之处在于：原料中固态环氧树脂经过对氨基苯磺酸钠改性处理，其余的与实施例8中相同。

本实施例的固态环氧树脂改性处理方法，包括如下的步骤：

1)、将固态环氧树脂、氨基苯磺酸钠按摩尔比7:2加入反应釜内，然后加入溶剂使固体物溶解后制得反应液；

2)、将反应液加热至70℃后以700rpm的搅拌速度反应1.5h，然后过滤抽去溶剂制粉后即得。

其中，溶剂由二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙醇按质量比为1.2:3.5:2组成。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例8相同。

实施例14

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例13的不同之处在于：原料中还包括有1.5kg的丙烯酸羟乙酯，其余的与实施例13中相同。

本实施例的固态环氧树脂改性处理方法与实施例13相同。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例13相同。

实施例15

本实施例的C60高强度树脂混凝土与实施例13的不同之处在于：原料中还包括有2.3kg的丙烯酸羟乙酯，其余的与实施例13中相同。

本实施例的固态环氧树脂改性处理方法与实施例13相同。

本实施例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例13相同。

对比例

对比例1

本对比例的C60高强度树脂混凝土，由如下重量的原料制成：石子1000kg、砂750kg、水泥280kg、矿渣粉40kg、粉煤灰80kg、纤维5kg、减水剂6kg、水160kg、环氧树脂80kg、固化剂5kg。

其中，固化剂为间二甲苯二胺。石子的连续级配为10-16mm。水泥为普通硅酸盐水泥，标号52.5。矿渣粉的比表面积为400㎡/kg，烧失量3％。粉煤灰为一级粉煤灰。纤维为聚丙烯纤维，平均长度20mm。减水剂为高效聚羧酸减水剂，减水率25％。环氧树脂为环氧树脂860。

本对比例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例1相同。

对比例2

本对比例的C60高强度树脂混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中固化剂由壳聚糖季铵盐、羟丙基纤维素按质量比3:1.2组成，其余的与实施例3中相同。

本对比例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例3相同。

对比例3

本对比例的C60高强度树脂混凝土与实施例3的不同之处在于：原料中固化剂由壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素按质量比2:1组成，其余的与实施例3中相同。

本对比例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例3相同。

对比例4

本对比例的C60高强度树脂混凝土与实施例6的不同之处在于：原料中环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比15:12组成，其余的与实施例6中相同。

其中，液态环氧树脂为环氧树脂E-44-6101,固态环氧树脂的型号为SH-E50，D50为3-5μm。

本对比例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例6相同。

对比例5

本对比例的C60高强度树脂混凝土与实施例12的不同之处在于：固态环氧树脂改性处理方法中，溶剂由二甲基甲酰胺、乙醇按质量比为5:2.6组成，其余的与实施例12中相同。

本对比例的C60高强度树脂混凝土的制备工艺与实施例12相同。

性能检测试验

检测方法

取实施例1-15以及对比例1-5的C60高强度树脂混凝土按国家标准GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》测试力学性能，测试结果如表1所示。

取实施例1-15以及对比例1-5的C60高强度树脂混凝土摊铺在100cm×100cm×5cm规格的模具中制得混凝土试样，将试样表面抹平后固化2h后记录表面裂隙数量，测试结果如表1所示。

表1实施例1-15以及对比例1-5的C60高强度树脂混凝土性能测试数据

序号	28d抗压强度(MPa)	裂隙数量/条
			实施例1	65.3	40
实施例2	66.8	35
			实施例3	68.5	31
实施例4	67.2	33
			实施例5	68.8	28
实施例6	69.1	25
			实施例7	69.5	23
实施例8	69.7	20
			实施例9	69.2	26
实施例10	69.4	24
			实施例11	70.2	15
实施例12	70.5	13
			实施例13	71.3	11
实施例14	71.2	10
			实施例15	71.5	7
对比例1	61.2	98
			对比例2	63.5	59
对比例3	67.7	32
			对比例4	69.3	25
对比例5	69.9	19

分析实施例1-3、实施例4-6以及对比例1-3并结合表1可以看出，优化和调整各原料的组成配比，以及壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基的组成配比，通过固化剂协助环氧树脂制得抗压强度高、抗开裂性能的混凝土，相对于对比例1中常规的固化剂，实施例3的裂隙数量下降了59.2％。

分析实施例7-10、对比例4并结合表1可以看出，优化和调整环氧树脂的组成比例，可以看出，采用液态环氧树脂与固态环氧树脂复配使用，实施例8的裂隙数量相较于实施例6的裂隙数量下降了20％。

分析实施例11-13、实施例14-15、对比例5并结合表1可以看出，经过改性后的固态环氧树脂，并且加入丙烯酸羟乙酯后，交联结构的延展性和粘聚力更好，实施例15的裂隙数量相较于实施例10的裂隙数量下降了70％。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种C60高强度树脂混凝土，其特征在于，主要由如下重量份数的原料制成：石子1000-1200份、砂750-850份、水泥280-320份、矿渣粉40-60份、粉煤灰80-100份、纤维5-10份、减水剂6-9份、水160-175份、环氧树脂80-100份、固化剂5-15份、丙烯酸羟乙酯1.5-2.3份；所述固化剂由壳聚糖季铵盐、二乙氨基乙基纤维素按质量比(3-7):(1.2-2)组成；所述环氧树脂由液态环氧树脂、固态环氧树脂按质量比(22-35):(9-12)组成；所述水泥与环氧树脂的质量比为(3.2-3.5):1。

2.一种如权利要求1所述的C60高强度树脂混凝土的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将配方量的石子、砂、矿渣粉、粉煤灰、纤维、减水剂混合均匀制得混合料；

S2：将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中混合均匀即得。

3.根据权利要求2所述的一种C60高强度树脂混凝土的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中，将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中混合均匀是先以180rpm的搅拌速度混合一段时间后再以350rpm的搅拌速度混合均匀后即得。

4.根据权利要求3所述的一种C60高强度树脂混凝土的制备工艺，其特征在于，所步骤S2中将水泥、水、环氧树脂、固化剂加入混合料中混合均匀还包括加入丙烯酸羟乙酯的步骤。

5.一种如权利要求1所述的C60高强度树脂混凝土的应用，其特征在于，将所述C60高强度树脂混凝土应用于道路桥梁、水利工程、高层建筑的施工。