一种用于HTRCS复合材料的高流动性环氧混凝土的制作方法

一种用于htrcs复合材料的高流动性环氧混凝土
技术领域
1.本发明涉及环氧混凝土技术领域，具体涉及一种用于htrcs复合材料的高流动性环氧混凝土。


背景技术：

2.水泥混凝土至今仍为世界使用最广泛的建筑材料，但混凝土在应用存在相对不足，如脆性大、抗拉强度不高，养护周期长，抗渗、抗腐蚀、抗碳化性能欠佳，新老混凝土结合力不好，混凝土对钢筋附着性差。近年来兴起树脂混凝土(resin concrete)，以合成树脂(聚合物)或单体作为胶凝材料并配以相应固化剂，以砂石为骨料制成的一种作为胶结材料的聚合物混凝土，其性能与水泥混凝土相比,它具有快硬、高强和显著改善抗渗、耐蚀、耐磨、抗冻融以及粘结等性能，由于施工特点近似水泥混凝土，树脂混凝土成为混凝土家族新成员，为工程应用提供了新的方案。htrcs是英文high toughness resin concrete with steel mesh的缩写，意思为内植钢筋网的高韧性树脂混凝土，htrcs是一种新型复合材料，与纤维增强材料为连续相的先进复合材料一样，钢筋网作为树脂混凝土的增强连续相，两者结合后取长补短产生优异性能。树脂混凝土一般采用的合成树脂包括不饱和聚酯树脂、环氧树脂、呋喃树脂、酚醛树脂，或用甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯等单体等，聚合物在混凝土中的含量为重量的8～25％。环氧树脂是一种含有环氧基的高分子聚合物，当加入相应量固化剂后，经室温放置或加热处理后，与固化剂发生交联固化反应，变为不溶不熔的坚固体型网状结构的大分子高聚物，固化后表现出强度高、粘结力大、收缩性小及化学稳定性好等特点，因优异的力学性能和施工性能环氧在混凝土结构补强中是不可替代的高分子材料。环氧树脂与无机骨料和钢筋有很好的湿润包裹作用，相互结合力强,环氧树脂对钢筋起到防腐保护作用，钢筋环氧混凝土是一种非常完美的组合。通过对环氧混凝土的配筋设计，环氧混凝土可现场浇注预制板、梁、柱，也可利用环氧与混凝土、钢筋的优异粘接结合力对老钢筋混凝土进行结构补强。
3.普通环氧混凝土在强度上一般在c80强度左右，骨料加量高但流动性不好，使用时还存在固化过快和放热大的问题，环氧树脂与固化剂的反应是放热反应，在长距离输送环氧混凝土时放热峰高容易因固化快堵塞管道使施工无法进行，放热峰高温度不均匀也会使固化物内部产生应力影响结构的性能，环氧树脂与固化剂体系需要严格控制放热峰值不高于天气温度的20℃。传统环氧混凝土工艺配方里采用了邻苯二甲酸二丁酯、有机溶剂、乙二胺、大粒径碎石原料，以丙酮溶剂作为稀释剂降低体系粘度，虽然丙酮稀释能力强，但溶剂易挥发，使用过程粘度上升快流动性不能保持不利于施工，丙溶残留于固化物中形成气孔造成固化物致密度下降影响强度，溶剂也对施工安全造成危害，邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂因其在固化后随时间推移会发生分子迁移降低固化物性能，乙二胺固化剂具有毒性大、固化物性能差的原因在加固行业已明文禁用，乙二胺固化反应速度快，放热剧烈，使用中易爆聚，固化物脆性大，使用水泥作骨料成份，因其易吸潮使用不慎也会给混凝土性能不利。市售普通流动性环氧砂浆可满足htrcs施工流动性能，但添加的无机骨料大都不高于环
氧树脂与固化剂混合液重量比4倍，固化物线膨胀系数高，大于2.8*10-5/℃，在寒冷地区或温差大的地区应用，因温度变化应力导致htrcs加固的水泥混凝土开裂或由于钢筋引起的胶体应力开裂机率增加，如提高无机骨料的用量，流动性变差，在气温0℃～15℃条件下流动度低于550以下无法满足螺杆式混凝土传送设备进行远距离水平或垂直浇注。htrcs复合材料作为一种建筑材料，应用于公共环境应在防火级别上考虑达到难燃性b1级以上，因可燃性和易燃性都存在较大的潜在消防隐患，普通环氧混凝土树脂防火等级低、无阻燃性能。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于htrcs复合材料的高流动性环氧混凝土，该混凝土在低温条件下流动性强，可满足螺杆式混凝土传送设备进行远距离水平或垂直浇注。
5.为了达到上述技术效果，本发明采用了如下技术方案：
6.一种用于htrcs复合材料的高流动性环氧混凝土，包括a、b、c三个组份，按照重量份数计包括：
7.a组分：
8.双份a型环氧树脂：45～80份；苯基缩水甘油胺环氧树脂20～30份；环氧活性稀释剂5～15份；液体橡胶环氧增韧剂15～30份；硅烷偶联剂0.5～1份；消泡助剂0.5～1份；
9.b组分：
10.聚酰胺10～30份；酰胺基胺20～50份；酚醛胺0～30份；聚醚胺0～30份；改性芳香胺0～40份；脂环胺0～40份；叔胺促进剂0～5份；
11.c组分：
12.石英砂60～110份；阻燃剂10～30份；流动助剂0～3份；固体消泡剂0.5～1份。
13.进一步的技术方案为，所述a组分与b组分的质量比为(5～2):1，所述a、b组分的总质量与c组分的质量比为1：(4.5～6.7)。
14.进一步的技术方案为，所述石英砂包括三个级别的石英砂，分别为石英砂1、石英砂2和石英砂3，所述石英砂1的粒度为50～100目，重量份数为10～30份，所述石英砂2的粒度为20～40目，重量份数为20～30份，所述石英砂3的粒度为1～2mm，重量份数为30～50份。
15.进一步的技术方案为，所述双酚a型环氧树脂的环氧值为0.51～0.54。
16.进一步的技术方案为，所述苯基缩水甘油胺环氧树脂的环氧值为0.8～1.0。
17.进一步的技术方案为，所述环氧活性稀释剂的环氧值为0.3～0.75。
18.进一步的技术方案为，所述液体橡胶环氧增韧剂的环氧值为0.1～0.2。
19.进一步的技术方案为，所述聚酰胺的胺值为350～380mgkoh/g，所述酰胺基胺的胺值为450～550mgkoh/g。
20.其中硅烷偶联剂选自kh560、kh-550、kh-570中的一种或多种，所述消泡剂可选自byk消泡剂a525、a530、a535、a550中的一种或多种，所述酚醛胺为sf-paa45225、bs8003中的一种，所述聚醚胺为d400、t403、d230、d2000中的一种或多种，所述改性芳香胺为jh-5237、jh5236、g328、ethacure200中的一种或多种，所述脂环胺为ipda、dmdc或h-7010，所述叔胺促进剂为dmp-30。
21.所述无机阻燃剂选自1微米～20微米氢氧化铝，所述流动助剂为hyper c系列产
品，所述固体消泡剂选自p841、p849中的一种。
22.下面对本发明的技术方案做进一步的解释和说明：本发明提供的环氧混凝土由三部分组成：a：改性环氧树脂，b:改性环氧固化剂，骨料：粉状固体。在a组份配方中引用了低粘度高强度的苯基缩水甘油胺环氧树脂降低了a组份粘度又保持了树脂体系的力学强度，在满足强度的同时辅助添加环氧稀释剂继续降低a组份粘度，通过液体橡胶环氧增韧剂改善了环氧脆性，该增韧剂在固化过程凝胶会与环氧体系发生相分离，形成“海岛结构”的橡胶微球形态，固化后起到了增韧作用，且较少的牺牲力学强度，结构内部的橡胶微球可抵抗裂纹扩展提高自身的断裂韧性，特别是减缓环氧混凝土结构件的振动疲劳，在凝胶阶段发生相分离对热量的吸收也一定程度的降低了放热峰。
23.在b组份配方中对配方按低放热、低粘度及高强度要求，优选出适合应用常温固化的聚酰胺型、脂环胺型、酰胺基胺型、聚醚胺型、酚醛胺、改性芳香胺等固化剂，并对固化剂进行了复配，使用环氧体系达到了所需性能要求。其中复配的脂环胺型、酰胺基胺型、聚醚胺型固化剂均具有低粘度的特点，且所复配固化剂充分考虑了施工潮湿环境对环氧混凝土的要求。a料加入硅烷偶联剂增强了环氧混凝土的粘接性，a、b混合液低粘度特点也使环氧混凝土对粘接的水泥混凝土产生充分的浸润效果，起到了修复混凝土表面缺陷的作用和很高的粘接力。
24.骨料的配方中除进行了石英砂的级配外，考虑防火需要细填料采用了氢氧化铝作阻燃剂，超支化树脂流动助剂的使用在骨料混合的生产过程研磨中对无机物表面进行了湿润处理，增加了环氧混凝土的流动性，更重要的是通过无机表面的湿润，增加了无机骨料在环氧混凝土中的填充。
25.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供的用于htrcs复合材料的高流动性环氧混凝土在低温环境下流动度高，在5℃气温条件下流动度为大于550，在0℃～35℃气温条件环氧混凝土可正常施工，管道传送距离可大于30米以上，可满足螺杆式混凝土传送设备进行远距离水平或垂直浇注。
具体实施方式
26.下面结合具体实施例对本发明进行进一步的解释和说明。
27.实施例1
28.a组分：
29.e51环氧树脂：52份；苯基缩水甘油胺环氧树脂25份；691环氧活性稀释剂10份；液体橡胶环氧增韧剂je312 12份；硅烷偶联剂kh560 0.5份；byk消泡剂0.5份；
30.b组分：
31.聚酰胺10份；酰胺基胺30份；酚醛胺sf-paa45225 30份；脂环胺h-7010 30份；叔胺促进剂dmp-30 5份；
32.c组分：
33.石英砂1 15份；石英砂2 25份；石英砂3 35份；阻燃剂氢氧化铝25份；流动助剂hyper c 3份；固体消泡剂0.3份。
34.其中a:b＝2:1,(a+b):骨料＝1：4.5。
35.按照上述配比将各原料混合后得到环氧混凝土，施工气温条件，0℃～15℃。
36.对其进行流动度、力学性能、防火性能、先膨胀系数等性能测试，测试结果如表2所示。
37.实施例2
38.a组分：
39.e51环氧树脂：60份；苯基缩水甘油胺环氧树脂15份；691环氧活性稀释剂10份；液体橡胶环氧增韧剂je312 14份；硅烷偶联剂kh560 0.5份；byk消泡剂0.5份；
40.b组分：
41.聚酰胺30份；酰胺基胺30份；d400 10份；ipda 30份；
42.c组分：
43.石英砂1 15份；石英砂2 25份；石英砂3 40份；阻燃剂氢氧化铝20份；流动助剂hyper c 2份；固体消泡剂0.3份。
44.其中a:b＝3:1,(a+b):骨料＝1：5.3。
45.按照上述配比将各原料混合后得到环氧混凝土，施工气温条件，15℃～25℃。
46.对其进行流动度、力学性能、防火性能、先膨胀系数等性能测试，测试结果如表2所示。
47.实施例3
48.a组分：
49.e51环氧树脂：46份；苯基缩水甘油胺环氧树脂25份；691环氧活性稀释剂10份；液体橡胶环氧增韧剂je312 18份；硅烷偶联剂kh560 0.5份；byk消泡剂0.5份；
50.b组分：
51.聚酰胺30份；酰胺基胺30份；d400 15份；h-7010 25份；
52.c组分：
53.石英砂1 10份；石英砂2 30份；石英砂3 45份；阻燃剂氢氧化铝15份；流动助剂hyper c 2份；固体消泡剂0.5份。
54.其中，a:b＝3:1,(a+b):骨料＝1：6
55.按照上述配比将各原料混合后得到环氧混凝土，施工气温条件，25℃～35℃。
56.对其进行流动度、力学性能、防火性能、先膨胀系数等性能测试，测试结果如表2所示。
57.对比例1
58.a组分：
59.e51环氧树脂：74份；691环氧活性稀释剂15份；液体橡胶环氧增韧剂je312 10份；硅烷偶联剂kh560 0.5份；byk消泡剂0.5份；
60.b组分：
61.聚酰胺10份；酰胺基胺30份；酚醛胺sf-paa45225 30份；脂环胺h-7010 30份；叔胺促进剂dmp-30 5份；
62.c组分：
63.石英砂1 15份；石英砂2 25份；石英砂3 35份；600目硅微粉25份；流动助剂hyper c 3份；固体消泡剂0.3份。
64.其中a:b＝(2：1),(a+b):骨料＝(1：4.5)。
65.按照上述配比将各原料混合后得到环氧混凝土，施工气温条件，0℃～15℃。
66.对其进行流动度、力学性能、防火性能、先膨胀系数等性能测试，测试结果如表2所示。
67.对比例2
68.a组分：
69.e51环氧树脂：60份；苯基缩水甘油胺环氧树脂15份；691环氧活性稀释剂10份；液体橡胶环氧增韧剂je312 14份；硅烷偶联剂kh560 0.5份；byk消泡剂0.5份；
70.b组分：
71.聚酰胺30份；酰胺基胺30份；d400 10份；ipda 30份；
72.c组分：
73.20～40目石英砂35份；1～3mm石英砂40份；325#水泥25份。
74.其中a:b＝3:1,(a+b):骨料＝1：5.3。
75.按照上述配比将各原料混合后得到环氧混凝土，施工气温条件，15℃～25℃。
76.对其进行流动度、力学性能、防火性能、先膨胀系数等性能测试，测试结果如表2所示。
77.对比例3
78.a组分：
79.e51环氧树脂：71份；苯基缩水甘油胺环氧树脂18份；691环氧活性稀释剂10份；液体橡胶环氧增韧剂je312 0份；硅烷偶联剂kh560 0.5份；byk消泡剂0.5份；
80.b组分：
81.市售593固化剂
82.c组分：
83.石英砂1 10份；石英砂2 30份；石英砂3 45份；阻燃剂氢氧化铝15份；流动助剂hyper c 2份；固体消泡剂0.5份。
84.其中，a:b＝100:30,(a+b):骨料＝1：6
85.按照上述配比将各原料混合后得到环氧混凝土，施工气温条件，25℃～35℃。
86.对其进行流动度、力学性能、防火性能、先膨胀系数等性能测试，测试结果如表2所示。
87.对比例4
88.传统环氧树脂混凝土配方：
89.环氧树脂 100份
90.邻苯二甲酸二丁酯 10份
91.乙二胺固化剂 9份
92.丙酮 12份
93.水泥 250份
94.砂(20～40目) 150份
95.碎石(粒径5-16mm) 250份
96.将上述原料混合并进行性能测试，测试结果如表2所示。
97.性能测试条件及主要技术参数如表1所示，按照表1中的检测方法及测试条件对实
施例和对比例进行性能测试，测试结果如表2所示。
98.表1性能测试技术参数
[0099][0100]
表2实施例和对比例的性能测试数据
[0101]
[0102][0103]
由上表的数据可以看出，本发明的配方不仅在性能上满足htrcs复合材料，通过本发明制备的高流动环氧混凝土在0℃～35℃气候条件均适合螺杆式混凝土传送设备进行远距离水平或垂直浇注，且本发明制备的高流动环氧混凝土具有不小于b1级防火等级。
[0104]
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。