人工砂树脂基复合砂浆的制作方法

本发明涉及一种人工砂树脂基复合砂浆，采用无机人造砂颗粒与树脂混合制备而成的砂浆，为建筑材料技术领域。

背景技术：

现有技术所制备的树脂砂浆，主要采用石英砂等矿产砂粒或自然形成的砂粒如河砂、火山岩砂粒，蛭石等，与树脂混合制备而成树脂砂浆。应用于高震动设备的固定基础，隧道、坑道、机库等；或用于易受腐蚀区域的基建加固，轨道交通及桥梁等强压力区域的受压支撑，水力发电设备基础耐磨、耐腐蚀修补；体育运动场地、建筑物顶部或内外防水隔热、室内装修的防水处理等铺设；锚栓、钢筋种植及建筑结构混凝土补强加固等。由于树脂基砂浆应用面较广，对性能要求有一定的离散性，而与此同时，首先，由于矿产型和自然形成的颗粒，在颗粒本身性能上相对固定，在应对较广领域的应用中，必然会产生性能富裕或成本过高的可能；其次，大多矿产或自然颗粒在实际应用过程中往往是通过压制获得的颗粒，在碎石过程中难免会造成颗粒损伤，或产生伤痕或产生表面粉尘，在与树脂混合过程中，产生结合界面不够紧密和影响树脂砂浆的力学性能。再者，矿产颗粒和自然颗粒大多属于战略性资源，大规模开采使用必然导致资源损失和环境的破坏，而人工砂属于普通资源综合利用，大部分原料属于废弃资源，对合理利用资源，改善环境有莫大益处，同时人工砂树脂基砂浆还可以改善或避免上述技术性缺陷。

技术实现要素：

技术问题：本发明为一种人工砂树脂基复合砂浆，其特征为：基体材料为树脂，增强材料为非自然形成的人造砂颗粒，包括现有的陶粒或陶砂、石油支撑剂及纳米颗粒，由上述至少一种颗粒与树脂混合制成人工砂树脂基复合砂浆。该类新型人工砂树脂基复合砂浆，除抗腐蚀、抗蠕变性特征外，还具备或自重轻，或高抗折、高抗压特性。在树脂含量相同、级配相同、体积比相同、制备工艺相同，实验环境相同，分别混合石英砂和人造砂颗粒制成的树脂砂浆试块性能测试，结果如下：

技术方案：本发明所述人工砂颗粒是指堆积密度小于2000kg/m³，粒径≤15mm，筒压≥6mpa,运用人工技术制备而成的各类非自然形成的砂粒，包括陶砂、石油支撑剂、陶瓷颗粒、纳米颗粒等人工无机非金属颗粒。所述人工砂为整体颗粒，不包括压碎而成的矿产或自然形成的颗粒，微观或呈蜂窝式结构或表面带微孔以及绒毛纹理式形态，外观为圆形、椭圆形或不规则固态，比表面积较大，表面活性原子多，能与各类树脂基产生较好的结合界面，在本发明实施方案中选择至少上述一种颗粒与树脂混合。

本发明所述树脂指的是由加成聚合反应制得的聚合物和缩合聚合反应制得的聚合物，相对分子质量在10000以上，包括可以和人工砂颗粒结合的热固性树脂和热塑性树脂，如热塑性塑料聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc聚苯乙烯(ps)及丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物（abs）聚醚醚酮（peek）、聚醚砜(pes)、聚芳砜(pasu)、聚苯硫醚(pps)、交联聚乙烯、改性聚丙烯和聚1－丁烯，热固性塑料有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯、呋喃、聚硅醚、聚苯二甲酸二丙烯酯塑料等；橡胶类有丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶特种橡胶：丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯基橡胶、氟橡胶、氯醚橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶等。在与人工砂颗粒混合结构中，树脂含量≥10%。在本发明实施方案中，所述树脂包含上述至少一种树脂基材料。

本发明要求用于制备新型树脂砂浆的人工砂颗粒，表面具备微观多孔或凹凸状及绒毛纹理式形态特征，比表面积较大，能与树脂基产生良好的结合界面，通常的认识是，颗粒材料与基体的结合首先需要具备足够的比表面积，颗粒比表面积愈大，界面结合就愈好，其次是要两者结合紧密，内部不带气泡，通常的做法是通过适度的搅拌、挤压、振动、抽真空的方法，目的是排出尽可能多的气泡；出于某些应用需要，在本发明第一种结合方式中，表面多微孔颗粒具备足够大的比表面积，能与树脂基产生更好的结合界面，同时在两者结合过程中，无数无序细孔中吸附封闭了较多的具备一定压强的气体，这些气体在树脂砂浆中本身具有一定的应力；从而使树脂砂浆在具备更好刚度的同时，又具备较好的弯曲、拉升强度和拉升、抗弯弹性模量，与同类树脂砂浆相比，这一特征使得本发明树脂砂浆在节约基体材料的前提下依然保持足够的高性能特点；也是出于应用需要，特别是为固定高振动设备、轨道、锚栓等需要，在本发明第二种结合方式中，通过增加树脂的流动性，如添加3～5%的有机膨润土或其他活性剂，通过搅拌，让颗粒充分浸润树脂，包括表面的颗粒细孔，使树脂砂浆内部结构更加密实，界面呈嵌合模式，这样在应用过程中能更严实的防止物件因震动带来的位移现象。为使所述新型树脂砂浆获得更优性能，在某些相容性较差树脂基应用中，可采用表面活性剂和偶联剂包覆法，将表面活性剂或偶联剂与低沸点溶剂配成一定浓度的溶液，然后在一定温度下与人工砂颗粒在高速搅拌机中均匀分散，从而达到表面改性的目地，或者在一定的温度下与雾化的表面活性剂或偶联剂等反应达到表面改性的目的，也可以采用树脂和交联剂或催化剂溶解或分散到一定的溶剂中，再加入人工砂颗粒，边搅拌边加热进行制备。本发明中所述偶联剂指的是：增加树脂与填充材料或增强材料界面结合力的物质。偶联剂分子是具有两性结构的物质，它的一端可与无机物表面的化学基团反应，形成强固的化学键合，另一端则有亲有机物的性质，可与有机物分子反应或物理缠绕，从而把两种性质不同的材料牢固结合起来。常用的偶联剂有硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂、锆铝酸盐和络合物等。其中硅烷偶联剂适用最广。当人工砂颗粒与树脂基发生化学组分冲突或人工砂颗粒表面抗压强度过低或粘合不佳时，可先用不饱和聚酯树脂添加有机膨润土采用高压喷射的方法或采用表面活性剂或偶联剂与低沸点溶剂配成一定浓度的溶液进行雾化喷洒或者直接混合的方法对人工砂进行改性，使之符合与基体结合的要求，同时为了增强树脂或结构层之间的遮断性能，可在树脂或结构层之间添加适量有机膨润土、补强剂、粘合剂和热熔胶等；同时，为增强人工砂树脂基砂浆的性能和应用的需要，也可在制备过程中添加适量纤维、纳米颗粒、水泥等。

有益效果：该类新型人工砂树脂基复合砂浆，由于人工砂颗粒具有可设计性强的特点，可以根据应用需要，结合不同基体的性能要求，对颗粒进行有针对性设计和制备，包括颗粒强度、粒径、颗粒表面细孔的多少和大小、固体形态以及堆积密度等，因而使得该人工砂树脂基砂浆在保留原同类树脂砂浆的优势外，还可以有针对性的解决高强、高折、高耐腐蚀、自重、防水隔水、剥落、绝缘和隔热保温以及应用成本等技术问题，适用于多种环境、多种行业的需要。

人工砂颗粒制备取材普通资源或废弃资源，在资源利用、保护环境、适用区域方面都具备有益优势；将经表面处理的人工砂颗粒与树脂共混，能改善树脂基砂浆的刚性、韧性、强度和耐磨性等物理机械性能，同时，这些颗粒本身具备比石英砂等矿产颗粒，颗粒整体性强无压制伤痕、容重轻、成本低、并具备抗热抗冻的特点，为节约基体原料、减轻自重、拓展应用范畴创造了良好的条件，为需长期限承受振动、冲击及化学腐蚀区域的设备和构件安装提供了永久性的解决方法，大大延长动设备和构件的运行周期及使用寿命，同时也为机库、坑道、隧道加固提供了一种新的材料。

附图说明：

图1人工砂树脂基复合砂浆结构示意图：1：人工砂颗粒2：树脂基

具体实施方式：

以下实施例只是为了更加详细描述本发明，增加对本发明的理解，并非限制本发明的范围。

实施例一：

由环氧树脂+固化剂+增塑剂+稀释剂+人工砂组成，材料选择如下：环氧树脂：选择6101型环氧树脂。固化剂：选择乙二胺

增塑剂：选择二丁脂

稀释剂：选择丙酮

人工砂：选择级配为8～10目10%，10～16目30%，16～20目40%，20～40目20%混合砂。配比是(重量比，单位g)：环氧树脂：乙二胺：二丁酯：丙酮：人工砂＝100：10：10：20：600

配制过程:环氧树脂加热至60℃，加入二丁脂和丙酮拌匀，再加入乙二胺拌匀，再将预热至30℃的级配人工砂加入拌匀。

实施例二：

由树脂+触发剂+补强剂+人工砂组成，选择为：

树脂：选择氯化聚乙烯树脂t101（cpe）

触发剂：选择有机膨润土

补强剂：选择白炭黑

人工砂：选择级配为10～16目40%，16～20目40，20～40目20%混合砂

配比是（重量比，单位g）：cpe：有机膨润土：白炭黑：人工砂＝100：5：15：600

配制过程：加工温度180℃，用开炼机或密炼机将cpe和有机膨润土及白炭黑进行混炼，再将预热至30℃的级配人工砂加入拌匀。