一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土及其制备方法与应用，该天然纤维增强环氧树脂基混凝土包含以下按质量百分比计的组分：石子为86.565～86.913％，环氧树脂为8.6234～8.658％，固化剂为4.3117～4.329％，天然纤维为0.1～0.5％。制备时，将环氧树脂倒入搅拌设备中，再均匀撒入天然纤维搅拌均匀，按照环氧树脂和固化剂的质量比为2:1的比例加入固化剂，再搅拌均匀，将骨料按级配称好倒入搅拌设备中，搅拌10‑15分钟，即可得到天然纤维增强环氧树脂基混凝土。本发明专利技术的新型混凝土材料质量优良，可以应用于钢箱梁桥面刚性铺装。

Natural fiber reinforced epoxy resin base concrete, preparation method and application thereof

The invention discloses a natural fiber reinforced epoxy resin concrete and preparation method and application thereof, the natural fiber reinforced epoxy resin concrete comprises the following components in weight percentage: 86.565 to 86.913% stones, epoxy resin 8.6234 ~ 8.658%, the curing agent was 4.3117 ~ 4.329%, 0.1 ~ 0.5% natural fiber. During the preparation of the epoxy resin is poured into the mixer, then sprinkle into natural fiber evenly, with epoxy resin and curing agent mass ratio is the ratio of 2:1 adding curing agent, stir well, will fit into the aggregate level based good mixing equipment, mixing 10 15 minutes, you can get the natural fiber reinforced epoxy resin concrete. The new concrete material of the invention has excellent quality and can be applied to the rigid pavement of the steel box girder bridge deck.

【技术实现步骤摘要】
一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土及其制备方法与应用
本专利技术涉及土木工程领域，尤其是指一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，大跨径钢箱桥由于自重轻、可设计跨度大等特点，在我国得到了快速的发展，而钢桥面铺装材料和技术仍有许多问题。车辆如需在钢桥上行驶，必须在钢桥上进行铺装。钢箱梁的桥面铺装的功用是让车辆能平稳快速地行驶，防止钢桥面板遭受雨水的侵蚀，并能对车辆轮重的集中荷载起到一定的分布作用。由此，桥面铺装要求有一定强度，并能满足抗裂、抗冲击、具有耐磨性等各项要求。桥梁会受到弯曲作用，也要求桥面铺装具有足够的抗弯强度。现在国内外常用的钢桥面铺装材料有：环氧树脂沥青混凝土、沥青玛蹄脂碎石混合料和沥青玛蹄脂混凝土体系等。这些铺装材料使用时间长后容易出现车辙、开裂和脱层等病害，而且铺装时需要在高温下才能搅拌。环氧树脂基混凝土是用环氧树脂代替水泥凝胶，掺入适量的固化剂，以石子作为骨料，经混合、成型、固化而成的一种复合材料，是聚合物混凝土中纯聚合物混凝土的一种纤维增强混凝土(或简称纤维混凝土)，是以水泥浆、砂浆和混凝土为基材，以金属材料、无机材料或有机纤维为增强材料组成的一种水泥基复合材料，它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀地分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。虽然使用纤维可以提高混凝土的强度和韧性，但是传统增强纤维，如聚丙烯、碳纤维和玻璃纤维，这些纤维成本高，不环保，而天然纤维的力学性能优良，模量和拉伸强度与聚丙烯相近，成本低，绿色环保，这是传统增强材料无法比拟的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提出了一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土及其制备方法与应用，达到克服现有的钢桥面铺装材料的搅拌和养护温度高、养护时间长、抗压强度低、抗弯拉强度低的缺陷，具有室温养护、养护时间段、抗压强度高和抗弯拉强度高的特点。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案如下：一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土，包含以下按质量百分比计的组分：石子为86.565～86.913％，环氧树脂为8.6234～8.658％，固化剂为4.3117～4.329％，天然纤维为0.1～0.5％。上述天然纤维增强环氧树脂基混凝土的制备方法，包括以下步骤：1)将已经脱胶的天然纤维清洗干净，再浸泡在5～8％的NaOH溶液中，30～40分钟后取出，用清水冲洗干净后晾干，并进行短切；2)制备前，所有原材料在温度为40～45摄氏度的烘箱中预热并干燥，将环氧树脂倒入拌和器中，再撒入称好的天然纤维，然后搅拌让天然纤维和环氧树脂充分浸润；3)按照环氧树脂和固化剂的质量比为2:1的比例加入固化剂到拌和器中进行搅拌，使固化剂和环氧树脂均匀混合；4)将骨料按级配称好投入拌合器中，搅拌10～5分钟后即可出料，制备得到所需的天然纤维增强环氧树脂基混凝土。所述天然纤维为剑麻纤维或苎麻纤维，短切长度为8～12mm。所述骨料级配如下：粒径范围，单位mm：<0.3、0.3-0.6、0.6-1.18、1.18-2.36、2.36-4.75、4.75-9.5、9.5-13.2；该粒径范围相对应的百分比，单位wt％：25、9、12、14、15、22.5、2.5；及相对应的每立方米用量，单位kg：500、180、240、280、300、450、50。所述环氧树脂为E51。所述固化剂的胺值为250±20，为红棕色液体，粘度为4000～15000。上述天然纤维增强环氧树脂基混凝土特别适用于钢箱梁桥面刚性铺装，情况如下：桥面铺装通常没有结构性的目的，主要是用于提高桥面的耐久性和服务寿命。一方面，桥面铺装层要有足够的强度承受和分散交通轮载，有足够的耐磨性抵抗车轮的磨耗；另一方面，桥面铺装层要有足够的韧性来满足桥面结构的变形，防止出现裂缝和抵抗裂缝的扩展，提高铺装层的抗渗透性，从而提高桥面的耐久性，延长服务寿命。除了混凝土成型过程中存在的孔隙外，混凝土的抗渗性主要决定于对裂缝产生和扩展的控制。天然纤维抑制了混凝土基体中微裂缝的形成和发展，有效减少了微裂缝的数量和尺寸，改善了混凝土的脆性，提高了混凝土的韧性和抗渗性。在混凝土固化承载阶段，均匀乱向分布的钢纤维在混凝土基体内有效减小初始缺陷处的应力集中，通过桥联作用抑制裂纹的产生和扩展，提高混凝土的初裂强度、弯曲韧性、抗渗性、耐久性等。同时，钢纤维的掺入能有效提高强混凝土的抗拉、抗弯、抗剪强度、抗冲击、抗疲劳、裂后韧性等性能，这恰恰弥补了聚合物纤维对混凝土强度提高没有贡献的不足。因此，天然纤维增强环氧树脂基混凝土是满足设计优良桥面铺装体系需要的新型材料。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术的天然纤维增强环氧树脂基混凝土具有抗压强度高、初始裂缝少、初裂强度高、抗弯拉强度高、抗冲击性能高、抗疲劳性能好、耐久性好、抗渗性好等优良性能，在室温25℃左右养护3天即可养护成型，达到较高的强度。2、本专利技术的天然纤维增强环氧树脂基混凝土综合性能高，价格合理，在钢箱梁桥桥面刚性铺装和伸缩缝的修复领域具有广阔的推广前景。具体实施方式下面结合多个具体实施例对本专利技术作进一步说明。本专利技术所提供的天然纤维增强环氧树脂基混凝土，包含以下按质量百分比计的组分：石子为86.565～86.913％，环氧树脂为8.6234～8.658％，固化剂为4.3117～4.329％，天然纤维为0.1～0.5％。其配方也可以如下表格所示：实施例1环氧树脂基混凝土的原材料：①环氧树脂：E51环氧树脂，粘度(25℃)cps20000～50000，环氧值05±002，乳白色液体；②固化剂：红棕色液体，胺值250±20，粘度(25℃)cps4000～15000；③碎石：人工轧制花岗岩碎石，粒径<20mm。环氧树脂基混凝土的制备方法如下：1)将骨料按级配称好投入拌合器中，拌合均匀；2)将环氧树脂和固化剂：骨料＝13:100的质量比例，环氧树脂：固化剂＝2:1的质量比例称好，先把环氧树脂倒入另一拌合器，再把固化剂倒入，搅拌均匀后熟化3～5分钟；3)将拌合好的骨料投入环氧树脂与固化剂中，搅拌10～15分钟即可出料，制备得到环氧树脂基混凝土。所用的骨料的级配如下：实施例2天然纤维增强环氧树脂基混凝土的原材料：①环氧树脂：E51环氧树脂，粘度(25℃)cps20000～50000，环氧值05±002，乳白色液体；②固化剂：红棕色液体，胺值250±20，粘度(25℃)cps4000～15000；③碎石：人工轧制花岗岩碎石，粒径<20mm；④天然纤维：剑麻纤维，长度8～12mm，拉伸强度>510MPa，伸长率>6％。天然纤维增强环氧树脂基混凝土的制备方法如下：1)将已经脱胶的天然纤维清洗干净，再浸泡在5～8％的NaOH溶液中，30～40分钟后取出，用清水冲洗干净后晾干，并进行短切。2)制备前，所有原材料在温度为40～45摄氏度的烘箱中预热并干燥4小时。将环氧树脂倒入拌和器中，再按天然纤维与混凝土的质量分数0.1％称好天然纤维均匀撒入，搅拌1分钟左右，让天然纤维和环氧树脂充分浸润。3)按照环氧树脂和固化剂的质量比为2:1的比例加入固化剂到拌和器中，搅拌1分钟左右，使固化剂和环氧树脂均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土，其特征在于：包含以下按质量百分比计的组分：石子为86.565～86.913％，环氧树脂为8.6234～8.658％，固化剂为4.3117～4.329％，天然纤维为0.1～0.5％。

【技术特征摘要】
1.一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土，其特征在于：包含以下按质量百分比计的组分：石子为86.565～86.913％，环氧树脂为8.6234～8.658％，固化剂为4.3117～4.329％，天然纤维为0.1～0.5％。2.一种权利要求1所述天然纤维增强环氧树脂基混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将已经脱胶的天然纤维清洗干净，再浸泡在5～8％的NaOH溶液中，30～40分钟后取出，用清水冲洗干净后晾干，并进行短切；2)制备前，所有原材料在温度为40～45摄氏度的烘箱中预热并干燥，将环氧树脂倒入拌和器中，再撒入称好的天然纤维，然后搅拌让天然纤维和环氧树脂充分浸润；3)按照环氧树脂和固化剂的质量比为2:1的比例加入固化剂到拌和器中进行搅拌，使固化剂和环氧树脂均匀混合；4)将骨料按级配称好投入拌合器中，搅拌10～5分钟后即可出料，制备得到所需的天然纤维增强环氧树脂基混凝土。3.根据权利要求2所述的一种天然纤维增强环氧树脂基混凝土...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋震宇，汤立群，刘逸平，胡彬，张楠丽，刘泽佳，廖雨田，程经纬，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44