一种桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土及其制备方法。该环氧树脂混凝土由A、B、C三组分组成；所述A组分由纳米橡胶改性环氧树脂﹑液态双酚A型环氧树脂﹑环氧活性稀释剂﹑消泡剂和分散剂组成；所述B组分由环氧固化剂﹑固化促进剂﹑偶联剂和颜料组成；所述C组分由砂子﹑石英粉﹑粉煤灰﹑废旧橡胶粉﹑磁铁粉和短切纤维组成。本发明专利技术既可常温固化也可微波辐射固化。本发明专利技术具有耐久性好﹑寿命长﹑行车舒适性好﹑开放交通时间短和低温环境也可施工等优点，既可用于桥梁伸缩缝安装施工，也可用于桥梁伸缩缝过渡区混凝土快速修复，可解决现有桥梁伸缩缝过渡区混凝土寿命短和开放交通时间长的难题。

Epoxy resin concrete with high strength and toughness for transition zone of bridge expansion joint and its preparation method

The invention discloses a high strength and high toughness epoxy resin concrete used for bridge expansion joint transition zone and a preparation method thereof. The epoxy resin concrete consists of three components, A, B and C. The A component is composed of nano rubber modified epoxy resin, liquid bisphenol A epoxy resin, epoxy active diluent, defoamer and dispersant. The B component is composed of epoxy curing agent, curing accelerator, coupling agent and pigment, and the component of C is composed of sand and quartz. Powder, fly ash, waste rubber powder, magnet powder and chopped fiber. The invention can be either cured at room temperature or solidified by microwave radiation. The invention has the advantages of good durability, long life, good driving comfort, short open traffic time and low temperature environment. It can be used in bridge expansion joint installation and construction, and can also be used for quick repair of concrete in bridge expansion joint transition zone, which can solve the short life of concrete and open traffic in the transition zone of existing bridge expansion joints. The problem of long time.

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土及其制备方法
本专利技术属于化学建筑材料
，具体涉及一种桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土及其制备方法，该混凝土既可用于桥梁伸缩缝安装施工，也可用于桥梁伸缩缝过渡区混凝土快速修复。
技术介绍
随着我国高速公路建设的蓬勃发展，车辆荷载等级的大幅度提高和交通流量的急剧增加，使桥梁伸缩缝面临了巨大的挑战。桥梁伸缩缝直接承受车轮载荷的冲击且长期暴露在大气中，极易损坏且维修成本高。桥梁伸缩缝遭受破坏后，一方面影响行车舒适性，使行车者缺乏安全感，另一方面导致车辆对桥梁上部结构的冲击，影响桥梁主体结构的受力，降低桥梁使用寿命。统计数据表明伸缩缝是桥梁结构中最薄弱的部分，其使用寿命远低于桥梁的设计寿命。频繁维修或更换伸缩缝不仅严重影响交通的通畅与安全，并且也带来了资源的浪费与环境问题，提高了桥梁的维护成本。法国和葡萄牙调查结果表明伸缩缝的养护成本约占整个桥梁养护成本的7％-22％。目前国内外主要应用的桥梁伸缩缝有以下五种类型：钢板式、模数式、橡胶板式、嵌填式和无缝式。除无缝式伸缩缝是将伸缩体直接与路面铺装层粘结，实现桥梁结构无缝化外，其余类型伸缩缝都需在伸缩体与路面铺装层之间设置过渡层混凝土，以实现伸缩缝与主梁结构的一体化。从桥梁伸缩缝的结构和功能分析，过渡区混凝土的作用和功能主要体现在以下三个方面1)将梁端的伸缩缝装置受到的荷载，通过过渡区混凝土传递给主梁结构，从而改变伸缩缝装置的应力分布，减少其所受应力；2)将梁端的伸缩缝装置受到的冲击能量通过过渡区混凝土传递给主梁结构和桥面铺装层，减少伸缩缝装置所受冲击能，减轻或避免其发生冲击破坏；3)伸缩缝装置的型钢模量较高，沥青混凝土铺装层模量较低，过渡区混凝土将两者模量差异较大的材料粘结成一体，保证路面的一体化，实现材料模量的均匀过渡，保证路面的平整度、行车的平稳性和舒适性。据有关部门对桥梁伸缩缝的破坏状况调查与统计分析发现：常见的伸缩缝问题中几乎所有破坏严重的伸缩缝都与填缝和混凝土有关，主要有填缝发生孔隙、硬化、开裂、松弛或撕裂，以及混凝土剥块或开裂。这些问题的成因包括交通载重、铲雪犂破坏、天气、劣质装设、次等材料及伸缩缝种类选用失当，其中过渡区混凝土质量差是最直接的原因，也是伸缩缝最先表现出的病害。过渡区混凝土出现病害将导致整个伸缩缝锚固体系的破坏，进而导致整个伸缩缝装置的破坏与失效。现行的桥梁伸缩缝过渡区混凝土主要采用钢纤维混凝土、普通混凝土(如C50混凝土)和快速混凝土，但从其历来工程中的使用与维修情况来看，均未能达到设计和实际使用年限的要求，有些甚至隔1-2年就需要重修，分析其质量不达标的原因主要有三点：1)钢纤维混凝土、普通混凝土和快速混凝土均属脆性材料，抗折和抗冲击能力较差，不能很好地适应桥梁伸缩缝频繁受冲击的工作环境；2)自身内聚强度和界面粘结强度低，与混凝土梁板、预埋筋及型钢间的粘结力差，在承受应力作用时，粘结界面容易出现裂缝，一旦开裂，功能就基本丧失，最终导致整个锚固体系的破坏；3)因界面粘结强度低，为了达到相应的力学锚固效果，对梁板，台帽背墙的表面平整度、预埋筋的预埋效果、预埋筋与型钢的连接布置要求极高，这对施工质量控制提出了更高的要求，也导致施工质量难以保证。另外在开放交通时间方面，钢纤维混凝土和普通混凝土养护时间较长，通常需要28天；快速混凝土早期强度虽高于钢纤维混凝土和普通混凝土，但较脆，抗冲击能力差，使用寿命尤其短。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述桥梁伸缩缝过渡区混凝土的不足，提供一种高强高韧环氧树脂混凝土及其制备方法，以解决现有桥梁伸缩缝过渡区混凝土寿命短和开放交通时间长的难题。本专利技术所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，它由A、B、C三组分组成，其质量比为A组分：B组分：C组分＝100:25-50:500-800；A组分按质量份计的配方是：纳米橡胶改性环氧树脂35-50份﹑液态双酚A型环氧树脂45-60份﹑环氧活性稀释剂0-5份﹑消泡剂0.1-0.3份、分散剂0.1-0.3份；B组分按质量份计的配方是：环氧固化剂100份﹑固化促进剂0-6份﹑偶联剂0.5-2份﹑颜料0.01-0.05份；C组分按质量份计的配方是：砂子100份﹑石英粉50-100份﹑粉煤灰10-15份﹑废旧橡胶粉5-15份﹑磁铁粉5-15份﹑短切纤维10-20份；所述A组分中纳米橡胶改性环氧树脂为HH-080N系列产品；液态双酚A型环氧树脂为E-44或E-51或两者的混合物；环氧活性稀释剂为丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、聚乙二醇双缩水甘油醚、二缩水甘油醚中的一种或几种；消泡剂为BYK-066N；分散剂为BYK-163。所述B组分中环氧固化剂为复配胺类固化剂，它是酚醛胺固化剂和聚酰胺固化剂复配而成，其中酚醛胺固化剂是基于腰果酚、甲醛、长链脂肪胺通过曼尼希反应而成的化合物；固化促进剂为苯酚、双酚A、间苯二酚、DMP-30、三氟化硼单乙胺中的一种；偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷﹑KH-550﹑KH-570﹑苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种；颜料根据所需混凝土色彩自由选择。所述C组分中砂子为20-40目中砂；石英粉为70-120目石英粉﹑粉煤灰为二级粉煤灰﹑废旧橡胶粉为100-200目超细橡胶粉﹑磁铁粉为100目磁铁矿粉；短切纤维为短切碳纤维，短切玄武岩纤维，短切聚乙烯纤维中的一种或两种以上的混合物，长度约9-12mm，直径约20-40μm。所述废旧橡胶粉表面经过改性处理，其表面包覆了一层纳米二氧化硅。其表面改性处理方法包括以下步骤：(1)废旧橡胶粉表面清水处理；(2)废旧橡胶粉表面碱性溶液处理；(3)废旧橡胶粉表面偶联剂处理；(4)废旧橡胶粉表面纳米二氧化硅包覆处理；(5)改性废旧橡胶粉团聚体破碎处理。所述的废旧橡胶粉表面纳米二氧化硅包覆结构是通过原位聚合形成的：将废旧橡胶粉掺入纳米二氧化硅溶胶-凝胶体系中，纳米二氧化硅在废旧橡胶粉表面沉积形成。所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土的制备方法，具体步骤为：1)A组分的制备：按所述配比选取各原料，并依次加入搅拌器中，搅拌转速200-500转/分钟，搅拌10-20分钟后即得A组分，包装储存；2)B组分的制备：按所述配比选取各原料，并依次加入搅拌器中，搅拌转速200-500转/分钟，搅拌10-20分钟后即得B组分，包装储存；3)C组分的制备：按所述配比选取各原料，并依次加入搅拌器中，搅拌均匀即得C组分，包装储存；4)桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土的制备：按质量配比称取各组分，首先将A组分与B组分混合，搅拌均匀，最后加入C组分，拌合均匀即得桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土。所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，可室温固化，4-8小时后开放交通。所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，可微波辐射固化，微波辐射功率100-500W，间歇时间为20-60s，间歇固化20-40min，固化完成后即可开放交通。采取上述技术方案，本专利技术具有如下优点：(1)韧性高，强度高，抗冲击能力好。本专利技术采用纳米橡胶改性环氧树脂和一定比例的双酚A环氧树脂为主体材料。因普通环氧树脂在与胺类固化剂固化时脆性大，韧性和强度受到限制，而纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，其特征在于，它由A、B、C三组分组成，其质量比为A组分：B组分：C组分＝100:25‑50:500‑800；所述A组分按质量份计的配方是：纳米橡胶改性环氧树脂35‑50份﹑液态双酚A型环氧树脂45‑60份﹑环氧活性稀释剂0‑5份﹑消泡剂0.1‑0.3份、分散剂0.1‑0.3份；所述B组分按质量份计的配方是：环氧固化剂100份﹑固化促进剂0‑6份﹑偶联剂0.5‑2份﹑颜料0.01‑0.05份；所述C组分按质量份计的配方是：砂子100份﹑石英粉50‑100份﹑粉煤灰10‑15份﹑废旧橡胶粉5‑15份﹑磁铁粉5‑15份﹑短切纤维10‑20份。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，其特征在于，它由A、B、C三组分组成，其质量比为A组分：B组分：C组分＝100:25-50:500-800；所述A组分按质量份计的配方是：纳米橡胶改性环氧树脂35-50份﹑液态双酚A型环氧树脂45-60份﹑环氧活性稀释剂0-5份﹑消泡剂0.1-0.3份、分散剂0.1-0.3份；所述B组分按质量份计的配方是：环氧固化剂100份﹑固化促进剂0-6份﹑偶联剂0.5-2份﹑颜料0.01-0.05份；所述C组分按质量份计的配方是：砂子100份﹑石英粉50-100份﹑粉煤灰10-15份﹑废旧橡胶粉5-15份﹑磁铁粉5-15份﹑短切纤维10-20份。2.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，其特征在于，所述A组分中纳米橡胶改性环氧树脂为HH-080N系列产品；环氧活性稀释剂为丙烯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚、聚乙二醇双缩水甘油醚、二缩水甘油醚中的一种或几种；消泡剂为BYK-066N；分散剂为BYK-163。3.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，其特征在于，所述B组分中环氧固化剂为复配胺类固化剂，它是酚醛胺固化剂和聚酰胺固化剂复配而成，其中酚醛胺固化剂是基于腰果酚、甲醛、长链脂肪胺通过曼尼希反应而成的化合物；固化促进剂为苯酚、双酚A、间苯二酚、DMP-30、三氟化硼单乙胺中的一种；偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷﹑KH-550﹑KH-570﹑苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种。4.根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝过渡区用高强高韧环氧树脂混凝土，其特征在于，所述C组分中砂子为20-40目中砂；石英粉为70-120目石英粉﹑粉煤灰为二级粉煤灰﹑废旧橡胶粉为100-200目超细橡胶粉﹑磁铁粉为100目磁铁矿粉；短切纤维为短切...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒兴旺，辛润勤，程飞，刘小军，张影，李登华，刘哲，崔东霞，申力涛，林浩，
申请(专利权)人：山西省交通科学研究院，
类型：发明
国别省市：山西,14