一种超韧纤维复合树脂混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种超韧纤维复合树脂混凝土及其制备方法，包括如下重量份的各组分，超韧丙烯酸树脂浆体：9.5‑15份，高模量混杂短切纤维：1‑2份，级配矿料：100份，橡胶粉：12‑18份，抗紫外线助剂：0.1‑0.15份；超韧丙烯酸树脂浆体为活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂与聚氨酯单体的混合物。本发明专利技术制备的超韧纤维复合树脂混凝土，通过组合和制备工艺的优化，显著提升了材料的抗裂性能，相比UHPC超高性能混凝土养生时间大大缩短，施工更加简便，且材料抗疲劳裂缝产生性能和抗裂缝扩展性能均优于热拌环氧沥青，在应用中可以有效弥补钢桥面铺装表面产生疲劳弯拉裂缝的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种超韧纤维复合树脂混凝土及其制备方法
本专利技术涉及一种道路桥梁铺装用材料及其制备方法，特别涉及超韧纤维复合树脂混凝土及其具体的制备方法。
技术介绍
环氧沥青混凝土由于其强度高、耐腐蚀性好、耐疲劳性能好、水稳定性好等优点，在国内外多座大跨径的钢桥面铺装中得到应用，但是不同于热塑性沥青路面，环氧沥青是热固性材料，存在容易开裂、严重影响钢桥面整体的服役耐久性。由于存在上述缺陷，随着使用年限的增加和繁重的交通负荷作用，环氧沥青混凝土桥面铺装出现了例如疲劳裂缝等病害；究其原因，主要是由于环氧沥青混凝土是非均质、温度敏感型多向性材料，其内部有很多微孔隙和微裂缝，这些材料本身的原始缺陷在温度和行车荷载的重复作用下就会不断演化发展，最终形成宏观疲劳裂缝，如果疲劳裂缝进一步发展就会产生疲劳破坏。因此研发具有优良抗疲劳裂缝的路面铺装材料具有重要的实际意义。有鉴于上述现有道路桥梁铺装用材料存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，研究一种超韧纤维复合树脂混凝土及其具体的制备方法，提高其抗裂缝性能，延长服役周期。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种超韧纤维复合树脂混凝土，通过组分的优化，提高材料的抗裂性能。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：本专利技术提出的超韧纤维复合树脂混凝土，包括如下重量份的各组分，超韧丙烯酸树脂浆体：9.5-15份高模量混杂短切纤维：1-2份级配矿料：100份橡胶粉：12-18份抗紫外线助剂：0.1-0.15份；其中超韧丙烯酸树脂浆体为活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂与聚氨酯单体的混合物。进一步优选的，其中超韧丙烯酸树脂浆体是由活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂MMR和聚氨酯单体PU按质量比2～10:1～6在加热条件下混合而成。进一步优选的，其中超韧丙烯酸树脂浆体是由活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂MMR和聚氨酯单体PU按质量比3～8:1～4在加热条件下混合而成。进一步优选的，其中超韧丙烯酸树脂浆体是由活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂MMR和聚氨酯单体PU按质量比5:3在40℃-50℃加热条件下混合而成；通过活性聚醚“柔性链段”无规则地贯穿至致密的丙烯酸树脂交联网络中，使得体系中的两组分材料之间产生协同效应，起到“强迫包容”作用，从而产生出比一般共混物更加优异的性能，提高交联网络链分子的柔顺性。在40℃-50℃条件下将柔性链段增韧改性后的丙烯酸树脂和聚氨酯单体混合，使得两组分材料达到良好的相容性、包容性，用聚氨酯单体固化丙烯酸树脂，可降低固化物内部的应力，提高玻璃化转变温度和抗热冲击性能，可以在不降低拉伸强度的条件下达到增韧的目的，采用此种改性方法能最大限度地抑制相分离过程，取得最好的互穿效果。进一步优选的，其中高模量混杂短切纤维为经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维、油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维和碳纤维的混合物。进一步优选的，经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维的长度为8～20mm，直径为5～30μm；油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维的长度为1～20mm，直径为5～30μm；碳纤维的长度为1～20mm，直径为1～15μm。进一步优选的，经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维GF长度为12mm，直径为13μm；油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维BF长度为6mm，直径为16μm；碳纤维CF长度为3mm，直径为6-7μm。进一步优选的，经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维与油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维和碳纤维的质量比为0.1～1:0.5～2:0.1～1。进一步优选的，经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维GF和油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维BF、碳纤维CF的质量比为0.35:1:0.65。通过在超韧树脂混凝土中掺入一定量的高模量混杂短切纤维，可以抑制混合料内部微裂纹的形成与增长，3mm碳纤维、6mm玄武岩纤维、12mm玻璃纤维所形成的乱向支撑体系，在经历超韧树脂混凝土内部的预存裂纹阶段、裂纹起裂阶段、裂纹的稳定扩展阶段三个阶段时，分阶段产生一种有效的二级加强效果，能较大幅度提高超韧树脂混凝土的抗裂性能，将其本身的脆性破坏转为屈服破坏，从而延长超韧纤维复合树脂混凝土的疲劳耐久性；其中，3mm碳纤维模量最高235GPa，对裂缝有更强的抑制作用，阻挡增加了裂纹开裂路径的曲折性，使其在预存裂纹阶段呈现缓慢增长；6mm玄武岩纤维模量次之，达到110GPa，同样对裂缝有很强的抑制作用，在裂纹起裂阶段起到一定的桥接作用，减少超韧树脂混凝土中原有微裂纹的数量和尺度，进而推迟宏观大裂缝的出现；12mm玻璃纤维模量最小为77GPa，在裂纹稳定扩展阶段，当裂纹绕过纤维继续扩展时，跨越裂纹的纤维将应力传递给未开裂的超韧树脂混凝土，使得裂纹尖端的应力集中程度得到缓和，从而有效延缓微裂缝向大裂缝的扩展。虽然纤维的加入对超韧树脂混凝土最大承载力的提高作用有限，但却能很明显地增加其断裂韧性。进一步优选的，级配矿料由不同粒径的玄武岩集料和矿粉按质量比(5-10mm):(3-5mm):(0-3mm):矿粉＝25:21.5:45:8.5干混组成。进一步优选的，橡胶粉为经聚酰胺进行表面活化处理而成的干拌橡胶粉。进一步优选的，橡胶粉为80目(0.18mm)和100目(0.15mm)经过研磨加工至平均粒径为0.1mm、并经聚酰胺试剂进行表面活化处理而成的干拌橡胶粉。在超韧丙烯酸树脂固化冷却的过程中，通过加入经过活化处理的干拌橡胶粉，分散其中的橡胶粒子受到流体静拉力的作用，与增韧体系受到负荷时产生的裂纹前端的应力场叠加，使颗粒或基体界面破坏而产生孔洞，孔洞产生的塑性体膨胀和颗粒与孔洞所诱发的剪切屈服变形导致裂纹尖端的钝化，从而达到减少应力集中和阻裂的作用，整体上提升了超韧纤维复合树脂混凝土的抗裂性能。进一步优选的，在超韧纤维复合树脂混凝土中加入抗紫外线助剂，是一种无毒无挥发、可溶于丙烯酸树脂浆体的乳白色针状结晶粉末；其中超韧丙烯酸树脂分子主链上的碳-碳键结合能不及300nm的紫外线能量高，故其内部分子结构在常年热光照下后会逐渐出现龟裂现象。通过紫外线助剂使得超韧纤维复合树脂混凝土材料对紫外线产生很强的屏蔽能力，有效捕获超韧丙烯酸树脂材料在紫外线作用下产生的活性自由基，从而发挥一定的光稳定效用，缓解超韧丙烯酸树脂材料在室外光照下的降解作用。本专利技术的第二个目的是提供一种超韧纤维复合树脂混凝土的制备方法，通过制备工艺的优化，提高材料的抗裂性能。本专利技术提出的超韧纤维复合树脂混凝土的制备方法，包括如下的操作步骤：(1)按质量比例计，将级配矿料100份和高模量混杂短切纤维1-2份在拌合设备中进行常温搅拌，制成干混料；(2)按质量比例计，将配制好的超韧丙烯酸树脂浆体9.5-15份倒入提前预热至50℃的拌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超韧纤维复合树脂混凝土，其特征在于：包括如下重量份的各组分，/n超韧丙烯酸树脂浆体：9.5-15份/n高模量混杂短切纤维：1-2份/n级配矿料：100份/n橡胶粉：12-18份/n抗紫外线助剂：0.1-0.15份；/n所述超韧丙烯酸树脂浆体为活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂与聚氨酯单体的混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种超韧纤维复合树脂混凝土，其特征在于：包括如下重量份的各组分，
超韧丙烯酸树脂浆体：9.5-15份
高模量混杂短切纤维：1-2份
级配矿料：100份
橡胶粉：12-18份
抗紫外线助剂：0.1-0.15份；
所述超韧丙烯酸树脂浆体为活性聚醚柔性链段增韧的改性丙烯酸树脂与聚氨酯单体的混合物。


2.根据权利要求1所述的超韧纤维复合树脂混凝土，其特征在于：所述高模量混杂短切纤维为经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维、油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维和碳纤维的混合物。


3.根据权利要求2所述的超韧纤维复合树脂混凝土，其特征在于：所述玻璃纤维的长度为8~20mm，直径为5~30μm；所述玄武岩纤维的长度为1~20mm，直径为5~30μm；所述碳纤维的长度为1~20mm，直径为1~15μm。


4.根据权利要求2或3所述的超韧纤维复合树脂混凝土，其特征在于：所述经过油性双氨基硅烷偶联剂表面处理过的玻璃纤维与油性环氧基硅烷偶联剂表面处理过的玄武岩纤维和碳纤维的质量比为0.1~1:0.5~2:0.1~1。


5.根据权利要求4所述的超韧纤维复合树脂混凝土，其特征在于：所述橡胶粉为经聚酰胺进行表面活化处理而成的干拌橡胶粉。


6.制备前述超韧纤维复合树脂混凝土的方法，其特征在于：包括如下操作步骤，
（1）按...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志祥，张辉，周橙琪，万建军，潘友强，吕浩，
申请(专利权)人：江苏长路交通工程有限公司，江苏中路工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32