环氧树脂改性混凝土

环氧树脂含量对试件强度的影响
试验材料
1)水泥:桔洲牌P· OII32.5普通硅酸盐水泥. 2)集料:采用的粗、细集料均为玄武岩碎石。颗粒粒径界于2. 36 ~20 mm之间，连续级配。 3)粉煤灰:低钙1级灰需水量比0. 95,密度2. 2KG/M3，细度镇≤12%
4)水性环氧树脂及其固化剂为巴陵石化公司生产。
PART ONE
聚合物混凝土定义
聚合物混凝土，简称PC，是指聚合物作胶结材料的混凝土，又常称为树脂混凝土或
塑料混凝土 相比水泥混凝土有如下优点：
★更高的抗渗透性 ★优良的耐久性（包括耐水、耐冰冻、耐腐蚀等） ★强度发展快
★与大多数材料粘附性好，是优秀的快速修补材料
PC的力学性能
抗压强度
疲劳和蠕变
普通混凝土和改性混凝土的抗压、抗折强度 （MPa）
环氧树脂含量对试件强度的影响
未加环氧树脂混凝土断面SEM图（2000倍）
加环氧树脂混凝土断面SEM图（2000倍）
对比掺与不掺环氧树脂的混凝土断面微观结构可以看出，在未改性的混凝土断面结构中 材料内部留下大量的空隙，不够紧密，不利于混凝土整体强度。当环氧树脂掺入混凝土后， 使得水泥混凝土界面区粘结紧密，空隙和收缩率减小，使混凝土致密，从而改善了混凝土 的韧性，使其变形能力得到提高。
聚合物混凝土
目录
01 02 03
聚合物混凝土 环氧树脂改性混凝土 环氧树脂改性混凝土的应用 环氧树脂改性混凝土展望
04
聚合物在混凝土中应用分类
聚合物混凝土（Polymer concrete）
聚合物改性混凝土（Polymer-modified concrete）
聚合物浸渍混凝土（Polymer impregnated concrete）
[7]环氧树脂混凝土抗压强度和弹性模量的试验研究[J]. 李宇峙,李家庆,李星星,刘克非.公路. 2007(09）
参考文献
[8]水性环氧树脂改性水泥砂浆性能的研究[J]. 杨相玺,程贤甦. 西安工程科技学院学报. 2007(06) [9]金玉杰,肖力光. 环氧树脂混凝土研究现状及其应用[J]. 吉林建筑工程学院学报,2011,(01):37-40. [10]环氧树脂混凝土抗压强度和弹性模量的试验研究[J]. 李宇峙,李家庆,李星星,刘克非. 公路. 2007(09)
环氧树脂含量对试件强度的影响
环氧树脂含量对试件强度的影响
环氧树脂含量越多，对混凝土改性越有利。从施工角度来说，水性环氧树脂掺量越多，还 原出来的环氧树脂量也越多，使得整个水泥砂浆的粘性也越大，施工操作也越困难.考虑到 经济因素，建议环氧树脂加入量为3. 0%左右。
环氧树脂含量对试件强度的影响
由表可知，树脂改性混凝土的抗压、抗折强度均大于普通水泥砂浆的抗压、抗折强度， 说明水性环氧树脂的掺入对混凝土力学性能的提高比较明显。
疲劳试验加载方式示意图
环氧树脂改性混凝土的疲劳性能研究
注:表中沥青混凝土在 300、350Чɛ 下的疲劳 寿命，环氧树 脂混凝土在200、 300Чɛ下的疲劳寿命和 水泥混凝土在50、70 Чɛ下的疲劳寿命
微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能
抢修材料以其快硬高强、凝结时间 可调、耐久性能好等优点应用于军 事工程抢修抢建和灾后快速修复中。
参考文献
[1]环氧树脂混凝土在钢桥面铺装中的应用研究[D]. 李家庆.长沙理工大学 2007 [2]刘其城,李强,徐协文. 环氧树脂混凝土力学性能及增强机理[J]. 长沙理工大学学报(自然科学 版),2009,(03):28-32 [3]刘克非. 环氧树脂混凝土的疲劳性能研究[J]. 中外公路,2010,(05):297-300 [4]雷运波,蒋懋,陈辉国,张力. 微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能[J]. 建筑材料学 报,2013,(04):599-602
PART THREE
环氧树脂改性混凝土的疲劳性能研究
钢桥面板由于在加载条件下其纵肋 和主梁腹板产生大的变形，往往会 引起开裂，所以钢桥面板铺装所使 用的材料必须能够承受这种变形的 反复出现。
环氧树脂改性混凝土的疲劳性能研究
试验材料 ★粗、细集料。均应洁净、干燥、无风化、无杂质; 且质量均应符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工 技术规范》的要求。 ★填料。宜采用憎水性石料经磨细得到干燥、洁净 的矿粉;建议采用石灰岩矿粉，但其用量不宜超过总 量的2% ★胶粘剂。选择合适的环氧树脂、固化剂、增韧 剂、稀释剂、偶联剂、促进剂及添料配制而成。
弹性模量
剪切强度
常见抗压强度在80100MPa
PC疲劳寿命比普通混 凝土的长；蠕变为混 凝土的2-3倍
具有非常好的韧性
2-26MPa 处于拉伸强度和压
缩强度之间
PART TWO
MARKETING
环氧树脂改性混凝土主要成分
是一种含有环氧基的高分子聚合物，由环氧氯丙烷及二酚基丙烷(双酚A)在碱的作用 下缩聚而成的液体树脂。 是线性结构的热塑性聚合物，加热呈塑性，本身不会硬化，当加入一定量硬化剂后， 经室温放置或加热处Baidu Nhomakorabea后，与固化剂发生交联固化反应，变为不溶于水的坚固体型网状 结构的巨大分子高聚物，其性能亦能由热塑性变为热固性。固化后显出强度高、粘结力 大、收缩性小及化学稳定性好等特点。
PART FOUR
EXPECTATIONS
未来展望
(1)目前环氧树脂混凝土使用成本较高。因此探明聚合物颗粒在聚合物拌和混凝土初期出现的吸附及 其机理，提高聚合物利用率和降低使用成本提供理论依据为未来的一个研究方向。 (2)关于环氧树脂混凝土的骨料要求与普通混凝土有什么不同，目前还没有深入研究，因此可对环氧 树脂混凝土的级配、集料研究、骨料粒度分布等方面进行研究。 (3)探明环氧树脂在环氧树脂混凝土中存在的二次成膜现象及其对水泥水化速率、水化产物形态、界 面过渡区的影响程度，为提高水溶性聚合物的使用效果提供理论依据。 (4)由于环氧树脂对固化温度极为敏感，对不同固化温度下的施工间歇时间有待进一 步研究。 (5)粘合性能是旧混凝土修复是否完美的的重要影响因素，因此环氧树脂修复材料与 原混凝土的粘合机理的研究还有待深入。 (6)环氧树脂混凝土在不同工作环境下的性能发挥问题。尤其在高寒地区，海风影响 地区的性能是否满足要求有待深入探究。 (7)环氧树脂混凝土施工过程中需要加入不同的外加剂，施工过程不便，因此能简化 施工流程的一体性环氧树脂混凝土还有待开发，。
★自制微波辐射器 ★美国产MTS810万能材料试压机
微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能
不同固化条件下环氧树脂混凝土抗压强度
采用微波固化方式仅需10 min.由此可见，微波固化方式可以很 大程度地提高环氧树脂混凝土的固化速率.
微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能
环氧树脂混凝土与原混凝土路面的黏结性能
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环氧树脂混凝土主要成分
主要作用是使热塑性、线型环氧树脂交联成体型网状巨大分子，成为不溶于水的硬化产物。
硬化后的环氧树脂虽有较高的强度，但较脆、抗冲击力差，加放增塑剂或增韧剂的主要作 用是增加环氧树脂的韧性，提高抗弯强度和抗冲击性能.增塑剂不参与固化反应，只起润滑作 用，并随着时间的延长而挥发掉，将失去增韧的作用。
微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能
环氧树脂混凝土与原混凝土路面的黏结性能
由表7可知，水泥-还氧树脂混凝土试件的劈拉强度与原试件的劈拉强度基本相近.从劈裂破坏位置 以及破坏断面看，新的劈裂破坏而出现在水泥混凝土上而未发生在黏结界而处，可见微波固化环氧树 脂混凝土与原水泥混凝土界面黏结良好.
与原混凝土结构黏结质量良好，是保证道路抢修质量和耐久性能的关键. TJ 073.1-2001《公路水泥 混凝土路而养护技术规范》附录A 3. 3. 1规定:若新老混凝土连接强度好，则新旧混凝土结合处剪切强 度应达到混凝土整体强度的55%.
微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能
试验方法 将龄期为60d的C30混凝土立方体试件(10 cm X 10 cm X 10 cm)通过劈裂抗拉试验劈开，清理掉表 而松动的砂浆及骨料，将半立方体试件放入模具中 制成水泥-环氧树脂混凝土试件，在微波条件下辐射 10 min进行固化，待试件温度降为室温后即对试件 进行劈拉试验。
环氧树脂改性混凝土的疲劳性能研究
试验方法 采用英国进口的UTM伺服液压试验机HYD25，对环氧树脂混凝土、水泥混凝土和沥青混凝土 进行四点加载小梁弯曲疲劳试验，加载方式如图所 示。试验控制模式为常应变法，加载波形为正弦曲 线，加载频率为10 Hz，试验温度为15℃。此研究采 用轮碾压实成型方法制备50 mmX 350 mmX 400 mm车辙试件，再用切割机切割成50 mmX 50 mmX 400 mm的小梁试件。
[5]ＳＵＧＡＭＡ Ｔ，ＫＵＫＡＣＫＡ Ｌ Ｅ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕ ｍｍｏｎｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｍｅｎｔｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｈｏ ｓｐｈａｔｅＳｏｌｕｔｉｏｎｓ［J］．Ｃｅｍ Ｃｏｎｅｒ Ｒｅｓ， １９８３，１３（４）：４９９． ［6］ＤＩＮＧ Ｚ，ＬＩＺＪ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔ ｅｎｔｓ ｏｎｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈｏ－ｓｉｌｉｃ ａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ［Ｊ］．Ｃｅ－ｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ， ２００５，２７（１）：１１－１８．
添加稀释剂的主要作用在于降低环氧树脂粘度，便于胶粘剂浸润骨料、基层表面，提高粘结力，增加体积 和填料含量，同时可以控制环氧树脂与固化剂的反应热，延长使用时间.常用稀释剂有丙酮、甲苯、二甲苯等。 填充料的用途不仅可以减少环氧树脂用量、降低成本，而且还能使环氧树脂胶粘剂的性能进一步改善，减 少胶粘剂的热胀系数、收缩率、放热温度，增加热导率和粘结力，提高稳定性，消除固化物中的成型应力等工艺 性能.常用的填充料有水泥、砂、石、石英粉等。
微波固化环氧树脂混凝土路面抢修材料的力学性能
试验材料 ★环氧树脂:双酚A型E51(中昊晨光化工研究院);固化剂:聚酰胺 V125(德国科宁V-125); ★稀释剂:环氧丙烷丁基醚(深圳恒丰化工有限公司).混合料采用 AC13集料级配, ★材料配比为M(环氧树脂):M(固化剂):M(稀释剂)=2.0:1.0： 0.3;M(集料):M(胶凝体系)=10:1. 试验方法