一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土及其制备方法和应用

本发明属于自密实混凝土，具体涉及一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土及其制备方法和应用。

背景技术：

1、迄今为止，用于道路桥梁伸缩缝、路桥面修补等领域的材料一般要求粘结好、强度大、强度形成快，而普通沥青混凝土和水泥混凝土在服役过程中，都会因为荷载、温度、湿度等因素产生裂缝等路面病害，且在沥青混凝土的制备过程中需额外振捣，水泥混凝土的养护要求高、养护时间长，受环境影响大，因此寻找一种高强、强度形成快的材料作为修复材料迫在眉睫。

2、以环氧树脂为胶结料制备的自密实混凝土可快速固化，具有粘结性好、强度高等优点，该混凝土可满足这类修复材料的要求，可用于混凝土构件的粘结和修补、桥梁工程、飞机跑道、公路修造、混凝土结构裂缝补强加固等领域。与普通沥青混凝土相比，自密实混凝土不需要额外振捣；与普通水泥混凝土相比，自密实混凝土在浇筑后只需要较少的养护和维修，另外自密实混凝土具有良好的抗裂性，有助于减少裂缝的发生。目前，自密实环氧树脂混凝土道路材料成为发展最快的材料之一，但环氧树脂混凝土泛黄，低温易脆化。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土及其制备方法和应用，所得自密实环氧树脂混凝土机械性能好、材料韧性高且强度形成速率快，增强了混凝土的高温性能、提高其低温性能，解决了环氧树脂混凝土泛黄以及低温易脆化的问题。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、提供一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实混凝土，按质量百分数计，包括以下组分：环氧树脂粘结剂：10％-20％，废轮胎热解炭黑：5％-10％，增韧剂：0.2％-0.8％，减凝剂：0.1％-0.5％，粗骨料：20％-35％，钢渣细骨料：30％-45％，外掺料：2％-5％。

4、按上述方案，所述环氧树脂粘结剂包括环氧树脂和固化剂。

5、优选地，环氧树脂和固化剂的质量比为1:1～1:2。

6、优选地，环氧树脂的密度为1.1g/cm3～1.3g/cm3，25℃下的粘度为40000-45000cps；固化剂的密度为0.8g/cm3～1.2g/cm3，25℃下的粘度为45000-50000cps。

7、按上述方案，所述废轮胎热解炭黑的目数在40-80目之间。

8、按上述方案，所述废轮胎热解炭黑的倾注密度在0.3g/cm3～0.5g/cm3之间。

9、按上述方案，所述增韧剂为玄武岩纤维，其密度为2.6g/cm3～3.05g/cm3之间，纤维直径为8μm～14μm之间。

10、按上述方案，所述减凝剂为聚合物减凝剂，为羧酸类减凝剂、胺类减凝剂或硅油类减凝剂。所述减凝剂可增加其流动性，延长混凝土凝结时间，提高其施工和易性。

11、按上述方案，所述粗骨料为火山岩，其表观密度在2.8g/cm3～3.1g/cm3之间，吸水率为1.0％～1.5％，压碎值为9.6％～12.3％，洛杉矶磨耗值为5.6％～8.1％。

12、按上述方案，所述钢渣细骨料表观密度为3.2g/cm3～3.60g/cm3，吸水率为1.0％～2.2％，压碎值为11.4％～14.3％，洛杉矶磨耗值为9.3％～14.9％。

13、按上述方案，所述外掺料为矿粉，所述矿粉粒径小于0.6mm，ph＞7。所述矿粉可改善混凝土界面结构及胶凝材料级配组成，改善混凝土施工和易性，提高混凝土抗渗能力。

14、提供一种上述基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土的制备方法，包括以下步骤：

15、1)将环氧树脂粘结剂的环氧树脂和固化剂混合搅拌均匀后，加入减凝剂再混合均匀；

16、2)将骨料、外掺剂、增韧剂混合均匀；

17、3)将步骤1)中所得到的物料加入步骤2)所得的物料中混合均匀；

18、4)将废轮胎热解炭黑加入步骤3)所得到的物料中，搅拌使物料混合均匀，即得基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土。

19、按上述方案，所述步骤4)中，搅拌时长为50～70s。

20、提供一种上述基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实混凝土作为修复材料在道路桥梁伸缩缝、路桥面修补领域的应用。

21、本发明的有益效果如下：

22、1.本发明提供了一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实混凝土，以环氧树脂作为胶结料，协同废旧轮胎热解炭黑和工业废弃钢渣，再配合增韧剂、减凝剂、粗骨料和外掺料得到；所得自密实混凝土机械性能好、材料韧性高且强度形成速率快，增强混凝土的高温性能、提高其低温性能；此外热解炭黑还可以使混凝土外观的颜色加深，让混凝土更美观，便于夜间行车安全；本发明所得自密实混凝土解决了环氧树脂混凝土泛黄以及低温易脆化的问题，可作为修复材料广泛应用于道路桥梁伸缩缝、路桥面修补等领域。

23、2.本发明有效回收利用了废旧轮胎热解炭黑以及工业钢渣，减少了混凝土天然骨料的消耗，减轻了对环境的危害，实现了节能减排，还增强了混凝土的性能。

24、3.本发明制备中将原料简单物理混合即可，最后加入废轮胎热解炭黑有利于其在混凝土原料中分散均匀，制备工艺简单，条件温和，具有工业化应用前景。

技术特征：

1.一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实混凝土，其特征在于，按质量百分数计，包括以下组分：环氧树脂粘结剂：10％-20％，废轮胎热解炭黑：5％-10％，增韧剂：0.2％-0.8％，减凝剂：0.1％-0.5％，粗骨料：20％-35％，钢渣细骨料：30％-45％，外掺料：2％-5％。

2.根据权利要求1所述的高性能自密实混凝土，其特征在于，所述环氧树脂粘结剂包括环氧树脂和固化剂。

3.根据权利要求2所述的高性能自密实混凝土，其特征在于，所述环氧树脂粘结剂中，环氧树脂和固化剂质量比为1:1～1:2。

4.根据权利要求1所述的高性能自密实混凝土，其特征在于，所述废轮胎热解炭黑的目数在40-80目之间。

5.根据权利要求1所述的高性能自密实混凝土，其特征在于，所述增韧剂为玄武岩纤维，纤维直径为8μm～14μm之间。

6.根据权利要求1所述的高性能自密实混凝土，其特征在于，所述减凝剂为聚合物减凝剂，所述聚合物减凝剂为羧酸类减凝剂、胺类减凝剂或硅油类减凝剂。

7.根据权利要求1所述的高性能自密实混凝土，其特征在于，所述粗骨料为火山岩，其表观密度在2.8g/cm3～3.1g/cm3之间，吸水率为1.0％～1.5％，压碎值为9.6％～12.3％，洛杉矶磨耗值为5.6％～8.1％；所述钢渣细骨料表观密度为3.2g/cm3～3.60g/cm3，吸水率为1.0％～2.2％，压碎值为11.4％～14.3％，洛杉矶磨耗值为9.3％～14.9％；所述外掺料为矿粉，所述矿粉粒径小于0.6mm，ph＞7。

8.一种权利要求1-7任一项所述的基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中，搅拌时长为50～70s。

10.一种权利要求1-7任一项所述的基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实混凝土作为修复材料在道路桥梁伸缩缝、路桥面修补领域的应用。

技术总结本发明公开了一种基于废轮胎热解炭黑和钢渣的高性能自密实环氧树脂混凝土及其制备方法和应用。该混凝土按质量百分数计，包括：环氧树脂粘结剂10‑20％，废轮胎热解炭黑5‑10％，增韧剂0.2‑0.8％，减凝剂0.1‑0.5％，粗骨料20‑35％，钢渣细骨料30‑45％，外掺料2‑5％；通过将上述材料机械混合制备得到。所得自密实混凝土机械性能好、材料韧性高且强度形成速率快，增强混凝土的高温性能、提高其低温性能，解决了环氧树脂混凝土泛黄以及低温易脆化的问题；且混凝土外观颜色深，便于夜间行车安全；可作为修复材料广泛应用于道路桥梁伸缩缝、路桥面修补等领域；制备过程简单，环境友好，能耗低，适合应用推广。技术研发人员：李元元,韩素兰,马子嵘,杨龙清,沈逸伦,李俊,李奇凯,毕科峰,欧阳优受保护的技术使用者：武汉工程大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13