[发明专利]一种木焦油-甲醛改性的环氧树脂透水混凝土及其制备方法

说明书

本发明属于透水路面材料成型加工技术领域，具体涉及改性环氧树脂合成及改性环氧树脂透水混凝土制备方法。采用木焦油‑甲醛改性剂对环氧树脂进行改性，将获得的改性环氧树脂与水泥、粗骨料按一定质量份数进行均匀搅拌，注入模具固化成型，20℃养护28d，制得高性能且环境友好的改性环氧树脂透水混凝土，本发明制备方法可以降低环氧树脂胶凝材料的制备成本，解决透水混凝土强度低、易开裂、脱粒掉渣、耐久性差等问题，所得的透水混凝土材料具有很高的抗折强度与抗压强度。

技术领域

本发明属于透水路面材料成型加工技术领域，具体涉及改性环氧树脂合成及改性环氧树脂透水混凝土制备方法。

背景技术

近年来，随通行车数量不断增加，依传统路面设计体系的道路往往在服役年限内就被病害侵蚀，水损害是其中主导因素之一。透水混凝土路面能有效减少道路水损害，显著提高路面的服役寿命。目前，对于传统的不透水路面，仅20%~30%的降水能渗入地下，阻碍了地表水对地下水的循环补充，遇过度降水则径流短时间增大，会导致排水系统的负荷极大增高，往往会在城市造成内涝风险。大面积的不透水路面不但导致“逢雨必涝”现象频频发生，也是造成“热岛效应”的重要因素。冬季不透水路面易结冰，也使道路安全性极大降低。透水性路面具有近于天然土壤和草坪的生态优势，加强了水热在地表及大气间循环交换，有效缓解了城市的“热岛效应”。构成透水混凝土的成分主要为粗骨料和胶凝材料，其中粗骨料颗粒表面包裹的胶凝材料是粘结层形成的主体。骨料颗粒与胶凝材料胶结形成复合结构，其多孔堆积的特征使混凝土内部存在大量孔径不等的连通孔隙，尺寸从微米到毫米不等。由于透水混凝土具有良好的渗透性能，允许降水直接从铺装结构下渗排出，可有效减少雨水对路面的破坏，以及水的流动、漂移和眩目光线造成的危害。透水混凝土的实际结构特征为蜂窝状，此结构可使轮胎与路面间的摩擦系数增高，摩擦力增大，使行车的舒适程度提升。然而，一般水泥砂浆对骨料颗粒表面的包覆力较低，以致骨料颗粒之间界面结合力弱，导致透水混凝土强度低、耐久性差等问题频频发生。在车流量较高的路段，一般的透水路面难以抵抗车轮交变载荷的冲击破坏。

透水混凝土中水泥浆作为胶凝材料的主要成分，约占骨料质量的25%。从结构来看，胶凝材料将骨料表面包覆，并形成点接触，经硬化后得到骨架——孔隙结构，其抗压、抗折强度及孔隙率一般分别为20~25MPa、3.0~5.5MPa和10%~25%。透水混凝土的强度依赖于其粗骨料的骨架结构，通过特殊工艺，可使其形成贯通性孔隙，以满足路用铺面的性能及要求。但一般的水泥基透水混凝土存在抗折抗压强度低、抗裂性小、脆性大等缺点，部分透水路面在服役后不久便出现裂缝及脱粒掉渣现象，难以满足铺面的性能要求，导致应用范围受限。近年来环氧树脂类透水混凝土得到了广泛重视。环氧树脂透水混凝土（Epoxy resinpervious concrete）又名胶粘石，其构成组分为环氧树脂及其胶结的骨料颗粒。由于骨料包覆的树脂层较单薄，因此可采用合理配合比，在强度不变的情况下提高其孔隙率。但环氧树脂价格昂贵，且环氧树脂类透水混凝土耐久性差，尤其在紫外线及温度的双重作用下极易老化、脆化。因此研究价格低廉及耐久性好的聚合物透水混凝土具有重要意义。

本发明以木材剩余物热解气化制取燃气时产生的副产物——木焦油为原料，通过其与甲醛产生Mannich反应，以其反应产物作为环氧树脂的改性剂，并以改性环氧树脂与水泥的混合物作为胶凝材料制备透水混凝土。木焦油与甲醛均来源广泛，价格低廉，两者反应过程中产生的水分可与水泥均匀混合，形成水泥浆，对骨料也具有良好的胶结作用。因此，改性环氧树脂与水泥形成的胶凝材料与骨料间具有良好的相容性，克服了环氧树脂价格昂贵、脆性大及抗裂性差等缺点。本发明制备的木焦油-甲醛改性环氧树脂能有效吸收混凝土中的断裂能量，提高其韧性，有效减缓微裂缝的产生及扩展，从而提高了透水混凝土综合性能，降低了制备成本。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种木焦油-甲醛改性的环氧树脂透水混凝土及其制备方法，以降低环氧树脂胶凝材料的制备成本，解决透水混凝土强度低、易开裂、脱粒掉渣、耐久性差等问题。依本发明制得的改性环氧树脂透水混凝土价格低廉，且具有很好的抗压性能、抗折性能及耐久性能。