酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂改性透水混凝土性能演變規(guī)律研究

doi：10.3969/j.issn.1001-5922.2024.02.017

摘 要：為制備高性能透水混凝土，在透水混凝土中分別摻入不同含量的酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂，通過測(cè)試透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、抗凍性能及透水系數(shù)來分析其性能的演變規(guī)律。結(jié)果表明，隨著2種樹脂摻量的增加，透水混凝土的7、28 d的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度先增加而后逐漸降低；透水混凝土的質(zhì)量損失率和抗壓強(qiáng)度損失率先減小而后逐漸上升；透水混凝土的滲水系數(shù)增加。2種樹脂均能有效提高透水混凝土的4種性能，并且環(huán)氧樹脂比酚醛樹脂的效果更好。酚醛樹脂的最佳摻量為2%，環(huán)氧樹脂的最佳摻量為3%。

關(guān)鍵詞：透水混凝土；酚醛樹脂；環(huán)氧樹脂；耐久性

中圖分類號(hào)：TQ323.5" " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " "文章編號(hào)：1001-5922（2024）02-0062-03

Study on the evolution of properties of phenolic resin and epoxy resin modified permeable concrete

TANG Jiantao1，ZHNAG Qizhi2

（1.Runan County Housing Municipal Engineering Quality and Safety Technology Center，Runan 463300，Henan China;

2.Huanghuai University，Zhumadian 463000，Henan China）

Abstract：In order to prepare high-performance permeable concrete，phenolic resin and epoxy resin with different contents were added into the permeable concrete，and the evolution of the properties was analyzed by testing the compressive strength，flexural strength，frost resistance and permeability coefficient of permeable concrete.The test results showed that with the increase of resin content，the compressive strength and flexural strength of 7 d and 28 d of pervious concrete first increased and then gradually decreased，the mass loss rate and compressive strength loss of permeable concrete first decreased and then gradually increased，and the water permeability coefficient of permeable concrete increased all the time.Therefore，the two resins could effectively improve the four properties of pervious concrete，and the effect of epoxy resin was better than that of phenolic resin.The optimal content of phenolic resin was 2%，while the optimal content of epoxy resin was 3%.

Key words：Permeable concrete;phenolic resin;epoxy resin;durability

隨著“海綿城市”這一概念的提出，越來越多的研究學(xué)者致力于解決城市內(nèi)澇等民生問題。而透水混凝土具有良好的透氣性和透水性得到廣泛的關(guān)注，不少研究學(xué)者對(duì)其配合比的優(yōu)選開展設(shè)計(jì)。如提出了兩參數(shù)配合比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法^[1]。以混凝土的基本原材料作為主要材料，通過體積法來制備混凝土的最佳配合比^[2]。通過進(jìn)行多種對(duì)比試驗(yàn)得出了最佳的配合比^[3]。分析了不同的溫濕度循環(huán)作用下透水混凝土的性能演變關(guān)系^[4]。透水混凝土往往廣泛應(yīng)用于路面，因此透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和耐久性是其使用壽命的關(guān)鍵因素。不少研究學(xué)者開展了改良混凝土的研究，在混凝土中摻入不同的纖維來分析透水混凝土的力學(xué)性能變化^[5]。在混凝土中加入不同的砂石，分析砂石對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響^[6]。

近年來樹脂類材料對(duì)透水混凝土的性能有著很大的改進(jìn)，但在透水混凝土中的應(yīng)用比較少見^[7]。

因此研究選擇酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂材料，通過摻入不同的摻量來研究其對(duì)透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及抗凍性能的影響。通過透水混凝土的滲透系數(shù)指標(biāo)來分析樹脂類材料對(duì)透水混凝土的透水性能的影響。

1"材料與方法

在制備透水混凝土中，水泥的強(qiáng)度等級(jí)直接決定了透水混凝土的強(qiáng)度、抗凍性及耐久性。試驗(yàn)水泥由曲阜中達(dá)新型建材有限公司提供，水泥參數(shù)如表1所示。

粗骨料和細(xì)骨料是影響透水混凝土力學(xué)性能和耐久性能的關(guān)鍵材料之一，其由北京勝美龍建材有限公司提供，并且符合透水混凝土路面技術(shù)規(guī)范的要求，粗骨料參數(shù)如表2所示。

為研制新型透水混凝土，將某公司生產(chǎn)的酚醛樹脂（0.8元/kg），其配合比為：酚醛樹脂∶固化劑∶稀釋劑=1∶0.2∶0.12，其中固化劑選用碳酸丙烯酯，稀釋劑選用丙酮。環(huán)氧樹脂（0.6元/kg）也由該公司生產(chǎn)，其配合比為：環(huán)氧樹脂∶固化劑∶稀釋劑=1∶0.3∶0.14，其中固化劑選用三乙烯四胺，稀釋劑選用丙酮。這2種樹脂類材料分別以水泥質(zhì)量的1%、2%、3%、4%、5%的含量摻入至透水混凝土中，從而制備樹脂-透水混凝土并對(duì)樹脂透水混凝土的性能進(jìn)行測(cè)試。

按照配合比及各種摻量的要求制作透水混凝土試塊：（1）在制備樹脂-透水混凝土試樣前，先將上述原材料放入40 ℃烘箱中烘熱4 h，以保證樹脂膠體的流動(dòng)性，進(jìn)而能夠充分拌合;（2）然后將2類骨料分別加入5種不同含量的酚醛樹脂/環(huán)氧樹脂中拌合均勻;（3）將混合物振搗密實(shí)入模；（4）將成型的試件置于25 ℃的烘箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)一段時(shí)間后脫模，即樹脂透水混凝土試塊制備而成。隨后在濟(jì)南中路昌試驗(yàn)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的萬能試驗(yàn)機(jī)、浙江光年知新儀器有限公司生產(chǎn)的凍融循環(huán)試驗(yàn)機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。滲水系數(shù)由浙江路達(dá)機(jī)械儀器有限公司生產(chǎn)的滲水系數(shù)測(cè)定儀HDSS-II進(jìn)行測(cè)定。

2"抗壓強(qiáng)度

不同樹脂摻量下的透水混凝土在7、28 d的抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律如圖1所示。

由圖1可知，隨著樹脂摻量的增加透水混凝土的抗壓強(qiáng)度先增加而后逐漸降低。這是因?yàn)楫?dāng)在透水混凝土中摻入樹脂時(shí)，能夠促進(jìn)水泥的水化，從而導(dǎo)致水化進(jìn)程加快，因此在第7 d時(shí)，透水混凝土強(qiáng)度有著明顯的提高；但隨著摻量的過度增加，會(huì)導(dǎo)致透水混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸降低，這是因?yàn)闃渲瑩搅窟^高時(shí)，會(huì)阻礙水泥漿的包裹作用，因此會(huì)造成透水混凝土抗壓強(qiáng)度下降^[8]。由此得出，酚醛樹脂的最佳摻量為2%，環(huán)氧樹脂的最佳摻量為3%；2種樹脂均能有效的提高透水混凝土的抗壓強(qiáng)度，并且環(huán)氧樹脂對(duì)透水混凝土的強(qiáng)度提高比例比酚醛樹脂要大。因此，可以結(jié)合經(jīng)濟(jì)及耐久性要求選擇合適的樹脂作為摻合料。

3"抗折強(qiáng)度

不同樹脂摻量下透水混凝土在7、28 d的抗折強(qiáng)度變化規(guī)律如圖2所示。

由圖2可知，隨著樹脂摻量的增加透水混凝土的抗折強(qiáng)度先增加而后逐漸降低。這是因?yàn)楫?dāng)在透水混凝土中摻入樹脂時(shí)，樹脂可以有效的填充至水泥與砂石之間的空隙，從而密實(shí)透水混凝土，提高透水混凝土的抗折強(qiáng)度。由此得出，酚醛樹脂的最佳摻量為2%，環(huán)氧樹脂的最佳摻量為3%。2種樹脂均能有效的提高透水混凝土的抗折強(qiáng)度。

4"抗凍強(qiáng)度

不同樹脂摻量下透水混凝土100次凍融循環(huán)后的質(zhì)量損失率與抗壓強(qiáng)度損失率如圖3所示。

由圖3可知，隨著樹脂摻量的增加透水混凝土的質(zhì)量損失率和抗壓強(qiáng)度損失率先減小而后逐漸上升。這是因?yàn)樵趦鋈谘h(huán)作用下，透水混凝土在靜水壓力和滲透壓力的共同作用下使得膠凝材料從混凝土表面開始由外向內(nèi)脫落，從而導(dǎo)致質(zhì)量和抗壓強(qiáng)度的損失率下降；但當(dāng)過量的樹脂摻量摻入時(shí)，對(duì)透水混凝土的抗凍性能起到反作用^[9]。由此得出，酚醛樹脂的最佳摻量為2%，環(huán)氧樹脂的最佳摻量為3%；2種樹脂均能有效的提高透水混凝土的抗凍性能，并且環(huán)氧樹脂對(duì)比酚醛樹脂的效果更好。

5"滲透系數(shù)

在透水混凝土中摻入酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂，得到摻量與滲水系數(shù)的演變關(guān)系，如圖4所示。

由圖4可知，隨著樹脂摻量的增加透水混凝土的滲水系數(shù)一直增加?？梢姌渲膿饺肽軌蛱岣咄杆炷恋臐B水系數(shù)，使得透水混凝土能夠發(fā)揮海綿的作用，加快排水。這主要是因?yàn)闃渲惒牧系膿饺肟梢越档陀盟?，這樣也就減少了透水混凝土孔隙中的水分，提高了透水混凝土的滲透系數(shù)^[10]。

6"結(jié)語

（1）當(dāng)酚醛樹脂的摻量從0%增加到2%時(shí)，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均逐漸增加；質(zhì)量損失率逐漸下降。但當(dāng)超過2%的摻量時(shí)，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度卻逐漸下降，而質(zhì)量損失率逐漸上升。隨著摻量的持續(xù)增加，透水混凝土的滲透系數(shù)也持續(xù)增加;

（2）當(dāng)環(huán)氧樹脂的摻量從0%增加到3%時(shí)，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度均逐漸增加；質(zhì)量損失率逐漸下降。但當(dāng)超過3%的摻量時(shí)，透水混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度卻逐漸下降，而質(zhì)量損失率逐漸上升。隨著摻量的持續(xù)增加，透水混凝土的滲透系數(shù)也持續(xù)增加;

綜上所述，酚醛樹脂的最佳摻量為2%，環(huán)氧樹脂的最佳摻量為3%；2種樹脂均能有效的提高透水混凝土的4種性能，并且環(huán)氧樹脂比酚醛樹脂的效果更好。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張朝輝，王沁芳，楊江金，等.透水混凝土配合比研究與設(shè)計(jì)[J].混凝土，2008（6）：120-122.

[2]程娟，楊楊，陳衛(wèi)忠.透水混凝土配合比設(shè)計(jì)的研究[J].混凝土，2006（10）：81-84.

[3]梁健，杜喜凱，施建蕊，等.透水再生混凝土性能的試驗(yàn)研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，41（2）：134-138.

[4]朱榆萍，姚勇，陳代果，等.透水混凝土與水泥混凝土路面溫濕度試驗(yàn)研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2016，42（3）：75-79.

[5]郭磊，劉思源，陳守開，等.纖維改性再生骨料透水混凝土力學(xué)性能透水性和耐磨性研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2019，35（2）：161-168.

[6]付立彬，付曉彥，付培江，等.透水混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].四川建筑科學(xué)研究，2010，36（6）：195-199.

[7]李地紅，代函函，高群，等.發(fā)光樹脂透水混凝土的制備及性能研究[J].熱固性樹脂，2019，34（6）：36-40.

[8]程興旺，張超，冉旭勇，等.納米SiO2改性傳統(tǒng)陶?；炷良傲W(xué)性能研究[J].粘接，2023，50（10）：90-93.

[9]冀光，張杏芝，趙奕安.聚乙烯/聚丙烯纖維混凝土耐高溫性能測(cè)試研究[J].粘接，2023，50（9）：1-3.

[10]辛照東.聚乙烯醇纖維改性混凝土的制備及耐久性試驗(yàn)[J].粘接，2023，50（11）：145-148.

收稿日期：2023-09-15；修回日期：2023-12-12

作者簡(jiǎn)介：唐劍濤（1973-），男，高級(jí)工程師，國家一級(jí)建造師，主要從事工程質(zhì)量監(jiān)督研究；E-mail：944840400@qq.com。

通訊作者：張啟志（1968-），男，正高級(jí)工程師，教授，國家一級(jí)建造師，主要從事教學(xué)與工程管理研究;E-mail：13939676800@163.com。

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：51808509）。

引文格式：唐劍濤，張啟志.酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂改性透水混凝土性能演變規(guī)律研究[J].粘接，2024，51（2）：62-64.