一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及線性熱膨脹系數(shù)的計(jì)算方法，具體地指一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法。本發(fā)明通過(guò)根據(jù)線性熱膨脹系數(shù)的測(cè)量方法，通過(guò)確定所需要的環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)，使用公式計(jì)算出所需要的環(huán)氧砂漿中環(huán)氧樹脂和填料的體積關(guān)系，再根據(jù)體積關(guān)系計(jì)算出質(zhì)量配比，得到符合使用環(huán)境的環(huán)氧砂漿的制作配方。本發(fā)明通過(guò)線性熱膨脹系數(shù)的計(jì)算公式，提供了一種簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確的計(jì)算環(huán)氧砂漿和環(huán)氧樹脂混凝土材料的配比方法，可廣泛的應(yīng)用于各種施工領(lǐng)域，能快速得到適合施工和使用環(huán)境下的環(huán)氧砂漿或者環(huán)氧樹脂混凝土，具有極大的推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及線性熱膨脹系數(shù)的計(jì)算方法，具體地指一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備 環(huán)氧砂漿和混凝土的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧砂漿是一種以環(huán)氧樹脂、固化劑與無(wú)機(jī)填料按一定比例混合配置而成的復(fù)合 材料，其中環(huán)氧樹脂的固化物是由環(huán)氧樹脂與固化劑交聯(lián)反應(yīng)形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的 高聚物，在土木工程應(yīng)用廣泛。
[0003] 環(huán)氧砂漿使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)因溫度變化造成的破壞，因此，在使用環(huán)氧砂漿時(shí)， 需要對(duì)其線性熱膨脹系數(shù)進(jìn)行測(cè)量，在滿足相關(guān)要求的情況下方可使用。但是，線性熱膨脹 系數(shù)的測(cè)量是一項(xiàng)耗時(shí)、耗力、耗費(fèi)的工作，精確的測(cè)量更是需要昂貴的儀器才能實(shí)現(xiàn)。而 且由于環(huán)氧砂漿中各原材料的成分、比例經(jīng)常變化，特別是研發(fā)階段，若對(duì)每一種試驗(yàn)比例 進(jìn)行線性熱膨脹系數(shù)的測(cè)試，將會(huì)消耗大量精力、財(cái)力、物力，也會(huì)嚴(yán)重影響研發(fā)的進(jìn)度和 質(zhì)量。因此，迫切需要找到一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、快速的方法計(jì)算出環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的就是要解決上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種利用線性熱膨脹系數(shù)制 備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法。
[0005] 本發(fā)明的試驗(yàn)測(cè)試方法基于《ASTM D696 Standard Test Method for Coefficient of Linear Thermal Expansion of Plastics Between-30°C and 30°C with a Vitreous Silica Dilatometer》標(biāo)準(zhǔn)中的線性熱膨脹系數(shù)的測(cè)試方法，具體測(cè)試方法的 示意圖見圖1，利用包裹在石英玻璃管4內(nèi)的樣本3在溫度變換中出現(xiàn)的膨脹變化，通過(guò)石 英玻璃棒5出現(xiàn)的高差變化來(lái)得到樣本3的具體膨脹變化的數(shù)值。
[0006] 本發(fā)明的原理如下：由于填料的線性膨脹系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于環(huán)氧樹脂，在環(huán)氧砂漿中， 填料都被環(huán)氧樹脂包裹，在降溫時(shí)，填料會(huì)限制一部分包裹樹脂的收縮，而樹脂則會(huì)增加所 包裹填料的收縮；升溫時(shí)，填料會(huì)限制一部分包裹樹脂的膨脹，而樹脂則會(huì)增加所包裹填料 的膨脹。為了便于分析環(huán)氧砂漿線性膨脹系數(shù)，做出如下假設(shè)：
[0007] (1)不考慮限制膨脹、收縮過(guò)程中，環(huán)氧樹脂、填料因限制作用產(chǎn)生的應(yīng)力造成的 變化；
[0008] (2)不考慮填料的嵌固效應(yīng)，認(rèn)為填料完全被環(huán)氧樹脂包裹；
[0009] (3)將填料抽象為立方體，包裹填料的環(huán)氧樹脂也劃分為均勻的立方體，不考慮各 立方體之間的限制作用；
[0010] (4)不考慮溫度梯度效應(yīng)，不考慮體積變形；
[0011]由于填料的彈性模量（一般為20-30Gpa之間）遠(yuǎn)大于環(huán)氧樹脂的彈性模量（一 般為0. 1-2. SGpa之間），在升溫或降溫過(guò)程中，填料對(duì)環(huán)氧樹脂的變形限制作用遠(yuǎn)大于環(huán) 氧樹脂對(duì)填料變形的限制作用，也即當(dāng)環(huán)氧樹脂材料被填料限制時(shí)，該被限制部分環(huán)氧樹 脂的線性熱膨脹系數(shù)可以等同于填料的線性熱膨脹系數(shù)。因此線性熱膨脹系數(shù)等于各材料 無(wú)約束時(shí)各材料線性熱膨脹系數(shù)按體積關(guān)系計(jì)算之和得出的線性熱膨脹系數(shù)減去其中環(huán) 氧樹脂被填料限制的收縮。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法， 其特征在于：根據(jù)施工使用環(huán)境，確定所需要的環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)，參照環(huán)氧 砂漿的線性熱膨脹系數(shù)a e選擇合適的環(huán)氧樹脂和填料（一般需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境，選擇性 能合適的環(huán)氧樹脂）；所述的填料為粒徑在4. 75mm?5. 50mm之間的石英砂或河砂；所述的 環(huán)氧樹脂的線性熱膨脹系數(shù)為Q1，所述的填料的線性熱膨脹系數(shù)為a 2;根據(jù)下列計(jì)算公 式，確定環(huán)氧樹脂和填料的體積關(guān)系：

【權(quán)利要求】
1. 一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法，其特征在于：根據(jù)施工使 用環(huán)境，確定所需要的環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)ae，參照環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù) α6選擇合適的環(huán)氧樹脂和填料；所述的填料為粒徑在4. 75mm?5. 50mm之間的石英砂或河 砂；所述的環(huán)氧樹脂的線性熱膨脹系數(shù)為ai，所述的填料的線性熱膨脹系數(shù)為α2;根據(jù)下 列i+笪公式，確宙環(huán)氬樹脂和埴料的體和關(guān)系：
其中：αe一一環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)； Q1 一一環(huán)氧樹脂的線性熱膨脹系數(shù)；α2-一填料的線性熱膨脹系數(shù)； V1環(huán)氧樹脂的體積； V2填料的體積； 所述的環(huán)氧樹脂和填料密度分別為Pi、P2，利用密度公式，計(jì)算出環(huán)氧樹脂和填料的 質(zhì)量配比；選取上述質(zhì)量配比的環(huán)氧樹脂和填料混合攪拌制備出環(huán)氧砂漿。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法，其特 征在于：所述的步驟2中選取的環(huán)氧樹脂的線性熱膨脹系數(shù)α^勺范圍為α，α'3. 5a
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種利用線性熱膨脹系數(shù)制備環(huán)氧砂漿和混凝土的方法， 其特征在于：所述的環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)為ae，確定環(huán)氧樹脂混凝土的線性熱膨脹 系數(shù)a。的取值范圍為0. 65ae〈a。〈〇.85ae;所述的向環(huán)氧砂漿中添加的碎石的線性熱膨 脹系數(shù)為a3;根據(jù)下列計(jì)算公式，確定環(huán)氧砂漿和碎石的體積比：
其中：a。一一環(huán)氧樹脂混凝土的線性熱膨脹系數(shù)；ae 一一環(huán)氧砂漿的線性熱膨脹系數(shù)； a3 一一碎石的線性熱膨脹系數(shù)； Ve一一環(huán)氧砂漿的體積； V3一一碎石的體積； 所述的環(huán)氧砂漿的密度為P3，碎石的密度為P4，利用密度公式，得出環(huán)氧砂漿與碎石 的質(zhì)量配比，選取該質(zhì)量配比的環(huán)氧砂漿和碎石混合攪拌制備出環(huán)氧樹脂混凝土。
【文檔編號(hào)】C04B26/14GK104446137SQ201410609307
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月3日
【發(fā)明者】王偉, 盛海軍, 李少芳, 吳俊明, 朱慈祥, 蘇云超 申請(qǐng)人:武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司