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，通過測試透水混凝土的抗壓強度、抗折強度、抗凍性能及透水系數(shù)來分析其性能的演變規(guī)律。結果表明，隨著2種樹脂摻量的增加，透水混凝土的7、28 d的抗壓強度、抗折強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%。

關鍵詞：透水混凝土；酚醛樹脂；環(huán)氧樹脂；耐久性

中圖分類號：TQ323.5" " " "文獻標志碼：A" " " "文章編號：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注，不少研究學者對其配合比的優(yōu)選開展設計。如提出了兩參數(shù)配合比實驗設計方法^[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]。通過進行多種對比試驗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系^[4]。透水混凝土往往廣泛應用于路面，因此透水混凝土的抗壓強度、抗折強度和耐久性是其使用壽命的關鍵因素。不少研究學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性能變化^[5]。在混凝土中加入不同的砂石，分析砂石對混凝土力學性能的影響^[6]。

近年來樹脂類材料對透水混凝土的性能有著很大的改進，但在透水混凝土中的應用比較少見^[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透水混凝土的抗壓強度、抗折強度及抗凍性能的影響。通過透水混凝土的滲透系數(shù)指標來分析樹脂類材料對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，水泥的強度等級直接決定了透水混凝土的強度、抗凍性及耐久性。試驗水泥由曲阜中達新型建材有限公司提供，水泥參數(shù)如表1所示。

粗骨料和細骨料是影響透水混凝土力學性能和耐久性能的關鍵材料之一，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-透水混凝土并對樹脂透水混凝土的性能進行測試。

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性，進而能夠充分拌合;（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）將混合物振搗密實入模；（4）將成型的試件置于25 ℃的烘箱中進行養(yǎng)護，養(yǎng)護一段時間后脫模，即樹脂透水混凝土試塊制備而成。隨后在濟南中路昌試驗機制造有限公司生產(chǎn)的萬能試驗機、浙江光年知新儀器有限公司生產(chǎn)的凍融循環(huán)試驗機中進行試驗測試。滲水系數(shù)由浙江路達機械儀器有限公司生產(chǎn)的滲水系數(shù)測定儀HDSS-II進行測定。

2"抗壓強度

不同樹脂摻量下的透水混凝土在7、28 d的抗壓強度變化規(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度先增加而后逐漸降低。這是因為當在透水混凝土中摻入樹脂時，能夠促進水泥的水化，從而導致水化進程加快，因此在第7 d時，透水混凝土強度有著明顯的提高；但隨著摻量的過度增加，會導致透水混凝土的抗壓強度逐漸降低，這是因為樹脂摻量過高時，會阻礙水泥漿的包裹作用，因此會造成透水混凝土抗壓強度下降^[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度，并且環(huán)氧樹脂對透水混凝土的強度提高比例比酚醛樹脂要大。因此，可以結合經(jīng)濟及耐久性要求選擇合適的樹脂作為摻合料。

3"抗折強度

不同樹脂摻量下透水混凝土在7、28 d的抗折強度變化規(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度先增加而后逐漸降低。這是因為當在透水混凝土中摻入樹脂時，樹脂可以有效的填充至水泥與砂石之間的空隙，從而密實透水混凝土，提高透水混凝土的抗折強度。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度。

4"抗凍強度

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)量損失率和抗壓強度損失率先減小而后逐漸上升。這是因為在凍融循環(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，從而導致質(zhì)量和抗壓強度的損失率下降；但當過量的樹脂摻量摻入時，對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。可見樹脂的摻入能夠提高透水混凝土的滲水系數(shù)，使得透水混凝土能夠發(fā)揮海綿的作用，加快排水。這主要是因為樹脂類材料的摻入可以降低用水量，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"結語

（1）當酚醛樹脂的摻量從0%增加到2%時，透水混凝土的抗壓強度、抗折強度均逐漸增加；質(zhì)量損失率逐漸下降。但當超過2%的摻量時，透水混凝土的抗壓強度、抗折強度卻逐漸下降，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）當環(huán)氧樹脂的摻量從0%增加到3%時，透水混凝土的抗壓強度、抗折強度均逐漸增加；質(zhì)量損失率逐漸下降。但當超過3%的摻量時，透水混凝土的抗壓強度、抗折強度卻逐漸下降，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。

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收稿日期：2023-09-15；修回日期：2023-12-12

作者簡介：唐劍濤（1973-），男，高級工程師，國家一級建造師，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，正高級工程師，教授，國家一級建造師，主要從事教學與工程管理研究;E-mail：13939676800@163.com。

基金項目：國家自然科學基金（項目編號：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.