环氧树脂掺量对发光树脂透水混凝土性能的影响

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.210413

摘要/Abstract

摘要：

选择环氧树脂E51作为改性填料，制备出一系列不同树脂质量分数（0%、2%、4%和6%）的发光树脂透水混凝土。环氧树脂的引入使发光树脂透水混凝土的抗压强度和抗折强度均得到了提高，且随着树脂掺量的增加呈现出先升高后降低的趋势，在树脂质量分数为4%时，抗压强度和抗折强度均达到最大值21.7和6.11 MPa，发光树脂透水混凝土的透水系数随着环氧树脂质量分数的增加呈现出先降低后升高的趋势，在4%时透水系数最低为5.1 mm/s。微观形貌分析发现未经改性的环氧树脂透水混凝土的断面处有明显的裂痕和气孔，整体结构较为疏松，在引入环氧树脂后，裂痕和气孔的数量明显减少，整体结合较为紧密，发光树脂透水混凝土的发光时间与树脂质量分数关系不大，且发光透水混凝土在光照1 h下可以保持超过5 h的较为高效的发光时间。

关键词: 环氧树脂, 透水混凝土, 长余辉材料, 透水性, 力学性能, 微观形貌, 发光性能

Abstract:

Epoxy resin E51 is selected as the modified filler to prepare a series of luminous resin water-permeable concretes with different resin mass fraction （0%， 2%， 4%， 6%）. The introduction of epoxy resin improves the compressive strength and flexural strength of luminous resin permeable concrete， and with the increase of the resin content， it shows a trend of increasing followed by decreasing. When the resin content is 4%， the compressive strength and flexural strength both reach the maximum values of 21.7 MPa and 6.11 MPa. The water permeability coefficient of luminescent resin permeable concrete shows a trend of decreasing followed by increasing with the increase of epoxy resin content. The lowest water permeability coefficient is 5.1 mm/s at 4%. The microscopic morphology analysis reveals that the cross-section of the unmodified epoxy resin permeable concrete has obvious cracks and pores， and the overall structure is relatively loose. After the introduction of epoxy resin， the number of cracks and pores is significantly reduced， and the overall integration is tighter. The luminescence time of the luminescent resin permeable concrete has little relationship with the resin content， and the luminescent permeable concrete can maintain a more efficient luminescence time of more than 5 h under 1 h of light.

Key words: Epoxy resin, Permeable concrete, Long afterglow material, Water permeability, Mechanical properties, Microscopic morphology, Luminous properties

中图分类号:

O633.1

唐永鑫, 聂立武. 环氧树脂掺量对发光树脂透水混凝土性能的影响[J]. 应用化学, 2022, 39(11): 1665-1671.

Yong-Xin TANG, Li-Wu NIE. Effect of Epoxy Resin Content on the Performance of Luminous Resin Permeable Concrete[J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 2022, 39(11): 1665-1671.

图/表 7

表1 混凝土的质量分数配比

Table 1 Concrete composition ratio

编号 Serial number	环氧树脂 w（epoxy resin）/ %	水泥 w（cement）/ %	粗骨料 w（coarse aggregate）/ %	粉煤灰 w（fly ash）/ %	发光粉 w（luminous powder）/ %	粒径 Particle size/ mm	水与水泥的质量比 Water?cement ratio
1	0	24.23	71.9	3.35	0.52	5~10	0.28
2	2	23.76	70.37	3.35	0.52	5~10	0.28
3	4	23.29	70.88	3.35	0.52	5~10	0.28
4	6	22.84	67.29	3.35	0.52	5~10	0.28

图1 发光树脂透水混凝土的力学性能测试图

Fig.1 Test diagram of mechanical properties of the luminescent resin permeable concrete

图2 发光树脂透水混凝土的透水系数

Fig.2 Permeability coefficient of the luminousresin permeable concrete

图3 不同质量分数发光树脂透水混凝土0%（A）、2%（B）、4%（C）和6%（D）的断面SEM图

Fig.3 SEM images of cross-sections of the luminous resin permeable concrete with different resin mass fraction of 0% （A）， 2% （B）， 4% （C） and 6% （D）

图4 发光树脂透水混凝土的发光时间测试

Fig.4 Luminous time test of the luminous resin permeable concrete

表2 发光树脂透水混凝土的性能测试

Table 2 Performance test of the luminous resin permeable concrete

编号 Serial number	抗压强度 Compressive strength/MPa	抗折强度 Flexural strength/MPa	透水系数 Permeability coefficient/（mm·s^-1）	发光时间 Luminous time/h
1	20.6	5.62	6.1	5.8
2	21.2	5.93	5.5	6.1
3	21.7	6.11	5.1	5.9
4	21.3	6.07	5.3	5.7

图5 发光树脂透水混凝土在1（A）、3（B）和5 h（C）的发光效果测试

Fig.5 Luminous effect test of the luminous resin permeable concrete at 1 （A）， 3（B） and 5 h（C）， respectively

参考文献 20

1	王俊兵. 透水混凝土在市政道路施工中的应用［J］. 城市建筑， 2019， 16（15）： 174-175.
	WANG J B. Application of permeable concrete in municipal road construction［J］. Urban Archit， 2019， 16（15）： 174-175.
2	石立国，杜垚，文韬，等. 海绵城市建设中的透水混凝土性能及应用效果［J］. 中国给水排水， 2019（12）： 39-43.
	SHI L G， DU Y， WEN T， et al. Pervious concrete performance and application effect in sponge city construction［J］. China Water Wastewater， 2019（12）： 39-43.
3	王晓妍，汤国芳，孟祥辉，等. 透水混凝土在"海绵城市"建设中的应用研究［J］. 江苏建材， 2020， 174（1）： 21-23.
	WANG X Y， TANG G F， MENG X H， et al. Research on the application of permeable concrete in the construction of “sponge city”［J］. Jiangsu Build Mater， 2020， 174（1）： 21-23.
4	KIM B， LEE J Y. Relationships between mechanical and transport properties for fiber reinforced concrete［J］. J Compos Mater， 2012， 46（13）： 1607-1615.
5	侯宏新. 透水混凝土路面在市政项目人行道中的应用［J］. 居舍， 2020（8）： 39-40.
	HOU H X. Application of permeable concrete pavement in sidewalks of municipal projects［J］. Ju She， 2020（8）： 39-40.
6	XU J X， JIANG X L， ZHANG Q. Preparation and proporties research on luminous polymer permeable concrete［J］. China Con Cement Prod， 2017（8）： 28-30.
7	戴伟文，童瑜晔，费伦. 核磁共振法研究CH₂ CHSi（OEt）₃的水化反应［J］. 应用化学， 1990， 7（3）： 80-82.
	DAI W W， TONG Y Y， FEI L. Nuclear magnetic resonance study on the hydration reaction of CH₂ CHSi（OEt）₃［J］. Chinese J Appl Chem， 1990， 7（3）： 80-82.
8	JANG Y I， KIM Y Y， PARK W S. Mechanical properties of water-permeable concrete using coated recycled aggregates and material for performance improvement［J］. Adv Mater Res， 2013， 831： 258-262.
9	朱燕飞，李就好，黄金林，等. 无砂透水混凝土试验研究［J］. 硅酸盐通报， 2019， 38（4）： 83-88， 94.
	ZHU Y F， LI J H， HUANG J L， et al. Experimental study on sand-free pervious concrete［J］. Bull Chinese Ceram Soc， 2019， 38（4）： 83-88， 94.
10	BARROQUEIRO T， SILVA P R D， BRITO J D. Fresh-state and mechanical properties of high-performance self-compacting concrete with recycled aggregates from the precast industry［J］. Materials， 2019， 12（21）： 3565.
11	杨福俭，陈晓强，姚勇，等. 透水混凝土透水性能正交设计与试验研究［J］. 施工技术， 2020， 49 （3）： 75-78.
	YANG F J， CHEN X Q， YAO Y， et al. Orthogonal design and experimental study on water permeability of permeable concrete［J］. Constr Technol， 2020， 9（3）： 75-78.
12	蒋震，李曦，冷政，等. 长余辉发光材料及其在水泥基材料中的应用研究进展［J］. 混凝土， 2019， 351（1）： 106-110， 114.
	JIANG Z， LI X， LENG Z， et al. Research progress on long afterglow luminescent materials and their applications in cement-based materials［J］. Concrete， 2019， 351（1）： 106-110， 114.
13	黄鹏飞，袁大伟. 发光混凝土的研究进展与展望［J］. 江西建材， 2015（17）： 2-3.
	HUANG P F， YUAN D W. Research progress and prospects of luminescent concrete［J］. Jiangxi Build Mater， 2015（17）： 2-3.
14	王青印. 发光混凝土的发展与现实应用问题探讨［J］. 引文版：教育科学， 2015（13）： 276.
	WANG Q Y. Discussion on the development and practical application of luminescent concrete［J］. Cit Ed： Educ Sci， 2015（13）： 276.
15	罗一帆，安保礼，麦堪成，等. Na₃Eu（DPA）₃-PC树脂的制备及其发光性能［J］. 应用化学， 2001， 18（9）： 709-712.
	LUO Y F， AN B L， MAI K C， et al. Preparation of Na₃Eu（DPA）₃-PC resin and its luminescence properties［J］. Chinese J Appl Chem， 2001， 18（9）： 709-712.
16	李地红，代函函，高群，等. 发光树脂透水混凝土的制备及性能研究［J］. 热固性树脂， 2019， 34（6）： 40-44.
	LI D H， DAI H H， GAO Q， et al. Preparation and performance of luminescent resin permeable concrete［J］. Thermosetting Resin， 2019， 34（6）： 40-44.
17	许静贤，姜雪亮，张倩. 发光聚合物透水混凝土的制备及性能研究［J］. 混凝土与水泥制品， 2017（8）： 28-30.
	XU J X， JIANG X L， ZHANG Q. Preparation and performance of luminescent polymer permeable concrete［J］. Concr Cement Prod， 2017（8）： 28-30.
18	张影. 环氧树脂/橡胶混凝土的黏结性能研究［J］. 山西交通科技， 2020， 262（1）： 84-87.
	ZHANG Y. Study on the bonding performance of epoxy resin/rubber concrete［J］. Shanxi Transp Sci Technol， 2020， 262（1）： 84-87.
19	张宏宇，毛艳蕾. 环氧树脂沥青混凝土增柔增韧技术研究［J］. 北方交通， 2020（3）： 50-52， 56.
	ZHANG H Y， MAO Y L. Research on the flexibility and toughness technology of epoxy resin asphalt concrete［J］. North Commun， 2020（3）： 50-52， 56.
20	谭哲，郭思瑶，赵铁军，等. 石墨烯增强环氧树脂涂层对混凝土与SHCC的抗渗性能研究［J］. 混凝土， 2020（10）： 131-135.
	TAN Z， GUO S Y， ZHAO T J， et al. Research on the impermeability of graphene-reinforced epoxy resin coating to concrete and SHCC［J］. Concrete， 2020（10）： 131- 135.

[1]	范鹏辉, 刘杰, 娄生辉, 唐涛. 环氧树脂中磷系阻燃剂协效体系的研究进展[J]. 应用化学, 2023, 40(5): 653-665.
[2]	卜芃, 李宏亮. 稀土Yb³⁺/Tm³⁺掺杂NaGd（MO₄）₂荧光粉的制备及其光致发光[J]. 应用化学, 2023, 40(3): 374-379.
[3]	赵春梅, 周秀苗, 金茜茜, 王雨杭, 党祎静. 基于马鞍形环八四噻吩的复合纳米材料的制备及发光性能[J]. 应用化学, 2022, 39(02): 283-288.
[4]	朱梦梦, 白珏垚, 陈人杰, 李会利. B位离子掺杂全无机钙钛矿量子点的合成及性能研究进展[J]. 应用化学, 2021, 38(12): 1541-1555.
[5]	洪卫, 王立权, 林嘉平. 高分子多级微相结构与性能的研究进展[J]. 应用化学, 2021, 38(10): 1310-1325.
[6]	顾军渭, 程蓓, 杨旭彤. 液晶功能化氮化硼/液晶环氧树脂导热复合材料的制备[J]. 应用化学, 2021, 38(10): 1382-1388.
[7]	高丽敏, 李璐, 周光远, 王红华, 朱忠丽. 硅土/酚酞聚芳醚砜复合材料的制备及性能[J]. 应用化学, 2020, 37(5): 524-530.
[8]	游歌云, 冯彬, 范方方, 杨昌杰, 梁聪. 含亚胺结构新型磷-氮协效阻燃化合物的合成及对环氧树脂的阻燃作用[J]. 应用化学, 2020, 37(2): 144-154.
[9]	范天博,陈思,姜宇,蔡勋,亢萍,李莉,张利,刘云义. 包覆重钙粉为填充剂的橡胶加工及性能[J]. 应用化学, 2019, 36(7): 790-797.
[10]	侯成敏,李娜,董海涛,寇艳萍. 含氟环氧树脂杂化纳米二氧化硅超疏水材料的制备与性能[J]. 应用化学, 2019, 36(7): 798-806.
[11]	郝斌,赵文武,郁建元,刘进强,刘剑,董秀珍,王秀文. 荧光粉Ba_5-3_x_/2B₄O₁₁∶xEu³⁺的制备及发光性能[J]. 应用化学, 2019, 36(5): 548-553.
[12]	钟振兴, 刘桂兰, 李永海, 李连国, 黄燕, 张光宇, 苏朝晖. 1,2-丁二醇共聚对聚对苯二甲酸乙二醇酯结晶行为及力学性能的影响[J]. 应用化学, 2019, 36(2): 170-175.
[13]	李沛,张嘉琪,刘巍,陈全,唐毓婧,姬相玲,薛彦虎,孙广平. 4种低密度聚乙烯树脂的链结构及其性能[J]. 应用化学, 2019, 36(11): 1237-1247.
[14]	蔡毅,郭洪辰,曹瀚,高凤翔,周庆海,王献红. 耐紫外光老化CO₂共聚物的合成与性能[J]. 应用化学, 2019, 36(11): 1248-1256.
[15]	陈明锋, 刘玉惠, 范先谋, 杨松伟, 林金火, 刘灿培, 黄海滨. 不饱和聚酯片状模塑料的模压成型与性能[J]. 应用化学, 2018, 35(10): 1222-1226.