发明内容
因此,本发明有鉴于相关技术中发生的所述问题而作出。本发明提供含有雾化钢渣的聚合物混凝土组成物及其制造方法,其中将雾化钢渣用作传统聚合物混凝土的细及/或粗的集料的取代物,相较于传统聚合物混凝土,藉此可回收作为工业废料的钢渣、减少昂贵聚合物混凝土树脂的使用以产生经济效益,并且改善质量和加工性。
本发明的一内容提供一种聚合物混凝土组成物,其包括集料及结合集料用的热固性树脂,其中集料中的细的集料的一部分或全部是由雾化钢渣取代。
本发明的另一内容提供一种聚合物混凝土组成物,其包括集料及结合集料用的热固性树脂,其中集料中的粗的集料和细的集料均是由雾化钢渣取代。
该雾化钢渣为急速冷却后的钢渣,是由以下方式获得:将含于炼铁厂的炼钢过程所产生的液相中的钢渣导入到锅中;使钢渣流向喷洒混有水的高压气体的区域,以使钢渣接受混有水的高压气体的动能;因表面张力使钢渣碎裂成呈球状的大量细微颗粒;并使用水或空气急速冷却该细微颗粒。
将由此获得的雾化钢渣的形状示于图1,并将其物理特性提供于下表1。
表1雾化钢渣和沙的物理特性
类型 |
密度(g/cm3) |
固体体积(%) |
沙 |
2.62 |
55.9 |
雾化钢渣 |
3.54 |
62.7 |
雾化钢渣的密度为3.54g/cm3,高于沙的密度。而且雾化钢渣的形状几近球状,故其固体体积为62.7%,高于沙的固体体积约7%。
因此,由于雾化钢渣的形状几近球状,故当将此钢渣回收作为混凝土组成物中的细的集料及/或粗的集料时,可增大混凝土的流动性和压缩强度。相较于传统聚合物混凝土中的细的集料及/或粗的集料,该雾化钢渣具有较高的固体体积,故可减少欲添加的热固性树脂的量而产生经济效益。
具体上,根据将雾化钢渣用作全部细的集料的取代物的本发明的聚合物混凝土组成物包括10vol%~30vol%的热固性树脂、30vol%~50vol%的粗的集料、15vol%~25vol%的雾化钢渣、2vol%~6vol%的减缩剂、10vol%~20vol%的填料及0.1vol%~0.5vol%的引发剂。
热固性树脂可为环氧树脂或胺基甲酸酯树脂,但优选使用不饱和聚酯树脂。该热固性树脂可使用基于聚合物混凝土组成物总量的10vol%~30vol%的量,若热固性树脂的量少于10vol%,将难以混合聚合物混凝土的组成物,反之,若热固性树脂的量超过30vol%,则会发生聚合物混凝土的变形及材料的离析。不饱和聚酯树脂是将必需成分α-β不饱和多元酸(如马来酐)、或酸酐(选择性地共有饱和多元酸,如邻苯二甲酸酐)与多元醇(如丙二醇)进行酯化而制得的树脂,由此制备不饱和聚酯后,将其溶于可与不饱和聚酯聚合的单体(如苯乙烯)中。不饱和聚酯树脂的硬化反应是经由自由基聚合反应发生,该自由基聚合反应则是由分解、引发、增长、终止、链转移及硬化工序构成。
粗的集料是在水含量为0.05%或更低的干燥状态下使用。粗的集料的一典型实例包括但不限于混凝土中使用的河砾,且粗的集料能够以基于聚合物混凝土组成物总量的30vol%~50vol%的量来使用。若粗的集料的量少于30vol%,可能会不佳地增加聚合物树脂的量,反之,若粗的集料的量超过50vol%,则会减少填充率而使得混凝土强度降低。
雾化钢渣可具有密度3.5g/cm3~3.6g/cm3、固体体积60%~70%、粒径0.1mm~5mm,以增强因具有最紧密堆积而产生的强度并减少热固性树脂的量。雾化钢渣能够以基于聚合物混凝土组成物总量的15vol%~25vol%的量来使用。若雾化钢渣的量少于15vol%,其用作天然集料的取代物时的物理特性将无法令人满意,反之,若雾化钢渣的量超过25vol%,则会增加聚合物树脂的量。
引发剂扮演引发热固性树脂(如不饱和聚酯树脂,其一实例包括甲基乙基酮过氧化物)的聚缩合反应的触媒的角色。引发剂能够以基于聚合物混凝土组成物总量的0.1vol%~0.5vol%的量来使用。若引发剂的量少于0.1vol%,将会延长进行硬化过程所需的时段而不佳地减少产率,反之,若引发剂的量超过0.5vol%,则会缩短进行硬化过程所需的时段,而使得包括混凝土倒入工序的生产过程所需的最短处理时间变得不充分。
减缩剂的一实例包括聚苯乙烯树脂,其是用以防止聚合物混凝土因热固性树脂体积过量减少(此可能因为在使聚合物混凝土硬化的过程中发生聚合反应而于硬化时减少其体积)而裂开,并用以保持空间稳定度及控制过量收缩。减缩剂能够以基于聚合物混凝土组成物总量的2vol%~6vol%的量来使用。若减缩剂的量少于2vol%,可能会导致热固性树脂的体积过量减少,反之,若减缩剂的量超过6vol%,则其强度可能会降低。因此,热固性树脂(如不饱和聚酯树脂)和减缩剂(如聚苯乙烯树脂)可用体积比4∶1混合。
填料是一种用来减少热固性树脂的量并增大黏度、强度和耐久性的惰性材料。填料的实例包括具粒径1μm~30μm的研磨碳酸钙(Groundcalcium carbonate,CaCO3)、氧化硅粉末及飞灰。填料能够以基于聚合物混凝土组成物总量的10vol%~20vol%的量来使用。若填料的量少于10vol%,粘着力将会减弱而使得其黏度降低,反之,若填料的量超过20vol%,则无法达到所需的填充特性和流动性。
又,根据将雾化钢渣用作一部分细的集料的取代物的本发明的聚合物混凝土组成物包括10vol%~30vol%的热固性树脂、30vol%~50vol%的粗的集料、4.75vol%~15.75vol%的细的集料、4.75vol%~15.75vol%的雾化钢渣、2vol%~6vol%的减缩剂、10vol%~20vol%的填料及0.1vol%~0.5vol%的引发剂。
热固性树脂可为环氧树脂或胺基甲酸酯树脂,但优选使用不饱和聚酯树脂。该热固性树脂可使用基于聚合物混凝土组成物总量的10vol%~30vol%的量,若热固性树脂的量低于10vol%,将难以混合聚合物混凝土的组成物,反之,若热固性树脂的量超过30vol%,则会发生聚合物混凝土的变形及材料的离析。不饱和聚酯树脂是将必需成分α-β不饱和多元酸(如马来酐)、或酸酐(选择性地共有饱和多元酸,如邻苯二甲酸酐)与多元醇(如丙二醇)进行酯化制得的树脂,由此制备不饱和聚酯后,将其溶于可与不饱和聚酯聚合的单体(如苯乙烯)中。不饱和聚酯树脂的硬化反应是经由自由基聚合反应发生,该自由基聚合反应则是由分解、引发、增长、终止、链转移及硬化工序构成。
粗的集料是在水含量为0.05%或更低的干燥状态下使用。粗的集料的一典型实例包括但不限于混凝土中使用的河砾,且粗的集料能够以基于聚合物混凝土组成物总量的30vol%~50vol%的量来使用。若粗的集料的量少于30vol%,可能会不佳地增加聚合物树脂的量,反之,若粗的集料的量超过50vol%,则会减少填充率而使得强度降低。
细的集料是在水含量为1%或更低的干燥状态下使用。细的集料的一典型实例包括,但未限于混凝土中使用的河砾,且细的集料能够以基于聚合物混凝土组成物总量的4.75vol%~15.75vol%的量来使用。若细的集料的量少于4.75vol%,可能会不佳地降低聚合物混凝土的强度,反之,若粗的集料的量超过15.75vol%,则会减少聚合物混凝土的流动性而使得加工性降低。
雾化钢渣可具有密度3.5g/cm3~3.6g/cm3、固体体积60%~70%、粒径0.1mm~5mm,以增强因具有最紧密堆积而产生的强度并减少热固性树脂的量。雾化钢渣能够以基于聚合物混凝土组成物总量的4.75vol%~15.75vol%的量来使用。若雾化钢渣的量少于4.75vol%,可能会不佳地降低聚合物混凝土的强度,反之,若雾化钢渣的量超过15.75vol%,则会减少聚合物混凝土的流动性而使得加工性降低。
引发剂是充当引发热固性树脂(如不饱和聚酯树脂,其一实例包括甲基乙基酮过氧化物)的聚缩合反应的触媒。引发剂能够以基于聚合物混凝土组成物总量的0.1vol%~0.5vol%的量来使用。若引发剂的量少于0.1vol%,将会延长进行硬化过程所需的时段而不佳地减少产率,反之,若引发剂的量超过0.5vol%,则会缩短进行硬化过程所需的时段,而使得包括混凝土倒入工序的生产过程所需的最短处理时间变得不充分。
减缩剂的一实例包括聚苯乙烯树脂,其是用以防止聚合物混凝土因热固性树脂体积过量减少(此可能因为在使聚合物混凝土硬化的过程中发生聚合反应而于硬化时减少其体积)而裂开,并用以保持空间稳定度及控制过量收缩。减缩剂能够以基于聚合物混凝土组成物总量的2vol%~6vol%的量来使用。若减缩剂的量少于2vol%,可能会导致热固性树脂的体积过量减少,反之,若减缩剂的量超过6vol%,则其强度可能会降低。因此,热固性树脂(如不饱和聚酯树脂)和减缩剂(如聚苯乙烯树脂)可用体积比4∶1混合。
填料是一种用来减少热固性树脂的量并增大黏度、强度和耐久性的惰性材料。填料的实例包括具粒径1μm~30μm的研磨碳酸钙(CaCO3)、氧化硅粉末及飞灰。填料能够以基于聚合物混凝土组成物总量的10vol%~20vol%的量来使用。若填料的量少于10vol%,聚合物混凝土的粘着力将会减弱而使其黏度降低,反之,若填料的量超过20vol%,则无法达到所需的填充特性和流动性。
又,根据将雾化钢渣用作粗的集料和细的集料兩者的取代物的本发明的聚合物混凝土组成物包括4vol%~10vol%的热固性树脂、45vol%~75vol%的雾化钢渣、0.85vol%~2vol%的减缩剂、15vol%~20vol%的填料及0.13vol%~0.16vol%的引发剂。
热固性树脂可为环氧树脂或胺基甲酸酯树脂,但优选使用不饱和聚酯树脂。该热固性树脂可使用基于聚合物混凝土组成物总量的4vol%~10vol%的量,若热固性树脂的量低于4vol%,将难以混合聚合物混凝土的组成物,反之,若热固性树脂的量超过10vol%,则会发生聚合物混凝土的变形及材料的离析。不饱和聚酯树脂是将必需成分α-β不饱和多元酸(如马来酐)、或酸酐(选择性地共有饱和多元酸,如邻苯二甲酸酐)与多元醇(如丙二醇)进行酯化制得的树脂,由此制备不饱和聚酯后,将其溶于可与不饱和聚酯聚合的单体(如苯乙烯)中。不饱和聚酯树脂的硬化反应是经由自由基聚合反应发生,该自由基聚合反应则是由分解、引发、增长、终止、链转移及硬化工序构成。
雾化钢渣可具有密度3.5g/cm3~3.6g/cm3、固体体积60%~70%、粒径0.1mm~5mm,以增强因具有最紧密堆积而产生的强度并减少热固性树脂的量。雾化钢渣能够以基于聚合物混凝土组成物总量的45vol%~75vol%的量来使用。若雾化钢渣的量少于45vol%,聚合物混凝土增加过量而无济于经济效益,反之,若雾化钢渣的量超过75vol%,则聚合物混凝土的量减少而不佳地使得聚合物混凝土碎裂。
引发剂是充当引发热固性树脂(如不饱和聚酯树脂,其一实例包括甲基乙基酮过氧化物)的聚缩合反应的触媒。引发剂能够以基于聚合物混凝土组成物总量的0.13vol%~0.16vol%的量来使用。若引发剂的量少于0.13vol%,将会延长进行硬化过程所需的时段而不佳地减少产率,反之,若引发剂的量超过0.16vol%,则会缩短进行硬化过程所需的时段,而使得包括混凝土倒入工序的生产过程所需的最短处理时间变得不充分。
减缩剂的一实例包括聚苯乙烯树脂,其是用以防止聚合物混凝土因热固性树脂体积过量减少(此可能因为在使聚合物混凝土硬化的过程中发生聚合反应而于硬化时减少其体积)而裂开,并用以保持空间稳定度及控制过量收缩。减缩剂能够以基于聚合物混凝土组成物总量的0.85vol%~2vol%的量来使用。若减缩剂的量少于0.85vol%,可能会引起热固性树脂的体积过量减少,反之,若减缩剂的量超过2vol%,则其强度可能会降低。因此,热固性树脂(如不饱和聚酯树脂)和减缩剂(如聚苯乙烯树脂)可用体积比4∶1混合。
填料是一种用来减少热固性树脂的量并增大黏度、强度和耐久性的惰性材料。填料的实例包括具粒径1μm~30μm的研磨碳酸钙(CaCO3)、氧化硅粉末及飞灰。填料能够以基于聚合物混凝土组成物总量的15vol%~20vol%的量来使用。若填料的量少于15vol%,聚合物混凝土的粘着力将会减弱而使其黏度降低,反之,若填料的量超过20vol%,则无法达到所需的填充特性和流动性。
此外,本发明的又一內容提供一种制造将雾化钢渣用作全部细的集料的取代物的聚合物混凝土组成物的方法,包括:(a)混合热固性树脂和减缩剂;(b)混合填料、粗的集料和雾化钢渣;(c)混合(a)所获得的树脂混合物(其指“聚合物树脂”)和(b)所获得的粉末混合物;以及(d)添加引发剂至(c)所获得的混合物中。
又,本发明的又一內容提供一种制造将雾化钢渣用作一部分细的集料的取代物的聚合物混凝土组成物的方法,包括:(a)混合热固性树脂和减缩剂;(b)混合填料、细的集料、粗的集料和雾化钢渣;(c)混合(a)所获得的树脂混合物和(b)所获得的粉末混合物;以及(d)添加引发剂至(c)所获得的混合物中。
又,本发明的又一內容提供一种制造将雾化钢渣用作粗的集料和细的集料两者的取代物的聚合物混凝土组成物的方法,包括:(a)混合热固性树脂和减缩剂;(b)混合填料和雾化钢渣;(c)混合(a)所获得的树脂混合物和(b)所获得的粉末混合物;以及(d)添加引发剂至(c)所获得的混合物中。
如此,(a)中,热固性树脂可为不饱和聚酯树脂、减缩剂可为聚苯乙烯树脂,且不饱和聚酯树脂和聚苯乙烯树脂可用体积比4∶1混合。(b)中,雾化钢渣可具有密度3.4g/cm3~3.6g/cm3、固体体积60%~70%及粒径0.1mm~5mm、填料可为研磨碳酸钙。(d)中,引发剂可为甲基乙基酮过氧化物。
根据本发明,聚合物混凝土组成物包括取代传统细的集料及/或粗的集料的雾化钢渣,藉此可回收作为工业炉渣的钢渣而使聚合物混凝土更为环保。更且,由于钢渣的形状呈球状,可改善聚合物混凝土的流动性而减少热固性树脂的量,因此可产生经济效益。同时可增强压缩强度并增加密度。将聚合物混凝土组成物用于修复包括涵洞或排水管的结构物时,可防止结构物裂散破坏。
又,将钢渣用于取代聚合物混凝土组成物中的传统细的集料及/或传统粗的集料时,可缩短倒入混凝土以形成混凝土产物所需的时段,并且可因雾化钢渣的高固体体积而减少振动压实时间,由此展现出优良的营建效果。
具体实施方式
通过以下实例可获得对本发明的更好的理解,所述实例用来阐述说明但并不被解释为限制本发明。
<实例1>
根据本发明的聚合物混凝土产物是将雾化钢渣用作25%的传统细的集料的取代物,同时改变不饱和聚酯树脂的量来制造。
1-1:聚合物树脂的量为15vol%的场合
(a)使用强制式搅拌机,混合12vol%的不饱和聚酯树脂和3vol%的聚苯乙烯树脂。
(b)使用强制式搅拌机,分别将16.85vol%的研磨碳酸钙、47vol%的粗的集料、15.75vol%的细的集料及5.25vol%的雾化钢渣共同混合。
(c)共同混合工序(a)所获得的聚合物树脂和工序(b)所获得的粉末混合物,添加0.15vol%的甲基乙基酮过氧化物后,再使用强制式搅拌机充分混合,由此制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土组成物。
(d)搅拌由此制造的聚合物混凝土组成物5min,然后将其载入至模子中。
(e)对聚合物混凝土组成物实施振动压实4min,在室温下使其自然固化60min~90min后,再将其从由液压收缩的模子中脱模。
(f)在室温下使所得的产物自然固化,由此使之硬化而制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土产物。
1-2:聚合物树脂的量为17vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:13.6vol%的不饱和聚酯树脂、3.4vol%的聚苯乙烯树脂、46vol%的粗的集料、15.37vol%的细的集料、5.13vol%的雾化钢渣、16.33vol%的研磨碳酸钙及0.17vol%的甲基乙基酮过氧化物。
1-3:聚合物树脂的量为19vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:15.2vol%的不饱和聚酯树脂、3.8vol%的聚苯乙烯树脂、45vol%的粗的集料、15vol%的细的集料、5vol%的雾化钢渣、15.81vol%的研磨碳酸钙及0.19vol%的甲基乙基酮过氧化物。
1-4:聚合物树脂的量为21vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:16.8vol%的不饱和聚酯树脂、4.2vol%的聚苯乙烯树脂、44vol%的粗的集料、14.62vol%的细的集料、4.86vol%的雾化钢渣、15.29vol%的研磨碳酸钙及0.21vol%的甲基乙基酮过氧化物。
1-5:聚合物树脂的量为23vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:18.4vol%的不饱和聚酯树脂、4.6vol%的聚苯乙烯树脂、43vol%的粗的集料、14.25vol%的细的集料、4.75vol%的雾化钢渣、14.77vol%的研磨碳酸钙及0.23vol%的甲基乙基酮过氧化物。
<实例2>
根据本发明的聚合物混凝土产物是将雾化钢渣用作50%的传统细的集料的取代物,同时改变不饱和聚酯树脂的量来制造。
2-1:聚合物树脂的量为15vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:12vol%的不饱和聚酯树脂、3vol%的聚苯乙烯树脂、47vol%的粗的集料、10.05vol%的细的集料、10.05vol%的雾化钢渣、16.85vol%的研磨碳酸钙及0.15vol%的甲基乙基酮过氧化物。
2-2:聚合物树脂的量为17vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:13.6vol%的不饱和聚酯树脂、3.4vol%的聚苯乙烯树脂、46vol%的粗的集料、10.25vol%的细的集料、10.25vol%的雾化钢渣、16.33vol%的研磨碳酸钙及0.17vol%的甲基乙基酮过氧化物。
2-3:聚合物树脂的量为19vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:15.2vol%的不饱和聚酯树脂、3.8vol%的聚苯乙烯树脂、45vol%的粗的集料、10vol%的细的集料、10vol%的雾化钢渣、15.81vol%的研磨碳酸钙及0.19vol%的甲基乙基酮过氧化物。
2-4:聚合物树脂的量为21vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:16.8vol%的不饱和聚酯树脂、4.2vol%的聚苯乙烯树脂、44vol%的粗的集料、9.75vol%的细的集料、9.75vol%的雾化钢渣、15.29vol%的研磨碳酸钙及0.21vol%的甲基乙基酮过氧化物。
2-5:聚合物树脂的量为23vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:18.4vol%的不饱和聚酯树脂、4.6vol%的聚苯乙烯树脂、43vol%的粗的集料、9.5vol%的细的集料、9.5vol%的雾化钢渣、14.77vol%的研磨碳酸钙及0.23vol%的甲基乙基酮过氧化物。
<实例3>
根据本发明的聚合物混凝土产物是将雾化钢渣用作75%的传统细的集料的取代物,同时改变不饱和聚酯树脂的量来制造。
3-1:聚合物树脂的量为15vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:12vol%的不饱和聚酯树脂、3vol%的聚苯乙烯树脂、47vol%的粗的集料、5.25vol%的细的集料、15.75vol%的雾化钢渣、16.85vol%的研磨碳酸钙及0.15vol%的甲基乙基酮过氧化物。
3-2:聚合物树脂的量为17vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:13.6vol%的不饱和聚酯树脂、3.4vol%的聚苯乙烯树脂、46vol%的粗的集料、5.13vol%的细的集料、15.37vol%的雾化钢渣、16.33vol%的研磨碳酸钙及0.17vol%的甲基乙基酮过氧化物。
3-3:聚合物树脂的量为19vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:15.2vol%的不饱和聚酯树脂、3.8vol%的聚苯乙烯树脂、45vol%的粗的集料、5vol%的细的集料、15vol%的雾化钢渣、15.81vol%的研磨碳酸钙及0.19vol%的甲基乙基酮过氧化物。
3-4:聚合物树脂的量为21vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:16.8vol%的不饱和聚酯树脂、4.2vol%的聚苯乙烯树脂、44vol%的粗的集料、4.86vol%的细的集料、14.62vol%的雾化钢渣、15.29vol%的研磨碳酸钙及0.21vol%的甲基乙基酮过氧化物。
3-5:聚合物树脂的量为23vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:18.4vol%的不饱和聚酯树脂、4.6vol%的聚苯乙烯树脂、43vol%的粗的集料、4.75vol%的细的集料、14.25vol%的雾化钢渣、14.77vol%的研磨碳酸钙及0.23vol%的甲基乙基酮过氧化物。
<实例4>
根据本发明的聚合物混凝土产物是将雾化钢渣用作全部传统细的集料的取代物,同时改变不饱和聚酯树脂的量来制造。
4-1:聚合物树脂的量为15vol%的场合
(a)使用强制式搅拌机,混合12vol%的不饱和聚酯树脂和3vol%的聚苯乙烯树脂。
(b)使用强制式搅拌机,分别将16.85vol%的研磨碳酸钙、47vol%的粗的集料及21vol%的雾化钢渣共同混合。
(c)共同混合工序(a)所获得的聚合物树脂和工序(b)所获得的粉末混合物,添加0.15vol%的甲基乙基酮过氧化物后,再使用强制式搅拌机充分混合,由此制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土组成物。
(d)搅拌由此制造的聚合物混凝土组成物5min,然后将其载入至模子中。
(e)对聚合物混凝土组成物实施振动压实4min,在室温下使其自然固化60min~90min后,再将其从由液压收缩的模子中脱模。
(f)在室温下使所得的产物自然固化,由此使之硬化而制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土产物。
4-2:聚合物树脂的量为17vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例4-1相同的方式来制造。除此之外使用:13.6vol%的不饱和聚酯树脂、3.4vol%的聚苯乙烯树脂、46vol%的粗的集料、20.5vol%的雾化钢渣、16.33vol%的研磨碳酸钙及0.17vol%的甲基乙基酮过氧化物。
4-3:聚合物树脂的量为19vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例4-1相同的方式来制造。除此之外使用:15.2vol%的不饱和聚酯树脂、3.8vol%的聚苯乙烯树脂、45vol%的粗的集料、20vol%的雾化钢渣、15.81vol%的研磨碳酸钙及0.19vol%的甲基乙基酮过氧化物。
4-4:聚合物树脂的量为21vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例4-1相同的方式来制造。除此之外使用:16.8vol%的不饱和聚酯树脂、4.2vol%的聚苯乙烯树脂、44vol%的粗的集料、19.5vol%的雾化钢渣、15.29vol%的研磨碳酸钙及0.21vol%的甲基乙基酮过氧化物。
4-5:聚合物树脂的量为23vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例4-1相同的方式来制造。除此之外使用:18.4vol%的不饱和聚酯树脂、4.6vol%的聚苯乙烯树脂、43vol%的粗的集料、19vol%的雾化钢渣、14.77vol%的研磨碳酸钙及0.23vol%的甲基乙基酮过氧化物。
<实例5>
根据本发明的聚合物混凝土产物是将雾化钢渣用作全部传统集料(含細的集料和粗的集料兩者)的取代物,同时改变不饱和聚酯树脂的量来制造。
5-1:聚合物树脂的量为5vol%的场合
(a)使用强制式搅拌机,混合4vol%的不饱和聚酯树脂和1vol%的聚苯乙烯树脂。
(b)使用强制式搅拌机,分别混合19.87vol%的研磨碳酸钙和75vol%的雾化钢渣。
(c)共同混合工序(a)所获得的聚合物树脂和工序(b)所获得的粉末混合物,添加0.13vol%的甲基乙基酮过氧化物后,再使用强制式搅拌机充分混合,由此制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土组成物。
(d)搅拌由此制造的聚合物混凝土组成物5min,然后将其载入至模子中。
(e)对聚合物混凝土组成物实施振动压实4min,在室温下使其自然固化60min~90min后,再将其从由液压收缩的模子中脱模。
(f)在室温下使所得的产物自然固化,由此使之硬化而制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土产物。
5-2:聚合物树脂的量为10vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例5-1相同的方式来制造。除此之外使用:8vol%的不饱和聚酯树脂、2vol%的聚苯乙烯树脂、74.84vol%的雾化钢渣、15vol%的研磨碳酸钙及0.16vol%的甲基乙基酮过氧化物。
<比较例1>
聚合物混凝土产物是采用传统细和粗的集料同时改变不饱和聚酯树脂的量来制造。
1-1:聚合物树脂的量为15vol%的场合
(a)使用强制式搅拌机,混合12vol%的不饱和聚酯树脂和3vol%的聚苯乙烯树脂。
(b)使用强制式搅拌机,分别将16.85vol%的研磨碳酸钙、47vol%的粗的集料及21vol%的细的集料共同混合。
(c)共同混合工序(a)所获得的聚合物树脂和工序(b)所获得的粉末混合物,添加0.15vol%的甲基乙基酮过氧化物后,再使用强制式搅拌机充分混合,由此制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土组成物。
(d)搅拌由此制造的聚合物混凝土组成物5min,然后将其载入至模子中。
(e)对聚合物混凝土组成物实施振动压实4min,在室温下使其自然固化60min~90min后,再将其从由液压收缩的模子中脱模。
(f)在室温下使所得的产物自然固化,由此使之硬化而制造出包含雾化钢渣的聚合物混凝土产物。
1-2:聚合物树脂的量为17vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:13.6vol%的不饱和聚酯树脂、3.4vol%的聚苯乙烯树脂、46vol%的粗的集料、20.5vol%的细的集料、16.33vol%的研磨碳酸钙及0.17vol%的甲基乙基酮过氧化物。
1-3:聚合物树脂的量为19vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:15.2vol%的不饱和聚酯树脂、45vol%的粗的集料、20vol%的细的集料、15.81vol%的研磨碳酸钙、0.19vol%的甲基乙基酮过氧化物及3.8vol%的聚苯乙烯树脂。
1-4:聚合物树脂的量为21vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:16.8vol%的不饱和聚酯树脂、4.2vol%的聚苯乙烯树脂、44vol%的粗的集料、19.5vol%的细的集料、15.29vol%的研磨碳酸钙及0.21vol%的甲基乙基酮过氧化物。
1-5:聚合物树脂的量为23vol%的场合
聚合物混凝土产物是采用与实例1-1相同的方式来制造。除此之外使用:18.4vol%的不饱和聚酯树脂、4.6vol%的聚苯乙烯树脂、43vol%的粗的集料、19vol%的细的集料、14.77vol%的研磨碳酸钙及0.23vol%的甲基乙基酮过氧化物。
<试验例1>
根据使用雾化钢渣的聚合物混凝土产物强度
材料的离析及密度变化
将实例1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、5-2及比较例1-1的每个聚合物混凝土产物的10×20圆柱形试件水平地分成三部分,例如上部、中间部分及下部,对其个别的密度进行测量后,评估材料的离析是否根据密度差异产生。依据韩国标准F 2419(测量聚酯树脂混凝土强度用的试件的制备方法)来制备试件。
结果示于图2。
如图2所示,由于根据本发明的试件是具有高黏度不饱和聚酯树脂的硬稠性混凝土,故在所有取代率之下,其上部、中间部分及下部的标准差为0.01或更低。因此,未观察到因雾化钢渣的密度差异造成的沉降,故无材料的离析。
相较于未采用雾化钢渣的比较例1的聚合物混凝土产物的密度变化,实例4-1、5-1及5-2的聚合物混凝土产物的密度特别可观察到分别增大约9%、11%及13%。
坍落度
在底部内径为15cm、表面内径为10cm及高度为15cm的坍落度筒中,通过捣固25次以双层组态填充实例1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、5-2及比较例1-1的每个聚合物混凝土产物,将坍落度筒垂直提起并测量坍落度。
结果示于图3。
如图3所示,由雾化钢渣取代细的集料的取代率为0%(比较例1-1)时,坍落度测量值为0mm。随着雾化钢渣的量增加,坍落度也成比例地增加。具体上,取代率为25%(实例1-1)时,坍落度测量值为20mm;取代率为50%(实例2-1)时,坍落度测量值为53mm;取代率为75%(实例3-1)和100%(实例4-1)时的坍落度测量值则是几乎相等于取代率为50%(实例2-1)时的坍落度值。特别是在由钢渣取代全部集料的实例5-1中,坍落度测量值是被视为偏低的25mm,但是在实例5-2中,坍落度测量值却是被视为最高的54mm。
此认为是因为雾化钢渣的形状呈球状,可减少集料之间的摩擦阻力,又因为雾化钢渣具有小于沙的比表面积的比表面积,从而相对地增加树脂的比例。因此,使用雾化钢渣可大为增加坍落度。结果,将雾化钢渣回收为细的集料时可显著增加流动性。
压缩强度
依据韩国标准F 2481(聚酯树脂混凝土的压缩强度试验方法),在倒入实例1-1、2-1、3-1、4-1、5-1、5-2及比较例1-1的每个聚合物混凝土产物的三天后测量压缩强度。
结果示于图4。
如图4所示,由雾化钢渣取代细的集料的取代率为0%(比较例1-1)时,强度测量值为117MPa。取代率为50%(实例2-1)时,强度测量值增至126MPa,但是当取代率为75%(实例3-1)时,强度测量值却些许减至119MPa。取代率为100%时的强度测量值为129Mpa,其相较于取代率为0%(比较例1-1)时的强度增加约10Mpa。在由钢渣取代全部集料的实例5-1及5-2中,其强度与实例4-1的强度相近。
虽然在根据雾化钢渣的取代率的压缩强度上无显著差异,但使用雾化钢渣时的强度几乎是相等或略高于未使用雾化钢渣的场合。此认为是因为使用球状雾化钢渣有助于更紧密地压实集料,并防止其在荷重之下产生裂开。由此,将雾化钢渣回收为细的集料时可增大强度。
<试验例2>
根据使用雾化钢渣的聚合物混凝土产物流动性
坍落度
依据韩国标准F 2402(混凝土的坍落度试验方法),在底部内径为20cm、表面内径为10cm及高度为15cm的坍落度筒中,通过捣固25次填充实例1到5及比较例1的每个聚合物混凝土产物至一半高度,将坍落度筒垂直提起后,过5min测量坍落度。
结果示于图5。
如图5所示,随着雾化钢渣的取代率和不饱和聚酯树脂的量增加,坍落度也增加。再者,当不饱和树脂的量较小(硬稠性)时,根据使用雾化钢渣的流动性增大效果变大甚多。在由雾化钢渣取代100%细的集料的实例4中,相较于仅使用传统细的集料取代雾化钢渣的比较例1,可观察到不饱和聚酯树脂的量减少约4vol%。而在由雾化钢渣取代全部集料的实例5中,则可观察到在相同坍落度下,不饱和聚酯树脂的量减少约15vol%。
L型箱试验
对L型箱装置的竖箱填入实例1到5及比较例1的每个聚合物混凝土产物。在其底部的闸门呈开启的状态下,测量在振动条件下,由上部移动聚合物混凝土组成物到下端点(30cm)所需的时段。
结果示于图6。
如图6所示,随着雾化钢渣的取代率和不饱和聚酯树脂的量增加,流动性也增加。特别是当不饱和树脂的量较小(硬稠生)时,根据使用雾化钢渣的流动性增大效果变大甚多。在由雾化钢渣取代100%细的集料的实例4中,相较于仅使用传统细的集料取代雾化钢渣的比较例1,可观察到不饱和聚酯树脂的量减少约3vol%。
在由雾化钢渣取代全部集料的实例5中,则可观察到基于相同L型箱时间下,不饱和聚酯树脂的量减少约12vol%。
维勃试验
依据韩国标准F 2427(未硬化混凝土的揉制试验方法),将表面内径为10cm、底部内径为15cm及高度为20cm的坍落度筒置入内径为24cm及高度为20cm的容器中,接着填充实例1到5及比较例1的每个聚合物混凝土产物,对其进行捣固后将坍落度筒垂直提起。此后,将直径为23cm及质量为2.75kg的圆盘载置于聚合物混凝土组成物上,对其施加振动10sec并测量聚合物混凝土组成物的沉缩深度。
结果示于图7。
如图7所示,随着雾化钢渣的取代率和不饱和聚酯树脂的量增加,流动性也增加。特别是当不饱和聚酯树脂的量较小(硬稠性)时,根据使用雾化钢渣的流动性增大效果变大甚多。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种聚合物混凝土组成物,其特征在于,包含热固性树脂、粗的集料、雾化钢渣、减缩剂、填料及引发剂。
2.一种聚合物混凝土组成物,其特征在于,包含热固性树脂、粗的集料、细的集料、雾化钢渣、减缩剂、填料及引发剂。
3.一种聚合物混凝土组成物,其特征在于,包含热固性树脂、雾化钢渣、减缩剂、填料及引发剂。
4.如权利要求1所述的聚合物混凝土组成物,其特征在于,该聚合物混凝土组成物包含10vol%~30vol%的该热固性树脂、30vol%~50vol%的该粗的集料、15vol%~25vol%的该雾化钢渣、2vol%~6vol%的该减缩剂、10vol%~20vol%的该填料及0.1vol%~0.5vol%的该引发剂。
5.如权利要求2所述的聚合物混凝土组成物,其特征在于,该聚合物混凝土组成物包含10vol%~30vol%的该热固性树脂、30vol%~50vol%的该粗的集料、4.75vol%~15.75vol%的该细的集料、4.75vol%~15.75vol%的该雾化钢渣、2vol%~6vol%的该减缩剂、10vol%~20vol%的填料及0.1vol%~0.5vol%的该引发剂。
6.如权利要求3所述的聚合物混凝土组成物,其特征在于,该聚合物混凝土组成物包含4vol%~10vol%的该热固性树脂、45vol%~75vol%的该雾化钢渣、0.85vol%~2vol%的该减缩剂、15vol%~20vol%的该填料及0.13vol%~0.16vol%的该引发剂。
7.如权利要求1至6任一项所述的聚合物混凝土组成物,其特征在于,该热固性树脂为不饱和聚酯树脂;
该雾化钢渣具有密度3.3g/cm3~3.8g/cm3、固体体积60%~70%及粒径0.3mm~5mm;
该引发剂为甲基乙基酮过氧化物;
该减缩剂为聚苯乙烯树脂;以及
该填料为研磨碳酸钙。
8.一种制造聚合物混凝土组成物的方法,其特征在于,该方法包含:
(a)混合热固性树脂和减缩剂;
(b)混合填料、粗的集料和雾化钢渣;
(c)混合(a)所获得的树脂混合物和b)所获得的粉末混合物;以及
(d)添加引发剂至(c)所获得的混合物中。
9.一种制造聚合物混凝土组成物的方法,其特征在于,该方法包含:
(a)混合热固性树脂和减缩剂;
(b)混合填料、细的集料、粗的集料和雾化钢渣;
(c)混合(a)所获得的树脂混合物和(b)所获得的粉末混合物;以及
(d)添加引发剂至(c)所获得的混合物中。
10.一种制造聚合物混凝土组成物的方法,其特征在于,该方法包含:
(a)混合热固性树脂和减缩剂;
(b)混合填料和雾化钢渣;
(c)混合(a)所获得的树脂混合物和(b)所获得的粉末混合物;以及
(d)添加引发剂至(c)所获得的混合物中。
11.如权利要求8至10任一项所述的方法,其特征在于,
(a)中,该热固性树脂为不饱和聚酯树脂、该减缩剂为聚苯乙烯树脂,且该不饱和聚酯树脂和该聚苯乙烯树脂可用体积比4∶1混合;
(b)中,该雾化钢渣具有密度3.4g/cm3~3.6g/cm3、固体体积60%~70%及粒径0.3mm~5mm且该填料为研磨碳酸钙;以及
(d)中,该引发剂为甲基乙基酮过氧化物。