整体浇铸零收缩乙烯基树脂砂浆储槽介绍

1、零收缩乙烯基树脂砂浆储罐天华化工机械及自动化研究设计院有限公司2017年5月26日1、企业简介天华化工机械及自动化研究设计院有限公司（以下简称天华院）成立于1958年，是由原化工部化工机械研究院和原化工部自动化研究所合并后转制而成的国有企业，是原化工部十大重点科研院所之一和三个科技体制改革试点单位之一，2000年完成企业化转制和天华院”注册工作，现隶属于中国化工集团公司，2012年9月，天华院完成了企业改制工作，正式更名为天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，注册资本金18370万元。2013年12月通过资产优化重组上市（证券代码：600579）。公司共取得重大科技成果460项，其中，获全国

2、科学大会奖、国家发明奖和国家科技进步奖35项，获部省级奖励193项，获专利授权276项（其中美国专利5项，发明专利59项）。现有在职职工903人，技术人员731。其中，教授级高级工程师78人，高级工程师92人,工程师249人；享受政府特殊津贴者22人，有突出贡献的中青年专家1人，并且拥有外部科技专家46人。天华院防腐蚀工程技术研究所是天华院下属的专业研究所，于2009年开始自主研发乙烯基树脂整体电解槽，并于2011年承担甘肃省重大科技专项有色金属湿法冶炼用聚合物混凝土电解电积槽的研制，开发出拥有自主知识产权的乙烯基树脂整体电解槽，本项目科技成果“馍金属湿法冶炼用乙烯基树脂混凝土整体电解槽”获2

3、015年甘肃省科技进步三等奖；编制了行业标准HG/T4725-2014整体浇铸乙烯基树脂混凝土电解槽。天华院在兰州建设有电解槽生产加工基地，具备完善的电解槽研发生产条件：拥有力学试验中心、腐蚀与防护试验中心和聚合物材料试验中心等研究机构，实验仪器价值达5000万元；建设有生产车间1万平方米，具备年产电解槽2000台的生产能力，可同时生产铜、馍、锌、钻、镒等多种有色金属湿法冶炼用乙烯基树脂整体电解槽。自2011年以来，天华院生产的乙烯基树脂整体电解槽已经在甘肃金川集团公司馍冶炼厂、湖北大冶有色金属股份有限公司、内蒙古兴安铜锌冶炼有限公司、白银有色集团西北铅锌冶炼厂、衢州华友钻新材料有限公司、甘肃

4、成州锌业公司、贵州武陵镒业公司、陕西华泽馍钻金属有限公司等大型冶炼企业的有色金属馍、铜、锌、镒等湿法电解项目中得到应用，其技术指标均能满足设计要求，性能表现优异，获得用户好评。基于乙烯基树脂整体电解槽的基础，天华院在2013年成功研制出了零收缩乙烯基树脂整体地坪项目，该项目的成功研制彻底解决了树脂类材料固化收缩的世界性难题，成为全世界唯一一家制作“零收缩乙烯基树脂整体地坪”的企业。该产品已成功应用于金川集团馍冶炼厂、大冶有色金属公司、贵州武陵镒业公司、江铜集团贵溪冶炼厂、白银有色集团公司、汉源锦泰锌铸科技有限公司等十余家企业，性能表现优异，获得用户好评。零收缩乙烯基树脂整体地坪的制作同时伴随着

5、零收缩乙烯基树脂砂浆坑池、储罐、储槽的开发及应用。2、“零收缩”原理及试验照片我院开发的乙烯基树脂砂浆地坪及储槽能够整体一次摊铺成型，最主要的技术特点就是降低了乙烯基树脂砂浆的收缩率，使其具有“零收缩”的特性。普通的树脂砂浆地坪通常会出现收缩开裂、空鼓等质量问题，主要是因为：树脂砂浆在固化成型过程会产生较大的收缩应力，因此地坪在受约束的条件下，固化收缩无法通过位移释放，于是全部转化为砂浆内部的收缩应力，应力作用的方向是从四周指向中间，并与水平方向有一个夹角，也就是说：存在水平方向和垂直向上两个分力。垂直向上的分力和砂浆层与基体间的粘接力方向相反，当它大于界面粘接强度时，会导致砂浆层与基体脱离；

6、水平方向的分力一方面在砂浆内部形成拉应力，当拉应力大于砂浆的抗拉强度时，导致砂浆层开裂；另一方面，在与基体的界面形成剪切力，当剪切力大于混凝土的剪切强度时，导致界面粘接失效。因此普通的树脂砂浆地坪通常采用“分层涂抹”或“分格跳仓”的施工方法来控制收缩应力，并不能有效地完全解决开裂、空鼓等质量问题。而我院通过化学改性乙烯基树脂来降低材料固化收缩率的方法，使树脂砂浆的固化收缩率达到零，也称为“零收缩”，从根本上解决了技术问题,保证了地坪的可靠性。2.1、 地坪“零收缩原理”采用未改性乙烯基树脂作为粘结剂制成的乙烯基树脂混凝土耐腐蚀性能优良，力学强度高，但是材料刚性有余韧性不足，固化收缩率很高，残余

7、应力很大，因此以未改性乙烯基树脂为原材料的树脂砂浆地坪施工后容易产生开裂、空鼓等现象，我院针对此问题进行了深入的研究，并着重对乙烯基树脂进行了改性研究，改性后的乙烯基树脂在保持其原有的耐腐蚀性能、耐热性能、高机械强度等优异性能的基础上，大幅降低固化收缩率，减少残余应力。保证了地坪在施工和使用过程中不发生开裂、空鼓现象。我院用“化学增韧改性”的方法对乙烯基树脂进行了改性，通过在乙烯基树脂分子结构中引入柔性的化学基团来提高树脂的韧性，其特点是改性乙烯基树脂分子结构中除了原有的提供柔性的酯键，还增加了另一种柔性基团，使树脂的分子量增大，使得改性后的乙烯基树脂断裂伸长率增加了100%,拉伸强度增加了1

8、5%。2.2、 “零收缩”试验我院采用“T”型槽和“U”型槽试验对乙烯基树脂砂浆的收缩率进行测试，对比了未改性乙烯基树脂和改性后乙烯基树脂的收缩率和收缩应力。首先通过“丁型槽来对比改性树脂砂浆和为未改性树脂砂浆的收缩率。“T”型槽的直段长度为5m,截面为半圆形，直径为150mm,"T”字型一端受约束不动，树脂砂浆的收缩量会集中在自由端，固化收缩量可通过测量自由端的砂浆位移量来确定。为了保证树脂砂浆在“T”型槽内的自由滑动，对T形槽内表面进行了抛光处理并铺设塑料薄膜。在相同的配比下，试验结果如下：未改性乙烯基树脂的收缩量为1517mm,收缩率约为0.3%,改性后的乙烯基树脂收缩量为0m

9、m,达到了”零收缩T”型槽试验装置如下图:图2.1、“T”型槽收缩试验照片图2.2、未改性树脂砂浆“丁型槽收缩量图2.3、改性树脂砂浆“T”型槽收缩量然后，通过两端约束的“U”型槽实验来对比改性树脂砂浆和为未改性树脂砂浆的收缩应力。“U型槽长度为5m,两端垂直段对树脂砂浆收缩进行约束，则树脂的固化时收缩应力得不到释放，宏观上会表现出开裂、变形等现象，便于我们观察收缩应力对树脂砂浆的影响。试验结果如下：未改性树脂砂浆固化过程中，首先在砂浆中部出现向上拱起的现象，之后在靠近一侧的端头处断裂，裂缝宽度为约为15mm,存在很大的收缩应力；改性树脂砂浆固化后没有出现拱起、开裂等现象，表现出无收缩应力的特

10、性。图2.4、“U”型槽收缩试验照片图2.5、未改性树脂“U”型槽收缩开裂照片图2.5、改性树脂“U”型槽收缩试验照片其特点有：1）、零收缩，无残余应力通过聚合物改性技术降低乙烯基酯树脂砂浆固化收缩率，使其达到“零收缩”，消除了树脂砂浆固化后的残余应力，因此与基体的粘接强度优良，在使用过程中不会发生开裂等质量问题。2）、厚度大于30mm,力学强度高一次成型，抗压强度大于70MPa,整体强度高，可承受重型机械及重载荷的冲击破坏。3）、抗渗透性能优良材料的渗透系数为0,为不透型材料。4）、耐腐蚀性能优良采用改性乙烯基酯树脂和优质耐酸石英砂骨料为主要原材料混配而成，耐腐蚀性能优良，可满足较强酸、碱腐

11、蚀环境工况要求。5）、施工效率高，工期短施工机械化程度高，施工效率远高于耐酸砖板和花岗岩地坪。3、大型零收缩乙烯基树脂砂浆内衬储槽、储罐的设计采用零收缩乙烯基树脂砂浆作为储槽的内衬层，可在储槽内形成既具有结构强度又具有整体耐腐性和抗渗透性的防腐内衬结构。由于储槽在正常工况下是充装液体的，所以要求树脂砂浆内衬层在设备运行过程中不能产生裂纹，而乙烯基树脂砂浆内衬层产生裂纹主要是由于混凝土基体产生裂纹将内衬层拉裂导致的。因此，储槽需要将内衬层和混凝土基体隔离开使其不粘接，形成“松衬”结构，这种“松衬”结构既起到隔离洪凝土的作用，又会使内衬层在热胀冷缩等作用下发生形变时不会发生开裂，防止防腐层与混凝土

12、相对运动的限制，同时也会起到隔热豹纹的作用。确保大型零收缩乙烯基树脂砂浆内衬储槽、储罐的结构安全及使用性能。具体施工步骤如下：1）将混凝土基体打磨平整，如必要时，采用水泥砂浆将不平整的基体抹面找平。2）在平整的混凝土基体上贴衬聚乙烯泡沫隔离保温层，保证乙烯基树脂砂浆内衬层与混凝土基体完全不粘接，隔离保温层厚度依据储槽的尺寸及使用温度等条件确定，保证在极限条件下内衬储槽的膨胀量。3）先摊铺地面内衬层，然后拼装模具浇铸侧壁和隔墙内衬层。4）地面采用稀胶泥罩面后涂刷面漆；侧壁等立面粘贴玻璃刚层。3.1、 地上池结构图1树脂砂浆内衬层2聚乙烯泡沫隔离保温层3混凝土池基体图3.1地上内衬储槽的防腐结构3.2、 地下池结构图在地下池的设计中，混凝土池壁上岩要与地面的混凝土之间设置伸缩缝，以免造成混凝土的不规则开裂，引起地面防腐层的不规则开裂导致腐蚀介质的渗漏。3.3、 应用情况照片汉源锦泰锌铭科技有限公司冷却塔集液池汉源锦泰锌铭科技有限公司总长66米的事故池4