[发明专利]耐高温碱矿渣胶凝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种胶凝材料及其制备方法。

背景技术

目前，碳纤维布在加固混凝土结构中大量应用，其在绝氧情况下具有良好的耐高温性能，即在低于1000℃时，温度对碳纤维布抗拉强度影响很小。但在有氧情况下，当温度达400℃时会发生明显氧化，碳纤维布的强度随之下降。目前常用的建筑加固胶粘剂为环氧类有机胶，其玻璃化温度T_g大约在65～82℃，当环境温度达到玻璃态转化温度T_g时，有机胶粘剂的粘结强度将急剧降低，丧失其传递纤维间剪力和与混凝土共同工作的基础，极易导致碳纤维布与混凝土的剥离，使碳纤维布的强度得不到充分发挥，不能耐高温。

发明内容

本发明是要解决现有建筑加固胶粘剂玻璃化温度过低，在高温下极易导致碳纤维布与混凝土的剥离，不能耐高温的问题，提供耐高温碱矿渣胶凝材料及其制备方法。

本发明耐高温碱矿渣胶凝材料由矿渣粉、钾水玻璃、氢氧化钠和水制成；其中矿渣粉与钾水玻璃的质量比为1∶0.2～0.3，矿渣粉与氢氧化钠的质量比为1∶0.04～0.05，矿渣粉与水的质量比为1∶0.35～0.45；所述钾水玻璃的模数为2.79。

上述耐高温碱矿渣胶凝材料的制备方法，按以下步骤进行：一、向模数为2.79的钾水玻璃中加入氢氧化钠搅拌均匀，使钾水玻璃的模数为0.8～1.2；二、将矿渣粉倒入搅拌锅中，再倒入模数为0.8～1.2的钾水玻璃，搅拌1～2min，然后向搅拌锅中倒入水，搅拌2～8min，即得到耐高温碱矿渣胶凝材料；所述矿渣粉与模数为2.79的钾水玻璃的质量比为1∶0.2～0.3，矿渣粉与氢氧化钠的质量比为1∶0.04～0.05，矿渣粉与水的质量比为1∶0.35～0.45。

矿渣受钾水玻璃激发下的水化过程为：由钾水玻璃水解生成KOH和Si(OH)₄，然后矿渣玻璃体的Ca²⁺、Mg²⁺吸附水玻璃介质中的OH^-，矿渣中的O^2-吸附质子形成氢氧化物和水，使矿渣玻璃体解体、溶解；最后Ca(OH)₂与反应生成的Si(OH)₄形成难溶的水化硅酸钙凝胶和类沸石类矿物。产物多为空间网络结构，具有良好的胶凝性和稳定性。在常温下用本发明的碱矿渣胶凝材料粘贴碳纤维布加固混凝土梁的力学性能与用有机胶粘贴碳纤维布加固混凝土梁相当，在火灾下耐高温碱矿渣胶凝材料可使碳纤维布与混凝土梁板有效共同工作。同时该碱矿渣胶凝材料具有快硬早强、抗渗性、粘结锚固性能均较优良，以及成本低和污染小等突出优点。

本发明的碱矿渣胶凝材料作为粘贴碳纤维布和植筋的建筑加固胶粘剂，具有耐高温的特性，首先，该碱矿渣胶凝材料在700℃时抗压强度与其在常温下的抗压强度相当，将碱矿渣胶凝材料制成20mm×20mm×20mm的立方体，测得其常温下抗压强度达到82.10MPa，700℃时抗压强度达到78.85MPa。其次，碱矿渣胶凝材料在常温下面内剪切强度可达1.43～1.48MPa，与环氧类有机胶面内剪切强度相当，而在700℃高温下碱矿渣胶凝材料面内剪切强度仍可达0.98～1.05MPa，远远优于环氧类有机胶高温剪切效果；碱矿渣胶凝材料面内剪切试验呈现界面处混凝土被剥离的理想破坏模式，有效地解决了高温下用环氧类有机胶粘贴碳纤维布极易与混凝土剥离的问题。

附图说明

图1为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料在20℃下的SEM照片；图2为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料在200℃下的SEM照片；图3为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料在400℃下的SEM照片；图4为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料在600℃下的SEM照片；图5为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料在800℃下的SEM照片；图6为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料在1000℃下的SEM照片；图7为具体实施方式二十三制得的碱矿渣胶凝材料经不同高温后的X射线衍射图；图8在高温条件下碱矿渣胶凝材料与水泥石抗压强度随温度的变化关系曲线，-▲-表示水泥石，-■-表示耐高温碱矿渣胶凝材料。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。