[发明专利]纤维复合材料补强和保护混凝土的方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及混凝土补强，尤其涉及一种纤维复合材料补强和保护混凝土的方法。

[背景技术]

混凝土的耐久性已成为建筑结构的重要问题，大量的混凝土由于结构劣化需要修复、加固、补强而耗费巨大的资金。混凝土结构在服役过程中由于受到荷载与各种环境腐蚀介质共同作用，而逐渐发生结构劣化，导致出现裂纹，裂缝，甚至破坏，从而降低混凝土结构物的安全性，缩短使用寿命。为了及时修复劣化的混凝土结构，保证其使用的安全性，延长其使用寿命，必须对劣化的混凝土进行修复和补强。目前，混凝土的加固补强多采用表面粘贴纤维增强复合材料，例如碳纤维布与环氧有机胶构成的纤维增强复合材料（CFRP）。CFRP具有高强、高效、质轻和施工方便的优点而得到广泛应用，形成了比较成熟的技术体系，我国还制定了《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）和《结构加固修复用碳纤维片材》（GB/T21490-2008）。但粘贴用的环氧类有机胶有如下缺陷，（1）软化温度较低，一般多为60～80℃，在高温和火灾下会挥发出有毒气体，环氧基会与人体内的多种基团反应，因此通常被认为是有毒或者致癌物质，这给人们的生命财产安全带来极大的威胁；（2）在紫外线的照射下会加速老化，严重影响粘结性能；（3）与无机类的混凝土材料的弹性模量差距大，在多次热胀冷缩和湿胀干缩循环条件下，两者的变形不协调，易产生裂缝，因而相容性差。针对这类问题，中国发明专利申请（CN102351443A，CN201210356357）公开了耐高温碱矿渣胶凝材料及其制备方法，可在一定程度上解决环氧类有机胶不耐高温的问题，但因其施工方法比较繁琐，不利于工程实际中的推广应用。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种安全、环保、寿命长、且施工简便的纤维复合材料补强和保护混凝土的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种纤维复合材料补强和保护混凝土的方法，在混凝土构件表面粘贴胶粘剂-纤维片材增强材料层，施工包括以下步骤：

（1）对混凝土构件表面进行粗糙处理；

（2）将无机胶凝材料与水混合、搅拌均匀形成无机胶粘剂；将无机胶粘剂与有机树脂混合制成胶粘剂；

（3）在处理好的混凝土构件表面涂抹一层胶粘剂；

（4）将纤维片材粘贴在的胶粘剂上；

（5）将纤维片材铺平、压实、排气后再在纤维片材外表面涂刷一层胶粘剂。

以上所述的方法，所述的纤维片材为单向纤维层或者纤维织物层；所述的有机树脂是不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂、硅酮胶中的一种；所述的无机胶粘剂是磷酸盐胶凝材料与水的混合物。

以上所述的方法，所述的纤维为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种或多种的组合。

以上所述的方法，无机胶粘剂是磷酸盐胶粘剂，磷酸盐胶粘剂按重量份，由以下组分组成：

以上所述的方法，磷酸盐胶粘剂按重量份，由以下组分组成：

以上所述的方法，所述的缓凝剂重量为镁砂重量的8%-15%；水的重量为磷酸盐胶凝材料重量百分比的18-25%。

以上所述的方法，所述的磷酸二氢盐为磷酸二氢钾、磷酸二氢钠及磷酸二氢铵中的至少一种，所述的无机矿物填料是粉煤灰、硅灰石粉、高炉矿渣粉、钢渣粉、高岭土、偏高岭土、沸石中的至少一种，所述的缓凝剂是硼砂和硼酸中的至少一种；镁砂为重烧镁砂、电熔镁砂和海水镁砂中的至少一种，重烧镁砂、电熔镁砂或海水镁砂中的镁砂含量不小于80％。

以上所述的方法，重复步骤（4）和（5），获得多层纤维片材的胶粘剂-纤维片材增强材料层。

以上所述的方法，按重量百分比，在粘剂中有机树脂占10-30%，无机胶粘剂占70-90%。

本发明纤维复合材料补强和保护混凝土的方法提高了混凝土的抗折强度和冲击韧性，胶粘剂-纤维片材增强材料层阻隔了外界腐蚀介质对混凝土的渗透，对混凝土结构的内部材料起到补强和保护作用，可以延长混凝土的使用寿命。胶粘剂-纤维片材增强材料层耐高温性能好，寿命长、安全、环保，与混凝土材料的弹性模量接近，变形的协调性好，具有较好的相容性。本发明纤维复合材料补强混凝土结构施工简便，便于在工程建设和加固中推广应用，具有良好的经济效益。

[附图说明]

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例混凝土纤维复合材料补强结构使用1层纤维片材时的剖面示意图；