[发明专利]钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶及制备、应用方法

说明书

本发明涉及钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶及制备、应用方法，涉及土木工程领域。钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶，包括环氧树脂胶，高强钢纤维；将高强钢纤维掺入环氧树脂胶中搅拌；搅拌后得到钢纤维增强环氧树脂胶；通过磁性定向设备对高强钢纤维磁化定向形成定向钢纤维增强环氧树脂胶。本发明提供的钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶，高强钢纤维在增强环氧树脂胶中可承担“桥接作用”，在增强环氧树脂胶开裂后，能桥接断裂处的基体并继续承受荷载作用，进而提高结构的延性，避免突然发生的脆性破坏。

技术领域

本发明涉及钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶及制备、应用方法，涉及土木工程领域。

背景技术

如今，中国土木工程结构保有量世界第一，成为建设大国、建设强国。结构设计使用年限长，长期使用过程中收到诸如风、雨、地震、等外部作用的同时也面临着使用荷载逐渐增加等情况，修复及重建消耗资源大和能源，加固成为研究热点内容。参考文献为：中国桥梁工程学术研究综述·2021.中国公路学报,2021,34(02):1-97。

结构性能退化包括如钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀，混凝土碳化、开裂、剥落等现象；钢结构局部屈曲、锈发生劣化，结构承载能力退化问题，研究和推广便捷有效的加固改造措施，提升既有结构的承载能力，延长结构正常使用寿命具有十分重要的科学价值和工程意义，参考文献为：HB-FRP加固混凝土梁研究综述.交通运输工程学报,2020,20(06):35-47。

目前，常用的加固方法中有钻孔埋置钢筋修补法，粘接钢板法，外贴FRP法等不同的加固方法。对于如钻孔埋置钢筋后加固方法，易引入新的损伤点和增加应力集中风险。而对于粘接钢板或FRP加固方法，仅适用于易于粘接区域，且工序复杂、界面效果难以保证，而很难充分发挥粘接钢板或FRP 的材料性能，参考文献为：FRP加固RC梁研究新进展.复合材料科学与工程,2020(01):108-113。与此同时，采用的环氧树脂胶等材料属于脆性材料，易发生脆断，参考文献为：胶膜连接碳纤维增强树脂复合材料板-钢搭接接头室温条件的力学性能试验.复合材料学报,2020,37(02):318-327，这并不符合现有延性破坏设计理念。

因此，亟需提升胶体抗拉强度和整体延性，避免胶体材料脆性破坏，解决结构破损、断裂及疲劳等病害。本发明材料在具有以上优点的同时，具有广泛用于修复各类缺陷、便于施工且经济性较好等优点。

发明内容

本发明提供了钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶及制备、应用方法，基于纤维增强材料可在断口处形成“纤维桥接作用”，增强材料延性，提高其抗拉、抗压等能力。可采用传统粘接形成修复方案，亦可多层涂刷结构损伤区域，加固受损结构。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶，包括环氧树脂胶 ，高强钢纤维 ；将高强钢纤维掺入环氧树脂胶中搅拌；搅拌后得到钢纤维增强环氧树脂胶；通过磁性定向设备对高强钢纤维磁化定向形成定向钢纤维增强环氧树脂胶。

本发明所述的钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶，所述定向设备包括振捣台、直流稳压电源 、单向缠绕线圈 ；所述振捣台的上方设有容器，容器外壁设有单向缠绕线圈，单向缠绕线圈 的输入端、输出端与直流稳压电源相连。

本发明所述的钢纤维或定向钢纤维增强环氧树脂胶的制备方法，步骤如下：

步骤1、将环氧树脂胶进行搅拌；

步骤2、环氧树脂胶在搅拌的过程中加入体积参量0.5%-3%的高强钢纤维；

步骤3、高强钢纤维加入后搅拌环氧树脂胶60s-120s，制备完成钢纤维增强环氧树脂胶；

步骤4、将缠绕单向缠绕线圈的容器固定在振捣台上，将直流稳压电源与单向缠绕线圈相连；