CN104129969A - 一种地聚物基碳纤维布粘结剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种地聚物基碳纤维布粘结剂。近年来，粘结碳纤维片材的粘结剂普遍采用的是粘贴树脂，其耐高温性、耐火性、耐老化性及耐久性能差。本发明以钾水玻璃、矿渣、偏高岭土、粉煤灰、缓凝剂和水为原料制备碳纤维布粘结剂，其中来源丰富的工业固体废弃物矿渣、粉煤灰为主要原料，以钾水玻璃为激发剂，添加磷酸氢钠或碳酸氢钠类化合物为缓凝剂，制备的碳纤维布粘结剂，耐高温性强，耐老化强度高，在温度达到170℃时粘结性仍然不减，防火性能极佳，有效地解决了现有树脂粘结剂在高温下的粘结性差、易脆、开裂等问题，且制备工艺简单，使用方便。

Description

一 种地聚物基碳纤维布粘结剂

技术领域

本发明涉及的是一种地聚物基碳纤维布粘结剂，属于新材料技术领域。

背景技术

碳纤维加固混凝土结构技术兴起于20世纪80年代，近年来广泛应用于钢筋混凝土结构的梁、板、柱和构架的节点加固及建筑物或砌体结构的维修加固，恢复和提高结构的承载能力和抗裂性能，达到高效加固效果。目前，粘结碳纤维片材的粘结剂普遍采用高分子有机材料粘贴树脂，在常温下，这类树脂粘结性能好、粘结力强，但其存在稳定性、长期化学稳定性、耐火性、耐老化性及耐久性能差的问题，特别是其耐高温的上限不到80℃，一旦建筑物失火，温度达到80℃以上粘结性就会直线下降，开裂、易脆等，温度达到170℃时基本丧失粘结力，这成为了碳纤维布加固技术在工程应用中的最大缺陷。此外，树脂类粘结剂都是溶剂型粘结剂，存在可挥发性VOC气体，不仅易燃易爆，严重影响施工人员的身体健康，而且对环境也有一定的污染性。因此，寻找一种粘结性强、耐高温、防火、耐老化、绿色环保的碳纤维粘结剂对碳纤维应用于建筑构件及混凝土加固技术具有重大的推进意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种粘结性强、耐高温、耐老化、防火性能好的地聚物基碳纤维布粘结剂，克服目前普遍采用的树脂类粘结剂粘结性差、易脆、耐高温性能差、耐腐蚀性及耐老化性能极低等缺陷。

上述发明目的通过以下技术方案实现：一种地聚物基碳纤维布粘结剂，主要由下述原料组成，按质量百分比计：钾水玻璃26-37%、矿渣26.5-42%、偏高岭土4.4-16%、粉煤灰7-17.5%、缓凝剂1-2%、余量为水。

所述的钾水玻璃是固体含量为36%，模数为1.8-2.2的市售钾水玻璃；

所述的矿渣是细度100-600目的高炉水渣；

所述偏高岭土是细度200-1000目的高岭土原矿在800℃环境中煅烧2小时所得的粉体；

所述的粉煤灰是市售一级、二级粉煤灰中的任意一种或者两种的任意混合物；

所述的缓凝剂是磷酸二氢钠、磷酸氢钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠中的一种或几种任意比例混合物。

上述的钾水玻璃、高炉水渣、粉煤灰、偏高岭土、磷酸二氢钠、磷酸氢钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠均为市售商品。

上述一种地聚物基碳纤维布粘结剂，由下述方法制备：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的矿渣、偏高岭土、粉煤灰混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入钾水玻璃及适量的水搅拌均匀，得到浆料；

（4）将缓凝剂溶解于水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂。

采取上述措施的本发明，采用的是以地聚物合成材料技术为基础制备的无机碳纤维布粘结剂，由于地聚物材料本身具有强度高、耐腐蚀性能好、耐久性好、耐高温、隔热性能好、导热系数低等特性，用此材料制备的粘结剂能有效地解决现有树脂粘结剂在高温下的粘结性差、易脆、耐高温性能差、耐腐蚀性及耐老化性能极低的缺陷。本发明以来源丰富的工业固体废弃物矿渣、粉煤灰为主要原料，以钾水玻璃为激发剂，添加缓凝剂制备的碳纤维布粘结剂粘结性强、耐高温性能好、耐老化强度高、防火性能好，且制备工艺简单，使用方便。本发明与现有的树脂类粘结剂相比较具有更好的防火性、耐高温性及耐久性，并对环境起到了有效的保护作用。经测试本发明制备的粘结剂在温度达到170℃时粘结性仍然不减，防火性能极佳。下述实施例所制备的本发明性能均符合GB50367-2006《混​凝​土​结​构​加​固​设​计​规​范》标准的技术指标要求。

具体实施方式

实施例1

配方一：

组分	配方（wt%）
		钾水玻璃（m=1.8）	37
600目矿渣	42
		1000目偏高岭土	8
二级粉煤灰	7
		磷酸氢钠	2
水	4
		合计	100

制备方法如下：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的600目矿渣、1000目偏高岭土、二级粉煤灰混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入模数为1.8的水玻璃及所用总水量中50%的水，并搅拌均匀，得到浆料；

（4）将磷酸氢钠溶解于剩余外加水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂；

实施例2

配方二：

组分	配方（wt%）
		钾水玻璃（m=2.0）	30.4
100目矿渣	39.4
		200目偏高岭土	4.4
一级粉煤灰	17.5
		磷酸二氢钠	1.3
水	7
		合计	100

制备方法如下：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的100目矿渣、200目偏高岭土、一级粉煤灰混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入模数为1.8的水玻璃及所用总水量中50%的水，并搅拌均匀，得到浆料；

（4）将磷酸二氢钠溶解于剩余外加水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂；

实施例3

配方三：

组分	配方（wt%）
		钾水玻璃（m=2.2）	26
400目矿渣	41.9
		800目偏高岭土	11.3
一、二级粉煤灰混合物	9.8
		碳酸氢钠	1
水	10
		合计	100

制备方法：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的400目矿渣、800目偏高岭土、一、二级粉煤灰混合物混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入模数为2.2的水玻璃及所用总水量中50%的水，并搅拌均匀，得到浆料；

（4）将磷酸二氢钠溶解于剩余外加水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂；

实施例4

配方四：

组分	配方（wt%）
		钾水玻璃（m=2.1）	36.2
300目矿渣	32
		600目偏高岭土	15
一、二级粉煤灰混合物	8.7
		碳酸二氢钠	1.9
水	6.2
		合计	100

制备方法：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的300目矿渣、600目偏高岭土、一、二级粉煤灰混合物混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入模数为2.1的水玻璃及所用总水量中50%的水，并搅拌均匀，得到浆料；

（4）将碳酸二氢钠溶解于剩余外加水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂；

实施例5

配方五：

组分	配方（wt%）
		钾水玻璃（m=1.8）	31.9
200目矿渣	26.5
		400目偏高岭土	16
二级粉煤灰	16
		磷酸二氢钠、磷酸氢钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠任意比例混合物	1.1
水	8.5
		合计	100

制备方法：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的200目矿渣、400目偏高岭土、二级粉煤灰混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入模数为1.8的水玻璃及所用总水量中50%的水，并搅拌均匀，得到浆料；

（4）将磷酸二氢钠、磷酸氢钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠任意比例混合物溶解于剩余外加水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂。

Claims (1)

1.一种地聚物基碳纤维布粘结剂，其特征是所述的地聚物基碳纤维布粘结剂由下述按质量百分比计量的原料制备：

钾水玻璃26-37%、矿渣26.5-42%、偏高岭土4.4-16%、粉煤灰7-17.5%、缓凝剂1-2%、余量为水；

制备方法：

（1）按照比例将各种原料称取好备用；

（2）将原料中的矿渣、偏高岭土、粉煤灰混合搅拌均匀得到粉体料；

（3）在混合均匀的粉体料加入水玻璃及适量的水搅拌均匀，得到浆料；

（4）将缓凝剂溶解于水中并加入浆料中，混合搅拌均匀后即可得到粘结剂；

所述的钾水玻璃是固体含量为36%，模数m为1.8-2.2市售钾水玻璃；

所述的矿渣是细度100-600目的高炉水渣；

所述的偏高岭土是细度200-1000目的高岭土原矿在800℃环境中煅烧2小时所得的粉体；

所述的粉煤灰是市售一级、二级粉煤灰中的任意一种或者两种的任意混合物；

所述的缓凝剂是磷酸二氢钠、磷酸氢钠、碳酸氢钠、碳酸二氢钠中的一种或几种任意比例混合物。