CN114163258B - 石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法 - Google Patents

石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，首先对旧混凝土界面进行凿毛处理，然后均匀喷涂G/GO和硅灰的混合分散液，以此形成旧混凝土预处理粘接面，最后将粘接砂浆覆盖在此预处理粘接面，使旧混凝土与粘接砂浆层紧密结合。本发明通过将G/GO、硅灰制成均匀的分散液预处理粘接界面，规避了G/GO直接加入胶凝材料分散不均的问题，避免了硅灰运输使用过程中的粉尘污染及团聚体分散问题。借助G/GO吸引水化硅酸钙凝胶的生成，通过硅灰参与水泥二次水化，二者共同作用，增加粘接界面的致密程度，提高界面粘接强度。同时G/GO、硅灰用量极少，成本较低，成分绿色环保，操作简单易行。

Description

石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法
技术领域
本发明涉及一种混凝土与砂浆的高粘接技术领域，具体来讲涉及的是一种喷涂G/GO及硅灰浆提高混凝土界面粘接强度的方法。
背景技术
传统的混凝土表面修补处理所用的水泥砂浆修补方法存在粘接强度低、界面易空鼓脱落的问题，为提高粘接砂浆与旧混凝土的拉伸粘接能力，一般采用聚合物进行对硅酸盐水泥基砂浆进行改性处理，如聚醋酸乙烯乳液或可再分散乳胶粉，这使得水泥砂浆与混凝土基面的粘接强度有所增加。
近年来，石墨烯及其衍生物在水泥混凝土中应用有较多的研究，研究发现G/GO作为一种含大量羟基、羧基官能团的纳米材料，这些官能团与C3S、C2S、C3A反应形成模板效应，“模板”提供生长点使水泥水化产物在其生长，所以往往含G/GO的混凝土结构更致密。另一方面，硅灰作为高火山灰活性的微纳米级材料，可改善粘接砂浆与混凝土粘接界面的密实度，从而进一步提高砂浆与混凝土界面的粘接强度。
目前的技术方案采用在粘接砂浆的胶凝体系中直接引入硅灰或者G/GO，虽然在一定程度上提高了拉伸粘接强度，但这种技术方案中，需要克服G/GO、硅灰这些微纳米材料的团聚问题带来的粘接砂浆工作性与力学性能降低的问题，同时还需要更高的掺量才能达到增加粘接界面致密度和粘接力的作用，其用量较多，成本极高，这大幅度降低了这种技术途径的市场竞争力。
发明内容
因此，针对上述现有技术的不足，G/GO及硅灰难分散、成本高的问题，本发明目的在于提供一种使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，以喷涂的方式，利用G/GO吸引水化硅酸钙凝胶的生成，结合硅灰参与水泥二次水化反应，二者共同作用，增加粘接界面的致密程度，提高界面粘接强度。
本发明是这样实现的，构造一种使用G/GO及硅灰处理旧混凝土界面提升粘接砂浆拉伸粘接强度的方法，其特征在于：其界面的粘接方法包括如下步骤；
步骤1，对旧混凝土表面进行凿毛处理，并清除表面浮灰，砂浆或其他污渍；
步骤2，向步骤1所得旧混凝土的表面，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，形成预处理粘接面；其中G/GO由以下一种或多种物质构成：单层石墨烯、多层石墨烯、少层石墨烯、工业级氧化石墨烯、单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯，其浓度为0.01-100mg/L；硅灰浓度为0.1-600g/L，功能性分散剂以下一种或几种：十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯硫酸钠、聚丙烯酸聚合物、十六烷基三甲基溴化铵、阿拉伯胶粉、甲基橙、十二烷基硫酸钠、二丙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、二丙二醇丙醚，其浓度为0.01mg-1g/L；
步骤3，待预处理界面基本干燥后，将粘接砂浆覆盖在步骤2所得的旧混凝土预处理粘接面，使旧混凝土与粘接砂浆层紧密结合；待粘接砂浆养护完成后，完成粘接砂浆与旧混凝土的粘接过程。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤1所述混凝土为：活性粉末混凝土、超高性能混凝土或强度为C30-C100的混凝土。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤1对所述旧混凝土表面进行凿毛处理深度为1-15mm。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2所述的喷涂密度为10-500g/m2。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，喷涂密度为20g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为50g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为100g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，喷涂密度为20g/m2，G/GO浓度为2mg/L，硅灰浆浓度为40g/L。
根据本发明所述使用G/GO及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2所用G/GO及硅灰分散液，采用以下方法制备：按比例计量G/GO、硅灰、分散剂、水并混合，利用超声或机械分散设备对上述混合物进行分散处理，得到G/GO及硅灰分散液。
本发明具有如下优点：
1)以G/GO、硅灰浆为辅助界面粘接材料，分别通过G/GO的模板作用、硅灰参与水泥的二次水化反应，大量消耗氢氧化钙，增加混凝土与粘接砂浆界面过渡区的密实度，细化混凝土中的孔隙，提高旧混凝土、粘接砂浆及两者界面的密实度和拉伸粘接强度。
2)以喷涂方式将G/GO、硅灰浆喷涂在混凝土与粘接砂浆的粘接界面上，避免了G/GO、硅灰直接加入粘接砂浆中分散不均的问题，且G/GO、硅灰用量更少，粘接效果更好，性价比高。
3)G/GO与硅灰分散液同步分散制备，并在旧混凝土表面喷涂形成提升混凝土与修补砂浆界面粘接力的辅助材料，成分绿色环保，无缓凝成分，不会延缓粘接界面的水泥水化过程，相同养护龄期下，不会对粘接砂浆与混凝土的粘接强度产生负面影响。
具体实施方式
下面将对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明通过改进在此提供一种使用G/GO及硅灰增强混凝土与粘接砂浆界面粘接力的方法，具体实施方式如下：
实施例1：对所述C50旧混凝土表面进行凿毛处理，凿毛深度为1mm，并清除表面浮灰，砂浆或其他污渍。
向所得C50旧混凝土的表面，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液(喷涂密度为20g/m2，单层氧化石墨烯浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L，分散剂为二丙二醇丙醚，浓度20mg/L，分散介质为水，采用超声分散得到)形成预处理粘接面；
待预处理界面基本干燥后，将粘接砂浆覆盖在旧混凝土预处理粘接面，使旧混凝土与粘接砂浆层紧密结合。待粘接砂浆养护完成后，完成粘接砂浆与旧混凝土的粘接过程。粘接砂浆配合比见表1
表1粘接砂浆配合比(km/m3)
Figure GDA0003848569990000041
实施例2：向所得C50旧混凝土的表面，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为50g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L，其它与实施例1相同。
实施例3：向所得C50旧混凝土的表面，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为100g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L，其它与实施例1相同。
实施例4：向所得C50旧混凝土的表面，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为20g/m2，G/GO浓度为2mg/L，硅灰浆浓度为40g/L，其它与实施例1相同。
实施例5：对旧C30混凝土表面进行凿毛处理和修补，其它与实施例2相同。
实施例6：对旧C40混凝土表面进行凿毛处理和修补，其它与实施例2相同。
实施例7：对旧C60混凝土表面进行凿毛处理和修补，其它与实施例2相同。
实施例8：对旧C70混凝土表面进行凿毛处理和修补，其它与实施例2相同。
对比例0：未喷涂任何分散液，使用旧C50混凝土凿毛处理后直接覆盖粘接砂浆。
对比例00：使用旧C50混凝土凿毛处理后，只喷涂G/GO分散液，浓度为1mg/L，喷涂密度为50g/m2。
对比例000：使用旧C50混凝土凿毛处理后，只喷涂硅灰浆，浓度为20g/L，喷涂密度为50g/m2。
对上述实施例及对比例进行14d粘接拉伸强度测试，试验仪器、试件的制备参照JGJ/T70-2009。测试结果如表2所示：
表2实施例及对比例进行粘接拉伸强度测试结果
Figure GDA0003848569990000042
Figure GDA0003848569990000051
表2数据表明，旧混凝土强度等级相同时，G/GO、硅灰浓度及喷涂密度增高，有益于增强基体界面粘接强度；G/GO、硅灰浓度及喷涂密度相同时，旧混凝土强度等级越高，界面粘接强度也相应提高。综上所述，对旧混凝土界面喷涂G/GO及硅灰分散液后，覆盖粘接砂浆，有助于提高其界面粘接强度。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，用于粘接混凝土与砂浆，其特征在于：其界面的粘接方法包括如下步骤；
步骤1，对旧混凝土表面进行凿毛处理，并清除表面浮灰，砂浆或其他污渍；
步骤2，向步骤1所得旧混凝土的表面，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，形成预处理粘接面；其中G/GO由以下一种或多种物质构成：单层石墨烯、多层石墨烯、少层石墨烯、工业级氧化石墨烯、单层氧化石墨烯、多层氧化石墨烯，其浓度为0.01-100mg/L；硅灰浓度为0.1-600g/L，功能性分散剂以下一种或几种：十二烷基苯磺酸钠，十二烷基苯硫酸钠、聚丙烯酸聚合物、十六烷基三甲基溴化铵、阿拉伯胶粉、甲基橙、十二烷基硫酸钠、二丙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、二丙二醇乙醚、二乙二醇乙醚、二丙二醇丙醚，其浓度为0.01mg-1g/L；
步骤3，待预处理界面基本干燥后，将粘接砂浆覆盖在步骤2所得的旧混凝土预处理粘接面，使旧混凝土与粘接砂浆层紧密结合；待粘接砂浆养护完成后，完成粘接砂浆与旧混凝土的粘接过程。
2.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤1所述混凝土为：活性粉末混凝土、超高性能混凝土或强度为C30-C100的混凝土。
3.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤1对所述旧混凝土表面进行凿毛处理深度为1-15mm。
4.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2所述的喷涂密度为10-500g/m2。
5.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，喷涂密度为20g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L。
6.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为50g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L。
7.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，均匀喷涂G/GO及硅灰分散液，喷涂密度为100g/m2，G/GO浓度为1mg/L，硅灰浆浓度为20g/L。
8.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2进行均匀喷涂G/GO及硅灰分散液操作时，喷涂密度为20g/m2，G/GO浓度为2mg/L，硅灰浆浓度为40g/L。
9.根据权利要求1所述石墨烯/氧化石墨烯及硅灰增强混凝土界面粘接力的方法，其特征在于：步骤2所用G/GO及硅灰分散液，采用以下方法制备：按比例计量G/GO、硅灰、分散剂、水并混合，利用超声或机械分散设备对上述混合物进行分散处理，得到G/GO及硅灰分散液。
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