CN115613846A - 一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料及其制备方法 Download PDF

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张天灿
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Abstract

本发明提供一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料及其制备方法，该具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料由“砂浆‑树脂‑钢纤维纺织品‑树脂‑砂浆”组成，它们的拉伸强度从小到大依次为砂浆、树脂和钢纤维纺织品，因此在界面处形成梯度界面。该复合材料的制备方法为：首先在模具中浇筑一层砂浆并在其表面涂覆一层树脂，然后将钢纤维纺织品按压在树脂表面并在其上表面再涂覆一层树脂，最后浇筑第二层砂浆。本发明制备的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料力学性能好，界面粘结强度大不易分层，改善了钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料受力时顶层砂浆剥离的问题，并且施工方法简单，不受外界因素影响。

Description

一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料及 其制备方法
技术领域
本发明属于建筑物加固材料技术领域，具体涉及一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料及其制备方法。
背景技术
过去数年，由于现有建筑物的老化及引入更严格的设计规定，对修复的需求日益增加。纤维增强聚合物(FRP)因其抗拉强度高、质量轻等特点在建筑物加固领域中得到了越来越多的应用。他们被设计为使用环氧树脂进行外部粘合的加固材料。然而，尽管有这些优点，FRP加固技术也有一些缺点。这些缺点包括：不能在潮湿表面或者低温下使用FRP加固系统、缺乏透气性，可能对混凝土结构造成损伤、环氧树脂与基体材料相容性差和超过玻璃化温度的环氧树脂性能较差。由于上述缺点促进了织物增强砂浆加固复合材料的发展。
织物增强砂浆加固复合材料的加固效果不仅取决于其本身的力学性能，更取决于它的界面粘结强度。一方面，因为织物与砂浆之间的界面粘结强度较低。另一方面，由于织物与砂浆之间伸长率相差较大，应力分布不均匀，导致表层砂浆出现破裂现象。上述两方面导致织物增强砂浆加固复合材料的加固效果不佳。公开号专利CN112897958A公布了一种网格织物增强水泥基复合材料及其制备方法，该方法制备的织物增强水泥基复合材料界面粘结性能较差，并且制备方法复杂不适合工业生产。公开号专利CN212671283U公布了一种新型高强钢丝布加固结构，该结构一定程度上提高了砂浆与高强钢丝布的界面粘结强度，但是高强钢丝布提前浸渍表面处理剂施工困难并且表面处理剂的量很难控制，该方法只提高了砂浆与高强钢丝布的粘结性能，没有改善应力分布不均匀的情况。本发明在砂浆与织物之间直接引入环氧树脂构建梯度界面，使得织物增强砂浆加固复合材料在受力时界面粘结强度更高并且内部应力分布均匀，加固效果得到显著提升。
发明内容
技术问题：本发明为了解决钢纤维纺织品与砂浆之间的界面粘结强度较低和钢纤维与砂浆之间伸长率相差较大导致复合材料内部应力分布不均匀的问题，在砂浆与钢纤维纺织品之间引入环氧树脂构建梯度界面，提出一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料的方法，制备出一种界面粘结强度高、内部应力分布均匀。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料，其特征在于：所述具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料由“砂浆-树脂-钢纤维纺织品-树脂-砂浆”组成，所述梯度界面由砂浆、树脂和钢纤维纺织品组成，它们的拉伸强度从小到大依次为砂浆、环氧树脂和钢纤维纺织品。
优选地，所述的钢纤维纺织品是由钢纤维制备的网格状织物。
优选地，所述树脂包括水性环氧树脂、水性酚醛树脂中的至少一种。
优选地，所述具有梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料的厚度为18-22mm，所述树脂的厚度为2-3 mm。
本发明提供一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料的施工方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1)将砂浆、水按一定比例均匀混合，得到砂浆基体材料；
步骤2)在模具中浇筑一层砂浆，然后在砂浆表面涂覆树脂；
步骤3)将钢纤维纺织品按压在第一层树脂表面，然后在钢纤维纺织品上表面涂覆第二层树脂；
步骤4)将步骤1)得到的砂浆浇筑在第二层树脂表面。
步骤5)养护固化，脱模即制得所述复合材料。
优选地，所述砂浆和树脂、树脂与钢纤维纺织品之间紧密接触，连续过渡。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：(1)本发明制备的具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料界面粘结强度得到显著提升；(2)本发明制备的具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料力学性能良好、加固效果优异；(3)本发明制备的具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料施工工艺简单、市场竞争力强。
附图说明
图1为具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料的示意图；
图2为有无梯度界面的钢纤维织物增强砂浆加固复合材料界面粘结强度测试的载荷-位移曲线对比图；
图3为钢纤维、环氧树脂和砂浆的拉伸应力。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例，但所述的具体实施例不限制本发明权利要求。
实施例1：
第一步：选取原材料。织物由钢纤维纺织品，钢纤维纺织品性能参数见表一；选用树脂为水性环氧树脂，水性环氧树脂与固化剂的质量比为3∶1；砂浆选用湿法喷射聚合物混合砂浆，砂浆与水的质量比为 1∶0.15。
表一钢纤维纺织品性能参数
Figure RE-GSB0000201177680000021
第二步：将砂浆、水按比例混合搅拌均匀，然后在模具内浇筑一层砂浆，厚度为10mm。
第三步：将环氧树脂、固化剂按比例混合搅拌均匀，然后再第一层砂浆表面涂覆一层水性环氧树脂，厚度为2mm。
第四步：将钢纤维织物按压在水性环氧树脂表面，然后在织物表面涂覆第二层水性环氧树脂，厚度为2mm。
第五步：在第二层水性环氧树脂表面浇筑第二层砂浆(第一步制备的)，厚度为5mm。
第六步：脱模固化。试样在95％相对湿度下固化24小时，然后在养护箱中固化7天。最后放置在 18-20℃温度和50-60％相对湿度的环境中，养护至适龄。
对上述构件进行测试，测得其性能结果如下：该具有梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料的极限拉伸载荷为2187.4N。该具有梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料的界面脱粘载荷为27084N，较不含梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料的界面脱粘载荷提高了37.08％。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料，其特征在于：所述具有梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料由“砂浆-树脂-钢纤维纺织品-树脂-砂浆”组成，所述梯度界面由砂浆、树脂和钢纤维纺织品组成。
2.根据权利要求1所述的具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料，其特征在于，所述的钢纤维纺织品是由高性能钢纤维制备的网格状织物。
3.根据权利要求1所述的具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料，其特征在于，所述树脂包括水性环氧树脂、水性酚醛树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料，其特征在于，所述具有梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料的厚度为18-22mm，所述树脂的厚度为2-3mm。
5.具有梯度界面的钢纤维纺织品增强砂浆加固复合材料，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将砂浆、水按一定比例均匀混合，得到砂浆基体材料；
步骤2)在模具中浇筑一层砂浆，然后在砂浆表面涂覆一层树脂；
步骤3)将钢纤维纺织品按压在第一层树脂表面，然后在钢纤维纺织品上表面涂覆第二层树脂；
步骤4)将步骤1)得到的砂浆浇筑在第二层树脂表面；
步骤5)养护固化，脱模即制得所述复合材料。
6.根据权利要求5所述的具有梯度界面的织物增强砂浆加固复合材料，其特征在于，砂浆和树脂、树脂与钢纤维纺织品之间紧密接触，连续过渡。
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