應用表面修復技術提高混凝土抗衝擊強度方法
2023-06-20 18:33:01 3
應用表面修復技術提高混凝土抗衝擊強度方法
【專利摘要】應用表面修復技術提高混凝土抗衝擊強度方法屬於混凝土結構加固【技術領域】。本發明利用聚丙烯腈短纖維和改性環氧樹脂膠粘劑，通過多層塗抹膠粘劑並鋪設短纖維等工序修復混凝土結構表面，以達到增強混凝土結構的抗衝擊強度的效果。該工藝工序簡便，易操作，混凝土結構的抗衝擊性能明顯提高，加固效果優良，穩定性好，擁有較好的應用前景。
【專利說明】應用表面修復技術提高混凝土抗衝擊強度方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於混凝土結構加固【技術領域】。具體涉及一種高強度、高穩定性、工序簡便 快速、可機械化操作的混凝土結構加固技術方法。相比於常規的混凝土結構加固技術方法， 此方法高效、高強、高穩定性的優點滿足混凝土結構加固市場化的要求，具有廣闊的應用前 景。
【背景技術】
[0002] 目前關於混凝土結構加固的技術和相關規範很多，加固工程也比較廣泛。其中加 固的方法大致包括：1)增大截面加固法；2)置換混凝土法；3)外加預應力加固法；4)粘貼 纖維複合材加固法；5)粘貼鋼板加固法；6)增設支點加固法。
[0003] 上述的加固方法雖然能夠滿足混凝土結構結構性能和抗衝擊性能的指標，但從工 藝和耐久性方面考慮，還存在以下問題，具體如下：
[0004] 1)容易剝離破壞：粘貼物的端部容易翹開或是粘結膠性能不穩定，在嚴酷環境下 整體性能變差，容易引起粘貼物的剝離破壞；
[0005] 2)加固材料成本高：纖維布、纖維板和鋼板的成本均高於短纖維的價格；
[0006] 3)施工工藝複雜：粘貼纖維複合材加固法和粘貼鋼板加固法中，纖維複合材和鋼 板的剪裁製作都比較複雜，結構死角難處理；增大截面加固法、外加預應力加固法和增設支 點加固法的施工步驟繁瑣，施工操作水平要求較高，加固質量均較難得到保證；
[0007] 4)混凝土結構適用性降低：由於表面粘貼纖維布或鋼板，以及增大截面和增設支 點，均不同程度的改變了結構物的外表，加固表觀效果較差，使結構使用適用性降低。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是解決上述現有的技術問題，創造的應用簡單實用的混凝土結構修 復加固方法，其特徵如下：
[0009] 各組分的品質指標如下：
[0010] 纖維：聚丙稀腈短纖維，纖維長度在6?25mm,直徑為0. 010?0. 025mm。體積為 膠粘劑體積的10 %?30% ;
[0011] 膠粘劑：利用酚醛胺固化劑和納米矽酸鈣粉改性環氧樹脂製備出的膠粘劑；
[0012] 環氧樹脂：型號E-51;
[0013] 稀釋劑：丙酮。摻加量為E51質量的15% ;
[0014] 酚醛胺固化劑：密度0. 9?I. lg/cm3,粘度5000mPa. s，總胺值為450+20K0H mg/ g。摻加量為E51質量的30% ;
[0015] 納米矽酸鈣粉：3000目。摻加量為E51質量的40%。
[0016] 加固施工工藝如下：
[0017] 混凝土結構表面處理：將混凝土結構表面打磨去掉鬆動顆粒，並除去浮塵；
[0018] 膠粘劑配製：首先將丙酮放入E51中攪拌稀釋，再將納米碳酸鈣放入，最後放入酚 醛胺固化劑，並攪拌液體不少於2min至液體均勻，膠粘劑配製完成；
[0019] 第一層膠粘劑：用毛刷均勻塗刷混凝土表面的膠粘劑為1±0. 3mm厚；
[0020] 纖維層鋪設：在第一層膠的表面均勻鋪滿短纖維，並將表面磙碾平整；
[0021] 第二層膠粘劑：在纖維層表面噴灑膠粘劑，使雙層膠粘劑和纖維層的總厚為 3 ±0. 5mm，後磙碾平整表面，使膠粘劑均勾分布。
[0022] 將經過表面修復的混凝土採取防水措施，在室外環境下養護6h以上後用打磨機 將表面處理平整，從而得到表面修復的混凝土結構。
[0023] 本發明很好的豐富了現有的加固方法，從材料的製備和施工工藝上進行了創新， 主要優點如下：
[0024] 1)加固效果穩定：通過改性的環氧樹脂膠粘劑和混凝土的相容性比較好，流動性 強，避免了死角處理困難等問題。經過多層塗抹，膠粘劑滲入到混凝土裡面，能夠和混凝土 本身有很好的粘結，而且短纖維是存在膠粘劑的內部，結構加固密實、耐久性能優良，消除 了加固材料剝離破壞的可能性，加固效果穩定；
[0025] 2)材料成本降低：此技術由短纖維替代了纖維布和鋼板等加固材料，且操作方法 簡化，施工和材料成本大大的降低；
[0026] 3)施工工藝簡單且混凝土的抗衝擊性能提高：工藝工序簡便，易操作，只經過多 層塗抹膠和鋪纖維即可，可以機械化施工；纖維能夠均勻的鋪滿混凝土表面，且粘結膠經過 多次磙碾，能夠充分的和纖維接觸，並滲透進混凝土結構內部，整體性能、穩定性能和加固 質量能夠保證，抗衝擊性能很大程度提高；
[0027] 4)表觀效果好：此加固材料為透明材料，對原有結構表觀審美效果的破壞可忽略 不計，結構適用性不變；
[0028] 通過上述材料製備和施工工藝方法的革新，可以發明出新型的混凝土結構修復加 固工藝。工藝簡便，易操作，且提高混凝土結構的抗衝擊性能好，高效、高強、高穩定性的優 點滿足結構加固市場化的要求，擁有較好的應用前景。
【具體實施方式】
[0029] 實施例子中原材料組成分別如下：
[0030] 混凝土選用C30商品混凝土；為達到良好的加固效果，使粘結膠和纖維能夠有效 的粘結一起，膠粘劑選用E-51環氧樹脂、酚醛胺固化劑、丙酮稀釋劑、納米矽酸鈣粉和聚丙 烯腈短纖維。其中，E-51環氧樹脂，23°C時粘度2500mPa. s ;酚醛胺固化劑，型號T-5,河南 天擇實業有限公司，外觀棕紅色透明液體，密度0. 9?I. lg/cm3，粘度5000mPa. s，總胺值為 450+20K0H mg/g ;聚丙稀腈短纖維的直徑選用了 0. 010mm、0. 015mm和0. 025mm，纖維長度選 用了 6mm、15mm和25mm，纖維的體積摻量（佔結構膠的體積百分數）為10%、20%和30% ; 結構膠的配比為E-51 :稀釋劑：固化劑：納米矽酸鈣粉=1.00:0. 15:0. 30:0. 40,膠粘劑的 力學性能：抗拉強度為45MPa，受拉彈性模量為2555MPa，抗壓強度為77MPa，與混凝土的正 拉粘結強度為2. 8MPa (混凝土內聚破壞）。
[0031] 試驗採用落錘式衝擊試驗：
[0032] 試驗分為三組：組1為纖維體積摻量為10%;組2為纖維體積摻量為20%;組3為 纖維體積摻量為30 %。
[0033] 試模選用金屬制圓柱體模，尺寸為Φ 150mm± lmm,高35mm±0. 5mm ;參照《普通混 凝土力學性能試驗方法》（GB/T50081-2002)製作C30混凝土試塊，混凝土試塊標準條件下 養護28d後，將表面打磨除去鬆動顆粒和浮塵；將第一層膠均勻塗抹到清理乾淨的混凝土 表面，同時將纖維均勻鋪滿到混凝土表面，並用圓柱磙碾平整，並檢查纖維分布均勻，等第 一層膠完全乾之後，再將環氧樹脂噴灑到混凝土表面，並用圓柱磙碾使試件表面平整；試驗 過程參照《環氧樹脂砂漿技術規程》（DL/T5193-2004)執行。
[0034] 實施例的測試結果如表1?3所示。
[0035] 表1組1混凝土抗衝擊試驗測試結果
[0036]
【權利要求】
1.應用表面修復技術提高混凝土抗衝擊強度方法，其特徵在於： 各組分的品質指標要求如下： 纖維：聚丙稀腈短纖維，纖維長度在6?25mm,直徑為0. 010?0. 025mm ;體積為膠粘 劑體積的10 %?30% ; 膠粘劑：利用酚醛胺固化劑和納米矽酸鈣粉改性環氧樹脂製備出的膠粘劑； 環氧樹脂：型號E-51; 稀釋劑：丙酮；摻加量為E51質量的15% ; 酚醛胺固化劑：密度0. 9?1. lg/cm3,粘度5000mPa s，總胺值為450+20K0Hmg/g ;摻加 量為E51質量的30% ; 納米矽酸鈣粉：3000目；摻加量為E51質量的40% ; 加固施工工藝如下： 混凝土結構表面處理：將混凝土結構表面打磨去掉鬆動顆粒，並除去浮塵； 膠粘劑配製：首先將丙酮放入E51中攪拌稀釋，再將納米碳酸鈣放入，最後放入酚醛胺 固化劑，並攪拌液體不少於2min至液體均勻，膠粘劑配製完成； 第一層膠粘劑：用毛刷均勻塗刷混凝土表面的膠粘劑為l±〇. 3mm厚； 纖維層鋪設：在第一層膠的表面均勻鋪滿短纖維，並將表面磙碾平整； 第二層膠粘劑：在纖維層表面噴灑膠粘劑，使雙層膠粘劑和纖維層的總厚為 3±0. 5mm，後磙碾平整表面，使膠粘劑均勾分布； 將經過表面修復的混凝土採取防水措施，在室外環境下養護6h以上後用打磨機將表 面處理平整，從而得到表面修復的混凝土結構。
【文檔編號】E04G23/02GK104499725SQ201410743318
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月7日 優先權日:2014年12月7日
【發明者】李悅, 劉雄飛, 白偉亮, 吳淼可, 李虹 申請人:北京工業大學