本發(fā)明涉及建筑材料領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維復(fù)合膠板及其制備方法。
背景技術(shù)：
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是土木工程中最主要的結(jié)構(gòu)形式，其安全性與國民經(jīng)濟健康發(fā)展緊密相關(guān)。然而，隨著使用年限的增加和使用環(huán)境的變化，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的劣化和功能失效較為普遍和嚴(yán)重，引起了科研學(xué)者對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題的關(guān)注。簡而言之，混凝土的耐久性是指混凝土在實際使用條件下抵抗各種破壞因素的作用，長期保持強度和外觀完整性的能力。
從材料學(xué)的角度來看，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化的最主要原因是內(nèi)部鋼筋的銹蝕。鋼筋在混凝土內(nèi)部的銹蝕機理研究得較為成熟。目前，混凝土自身攜帶或外部侵入的氯離子被認(rèn)為是造成鋼筋腐蝕問題的最主要原因。抑制鋼筋銹蝕的手段很多，例如涂敷防腐層和緩蝕劑等，其中外加電流陰極保護(hù)技術(shù)已被證明是最有效的方法之一，在某些情況下甚至是唯一的解決方法。外加電流陰極保護(hù)技術(shù)是基于pH-電位圖原理提出來的，認(rèn)為通過向鋼筋施加陰極電流而使鋼筋電位落在免蝕區(qū)，進(jìn)而達(dá)到保護(hù)鋼筋的目的。輔助陽極是外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分。
從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度來看，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化具體表現(xiàn)為構(gòu)件力學(xué)性能的劣化。因此各國學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究，利用鋼板和纖維增強聚合物（Fiber Reinforced Polymer，簡稱FRP）等結(jié)構(gòu)增強和加固材料，提出了增大截面和外部粘貼等多種結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，并已應(yīng)用到工程實踐。結(jié)構(gòu)加固材料通常通過膠凝材料（如環(huán)氧樹脂）與混凝土結(jié)構(gòu)共同承擔(dān)荷載作用，可視為混凝土結(jié)構(gòu)的附加保護(hù)層，并在一定程度隔絕外部環(huán)境介質(zhì)對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的侵蝕。但是施工工藝的缺陷和誤差、結(jié)構(gòu)服役過程中加固材料的劣化和損耗都會破壞這個保護(hù)層，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的二次腐蝕。更重要的是，結(jié)構(gòu)加固技術(shù)無法解決混凝土內(nèi)部有害元素（如海沙混凝土中的氯化物和硫酸鹽等）對鋼筋的繼續(xù)侵蝕。實際工程中已有很多結(jié)構(gòu)不止一次地進(jìn)行加固，經(jīng)常出現(xiàn)屢修屢壞的情況。
因此，在工程實踐中往往需要同時進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固與陰極保護(hù)，以達(dá)到標(biāo)本兼治的結(jié)構(gòu)修復(fù)和加固效果。截至目前，大多數(shù)工程進(jìn)行修復(fù)時需要獨自考慮對結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行加固和保護(hù)。這勢必給業(yè)主造成高昂的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。針對目前這兩大領(lǐng)域的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀，申請人嘗試尋求一種合適的工程材料，采用同一種工藝爭取能同時實現(xiàn)結(jié)構(gòu)加固和陰極保護(hù)，力求降低成本、勞動力和時間。
基于上述的解決思路，申請人展開了廣泛而深入的調(diào)研。結(jié)合結(jié)構(gòu)加固體系和外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成，申請人發(fā)現(xiàn)兩者間可能存在的交叉部分為結(jié)構(gòu)加固體系的加固材料和外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的輔助陽極。這意味著，一旦找到了一種能夠滿足力學(xué)性能良好，又符合輔助陽極要求的材料，就有可能實現(xiàn)上述提到的解決思路?；诓牧系牧W(xué)性能和電化學(xué)特性的考慮，分析和比較了各種加固材料和輔助陽極材料，申請人發(fā)現(xiàn)目前廣泛用于結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP材料）不僅具備良好的力學(xué)性能，而且作為主要成分的碳纖維導(dǎo)電性良好，電極電位接近貴金屬的電化學(xué)特性。
要想使CFRP材料能成為連接結(jié)構(gòu)加固和陰極保護(hù)兩大領(lǐng)域的紐帶，必須先解決CFRP材料作為輔助陽極的可行性問題。結(jié)合CFRP材料在結(jié)構(gòu)加固中成熟的研究成果，CFRP材料能發(fā)揮其同時作為加固材料和輔助陽極的雙重用途。也就是說，采用CFRP材料對結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)時，CFRP材料一方面用作加固材料與結(jié)構(gòu)工程共同受力，提高結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能；另一方面作為輔助陽極對結(jié)構(gòu)施以外加電流陰極保護(hù)從而保護(hù)結(jié)構(gòu)。
基于相同的思路，這種CFRP的雙重用途也能引入到ＦＲＰ-混凝土組合結(jié)構(gòu)中去，這樣就形成了帶陰極防護(hù)功能的新型CFRP-鋼筋-混凝土組合結(jié)構(gòu)體系。該新型結(jié)構(gòu)體系具有傳統(tǒng)FRP-混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，如改善力學(xué)性能、無需額外的施工模板、耐久性好等。由于在結(jié)構(gòu)從一開始就可以對其通過陰極防護(hù)電流，對結(jié)構(gòu)的鋼筋腐蝕進(jìn)行主動干預(yù)，使鋼筋極化，并從混凝土鋼筋表面向外攆走有害的腐蝕介質(zhì)，如氯離子等，從而達(dá)到防護(hù)鋼筋的目的。
為了實現(xiàn)這種新型修復(fù)體系，申請人提出了一些相應(yīng)的施工方法及產(chǎn)品。申請人首先嘗試尋求在該體系中粘接纖維材料和混凝土結(jié)構(gòu)的膠凝材料，該膠凝材料必須具備導(dǎo)電、耐久性能好、且力學(xué)強度達(dá)到結(jié)構(gòu)加固要求等特點。
因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種纖維復(fù)合膠板及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)的輔助陽極的缺陷的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種纖維復(fù)合膠板，其中，包含一層或多層纖維材料，纖維材料之間通過膠凝材料粘接而成；其中，按重量份計，所述膠凝材料包括以下組分：水泥1份、水0.3~0.7份、硅粉0.1~0.3份、高分子聚合物0.1~0.5份、塑化劑0.004~0.01份、減水劑0.002~0.030份和碳纖維絲0.005~0.03份。
所述的纖維復(fù)合膠板，其中，包含1~10層纖維材料。
所述的纖維復(fù)合膠板，其中，包含1~5層纖維材料。
所述的纖維復(fù)合膠板，其中，所述纖維材料的類型為纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板。
所述的纖維復(fù)合膠板，其中，所述纖維材料為碳纖維材料或玻璃纖維材料。
所述的纖維復(fù)合膠板，其中，所述纖維材料為FRP布、FRP網(wǎng)格布或FRP板。
所述的纖維復(fù)合膠板，其中，纖維材料之間的膠凝材料的厚度為0.5~10mm。
一種如上任一所述的纖維復(fù)合膠板的制備方法，其中，包括以下步驟：
步驟一、清洗模具，確保清潔；
步驟二、在模具內(nèi)的底部澆筑膠凝材料；
步驟三、在膠凝材料上鋪設(shè)纖維材料；
步驟四、在纖維材料上再澆筑膠凝材料；
步驟五、然后將處理好的模具蓋上頂板，進(jìn)行預(yù)壓成型；
步驟六、將模具進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境為固化溫度20-25℃，鎖膜養(yǎng)護(hù)46~50小時；
步驟七、將模具內(nèi)固化好的復(fù)合板取出，繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)室或常溫下自然養(yǎng)護(hù)6~8天，制得纖維復(fù)合膠板。
所述的纖維復(fù)合膠板的制備方法，其中，所述纖維復(fù)合膠板包含多層纖維材料，所述纖維復(fù)合膠板的制備方法包括以下步驟：
步驟一、清洗模具，確保清潔；
步驟二、在模具內(nèi)的底部澆筑一層膠凝材料；
步驟三、在膠凝材料上鋪設(shè)一層纖維材料；
步驟四、在纖維材料上再澆筑一層膠凝材料；
步驟五、依次再繼續(xù)鋪設(shè)第二層纖維材料、及再澆筑一層膠凝材料；
步驟六、在最后一層纖維材料上再澆筑一層膠凝材料；
步驟七、然后將處理好的模具蓋上頂板，進(jìn)行預(yù)壓成型；
步驟八、將模具進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境為固化溫度20-25℃，鎖膜養(yǎng)護(hù)46~50小時；
步驟九、將模具內(nèi)固化好的復(fù)合板取出，繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)室或常溫下自然養(yǎng)護(hù)6~8天，制得纖維復(fù)合膠板。
所述的纖維復(fù)合膠板的制備方法，其中，所述預(yù)壓成型的條件為：預(yù)壓壓力為4~6kN, 預(yù)壓時間為1~3小時。
有益效果：本發(fā)明按照上述配方，制得的膠凝材料可導(dǎo)電、耐久性好及粘接強度高。該材料作為粘結(jié)劑，可以與纖維材料一起制作成纖維復(fù)合膠板，該纖維復(fù)合膠板具有至少一層作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極材料，以及結(jié)構(gòu)加固材料等雙重功效，具有較高的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種纖維復(fù)合膠板具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種纖維復(fù)合膠板及其制備方法，為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種纖維復(fù)合膠板，其中，包含一層或多層纖維材料，纖維材料之間通過膠凝材料粘接而成；其中，按重量份計，所述膠凝材料包括以下組分：水泥1份、水0.3~0.7份、硅粉0.1~0.3份、高分子聚合物0.1~0.5份、塑化劑0.004~0.01份、減水劑0.002~0.030份和碳纖維絲0.005~0.03份。即本發(fā)明纖維復(fù)合膠板內(nèi)含一層或多層纖維材料，優(yōu)選含有1~10層纖維材料，更優(yōu)選地含有1~5層纖維材料，當(dāng)然還可以含有10層以上纖維材料，具體根據(jù)所需加固的量來確定纖維材料的層數(shù)，纖維材料之間通過膠凝材料粘接，從而制成可導(dǎo)電的復(fù)合板狀材料。
本發(fā)明按照上述配方，制得的膠凝材料可導(dǎo)電、耐久性好及粘接強度高。該材料作為粘結(jié)劑，可以與纖維布或纖維網(wǎng)格布一起制作成纖維復(fù)合膠板，該纖維復(fù)合膠板具有至少一層作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極材料，以及結(jié)構(gòu)加固材料等雙重功效，具有較高的經(jīng)濟和環(huán)境效益。另外，本發(fā)明的膠凝材料具有更好的耐久性，遇水后不易與混凝土產(chǎn)生界面失效等優(yōu)點。更優(yōu)選地，所述膠凝材料包括以下組分：水泥1份、水0.5份、硅粉0.1份、高分子聚合物0.3份、塑化劑0.008份、減水劑0.005份和碳纖維絲0.015份。按照上述優(yōu)選配方，制得的膠凝材料的性能更佳。
優(yōu)選地，所述纖維材料之間的膠凝材料的厚度為0.5mm~10mm，更優(yōu)選地纖維材料之間的膠凝材料的厚度為2mm~4mm，例如厚度為3mm。
優(yōu)選地，所述纖維材料可以為碳纖維材料、玻璃纖維材料或其它纖維材料等，所述纖維材料類型上可以為纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板，所述纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板可以為但不限于FRP布、FRP網(wǎng)格布或FRP板等，每層纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板的厚度也可以不同。具體根據(jù)陰極保護(hù)和結(jié)構(gòu)加固的需要來確定纖維的材料、類型或厚度。纖維材料（即纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板）的層數(shù)主要由所需的加固量來決定，而纖維材料的類型主要由所需要特性來決定，比如說復(fù)合板的導(dǎo)電性能等。例如，當(dāng)需要制作成可導(dǎo)電、作為陽極材料的復(fù)合板，則需要選用至少一層的碳纖維布、碳纖維網(wǎng)格布或碳纖維板。
結(jié)合圖1所示，圖1為本發(fā)明的一種纖維復(fù)合膠板具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，所述纖維復(fù)合膠板包含3層纖維材料2，纖維材料2之間通過膠凝材料1粘接而成。本發(fā)明纖維復(fù)合膠板具有至少一層作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極材料，如碳纖維布、碳纖維網(wǎng)格布或碳纖維板，以及結(jié)構(gòu)加固材料等雙重功效，具有較高的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
本發(fā)明還提供一種如上任一所述的纖維復(fù)合膠板的制備方法，其中，包括以下步驟：
步驟一、清洗模具，確保清潔；
步驟二、在模具內(nèi)的底部澆筑膠凝材料；
步驟三、在膠凝材料上鋪設(shè)纖維材料；
步驟四、在纖維材料上再澆筑膠凝材料；
步驟五、然后將處理好的模具蓋上頂板，進(jìn)行預(yù)壓成型；
步驟六、將模具進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境為固化溫度20-25℃，鎖膜養(yǎng)護(hù)46~50小時；
步驟七、將模具內(nèi)固化好的復(fù)合板取出，繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)室或常溫下自然養(yǎng)護(hù)6~8天，制得纖維復(fù)合膠板。
具體地，本發(fā)明所述纖維復(fù)合膠板包含多層纖維材料，所述纖維復(fù)合膠板的制備方法包括以下步驟：
步驟一、清洗模具，確保清潔。
即模具的制備：選取模具、并清洗模具，確保模具的清潔。
步驟二、在模具內(nèi)的底部澆筑一層膠凝材料。
按照上述配方，預(yù)先配制好所述膠凝材料，配制得所述膠凝材料具有良好的導(dǎo)電性能和電化學(xué)性能，并與纖維材料接觸良好。
步驟三、在膠凝材料上鋪設(shè)一層纖維材料（即纖維布、纖維網(wǎng)格布或碳纖維板）。
具體地，在膠凝材料上鋪設(shè)一層所需包裹的纖維布或纖維網(wǎng)格布，固定，并施加一定的拉力將纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板拉緊。
步驟四、在纖維材料（即纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板）上再澆筑一層膠凝材料；
步驟五、依次再繼續(xù)鋪設(shè)第二層纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板、及膠凝材料。
步驟六、在最后一層纖維材料（即纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板）上再澆筑一層膠凝材料，并沿模刮平所述膠凝材料。
步驟七、然后將處理好的模具蓋上頂板，進(jìn)行預(yù)壓成型。
具體地，將處理好的模具蓋上頂板，進(jìn)行預(yù)壓成型，其中所述預(yù)壓成型的條件為：預(yù)壓壓力為4~6kN（如5kN），預(yù)壓時間為1~3小時（如2小時）。
步驟八、將模具進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境為固化溫度20-25℃，鎖膜養(yǎng)護(hù)46~50小時。
具體地，將模具送到養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)環(huán)境為固化溫度20-25℃，鎖膜養(yǎng)護(hù)46~50小時（如48小時）。
步驟九、將模具內(nèi)固化好的復(fù)合板取出，繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)室或常溫下自然養(yǎng)護(hù)6~8天，制得纖維復(fù)合膠板。
具體地，脫模，取出固化好的復(fù)合板，然后繼續(xù)在養(yǎng)護(hù)室或常溫下自然養(yǎng)護(hù)6~8天（如7天），即可制得可導(dǎo)電的纖維復(fù)合膠板。
本發(fā)明可制成內(nèi)含一層或多層的纖維材料，具體根據(jù)陰極保護(hù)和結(jié)構(gòu)加固的需要，來確定纖維材料（即纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板）的層數(shù)。
綜上所述，本發(fā)明提供的一種纖維復(fù)合膠板及其制備方法，本發(fā)明的膠凝材料可導(dǎo)電、耐久性好及粘接強度高。該材料作為粘結(jié)劑，可以與纖維布、纖維網(wǎng)格布或纖維板一起制作成纖維復(fù)合膠板，該纖維復(fù)合膠板具有至少一層作為陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極材料，以及結(jié)構(gòu)加固材料等雙重功效，具有較高的經(jīng)濟和環(huán)境效益。另外，本發(fā)明的膠凝材料具有更好的耐久性，遇水后不易與混凝土產(chǎn)生界面失效等優(yōu)點。
應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。