一种辅助阳极复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种辅助阳极复合材料及其制备方法，所述辅助阳极复合材料包括至少一层CFRP片材和碱激发胶凝材料，所述CFRP片材夹杂在所述碱激发胶凝材料中，所述碱激发胶凝材料由工业废渣和碱性激发剂混合而成；将所述辅助阳极复合材料应用于混凝土钢筋结构中不仅能够起到加固混凝土结构的作用，还能够对混凝土内部钢筋的腐蚀起到明显的防护作用，并且本发明专利技术的辅助阳极还具有安装简便、覆盖面积大、电流分布均匀的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种辅助阳极复合材料及其制备方法
本专利技术涉及土木工程领域，尤其涉及的是一种辅助阳极复合材料及其制备方法。
技术介绍
钢筋混凝土结构是土木工程中最主要的结构形式，其安全性与国民经济健康发展紧密相关。然而，随着使用年限的增加和使用环境的变化，钢筋混凝土结构的劣化和功能失效较为普遍和严重，引起了科研学者对混凝土结构耐久性问题的关注。简而言之，钢筋混凝土结构的耐久性是指混凝土在实际使用中的各种破坏条件下，长期保持强度和外观完整性的能力。从材料学的角度来看，钢筋混凝土结构耐久性劣化的最主要原因是内部钢筋的锈蚀；钢筋在混凝土内部的锈蚀机理研究得较为成熟，正常情况下，钢筋在pH值约为13的混凝土内部孔溶液中会形成钝化膜，这层膜在完好无损的条件下能够给钢筋提供足够的保护使其免受腐蚀；但当外部腐蚀性介质穿过多孔的混凝土进入到钢筋表面时，钝化膜遭到破坏而失去对钢筋的保护，从而引起钢筋的腐蚀。目前，混凝土自身携带或外部侵入的氯离子被认为是造成钢筋腐蚀问题的最主要原因。抑制钢筋锈蚀的手段很多，例如涂敷防腐层和缓蚀剂等，其中外加电流阴极保护技术已被证明是最有效的方法之一，在某些情况下甚至是唯一的解决方法。外加电流阴极保护技术是基于pH-电位图原理提出来的，通过向钢筋施加阴极电流而使钢筋电位落在免蚀区，进而达到保护钢筋的目的。辅助阳极是外加电流阴极保护系统的重要组成部分，目前最常用的是混合金属氧化物钛阳极，但其昂贵的价格大大限制了其推广和应用。从结构设计的角度来看，混凝土结构耐久性劣化具体表现为构件力学性能的劣化。因此各国学者进行了广泛的研究，利用钢板和纤维增强聚合物(FiberReinforcedPolymer，简称FRP)等结构增强和加固材料，提出了增大截面和外部粘贴等多种结构加固技术，并已应用到工程实践。结构加固材料通常通过胶凝材料(如环氧树脂)与混凝土结构共同承担荷载作用，可视为混凝土结构的附加保护层，并在一定程度隔绝外部环境介质对内部结构的侵蚀。但是施工工艺的缺陷和误差、结构服役过程中加固材料的劣化和损耗都会破坏这个保护层，导致混凝土结构的二次腐蚀。更重要的是，结构加固技术无法解决混凝土内部有害元素(如海沙混凝土中的氯化物和硫酸盐等)对钢筋的继续侵蚀；实际工程中已有很多结构不止一次地进行加固，经常出现屡修屡坏的情况。因此，在工程实践中往往需要同时进行结构加固与阴极保护，以达到标本兼治的结构修复和加固效果。然而，结构和阴极保护分属不同的
，各自拥有独立的设计理论和实施方法。大多数工程进行修复时需要独自考虑对结构分别进行加固和阴极保护，这势必给业主造成高昂的经济负担。截至目前为止，现有技术还找不到一种合适的工程材料，并采用同一种工艺去同时实现对混凝土结构的加固和阴极保护。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种辅助阳极复合材料及其制备方法，旨在解决现有技术无法实现通过一种工程材料并采用一种工艺同时实现混凝土的结构加固和阴极保护的问题。本专利技术的技术方案如下：一种辅助阳极复合材料，其中，包括至少一层CFRP片材和碱激发胶凝材料，所述CFRP片材夹杂在所述碱激发胶凝材料中，所述碱激发胶凝材料由工业废渣和碱性激发剂混合而成。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，按重量百分比计，所述碱激发胶凝材料包括：矿粉50～100份、水玻璃12份、水40份、粉煤灰0～50份以及氧化镁0～3份。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，按质量百分比计，所述粉煤灰包括：49.9％的SiO2、27.0％的Al2O3、14.0％的Fe2O3以及2.7％的CaO。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，所述水玻璃由钾水玻璃和NaOH调配制成，所述钾水玻璃的模数为2.72。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，所述水玻璃的模数为1。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，所述氧化镁为固体粉末状，所述氧化镁的质量分数≥96.0％。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，所述CFRP片材为网格布状。较佳地，所述的辅助阳极复合材料，其中，所述CFRP片材的厚度为0.1～0.2mm。一种辅助阳极复合材料的制备方法，其中，包括步骤：A、将预先配制好的碱激发胶凝材料倒入槽型容器中；B、将CFRP片材浸润在所述碱激发胶凝材料中，并用滚筒杵捣所述CFRP片材预定时间；C、将所述CFPR片材取出并贴附在已打磨的混凝土表面，室温养护后即制得表面具有辅助阳极复合材料的混凝土结构。较佳地，所述的辅助阳极复合材料的制备方法，其中，所述预定时间为5～15min。有益效果：本专利技术公开了一种以CFRP为主体，碱激发胶凝材料为粘结剂制作而成的辅助阳极复合材料，将所述辅助阳极复合材料应用于混凝土钢筋结构中不仅能够起到加固混凝土结构的作用，还能够对混凝土内部钢筋的腐蚀起到明显的防护作用，并且本专利技术的辅助阳极还具有安装简便、覆盖面积大、电流分布均匀的优点。附图说明图1为本专利技术一种辅助阳极复合材料的制备方法较佳实施例的流程图。具体实施方式本专利技术提供一种辅助阳极复合材料及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供一种辅助阳极复合材料，其中，包括至少一层CFRP片材和碱激发胶凝材料，所述CFRP片材夹杂在所述碱激发胶凝材料中，所述碱激发胶凝材料由工业废渣和碱性激发剂混合而成。具体来说，本专利技术采用碳纤维增强复合材料(CFRP)作为辅助阳极，用碱激发胶凝材料作为粘结剂与混凝土钢筋结构外表面固定起来，能够大面积覆盖所述混凝土钢筋结构；与现有技术常用的辅助阳极相比，本专利技术提供的辅助阳极复合材料具有安装方便、覆盖面积大、电流分布均匀的优点；并且将本专利技术的辅助阳极复合材料应用于混凝土钢筋结构中不仅能够起到加固混凝土钢筋结构的作用，还能够对混凝土内部钢筋的腐蚀起到明显的防护作用。基于现有技术存在的问题，本专利技术致力于研发一种合适的工程材料，采用同一种工艺争取能同时实现混凝土钢筋结构的加固和阴极保护，力求降低成本、劳动力和时间。基于上述的思路，本专利技术结合结构加固体系和外加电流阴极保护系统的组成，发现两者间可能存在的交叉部分为结构加固体系的加固材料和外加电流阴极保护系统的辅助阳极。这意味着，一旦研发出了一种能够满足力学性能良好，又符合辅助阳极要求的材料，就有可能同时实现混凝土钢筋结构的加固和阴极保护。基于材料的力学性能和电化学特性的考虑，本专利技术分析和比较了各种加固材料和辅助阳极材料，最终发现碳纤维增强复合材料(CFRP材料)不仅具备良好的力学性能，而且作为主要成分的碳纤维导电性良好，电极电位接近贵金属的电化学特性。然而要想使CFRP材料能成为连接结构加固和阴极保护两大领域的纽带，必须先解决CFRP材料作为辅助阳极的可行性问题。为解决CFRP材料作为辅助阳极的可行性问题，本专利技术将CFRP片材层夹杂在碱激发胶凝材料中即可制得CFRP-碱激发胶凝复合材料，将所述CFRP-碱激发胶凝复合材料黏贴在混凝土的表面上，作为辅助阳极。其中，所述CFRP片材可以为一层或多层，优选所述CFRP片材为网格布状，且所述CFRP片材的厚度为0.1～0.2mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助阳极复合材料，其特征在于，包括至少一层CFRP片材和碱激发胶凝材料，所述CFRP片材夹杂在所述碱激发胶凝材料中，所述碱激发胶凝材料由工业废渣和碱性激发剂混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种辅助阳极复合材料，其特征在于，包括至少一层CFRP片材和碱激发胶凝材料，所述CFRP片材夹杂在所述碱激发胶凝材料中，所述碱激发胶凝材料由工业废渣和碱性激发剂混合而成。2.根据权利要求1所述的辅助阳极复合材料，其特征在于，按重量百分比计，所述碱激发胶凝材料包括：矿粉50～100份、水玻璃12份、水40份、粉煤灰0～50份以及氧化镁0～3份。3.根据权利要求2所述的辅助阳极复合材料，其特征在于，按质量百分比计，所述粉煤灰包括：49.9％的SiO2、27.0％的Al2O3、14.0％的Fe2O3以及2.7％的CaO。4.根据权利要求2所述的辅助阳极复合材料，其特征在于，所述水玻璃由钾水玻璃和NaOH调配制成，所述钾水玻璃的模数为2.72。5.根据权利要求2所述的辅助阳极复合材料，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：方媛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44