一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于修复材料技术领域，本发明专利技术公开了一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料及其制备方法，环氧树脂水泥基修复材料的原料包括水泥、石英砂、水、环氧树脂乳液、环氧树脂固化剂、纳米二氧化硅、聚乙烯醇纤维、钢纤维、消泡剂和减水剂。本发明专利技术所制得的环氧树脂水泥基修复材料中，环氧树脂乳液与纳米SiO2、聚乙烯醇纤维和钢纤维相结合，能够明显增强修复材料的粘聚性，从而增强粘结作用降低流动性；本发明专利技术所制得的环氧树脂水泥基修复材料具有优异的抗折强度、劈裂抗拉强度、界面弯拉强度。面弯拉强度。面弯拉强度。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及修复材料
，尤其涉及一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前有很多混凝土大坝都经历了长时间的服役，需要维修加固，急需开发出一种各方面性能优异的新型修复材料。环氧树脂水泥基修复材料(Epoxy resin cementitious repairmaterials，ECRM)是一种常用的混凝土修复材料，具有较好的粘结性、耐候性、抗冲击性和便利的施工性。然而，环氧树脂水泥基修复材料中，环氧树脂乳液在满足各项要求的同时，也存在一定的局限性，环氧树脂乳液会延缓水泥水化进程，并造成修复材料抗压强度的降低。在ECRM中掺入纳米SiO2能够有效消除环氧树脂乳液对水泥基材料的负面影响，纳米SiO2能够促进水泥水化，加速水化硅酸钙凝胶(C
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S
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H)的生成，优化孔隙结构，以弥补强度损失，然而，目前针对纳米SiO2增强环氧树脂水泥基修复材料的研究较少，纳米SiO2对环氧树脂水泥基修复材料的增强机理尚不明确。当将纤维掺入水泥基材料后，能够延缓裂缝的扩展，显著提高水泥基材料的抗拉强度、抗折强度及韧性等，而单一纤维只能在有限范围内发挥增强和增韧作用，而将两种或两种以上纤维作为掺入物能够充分发挥各自优点，达到互补和提高的效果，将PVA
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钢混杂纤维应用于水泥基材料，国内外已经取得了丰硕的成果，而关于混杂纤维增强环氧树脂水泥基修复材料却鲜有研究。
[0003]因此，研究得到一种工作性好、强度符合工程要求、耐久性好和韧性强的纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料具有重要意义。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料及其制备方法，其目的是解决现有技术所存在的固化速度快，成本高以及相容性差的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料，包括以下原料：水泥、石英砂、水、环氧树脂乳液、环氧树脂固化剂、纳米SiO2、聚乙烯醇纤维、钢纤维、消泡剂和减水剂；
[0007]环氧树脂水泥基修复材料中，石英砂的质量掺量为1275～1278kg/m3，石英砂、水泥、水和减水剂的质量比为1275～1278:568～577:181～236:13～16；
[0008]纳米SiO2的质量为水泥和纳米SiO2总质量的0.8～1.6％，聚乙烯醇纤维在环氧树脂水泥基修复材料中的体积掺量为0.4～1.6％，钢纤维在环氧树脂水泥基修复材料中的体积掺量为0.4～1.6％。
[0009]优选的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的固含量为19～21％。
[0010]优选的，所述纳米SiO2的粒径为25～35nm。
[0011]优选的，所述环氧树脂乳液的固含量为47～53％，环氧树脂乳液中固体的质量为水泥和纳米SiO2的总质量的6～12％。
[0012]优选的，所述环氧树脂固化剂的固含量为42～46％，环氧树脂固化剂和环氧树脂乳液的质量比为45～55:100。
[0013]优选的，所述聚乙烯醇纤维的直径为38～42μm，聚乙烯醇纤维的长度为10～14mm。
[0014]优选的，所述钢纤维为镀铜钢纤维，钢纤维的直径为0.2～0.22mm，钢纤维的长度为10～15mm。
[0015]优选的，所述消泡剂为有机硅消泡剂，消泡剂的质量为环氧树脂乳液中固体质量的1.1～1.3％。
[0016]本专利技术还提供了所述纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料的制备方法，将水泥、石英砂、水、环氧树脂乳液、环氧树脂固化剂、纳米SiO2、钢纤维、消泡剂和减水剂混合后，加入聚乙烯醇纤维，制得环氧树脂水泥基修复材料。
[0017]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0018]本专利技术所制得的环氧树脂水泥基修复材料中，纳米SiO2的添加有效改善了水泥浆体
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骨料过渡区的微观现象，减少了孔隙数量，提高了过渡区的致密性；环氧树脂乳液与纳米SiO2、聚乙烯醇纤维和钢纤维相结合，能够明显增强修复材料的粘聚性，从而增强粘结作用降低流动性；本专利技术所制得的环氧树脂水泥基修复材料具有优异的抗折强度、劈裂抗拉强度、界面弯拉强度。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为实施例1～2和对比例1～3所制得环氧树脂水泥基修复材料的坍落度测试图；
[0021]图2为实施例1～2和对比例1～3所制得环氧树脂水泥基修复材料的立方体抗压强度测试图；
[0022]图3为实施例1～2和对比例1～3所制得环氧树脂水泥基修复材料的抗折后抗压强度测试图；
[0023]图4为实施例1～2和对比例1～3所制得环氧树脂水泥基修复材料的抗折强度测试图；
[0024]图5为实施例1～2和对比例1～3所制得环氧树脂水泥基修复材料的劈裂抗拉强度测试图；
[0025]图6为实施例1～2和对比例1～3所制得环氧树脂水泥基修复材料的界面弯拉强度测试图；
[0026]图7为实施例1～2和对比例1所制得的环氧树脂水泥基修复材料的SEM图，其中，a为对比例1的SEM图像，b为实施例2的SEM图像，c为实施例1的SEM图像；
[0027]图8为实施例1，实施例3～5和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的坍落度测试图；
[0028]图9为实施例1，实施例3～5和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的立方体抗压强度测试图；
[0029]图10为实施例1，实施例3～5和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的抗折后抗压强度测试图；
[0030]图11为实施例1，实施例3～5和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的抗折强度测试图；
[0031]图12为实施例1，实施例3～5和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的劈裂抗拉强度测试图；
[0032]图13为实施例1，实施例3～5和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的界面弯拉强度测试图；
[0033]图14为实施例3、实施例4和对比例4所制得的环氧树脂水泥基修复材料的SEM图，其中，a为对比例4，b为实施例4，c为实施例3；
[0034]图15为实施例1，实施例6～11和对比例5～6所制得的环氧树脂水泥基修复材料的坍落度测试图；
[0035]图16为实施例1，实施例6～11和对比例5～6所制得的环氧树脂水泥基修复材料的立方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料，其特征在于，包括以下原料：水泥、石英砂、水、环氧树脂乳液、环氧树脂固化剂、纳米SiO2、聚乙烯醇纤维、钢纤维、消泡剂和减水剂；环氧树脂水泥基修复材料中，石英砂的质量掺量为1275～1278kg/m3，石英砂、水泥、水和减水剂的质量比为1275～1278:568～577:181～236:13～16；纳米SiO2的质量为水泥和纳米SiO2总质量的0.8～1.6％，聚乙烯醇纤维在环氧树脂水泥基修复材料中的体积掺量为0.4～1.6％，钢纤维在环氧树脂水泥基修复材料中的体积掺量为0.4～1.6％。2.根据权利要求1所述一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂的固含量为19～21％。3.根据权利要求1所述一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料，其特征在于，所述纳米SiO2的粒径为25～35nm。4.根据权利要求3所述一种纳米二氧化硅和混杂纤维增强的环氧树脂水泥基修复材料，其特征在于，所述环氧树脂乳液的固含量为47～53％，环氧树脂乳液中固体的质量为水泥和纳米S...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，王珂珣，郭进军，高真，王娟，郑元勋，魏士尧，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：