兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法及应用。制备方法包括步骤：将短切纤维和固体氢氧化铝加入固体粉末中，形成混合物，将钾水玻璃溶液倒入混合物中，搅拌得到产品；短切纤维和固体氢氧化铝分别为固体粉末质量的0.5～2.0%和10～25%；钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比计为0.5～0.6；固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成：偏高岭土80～90%、硅灰5～10%和粉煤灰5～10%。本发明专利技术材料能较好地解决无机胶凝材料的开裂和脆性问题，具有较高的高温粘结强度和良好的隔热性能，用其粘贴纤维布加固混凝土构件时，加固混凝土构件在不涂防火涂料的情况下也具有较好的耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于建筑材料
，特别涉及一种兼有隔火保护作用的耐高温地聚物无机胶凝材料的制备方法及其应用。
技术介绍
纤维增强复合材料(FRP)加固是土木工程领域常见的一种结构加固方式。浸溃、粘接纤维增强复合材料的胶粘剂一般采用环氧树脂类有机胶。有机胶具有粘结力强、浸润性好的优点，但在温度超过60 80°C以后，就会发生软化，粘结强度急剧下降，导致高温下纤维布失去了加固作用。因此，当有防火要求时，通常在纤维布面层固化干燥之后，还需外涂一定厚度的防火涂料，这不但增加了施工工序和时间，也增加了加固成本。 近年来有学者对无机胶凝材料进行了研究，例如采用氯氧美水泥、碱矿渣、偏高岭土地聚物等，但这些材料比较脆，延性较差，且在高温下容易开裂，影响了它们的应用。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术的首要目的在于提供一种兼有隔火保护作用的耐高温地聚物无机胶凝材料的制备方法。本专利技术通过在无机胶凝材料的制备过程中加入短切碳纤维或玄武岩纤维，能较好地解决无机胶凝材料的开裂和脆性问题。本专利技术的另一目的在于提供上述方法制备的地聚物无机胶凝材料。本专利技术的再一目的在于提供上述地聚物无机胶凝材料的应用。该地聚物无机胶凝材料具有良好的高温粘结性能和隔热性能，用该材料做纤维布胶结剂以及面层保护材料时，加固混凝土构件在不涂防火涂料的情况下也具有较好的耐高温性能。本专利技术的目的通过以下技术方案实现一种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法，包括以下操作步骤将短切纤维和固体氢氧化铝加入固体粉末中，形成混合物；将钾水玻璃溶液倒入混合物中，搅拌，得到兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料；所述短切纤维为固体粉末质量的O. 5% 2. 0% ;所述氢氧化铝为固体粉末质量的10% 25% ;所述钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比计为O. 5 O. 6，所述水胶比按以下方法计算钾水玻璃溶液中溶剂的质量八钾水玻璃溶液中溶质的质量+固体粉末的质量);所述固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 80% 90%、硅灰5% 10%和粉煤灰5% 10%。所述短切纤维为长度3 6mm的短切碳纤维或玄武岩纤维。所述钾水玻璃溶液中钾水玻璃模数为I. O I. 4，质量浓度为35 40%。所述搅拌的时间为10 20min。一种根据上述方法制备得到的兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料。上述地聚物无机胶凝材料可应用于粘贴纤维布加固混凝土构件。所述应用包括以下操作步骤(I)将混凝土构件表面清理干净并保持干燥；(2)裁剪纤维布，并将纤维布浸泡在地聚物无机胶凝材料中5 15min ;所述纤维布为碳纤维布或玄武岩纤维布；(3)将地聚物无机胶凝材料均匀抹在混凝土构件的表面，胶层厚度为O. 3 O. 8mm ；(4)待地聚物无机胶凝材料表面指触干燥后，取出浸泡过的纤维布，贴在混凝土构件表面；(5)用滚筒在已贴好纤维布的表面上滚压3 5次，使地聚物无机胶凝材料充分浸溃纤维布，并使纤维布铺层均匀压实，无气泡发生； (6)如果需要粘贴2 3层纤维布，则重复步骤(2) (5)，在上一层纤维布表面地聚物无机胶凝材料指触干燥后进行下一层的粘贴；(7)待最后一层纤维布表面指触干燥后，在其表面均匀、分层涂刷总厚度为I IOmm的地聚物无机胶凝材料保护面层，每层涂刷厚度控制在3mm以内，待上层地聚物无机胶凝材料指触干燥后进行下一层的涂刷；(8)待面层终凝后，覆盖薄膜湿水养护或在标准养护条件下养护7 28天即可。本专利技术的原理是钾水玻璃和偏高岭土是最主要的组成成分，偏高岭土在钾水玻璃的激发下水化形成硅氧四面体和铝氧四面体组成的网络结构；掺入少量硅灰是为了增加地聚物的和易性，减少水的用量；掺入粉煤灰是为了改善致密性；掺入短切碳纤维或玄武岩纤维的目的在于增强地聚物的韧性，减少高温下地聚物的裂缝；掺入阻燃剂氢氧化铝的目的在于提高地聚物的隔热性能，氢氧化铝高温分解时要吸收较多热量，可降低材料表面的温度。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点和有益效果采用本专利技术方法制备出的地聚物无机胶凝材料在常温和高温下均具有良好的粘结能力，不容易开裂，且隔热性能良好，当用于粘贴碳纤维布或玄武岩纤维布加固混凝土构件的胶结剂以及纤维布的面层保护材料，加固混凝土构件在不涂防火涂料的情况下也具有较好的耐高温性能。另外，该地聚物无机胶凝材料安全无毒、容易制备、价格低廉。附图说明图I是地聚物无机胶凝材料与环氧树脂有机胶的高温粘结强度比较图。图2是酒精炉上受火的砂浆试块和地聚物试块背火面与受火面温度比较图。图3是地聚物粘贴纤维布包裹和未包裹混凝土试块高温下混凝土表面及中心温度比较图。图4是地聚物和环氧树脂粘贴纤维布包裹混凝土试块明火试验时的混凝土表面及中心温度比较图。具体实施例方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的详述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例I将长度为3mm的短切碳纤维和固体氢氧化铝加入固体粉末(由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 90%、硅灰5%和粉煤灰5%)中，形成混合物，所述短切纤维为固体粉末质量的O. 5%，固体氢氧化铝为固体粉末质量的25% ;将钾水玻璃溶液(钾水玻璃模数为I.0，质量浓度为40%)倒入混合物中，所述钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比(水胶比=钾水玻璃溶液中溶剂的质量/ (钾水玻璃溶液中溶质的质量+固体粉末的质量))计为O. 5，搅拌lOmin，得到兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料。实施例2本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 1，其余与实施例I相同。实施例3本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 2，其余与实施例I相同。实施例4 本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 3，其余与实施例I相同。实施例5本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 4，其余与实施例I相同。实施例6本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃溶液的质量浓度为37%，其余与实施例I相同。实施例7本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃溶液的质量浓度为35%，其余与实施例I相同。实施例8本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比计为O. 6，其余与实施例I相同。实施例9本实施例与实施例I不同的是固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 85%、硅灰5%和粉煤灰10%，其余与实施例I相同。实施例10本实施例与实施例I不同的是固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 85%、硅灰10%和粉煤灰5%，其余与实施例I相同。实施例11本实施例与实施例I不同的是固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 80%、硅灰10%和粉煤灰10%，其余与实施例I相同。实施例12本实施例与实施例I不同的是固体氢氧化铝为固体粉末质量的20%，其余与实施例I相同。实施例13本实施例与实施例I不同的是固体氢氧化铝为固体粉末质量的10%，其余与实施例I相同。实施例14本实施例与实施例I不同的是短切碳纤维长度为6mm，其余与实施例I相同。实施例15本实施例与实施例I不同的是短切碳纤维为固体粉末质量的I. 0%，其余与实施例I相同。实施例16本实施例与实施例I不同的是短切碳纤维为固体粉末质量的2. 0%，其余与实施例I相同。实施例17本实施例与实施例I不同的是采用了短切玄武岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：将短切纤维和固体氢氧化铝加入固体粉末中，形成混合物；将钾水玻璃溶液倒入混合物中，搅拌，得到兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料；所述短切纤维为固体粉末质量的0.5%～2.0%；所述固体氢氧化铝为固体粉末质量的10%～25%；所述钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比计为0.5～0.6，所述水胶比按以下方法计算：钾水玻璃溶液中溶剂的质量/（钾水玻璃溶液中溶质的质量+固体粉末的质量）；所述固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成：偏高岭土80%～90%、硅灰5%～10%和粉煤灰5%～10%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张海燕，魏德敏，高晓楠，祁术亮，吴如军，曾春航，
申请(专利权)人：华南理工大学，广州市胜特建筑科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：