[发明专利]兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，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。

背景技术

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。浸渍、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℃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。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明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。本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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0.5%～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%。

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1.0～1.4，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：

（1）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0.3～0.8mm；

（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渍纤维布，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1～10mm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。

本发明的原理是：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，本发明具有如下优点和有益效果：