[发明专利]一种辅助阳极复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，尤其涉及的是一种辅助阳极复合材料及其制备方法。

背景技术

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(Fiber Reinforced Polymer，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技术领域，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。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明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。

本发明的技术方案如下：

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：