專利名稱：：一種耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于無機(jī)復(fù)合材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：在過去十年里，碳纖維布廣泛應(yīng)用于建筑加固改造行業(yè)，具有高強(qiáng)高效、便于施工、不增加構(gòu)件自重和體積、適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。但是粘貼碳纖維布用的環(huán)氧類膠粘劑的耐火性能比較差，超過60°C后剪切強(qiáng)度大幅下降，導(dǎo)致碳纖維布脫落，影響被加固結(jié)構(gòu)的耐火性能。如果能找到一種耐高溫結(jié)構(gòu)膠，用以替代環(huán)氧類膠粘劑，便可顯著提高碳纖維布加固結(jié)構(gòu)的耐火性能。無機(jī)膠擁有良好的耐高溫性能，而且抗老化、成本低、對環(huán)境無污染，可應(yīng)用于碳纖維布加固結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容為了改善碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)的耐高溫性能，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)(1)將高嶺土在700900°C高溫下煅燒14小時；(2)將NaOH加入水玻璃溶液中，調(diào)成濃度為35%40%重量和模數(shù)1.01.6的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比0.410.651混合，攪拌150秒，制成耐高溫的無機(jī)膠粘劑。本發(fā)明耐高溫的無機(jī)膠粘劑要求配置好以后盡快使用，可以保證在2小時內(nèi)有效。本發(fā)明制備方法制得的耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑可在碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。(1)按照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1462003)的規(guī)定，清除待粘貼混凝土構(gòu)件表面的劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層；將待粘貼混凝土構(gòu)件表面打磨平整，除去表層雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀；(2)將碳纖維布全部浸泡在權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑中；在混凝土構(gòu)件表面均勻地涂抹一層權(quán)利要求1制備的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度為0.51mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將浸泡在權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑中的碳纖維布取出并貼于構(gòu)件表面后，再在碳纖維布表面涂抹一層權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度23mm，并用滾筒在碳纖維布上來回碾壓至少2分鐘。(3)最后在碳纖維布表面涂抹一層權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑，覆蓋保鮮膜7天以上，即可將碳纖維布粘貼在構(gòu)件表面。步驟(2)所述浸泡的同時用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘以上。步驟(1)所述圓弧的半徑不小于20mm。所述劣化混凝土為剝落、疏松、蜂窩或腐蝕的混凝土。所述表層雜質(zhì)為浮漿或油污。最后在碳纖維布表面涂抹的一層權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑無量限制。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是(1)本發(fā)明耐高溫的無機(jī)膠粘劑在常溫下的力學(xué)性能與環(huán)氧類膠粘劑相近，溫度高于100°C時力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過環(huán)氧類膠粘劑；(2)本發(fā)明耐高溫的無機(jī)膠粘劑制備方法簡單，成本低廉，碳纖維布的粘貼施工工藝與環(huán)氧類膠粘劑相似，便于工程應(yīng)用。圖1為實(shí)施例5中測試平均剪切強(qiáng)度的示意圖。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)將200g廣東茂名產(chǎn)高嶺土置于高溫電阻爐中在800°C煅燒保溫3小時；(2)將57gNa0H加入到292g濃度為27.3%重量、模數(shù)3.17的水玻璃溶液中，蒸發(fā)掉41g水，調(diào)出308g濃度40%(重量)和模數(shù)1.0的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比=0.651的比例混合，攪拌150秒，制成無機(jī)膠粘劑。將無機(jī)膠粘劑倒入2CmX2CmX2Cm不銹鋼模具中，振搗均勻，放入水泥恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28天。測得其抗壓強(qiáng)度為51.2MPa。按照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1462003)的規(guī)定，清除混凝土構(gòu)件表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕的劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層；打磨平整，除去表層浮漿、油污雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑為20mm；將碳纖維布全部浸泡在實(shí)施例1制得的無機(jī)膠粘劑中，然后用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘；在混凝土構(gòu)件表面均勻地涂抹一層實(shí)施例1制備的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度0.5mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將浸泡在實(shí)施例1制得的無機(jī)膠粘劑中的碳纖維布取出并貼于構(gòu)件表面，再在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例1制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度2mm，并用滾筒在碳纖維布上來回碾壓2分鐘。最后在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例1制得的無機(jī)膠粘劑，覆蓋保鮮膜7天，即可將碳纖維布粘貼在構(gòu)件表面。實(shí)施例2(1)將200g廣東茂名產(chǎn)高嶺土置于高溫電阻爐中在700°C煅燒保溫1小時；(2)將5(^妝0!1加入到35(^濃度為27.3%重量、模數(shù)3.17的水玻璃溶液中，蒸發(fā)掉17g水，調(diào)出385g濃度35%(重量)和模數(shù)1.2的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比=0.521的比例混合，攪拌150秒，制成無機(jī)膠粘劑。將無機(jī)膠粘劑倒入2cmX2cmX2cm不銹鋼模具中，振搗均勻，放入水泥恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28天。測得其抗壓強(qiáng)度為28.2MPa。按照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1462003)的規(guī)定，清除混凝土構(gòu)件表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕的劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層；打磨平整，除去表層浮漿、油污雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑為20mm；將碳纖維布全部浸泡在實(shí)施例2制得的無機(jī)膠粘劑中，然后用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘；在混凝土構(gòu)件表面均勻地涂抹一層實(shí)施例2制備的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度0.8mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將浸泡在實(shí)施例2制得的無機(jī)膠粘劑中的碳纖維布取出并貼于構(gòu)件表面，再在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例2制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度2.5mm,并用滾筒在碳纖維布上來回碾壓5分鐘。最后在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例2制得的無機(jī)膠粘劑，覆蓋保鮮膜7天，即可將碳纖維布粘貼在構(gòu)件表面。實(shí)施例3(1)將200g廣東茂名產(chǎn)高嶺土置于高溫電阻爐中在700°C煅燒保溫4小時；(2)將53gNa0H加入到484g濃度為27.3%重量、模數(shù)3.17的水玻璃溶液中，蒸發(fā)掉104g水，調(diào)出435g濃度40%(重量)和模數(shù)1.4的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比=0.461的比例混合，攪拌150秒，制成無機(jī)膠粘劑。將無機(jī)膠粘劑倒入2CmX2CmX2Cm不銹鋼模具中，振搗均勻，放入水泥恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28天。測得其抗壓強(qiáng)度為37.3MPa。按照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1462003)的規(guī)定，清除混凝土構(gòu)件表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕的劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層；打磨平整，除去表層浮漿、油污雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑為20mm；將碳纖維布全部浸泡在實(shí)施例3制得的無機(jī)膠粘劑中，然后用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘；在混凝土構(gòu)件表面均勻地涂抹一層實(shí)施例3制備的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度1mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將浸泡在實(shí)施例3制得的無機(jī)膠粘劑中的碳纖維布取出并貼于構(gòu)件表面，再在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例3制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度3mm，并用滾筒在碳纖維布上來回碾壓7分鐘。最后在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例3制得的無機(jī)膠粘劑，覆蓋保鮮膜7天，即可將碳纖維布粘貼在構(gòu)件表面。實(shí)施例4(1)將200g廣東茂名產(chǎn)高嶺土置于高溫電阻爐中在900°C煅燒保溫3小時；(2)將30gNa0H加入到356g濃度為27.3%重量、模數(shù)3.17的水玻璃溶液中，蒸發(fā)掉42g水，調(diào)出346g濃度35%(重量)和模數(shù)1.6的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比=0.581的比例混合，攪拌150秒，制成無機(jī)膠粘劑。將無機(jī)膠粘劑倒入2CmX2CmX2Cm不銹鋼模具中，振搗均勻，放入水泥恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28天。測得其抗壓強(qiáng)度為40.2MPa。按照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1462003)的規(guī)定，清除混凝土構(gòu)件表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕的劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層；打磨平整，除去表層浮漿、油污雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑為20mm；將碳纖維布全部浸泡在實(shí)施例4制得的無機(jī)膠粘劑中，然后用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘；在混凝土構(gòu)件表面均勻地涂抹一層實(shí)施例4制備的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度1mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將浸泡在實(shí)施例4制得的無機(jī)膠粘劑中的碳纖維布取出并貼于構(gòu)件表面，再在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例4制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度3mm，并用滾筒在碳纖維布上來回碾壓7分鐘。最后在碳纖維布表面涂抹一層實(shí)施例4制得的無機(jī)膠粘劑，覆蓋保鮮膜7天，即可將碳纖維布粘貼在構(gòu)件表面。實(shí)施例5(1)將200g廣東茂名產(chǎn)高嶺土置于高溫電阻爐中在800°C煅燒保溫3小時；(2)將57gNa0H加入到292g濃度為27.3%重量、模數(shù)3.17的水玻璃溶液中，蒸發(fā)掉41g水，調(diào)出308g濃度40%(重量)和模數(shù)1.0的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比=0.651的比例混合，攪拌150秒，制成無機(jī)膠粘劑。根據(jù)GB/T7124-2008《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測定(剛性材料對剛性材料》的試驗(yàn)方法，檢測無機(jī)膠粘劑在不同溫度下的拉伸剪切強(qiáng)度，并與環(huán)氧類膠粘劑進(jìn)行對比，結(jié)果如下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>從表中可以看出，隨著溫度升高環(huán)氧類膠粘劑性能退化，而無機(jī)膠粘劑性能基本保持穩(wěn)定，兩者差距逐漸縮小，溫度超過80°C后環(huán)氧類膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度逐漸落后于無機(jī)膠粘劑，120°C時環(huán)氧類膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度僅為無機(jī)膠粘劑的32%。實(shí)施例6(1)將200g廣東茂名產(chǎn)高嶺土置于高溫電阻爐中在800°C煅燒保溫3小時；(2)將57gNa0H加入到292g濃度為27.3%重量、模數(shù)3.17的水玻璃溶液中，蒸發(fā)掉41g水，調(diào)出308g濃度40%(重量)和模數(shù)1.0的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比=0.651的比例混合，攪拌150秒，制成無機(jī)膠粘劑。按照GB/T17671-1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》制成標(biāo)準(zhǔn)水泥砂漿試塊，尺寸為160mmX40mmX40mm，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28d后測得其平均抗折強(qiáng)度為6.36MPa，平均抗壓強(qiáng)度為35.87MPa。根據(jù)《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS1462003)，將水泥砂漿試塊表面清洗干凈，晾干備用。裁成420mmX37mm的碳纖維布2，把碳纖維布2的兩端各30mm的長度浸泡在無機(jī)膠粘劑中，并用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘；在水泥砂漿試塊1的上表面端部30mmX37mm范圍內(nèi)均勻地涂抹一層實(shí)施例6制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度0.5mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將兩端浸泡過無機(jī)膠粘劑的碳纖維布2貼于水泥砂漿試塊1的上表面，然后在碳纖維布2上再涂抹一層無機(jī)膠粘劑，膠層厚度2mm，并用滾筒在碳纖維布2上來回碾壓2分鐘。最后再在碳纖維布2表面涂抹一層實(shí)施例6制得的無機(jī)膠粘劑，放入水泥恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)，1天后無機(jī)膠粘劑已經(jīng)凝結(jié)并形成強(qiáng)度，將水泥砂漿試塊1翻過來，按照上述粘貼方法，將碳纖維布2的另一端粘貼在水泥砂漿試塊1的下表面端部，粘貼面積為60mmX37mm，然后放入水泥恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28天。另一組水泥砂漿試塊作為對比試件，采用環(huán)氧類膠粘劑粘貼碳纖維布，粘貼方法與上述方法相同。采用如圖1所示的方法，在水泥砂漿試塊1的前部設(shè)置約束4將水泥砂漿試塊1固定住，通過銷栓3拉伸碳纖維布2，直至破壞。對比不同溫度下采用無機(jī)膠粘劑時的破壞拉力和采用環(huán)氧類膠粘劑時的破壞拉力，結(jié)果如表1所示。.....試驗(yàn)溫度破壞拉力TTI1試驗(yàn)溫度破壞拉力(°C)(kN)彬4(°C)(kN)205.472089405^294084605^40607^26無機(jī)膠80539環(huán)氧類膠805^50粘劑100527粘劑100θ9120528120ZS21405140L8316003160L06試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)采用環(huán)氧類膠粘劑時，160°C對應(yīng)的破壞拉力只有20°C時的13%；而采用無機(jī)膠粘劑時，160°C對應(yīng)的破壞拉力可達(dá)20°C時的92%，顯示出良好的耐高溫性能。權(quán)利要求一種耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟(1)將高嶺土在700～900℃高溫下煅燒1～4小時；(2)將NaOH加入水玻璃溶液中，調(diào)成濃度為35％～40％重量和模數(shù)1.0～1.6的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比0.4∶1～0.65∶1混合，攪拌150秒，制成耐高溫的無機(jī)膠粘劑。2.權(quán)利要求1所述制備方法制得的耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑在碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟(1)按照《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定，清除混凝土構(gòu)件表面的劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層；打磨平整，除去表層雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀；(2)將碳纖維布全部浸泡在權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑中；在混凝土構(gòu)件表面均勻地涂抹一層權(quán)利要求1制備的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度為0.51mm，待無機(jī)膠粘劑凝結(jié)成固體；將浸泡在權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑中的碳纖維布取出并貼于構(gòu)件表面后，再在碳纖維布表面涂抹一層權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑，膠層厚度23mm，并用滾筒在碳纖維布上來回碾壓至少2分鐘。(3)最后在碳纖維布表面涂抹一層權(quán)利要求1制得的無機(jī)膠粘劑，覆蓋保鮮膜7天以上，即可將碳纖維布粘貼在構(gòu)件表面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟(2)所述浸泡的同時用滾筒碾壓碳纖維布10分鐘以上。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，步驟(1)所述圓弧的半徑不小于20mm。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述劣化混凝土為剝落、疏松、蜂窩或腐蝕的混凝土。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述表層雜質(zhì)為浮漿或油污。全文摘要本發(fā)明公開了一種耐高溫?zé)o機(jī)膠粘劑的制備方法及應(yīng)用。(1)將高嶺土在700～900℃高溫下煅燒1～4小時；(2)將NaOH加入水玻璃溶液中，調(diào)成濃度為35％～40％重量和模數(shù)1.0～1.6的水玻璃溶液；(3)將步驟(1)的產(chǎn)物與水玻璃溶液按重量比0.4∶1～0.65∶1混合，攪拌150秒，制成耐高溫的無機(jī)膠粘劑。本發(fā)明制備工藝簡單，制備過程無污染，本發(fā)明方法制得的無機(jī)膠粘劑耐久性好，耐高溫性能遠(yuǎn)好于現(xiàn)有環(huán)氧類膠粘劑。文檔編號C04B41/60GK101818030SQ201010154480公開日2010年9月1日申請日期2010年4月16日優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日發(fā)明者吳波,房帥申請人:華南理工大學(xué)