專(zhuān)利名稱(chēng)：復(fù)合增強(qiáng)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及構(gòu)造，即復(fù)合增強(qiáng)件，其用于建筑結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)保溫墻板、實(shí)心混凝土和預(yù)制建筑物，以及作為單獨(dú)的棒材和網(wǎng)材用于建筑物的構(gòu)造元件中。
背景技術(shù)：
在高級(jí)建筑材料中，一類(lèi)建造橋梁和建筑物的聚合物復(fù)合材料和含水泥材料(PCM 和CM)能夠越來(lái)越多地用于施工中，它們被用于改造和加固已有的結(jié)構(gòu)。通過(guò)如高強(qiáng)度和高耐腐蝕性(包括耐輻射性)的這類(lèi)有利品質(zhì)，這些材料能夠產(chǎn)生新構(gòu)造和技術(shù)，以建造橋梁、建筑物和其他構(gòu)造。聚合物和聚合物復(fù)合材料在現(xiàn)代技術(shù)中的廣泛應(yīng)用與改性PCM或這些組合物中的某些組分的新方法相關(guān)。目前，PCM工業(yè)的主流趨勢(shì)在于對(duì)各種納米材料改性的PCM(所謂的納米復(fù)合材料)的生產(chǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和組織。層合復(fù)合增強(qiáng)棒材是已知的，其制成的形式為金屬芯上層合了分散于環(huán)氧樹(shù)脂基質(zhì)中的材料纖維形式的復(fù)合材料組合物(參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利發(fā)明5，613，334，MPK6E 04L 5/08， 25. 03. 1997)。該復(fù)合增強(qiáng)棒材的低耐熱性低(120-150°C )并且在高于300°C的溫度下不能提供必要的剛性。最接近本發(fā)明的基本特征組合的是用于混凝土增強(qiáng)的棒材，其包含外層和置于外部以?xún)?nèi)的內(nèi)層(參見(jiàn)發(fā)明RU 2,054, 508,MPK6E 04S 5/07,20. 02. 1996) 該復(fù)合增強(qiáng)棒材也具有低的耐熱性(120-200°C)并且在高于300°C的溫度下不能提供必要的剛性。

發(fā)明內(nèi)容
使用本發(fā)明提議的方案的技術(shù)效果是當(dāng)加熱至高于300°C時(shí)熱穩(wěn)定性增加，同時(shí)維持高強(qiáng)度特性。通過(guò)根據(jù)1號(hào)實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)該技術(shù)效果，根據(jù)該實(shí)施方案，在含有外層和置于所述外層內(nèi)部的內(nèi)層的復(fù)合增強(qiáng)件中，所述外層由納米復(fù)合碳制成，在該納米復(fù)合碳中聚合物基質(zhì)通過(guò)碳納米結(jié)構(gòu)改性，并且所述內(nèi)層由輕質(zhì)高流動(dòng)混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)混凝土在其組成中含有以下比例(重量％)的組分水泥20-50 ；填料70-30 ；增塑劑0.02-2.5;水余量。通過(guò)根據(jù)2號(hào)實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)該技術(shù)效果，根據(jù)該實(shí)施方案，復(fù)合增強(qiáng)件含有外層和置于所述外層內(nèi)部的內(nèi)層，所述外層由碳納米復(fù)合材料制成，在該碳納米復(fù)合材料中聚合物基質(zhì)通過(guò)比例占聚合物基質(zhì)的0.01-10重量％的亞甲基橋輪烯型(astralens)多面多層碳納米結(jié)構(gòu)改性，并且所述內(nèi)層由輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土(nanobeton)制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土在其組成中含有以下比例(重量％)的組分
水泥24-48;填料60-30 ；改性玄武巖纖維2-6;增塑劑0.05-3.0;水余量。 通過(guò)根據(jù)3號(hào)實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)該技術(shù)效果，根據(jù)該實(shí)施方案，復(fù)合增強(qiáng)件含有外層和置于所述外層內(nèi)部的內(nèi)層，所述外層由納米復(fù)合碳纖維制成，并且所述內(nèi)層由輕質(zhì)高流動(dòng)納米復(fù)合混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)納米復(fù)合混凝土在其組成中含有以下比例(重
量％)的組分水泥20-50;±真料50-20 ；增塑劑0.02-2.5;水溶性環(huán)氧樹(shù)脂0. 2-25 ；水余量。此外，在實(shí)施方案1、2、3的復(fù)合增強(qiáng)件中，外層表面具有耐火涂層；外層和內(nèi)層的橫截面具有任意形狀。


圖1顯示復(fù)合增強(qiáng)件的全視圖；圖2顯示圖1的A-A截面；圖3顯示復(fù)合增強(qiáng)件的截面；圖4顯示圖1的B-B截面；圖5顯示圖2的C-C截面；圖6顯示圖3的D-D截面。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方案1、2、3的復(fù)合增強(qiáng)件“Astrofleks”包含外層1，外層1的外表面上形成的突出(relief)元件3以改善通過(guò)本發(fā)明方法制造建筑物具體件的過(guò)程中納米復(fù)合增強(qiáng)件與混凝土的粘合性。外層1和內(nèi)層2的橫截面具有任意形狀，例如圓形(圖4)、矩形(圖 5)和三角形(圖6)。取決于應(yīng)用，復(fù)合增強(qiáng)件的外層1的表面可具有耐火涂層4。耐火涂層基于TEG和水玻璃制成，其能夠提高增強(qiáng)件的耐熱性。根據(jù)1號(hào)實(shí)施方案，外層1由碳納米復(fù)合材料制成，其中聚合物基質(zhì)基于環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯或聚酰亞胺聚合物通過(guò)比例占聚合物基質(zhì)的0.01-10重量％的碳納米結(jié)構(gòu)(如亞甲基橋輪烯型多面多層碳納米結(jié)構(gòu))改性。內(nèi)層2由高流動(dòng)輕質(zhì)混凝土制成，所述高流動(dòng)輕質(zhì)混凝土在其組成中含有以下比例(重量％ )的組分水泥-20-50 ；填料-70-30 ；增塑劑-0. 02-2. 5 ；水-余量。內(nèi)層2包含碎石與沙的混合物和碎石與硅酸鋁微球的混合物作為填料。內(nèi)層2包含聚萘亞甲基磺酸鈉-基于萘磺酸與甲醛的縮合產(chǎn)物的有機(jī)合成材料作為增塑劑。
其他的組分質(zhì)量百分比不允許得到在技術(shù)上可以制造具有所需性能的所要求保護(hù)的納米復(fù)合增強(qiáng)件的內(nèi)層的復(fù)合混凝土。根據(jù)2號(hào)實(shí)施方案，外層1由納米復(fù)合碳制成，其中聚合物基質(zhì)通過(guò)比例占聚合物基質(zhì)質(zhì)量的0.01-10%的亞甲基橋輪烯型多面多層碳納米結(jié)構(gòu)改性。根據(jù)2號(hào)實(shí)施方案，外層1由納米復(fù)合碳制成，其中聚合物基質(zhì)通過(guò)比例占聚合物基質(zhì)重量的0.01-10%的亞甲基橋輪烯型多面多層碳納米結(jié)構(gòu)改性。作為外層1的聚合物基質(zhì)，使用固化的環(huán)氧樹(shù)脂，例如ED-20、環(huán)氧漆樹(shù)脂DER 531、環(huán)氧酚醛、聚酯樹(shù)脂等。內(nèi)層2由輕質(zhì)高流動(dòng)納米復(fù)合混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)納米復(fù)合混凝土在其組成中含有以下比例(重量％ )的組分水泥-24-48 ；填料-60-30 ；改性玄武巖纖維_2_6 ； 增塑劑-0. 05-3. 0 ；水-余量。內(nèi)層2包含碎石與沙的混合物和碎石與硅酸鋁微球的混合物作為填料。內(nèi)層2包含低聚羰基化物(oligocarboxid)型增塑劑如MF 2642，作為增塑劑。使用該填料和增塑劑允許得到提高的耐熱性。內(nèi)層2的組成中存在改性玄武巖纖維能夠獲得具有高破壞功(work ofdestruction)和增加的抗彎曲性的微粒增強(qiáng)的納米復(fù)合混凝土。通過(guò)使直徑為8_10微米且長(zhǎng)度為100-500微米的短切玄武巖纖維與亞甲基橋輪烯型多面多層碳納米結(jié)構(gòu)和通過(guò)電弧濺射石墨得到的多層碳納米管混合，然后氧化清潔陰極沉積物，每1份玄武巖纖維取量為0. 0001-0. 005份的改性劑，從而得到改性玄武巖纖維。這些納米結(jié)構(gòu)與玄武巖纖維在壓碎機(jī)中在壓碎玄武巖纖維的過(guò)程中混合。改性玄武巖纖維的表面通過(guò)比例為0.001-0. 1重量％的亞甲基橋輪烯型多層碳納米結(jié)構(gòu)改性。內(nèi)層組分的其他質(zhì)量百分比和多面多層碳納米結(jié)構(gòu)與聚合物基質(zhì)質(zhì)量的其他比例不允許得到在技術(shù)上可以制造具有所需性能的所要求保護(hù)的納米復(fù)合增強(qiáng)件的外層和內(nèi)層的復(fù)合碳塑料和混凝土。根據(jù)3號(hào)實(shí)施方案，外層1由納米復(fù)合碳制成，其中聚合物基質(zhì)基于環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯或聚酰亞胺聚合物通過(guò)比例占聚合物基質(zhì)質(zhì)量的0.01-10%的碳納米結(jié)構(gòu)(如亞甲基橋輪烯型多面多層碳納米結(jié)構(gòu))改性。內(nèi)層2由輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土在其組成中含有以下比例(重量％ )的組分水泥-20-50 ；填料-50-20 ；增塑劑-0. 02-2. 5 ；水溶性環(huán)氧樹(shù)脂-0. 2-25 ；水-余量。內(nèi)層2包含碎石與沙的混合物和碎石與硅酸鋁微球的混合物作為填料。內(nèi)層2包含低聚羰基化物型增塑劑如Zica 1250，作為增塑劑。使用該填料和增塑劑能夠?qū)崿F(xiàn)耐熱性提高。用于輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土的混凝土混合物還包含水相容性環(huán)氧組合物，例如用 “Aramin”型水溶性硬化劑硬化的環(huán)氧樹(shù)脂ED-20，其對(duì)于改善層1和層2邊界處的粘合性是必需的。組分的其他質(zhì)量百分比不允許實(shí)現(xiàn)在技術(shù)上可以制造具有所需性能的所要求保護(hù)的納米復(fù)合增強(qiáng)件的內(nèi)層的復(fù)合混凝土?？梢砸?xún)煞N方式制造對(duì)應(yīng)于1、2、3號(hào)實(shí)施方案的復(fù)合增強(qiáng)件“Astrofleks”。a)首先制造內(nèi)層2。為此，將混凝土混合物的干組分裝入混合機(jī)中并混合5-15分鐘。將增塑劑溶于水中，將溶液裝入混合機(jī)并將混合物混合5-15分鐘。然后將混凝土混合物倒入模具中并保持在模具中直至混凝土砂漿凝固以及直至達(dá)到必要的硬度。隨后將用粘合劑浸漬的碳帶或扭曲帶材纏繞在層2的外表面并且使粘合劑凝固。也可以使用碳預(yù)浸料 (用粘合劑浸漬并干燥的碳帶或扭曲帶材)制造外層1。制造具有必要表面突出的外層1。b)首先制造外層1。為此，將預(yù)先在超聲波場(chǎng)的條件下引入亞甲基橋輪烯型碳納米粒子的用粘合劑和硬化劑浸漬的扭曲碳帶或帶材以規(guī)定角度(0° -30° )螺旋地纏繞在心軸例如(聚四氟乙烯)氟塑料棒材上，然后使粘合劑凝固。將混凝土混合物的干組分裝入混合機(jī)中，混合5-15分鐘，然后添加增塑劑與水的水溶液至其需要量。再次攪拌混合物， 將得到的混凝土溶液倒入移除芯材之后在外層1的內(nèi)部形成的體積內(nèi)。維持得到的結(jié)構(gòu)直至砂漿凝固以及直至必要的硬度。也可以使用碳預(yù)浸料制造外層1。預(yù)浸料具有對(duì)應(yīng)外層1的形式的封閉表面形式，并通過(guò)加熱至某一溫度使粘合劑硬化。然后通過(guò)上述方法用混凝土混合物填充由外層1形成的體積，并維持直至凝固并達(dá)到必要的硬度。如果通過(guò)所述方法制造復(fù)合棒材，則能夠選擇內(nèi)層和外層的所述硬度參數(shù)，使得在施加突出物時(shí)，外層產(chǎn)生部分形變(凹下0. 1-0. 5mm的深度)而不喪失外層的完整性 (圖幻。這樣的復(fù)合棒材在從增強(qiáng)的混凝土具體件拉拽增強(qiáng)件的測(cè)試中具有最佳特性。然后確定所得產(chǎn)物中的材料特征。對(duì)此，取用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的樣品且在不同溫度下進(jìn)行壓縮測(cè)試和彎曲測(cè)試。1號(hào)實(shí)施方案的復(fù)合增強(qiáng)件“Astrofleks”的性能在表1中給出。表 權(quán)利要求
1.一種含有外層和內(nèi)層的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層由納米復(fù)合碳制成，在所述納米復(fù)合碳中聚合物基質(zhì)通過(guò)碳納米結(jié)構(gòu)改性，并且所述內(nèi)層由高流動(dòng)輕質(zhì)混凝土制成，所述高流動(dòng)輕質(zhì)混凝土在其組成中含有以下比例(重量％)的組分水泥 20-50 ；填料 70-30 ；增塑劑 0. 02-2. 5 ；水余量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層的表面具有耐火涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層和內(nèi)層的橫截面具有任意形狀。
4.一種含有外層和內(nèi)層的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層由納米復(fù)合碳制成，在所述納米復(fù)合碳中聚合物基質(zhì)通過(guò)比例占所述聚合物基質(zhì)的0. 01-10重量％的亞甲基橋輪烯型多面多層碳納米結(jié)構(gòu)改性，并且所述內(nèi)層由輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土在其組成中含有以下比例(重量％)的組分水泥24-48 ；填料60-30 ；改性玄武巖纖維2-6 ；增塑劑0. 05-3水余里ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層的表面具有耐火涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層和內(nèi)層的橫截面具有任意形狀。
7.一種含有外層和內(nèi)層的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層由納米復(fù)合碳纖維制成， 并且所述內(nèi)層由輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)納米混凝土在其組成中含有以下比例(重量％)的組分水泥20-50 ；填料50-20 ；增塑劑0. 02-2. 5 ；水相容性環(huán)氧樹(shù)脂 0. 2-25 ； 水余量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層的表面具有耐火涂層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合增強(qiáng)件，其特征在于，所述外層和內(nèi)層的橫截面具有任意形狀。
全文摘要
在建筑結(jié)構(gòu)中使用復(fù)合增強(qiáng)件“Astrofleks”以增強(qiáng)保溫墻板、實(shí)心混凝土和預(yù)制建筑物。所述復(fù)合增強(qiáng)件包括外層(1)，其內(nèi)布置有內(nèi)層(2)，外層(1)的外表面上具有突出元件(3)以改善納米復(fù)合增強(qiáng)件與混凝土的粘合性。根據(jù)1號(hào)實(shí)施方案，層(1)由納米復(fù)合碳制成，其中聚合物基質(zhì)通過(guò)碳納米結(jié)構(gòu)改性。層(2)由輕質(zhì)高流動(dòng)混凝土制成，所述輕質(zhì)高流動(dòng)混凝土在其組成中含有以下比例(重量％)的組分水泥-20-50；填料-70-30；增塑劑-0.02-2.5；水-余量。
文檔編號(hào)E04C5/07GK102449249SQ201080024179
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者亞歷山大·帕夫洛維奇·別洛格拉佐夫, 安德雷·尼古拉耶維奇·波諾馬廖夫 申請(qǐng)人:Pcg工具有限公司