CN117303834B - 一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混凝土技术领域，提出了一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料及制备方法，原料包括如下重量比组分：水泥410‑520份、石英砂400‑460份、微硅粉40‑50份、可再分散乳胶粉30‑40份、减水剂1‑2份、稳定剂0.5‑0.8份、减缩剂0.5‑1.0份、膨胀剂20‑30份、消泡剂0.5‑0.8份、改性聚丙烯纤维20‑25份、水150‑200份；所述改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚处理得到。通过上述技术方案，解决了现有技术中建筑加固材料的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及混凝土技术领域，具体的，涉及一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料及制备方法。
背景技术
我国处在世界上两个最活跃的地震带上，东濒临环太平洋地震带，西部和西南部为阿尔卑斯一喜玛拉雅地震带所经过的地方，是世界上多地震的国家之一，地震灾害在世界上居于首位，同时地震灾害也是我国最主要的地质灾害。地震带房屋建筑多以砖石混砌平房为主，难以承受长期或剧烈地震的侵袭，加之房屋建设时间较长，建筑安全性及稳定性大幅下降，当发生较大地震时，容易对人身及财产造成伤害和损失。在无法全部重新建造的情况下，对墙体进行加固成为目前最为可行和经济的解决方式。并且《建设工程抗震管理条例》明确规定新建、扩建、改建建设工程抗震设防达标要求，对已建成的重大建设工程、可能发生严重次生灾害的建设工程，未采取抗震设防措施的，应当按照国内有关规定进行抗震性能鉴定，并采取必要的抗震加固补强措施。目前，一般性加固材料，虽然具备一定的延性和韧性，但不足以抵御较大强度的地震损害。
发明内容
本发明提出一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料及制备方法，解决了相关技术中的建筑加固材料的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度低的问题。
本发明的技术方案如下：
一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，原料包括如下重量比组分：水泥410-520份、石英砂400-460份、微硅粉40-50份、可再分散乳胶粉30-40份、减水剂1-2份、稳定剂0.5-0.8份、减缩剂0.5-1.0份、膨胀剂20-30份、消泡剂0.5-0.8份、改性聚丙烯纤维20-25份、水150-200份；所述改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚处理得到。
作为进一步技术方案，所述水泥由普通硅酸盐水泥和快硬水泥组成。
作为进一步技术方案，所述普通硅酸盐水泥为P.Ⅱ水泥，所述快硬水泥为高贝利特双快水泥，所述P.Ⅱ水泥和高贝利特双快水泥的质量比为380-480:30-40。
作为进一步技术方案，所述微硅粉中活性二氧化硅的含量＞85wt%。
作为进一步技术方案，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-792中的一种或多种。
作为进一步技术方案，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-570。
作为进一步技术方案，所述聚丙烯纤维的长度为5-15mm。
作为进一步技术方案，所述硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚的质量比为3:1-3。
作为进一步技术方案，所述硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚的质量比为3:2。
当硅烷偶联剂KH-570与对乙酰氨基苯甲醚质量比为3:2时能进一步提高加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度。
作为进一步技术方案，所述改性聚丙烯纤维的制备方法为：
S1、将硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚加入到乙醇溶液中，得到混合溶液；
S2、将聚丙烯纤维加入到混合溶液中处理后，得到改性聚丙烯纤维。
作为进一步技术方案，所述S1中硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚的质量和为乙醇溶液质量的2%-2.5%。
作为进一步技术方案，所述S2中处理的温度为25-35℃，时间为1-2h。
作为进一步技术方案，所述S2中聚丙烯纤维与混合溶液的质量比为1:5。
作为进一步技术方案，所述S2为将聚丙烯纤维加入到混合溶液中处理后，在50-60℃干燥，得到改性聚丙烯纤维。
作为进一步技术方案，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯含量＞30wt%。
作为进一步技术方案，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂中的一种或两种。
作为进一步技术方案，所述减水剂为聚羧酸减水剂。
作为进一步技术方案，所述稳定剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、N-烷基亚胺二乙酸钠盐中的一种或多种。
作为进一步技术方案，所述膨胀剂包括硫铝酸钙、氧化钙中的一种或两种。
作为进一步技术方案，所述消泡剂包括磷酸三丁酯、二甲基硅油、磷酸三异丁酯中的一种或多种。
本发明还包括一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料的制备方法，包括以下步骤：将所述的复合材料的原料混合均匀后，得到复合材料。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明以水泥为基材，加入高分子聚丙烯纤维制备得到的加固复合材料具有较高的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度。但聚丙烯纤维表面具有憎水基团，聚丙烯纤维与水泥混合后表面作用力较弱，因此采用硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚共同对聚丙烯纤维进行改性处理，将改性聚丙烯纤维加入到加固复合材料中可以进一步提高加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度，满足地震强度较高地区建筑工程加固要求。
2、本发明中，当硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-570时与对乙酰氨基苯甲醚共同对聚丙烯纤维进行改性可以提高加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例及对比例中，
P.Ⅱ水泥，型号为P.Ⅱ52.5，购自唐山冀东水泥股份有限公司；
高贝利特双快水泥，型号为BS-CFR，购自唐山北极熊建材有限公司；
微硅粉：型号为SY-85D，购自甘肃三远硅材料有限公司；
石英砂：购自唐山市丰润区春雨炉料有限公司；
可分散乳胶粉：型号为5044，购自瓦克化学(中国)有限公司；
聚羧酸减水剂，型号为PC180：购自江苏龙涛建材有限公司；
减缩剂，型号为CQJSJ：购自唐山北极熊建材有限公司。
实施例1
将P.Ⅱ水泥380份、高贝利特双快水泥30份、石英砂400份、微硅粉40份、可分散乳胶粉30份、聚羧酸减水剂1份、聚乙烯醇0.5份、减缩剂HP-CPA 0.5份、硫铝酸钙20份、磷酸三丁酯0.5份、改性聚丙烯纤维20份、水150份加入到搅拌机中搅拌120s后，得到加固复合材料；
其中改性聚丙烯纤维的制备方法为：
S1、将3份硅烷偶联剂KH-570和1份对乙酰氨基苯甲醚加入到196份乙醇溶液中混合，得到混合溶液；
S2、将40份长度为5mm的聚丙烯纤维加入到上述混合溶液中在25℃浸泡1h，蒸馏水洗涤后，在50℃干燥，得到改性聚丙烯纤维。
实施例2
将P.Ⅱ水泥430份、高贝利特双快水泥35份、石英砂420份、微硅粉45份、可再分散乳胶粉35份、聚羧酸减水剂1.5份、聚乙烯醇0.6份、减缩剂HP-CPA 0.8份、硫铝酸钙25份、磷酸三丁酯0.6份、改性聚丙烯纤维23份、水180份加入到搅拌机中搅拌120s后，得到加固复合材料；
其中改性聚丙烯纤维的制备方法为：
S1、将3份硅烷偶联剂KH-570和3份对乙酰氨基苯甲醚加入到194份乙醇溶液中混合，得到混合溶液；
S2、将40份长度为15mm的聚丙烯纤维加入到上述混合溶液中在35℃浸泡2h，在55℃干燥，得到改性聚丙烯纤维。
实施例3
将P.Ⅱ水泥480份、高贝利特双快水泥40份、石英砂460份、微硅粉50份、可再分散乳胶粉40份、聚羧酸减水剂2份、聚乙烯醇0.8份、减缩剂HP-CPA 1.0份、硫铝酸钙30份、磷酸三丁酯0.8份、改性聚丙烯纤维25份、水200份加入到搅拌机中搅拌120s后，得到加固复合材料；
其中改性聚丙烯纤维的制备方法为：
S1、将3份硅烷偶联剂KH-570和2份对乙酰氨基苯甲醚加入到195份乙醇溶液中混合，得到混合溶液；
S2、将40份长度为10mm的聚丙烯纤维加入到上述混合溶液中在30℃浸泡1.5h，在60℃干燥，得到改性聚丙烯纤维。
实施例4
与实施例1相比，实施例4将硅烷偶联剂KH-570替换为等量的硅烷偶联剂KH-560，其他与实施例1相同。
实施例5
与实施例1相比，实施例5将硅烷偶联剂KH-570替换为等量的硅烷偶联剂KH-792，其他与实施例1相同。
实施例6
与实施例1相比，实施例6的不同之处在于，2.4份硅烷偶联剂KH-570、1.6份对乙酰氨基苯甲醚。
实施例7
与实施例1相比，实施例7的不同之处在于，2份硅烷偶联剂KH-570、2份对乙酰氨基苯甲醚。
对比例1
将P.Ⅱ水泥380份、高贝利特双快水泥30份、石英砂400份、微硅粉40份、可再分散乳胶粉30份、聚羧酸减水剂1份、聚乙烯醇0.5份、减缩剂HP-CPA 0.5份、硫铝酸钙20份、磷酸三丁酯0.5份、聚丙烯纤维20份、水150份加入到搅拌机中搅拌120s后，得到加固复合材料。
对比例2
与实施例6相比，对比例2不添加硅烷偶联剂KH-570，其他与实施例6相同。
对比例3
与实施例6相比，对比例3不添加对乙酰氨基苯甲醚，其他与实施例6相同。
试验例
测定实施例1-7及对比例1-3制备得到的加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲强度和抗压强度，测定方法如下：
劈裂抗拉强度：依据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中的方法测定养护28d劈裂抗拉强度；
弯曲韧性：依据CECS13:2009《纤维混凝土试验方法标准》中的弯曲韧性试验（方板法）测定弯曲韧性；
抗压强度：依据GB/T50081-2019《混凝土物理力学性能试验方法标准》中的方法测定养护28d抗压强度；
测定结果如表1所示。
表1实施例1-7及对比例1-3中加固复合材料的性能测试结果
与实施例1相比，实施例4将硅烷偶联剂KH570替换为等量的硅烷偶联剂KH-560，实施例5将硅烷偶联剂KH570替换为等量的硅烷偶联剂KH-792，结果实施例4-5制备的加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲韧性、抗压强度均低于实施例1，说明将硅烷偶联剂KH570与对乙酰氨基苯甲醚共同对聚丙烯纤维处理得到的改性聚丙烯纤维加入到加固复合材料中，能提高加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲韧性和抗压强度。
与实施例1相比，实施例6-7改变硅烷偶联剂KH570和对乙酰氨基苯甲醚的质量比，结果实施例6制备的加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲韧性、抗压强度高于实施例1、实施例7，说明当硅烷偶联剂KH570和对乙酰氨基苯甲醚的质量比为3:2时能更进一步的提高加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲韧性、抗压强度。
与实施例6相比，对比例1中聚丙烯纤维不进行改性，对比例2不加入硅烷偶联剂KH570，对比例3不加入对乙酰氨基苯甲醚，结果对比例1-3制备的加固复合材料的劈裂抗拉强度、弯曲韧性、抗压强度均低于实施例6，说明聚丙烯纤维经硅烷偶联剂KH570和对乙酰氨基苯甲醚共同进行改性后，加入到加固复合材料中，能提高加固复合材料的的劈裂抗拉强度、弯曲韧性和抗压强度。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，原料包括如下重量比组分：水泥410-520份、石英砂400-460份、微硅粉40-50份、可再分散乳胶粉30-40份、减水剂1-2份、稳定剂0.5-0.8份、减缩剂0.5-1.0份、膨胀剂20-30份、消泡剂0.5-0.8份、改性聚丙烯纤维20-25份、水150-200份；所述改性聚丙烯纤维为聚丙烯纤维经硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚处理得到；所述稳定剂包括聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、N-烷基亚胺二乙酸钠盐中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-792中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述聚丙烯纤维的长度为5-15mm。
4.根据权利要求1所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚的质量比为3:1-3。
5.根据权利要求1所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述改性聚丙烯纤维的制备方法为：
S1、将硅烷偶联剂和对乙酰氨基苯甲醚加入到乙醇溶液中，得到混合溶液；
S2、将聚丙烯纤维加入到混合溶液中处理后，得到改性聚丙烯纤维。
6.根据权利要求1所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述可再分散乳胶粉为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
7.根据权利要求6所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中乙烯含量＞30wt%。
8.根据权利要求1所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料，其特征在于，所述减水剂包括聚羧酸减水剂、木质素磺酸钠盐减水剂中的一种或两种。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种地震带建筑用水泥基高延性加固复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述原料中各组分混合均匀后，得到复合材料。
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