专利名称：兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备及应用的制作方法
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。浸溃、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°C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O. 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O. 5 O. 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八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I. O I. 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(I)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O. 3 O. 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溃纤维布，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I IOmm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采用本发明方法制备出的地聚物无机胶凝材料在常温和高温下均具有良好的粘结能力，不容易开裂，且隔热性能良好，当用于粘贴碳纤维布或玄武岩纤维布加固混凝土构件的胶结剂以及纤维布的面层保护材料，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。另外，该地聚物无机胶凝材料安全无毒、容易制备、价格低廉。
图I是地聚物无机胶凝材料与环氧树脂有机胶的高温粘结强度比较图。图2是酒精炉上受火的砂浆试块和地聚物试块背火面与受火面温度比较图。图3是地聚物粘贴纤维布包裹和未包裹混凝土试块高温下混凝土表面及中心温度比较图。图4是地聚物和环氧树脂粘贴纤维布包裹混凝土试块明火试验时的混凝土表面及中心温度比较图。
具体实施例方式下面结合实施例和附图对本发明做进一步的详述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例I将长度为3mm的短切碳纤维和固体氢氧化铝加入固体粉末(由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 90%、硅灰5%和粉煤灰5%)中，形成混合物，所述短切纤维为固体粉末质量的O. 5%，固体氢氧化铝为固体粉末质量的25% ;将钾水玻璃溶液(钾水玻璃模数为
I.0，质量浓度为40%)倒入混合物中，所述钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比(水胶比=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))计为O. 5，搅拌lOmin，得到兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料。实施例2本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 1，其余与实施例I相同。实施例3本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 2，其余与实施例I相同。实施例4
本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 3，其余与实施例I相同。实施例5本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃模数为I. 4，其余与实施例I相同。实施例6本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃溶液的质量浓度为37%，其余与实施例I相同。实施例7本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃溶液的质量浓度为35%，其余与实施例I相同。实施例8本实施例与实施例I不同的是钾水玻璃溶液和固体粉末的使用量按照水胶比计为O. 6，其余与实施例I相同。实施例9本实施例与实施例I不同的是固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 85%、硅灰5%和粉煤灰10%，其余与实施例I相同。实施例10本实施例与实施例I不同的是固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 85%、硅灰10%和粉煤灰5%，其余与实施例I相同。实施例11本实施例与实施例I不同的是固体粉末由以下按质量百分比计的组分组成偏高岭土 80%、硅灰10%和粉煤灰10%，其余与实施例I相同。实施例12本实施例与实施例I不同的是固体氢氧化铝为固体粉末质量的20%，其余与实施例I相同。实施例13本实施例与实施例I不同的是固体氢氧化铝为固体粉末质量的10%，其余与实施例I相同。
实施例14本实施例与实施例I不同的是短切碳纤维长度为6mm，其余与实施例I相同。实施例15本实施例与实施例I不同的是短切碳纤维为固体粉末质量的I. 0%，其余与实施例I相同。实施例16本实施例与实施例I不同的是短切碳纤维为固体粉末质量的2. 0%，其余与实施例I相同。实施例17本实施例与实施例I不同的是采用了短切玄武岩纤维代替短切碳纤维，其余与实施例I相同。实施例18本实施例与实施例I不同的是搅拌时间为15min，其余与实施例I相同。实施例19本实施例与实施例I不同的是搅拌时间为20min，其余与实施例I相同。实施例20以实施例I 19中任一方案所得地聚物无机胶凝材料粘贴纤维布以加固混凝土构件，具体步骤如下(I)按《建筑结构加固工程施工质量验收规范》要求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5min ;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O. 3mm ；(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，使地聚物无机胶凝材料充分浸溃纤维布，并使纤维布铺层均匀压实，无气泡发生；(6)如果需要粘贴2层层纤维布，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，在其表面均匀涂刷厚度为Imm的地聚物无机胶凝材料保护面层；(8)待面层终凝后，覆盖薄膜湿水养护7天即可。实施例21本实施例与实施例20不同的是步骤(2)所述纤维布浸泡在地聚物无机胶凝材料中的时间为lOmin，其他同实施例20。实施例22本实施例与实施例20不同的是步骤(2)所述纤维布浸泡在地聚物无机胶凝材料中的时间为15min，其他同实施例20。实施例23
本实施例与实施例20不同的是步骤(3)所述胶层厚度为O. 5mm，其他同实施例20。实施例24本实施例与实施例20不同的是步骤(3)所述胶层厚度为O. 8mm，其他同实施例20。实施例25本实施例与实施例20不同的是步骤(7)所述地聚物无机胶凝材料保护面层的涂刷厚度为3mm，其他同实施例20。实施例26
本实施例与实施例20不同的是步骤(7)所述地聚物无机胶凝材料保护面层的涂刷厚度为5mm，分2层涂刷，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粘贴，其他同实施例20。实施例27本实施例与实施例20不同的是步骤(7)所述地聚物无机胶凝材料保护面层的涂刷厚度为8mm，分3层涂刷，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粘贴，其他同实施例20。实施例28本实施例与实施例20不同的是步骤(7)所述地聚物无机胶凝材料保护面层的涂刷厚度为10mm，分4层涂刷，每层涂刷厚度控制在3_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粘贴，其他同实施例20。实施例29本实施例与实施例20不同的是步骤(8)所述待面层终凝后，在标准养护条件(温度20°C ±2°C、相对湿度95%以上)下养护7天，其他同实施例20。实施例30本实施例与实施例20不同的是步骤(8)所述待面层终凝后，覆盖薄膜湿水养护28天，其他同实施例20。实施例31 (I)将158. Ig纯度为85%的片状KOH和147. 6g水加入到510g模数为2. 4、质量浓度为40%的钾水玻璃溶液中，调出815. 7g模数为I. O、浓度仍为40%的钾水玻璃溶液；(2)称取587. 34g山西偏高岭土成品、32. 63g超细硅灰和32. 63g 一级粉煤灰，并混合在一起，形成652. 6g的固体粉末混合物，计算得到的水胶比为O. 5 ；(3)称取3. 26g短切玄武岩纤维和130. 52g固体氢氧化铝，加入到固体粉末混合物中，并轻轻搅拌均匀；(4)将步骤(I)的钾水玻璃溶液倒入到步骤(3)的混合物中，用砂浆搅拌机将其搅拌IOmin,制成地聚物无机胶凝材料；(5)将上述地聚物注入160mm (长)X40mm (宽)X40mm (高)的三联模具中成型、振实，然后放置到标准养护箱中养护7天；(6)采用万能试验机进行抗折和抗压强度测试，测得三个试样的平均抗折强度为7. 04MPa，平均抗压强度为50. 5MPa。(7)重复上述步骤(I)、(2)、(4)、(5)和(6)，制作未添加短切纤维和固体氢氧化铝的试样，测得三个试样的平均抗折强度为6. 56MPa，平均抗压强度为51. 33MPa。相比于不掺入短切纤维和固体氢氧化铝的情况，掺入短切纤维和固体氢氧化铝的地聚物试块在达到极限抗压强度时的体积完整性较好，抗折强度提高，但抗压强度有所降低。未掺入短切纤维和固体氢氧化铝的地聚物试块非常脆，在受压试验过程中，不断有块状物四溅，接近极限荷载时，试块已经基本被压散；而掺入了短切纤维和 固体氢氧化铝的地聚物试块在受压过程中尽管也有裂开，但由于短切纤维的拉结作用，并未掉块，直至极限荷载，试块仍然基本完整。
实施例32 本实施例与实施例31的不同之处在于步骤(3)中称取13. 05g短切碳纤维和65. 26g固体氢氧化铝，其余步骤(I) (6)与实施例31相同，步骤(6)中测得的地聚物试样平均抗折强度为14. 057MPa，平均抗压强度为47. 601MPa，地聚物试块的抗折强度明显提闻。实施例33:(I)按《水泥胶砂强度检验方法》制成标准水泥砂浆试块，尺寸为160mm (长)X 40mm(宽)X40mm (高)，在标准养护条件下养护28d后测得其平均抗折强度和抗压强度分别为
8.62MPa和33MPa ;将水泥砂浆试块表面清理干净并保持干燥备用；(2)将62. Og纯度为85%的片状KOH和57. 88g水加入到200. Og模数为2. 4、质量浓度为40%的钾水玻璃溶液中，调出319. 88g模数为I. O、浓度仍为40%的钾水玻璃溶液；(3)称取230. 32g山西偏高岭土成品，12. 80g超细硅灰，12. 80g 一级粉煤灰，并混合在一起，形成255. 92g的固体粉末混合物，计算得到的水胶比为O. 5 ；(4)称取I. 28g短切碳纤维和25. 59g固体氢氧化铝，加入到固体粉末混合物中，并轻轻搅拌均匀；(5)将步骤(2)的钾水玻璃溶液倒入到步骤(4)的混合物中，用砂浆搅拌机将其搅拌IOmin,制成地聚物无机胶凝材料；(6)裁剪出420mm (长)X40mm (宽)的碳纤维布长条,将其一端浸入步骤(5)所制备的地聚物浆液中5min，浸入长度为30mm，利用捣棒振捣以加强地聚物对纤维布的浸溃；在步骤(I)备好的水泥砂浆试块上表面一端30mm (长)X40mm (宽)范围内均匀涂抹一层厚度约O. 5mm的地聚物作为底胶，待其指触干燥后将浸溃过地聚物的纤维布端对齐地聚物底胶边缘粘贴于试块上表面，使用滚筒反复碾压，赶走气泡以及多余浆液，该面即为试验的剪切破坏面；将纤维布压实之后，在外表面涂抹一层厚度约Imm的地聚物作为面层，并抹平。将试样覆盖薄膜放置在标准养护箱养护I天后，按照上述同样的操作方法，在水泥砂浆试块下表面相同端的60mm (长)X40mm (宽)范围内涂抹底胶，并将浸溃过地聚物的长度为60mm的纤维布另一端粘贴于此处，该面主要发挥锚固纤维布的作用；待纤维布面层地聚物指触干燥后覆盖薄膜，然后在标准养护箱中养护7天。(7)将步骤(6)制作的试样依次放到电热炉内，采用夹具将试样的水泥砂浆端固定到试验机上，启动电热炉，以5°c /s的升温速度进行加热，分别加热到20°c、100°c、20(rc、300°C并恒温20min,然后用万能试验机以2mm/min的速度对纤维布端进行张拉,记录试样破坏时的平均拉力分别为7106. 81N、7089. 74N、6452. 72N和3389. 88N，计算出对应的剪切面的粘结强度为 2. 96MPa、2. 95MPa、2. 69MPa、L 4IMPa0(8)采用环氧树脂胶替代步骤(6)中的地聚物，按照步骤(6)的方法制作对比试样；
(9)将步骤(8)制作的对比试样依次放到电热炉内，采用夹具将试样的水泥砂浆端固定到试验机上，启动电热炉，以5°C /s的升温速度进行加热，分别加热到20°C、10(TC、150°C并恒温20min,然后用万能试验机以2mm/min的速度对纤维布端进行张拉,记录试样破坏时的平 均拉力分别为7868NU507N和212N，计算出对应的剪切面的粘结强度为3.28MPa、0. 63MPa和 O. 09MPa。图I为本发明所配制的地聚物无机胶凝材料和环氧树脂有机胶的高温粘结强度比较。从图可以看出，地聚物无机胶凝材料的常温粘结强度与环氧树脂胶相当，但高温粘结强度远高于环氧树脂胶。实施例34:本实施例与实施例33的不同之处在于步骤(4)中称取5. 12g短切碳纤维和51. 18g固体氢氧化铝，其余步骤(I) (7)与实施例33相同，步骤(7)中试样破坏时的平均拉力分别为6438N、6223N、6012N和2949N，计算出对应的剪切面的粘结强度为2. 68MPa、
2.59MPa、2. 51MPa、l. 23MPa。实施例35:本实施步骤(I) (5)与实施例33的步骤(I) (5)相同。(6)裁剪出420mm (长)X 40mm (宽)的碳纤维布长条，将其一端浸入步骤(5)所制备的地聚物浆液中5min，浸入长度为30mm，利用捣棒振捣以加强地聚物对纤维布的浸溃；在步骤(I)备好的水泥砂浆试块上表面一端30mm (长)X40mm (宽)范围内均匀涂抹一层厚度约O. 5mm的地聚物作为底胶，待其指触干燥后将浸溃过地聚物的纤维布端对齐地聚物底胶边缘粘贴于试块上表面，使用滚筒反复碾压，赶走气泡以及多余浆液，该面为试验的剪切破坏面；将纤维布压实之后，在外表面涂抹一层厚度约Imm的地聚物作为面层，并抹平。将试样覆盖薄膜放置在室内环境下湿水养护I天后，按照上述同样的操作方法，在水泥砂浆试块下表面相同端的60mm (长)X40mm (宽)范围内涂抹底胶,并将长度为60mm的纤维布另一端粘贴于此处，该面主要发挥锚固纤维布的作用；待纤维布面层地聚物指触干燥后覆盖薄膜，然后在室内环境下湿水养护7天。(7)采用夹具，将步骤(6)制作的试样的水泥砂浆端固定在万能试验机上，然后用以2mm/min的速度对纤维布端进行张拉,直至试样破坏。破坏时上述的剪切破坏面的纤维布连同底胶层完全脱落，拉力为6142. 74N，计算出对应的剪切面的粘结强度为2. 56MPa。实施例36:(I)同实施例33步骤(I)。(2)将31. 64g纯度为85%的片状KOH和29. 53g水加入到200. Og模数为2. 4、质量浓度为40%的钾水玻璃溶液中，调出261. 17g模数为I. 4、浓度仍为40%的钾水玻璃溶液；(3)称取141. 03g山西偏高岭土成品，7. 84g超细硅灰，7. 84g—级粉煤灰，并混合在一起，形成156. 71g的固体粉末混合物，计算得到的水胶比为O. 6 ；(4)称取I. 57g短切碳纤维和15. 67g固体氢氧化铝，加入到固体粉末混合物中，并轻轻搅拌均匀；(5)同实施例33步骤(5);(6)同实施例33步骤(6)；(7)采用夹具，将步骤(6)制作的试样的水泥砂浆端固定在万能试验机上，然后用以2mm/min的速度对纤维布端进行张拉,直至试样破坏。破坏时上述的剪切破坏面的纤维布连同底胶层完全脱落，拉力为6492. 53N，计算出对应的剪切面的粘结强度为2. 7IMPa0实施例37:(I)将44. 29g纯度为85%的片状KOH和41. 34g水加入到200g模数为2. 4、浓度为40%的钾水玻璃溶液中，调出285. 63g模数为I. 2、浓度仍为40%的钾水玻璃溶液；(2)称取194. 23g山西偏高岭土成品，22. 85g超细硅灰，11. 43g—级粉煤灰，并混合在一起，形成228. 51g的固体粉末混合物，计算得到的水胶比为O. 5 ； (3)称取4. 57g短切玄武岩纤维和22. 85g固体氢氧化铝，加入到固体粉末混合物中，并轻轻搅拌均匀；(4)将步骤(I)的钾水玻璃溶液倒入到步骤(3)的混合物中，用砂浆搅拌机将其搅拌IOmin,制成地聚物无机胶凝材料；(5)将步骤(4)制备的地聚物注入IOOmmX IOOmmX IOmm的塑料模具中，待终凝后
盖薄膜在标准养护箱中养护7天；(6)按步骤(5)的方法制备相同尺寸的砂浆试块，砂浆采用450g的32. 50水泥、1350g标准砂、225g水搅拌、振实而成。(7)按步骤(I)、(2)、(4)和(5)的方法制备相同尺寸的未添加短切纤维和固体氢氧化铝的试块。(8)将步骤(5)、(6)和(7)制备的添加短切纤维和氢氧化铝的地聚物试块、砂浆试块和未添加短切纤维和氢氧化铝的地聚物试块分别放置到酒精炉上受火，酒精炉的温度控制在700-800°C，用热电偶分别测试受火面和背火面中心点的温度，添加短切纤维和氢氧化铝的地聚物试块与砂浆试块的温度比较曲线如图2所示。从图可以看出，地聚物试块在受火时间超过5min之后，背火面的升温速度要慢于砂浆试块，表现出优于砂浆的隔热性能。未添加短切纤维和氢氧化铝的地聚物试块与本发明制备的添加短切纤维和氢氧化铝的地聚物试块相比，前者开裂严重，大约受火5分钟后，受火面即出现了明显裂缝；后者受火20min后肉眼仔细看才能看到有微裂纹。前者受火结束后用手可以很容易地掰开，具有明显的脆性；而后者用手很难掰开。实施例38 (I)将44. 29g纯度为85%的片状KOH和41. 344g水加入到200g模数为2. 4、浓度为40%的钾水玻璃溶液中，调出285. 63g模数为I. 2、浓度仍为40%的钾水玻璃溶液；(2)称取145. 67g山西偏高岭土成品，17. 14g超细硅灰，8. 57g—级粉煤灰，并混合在一起，形成171. 38g的固体粉末混合物，计算得到的水胶比为O. 6 ；(3)称取I. 71g短切碳纤维和17. 14g固体氢氧化铝，加入到固体粉末混合物中，并轻轻搅拌均匀；(4)将步骤(I)的钾水玻璃溶液倒入到步骤(3)的混合物中，用砂浆搅拌机搅拌IOmin,制成地聚物无机胶凝材料；(5)按《建筑结构加固工程施工质量验收规范》要求将尺寸为IOOmmX IOOmmX IOOmm混凝土试块表面清理干净并保持干燥；(6)裁剪尺寸为450mmX IOOmmX IOOmm玄武岩纤维布，并将布浸泡在地聚物中约5min ;将步骤(4)制备的地聚物均匀抹在混凝土表面上作为底胶层，厚度为O. 5mm ;待地聚物底胶层表面指触干燥后，取出浸泡过的纤维布，包裹混凝土试块的四周；用滚筒在已贴好纤维的面上滚压5次，使地聚物充分浸溃纤维布，并使纤维布铺层均匀压实，无气泡发生；待纤维布表面指触干燥后，在其表面均匀、分层涂刷厚度为6mm的地聚物保护面层。待面层终凝后，覆盖薄膜，放置标准养护箱中养护7天。(7)将步骤(6)制备的试样和没有包裹纤维布的相同尺寸的混凝土试块放入升温设置相同的高温箱内进行升温，并测试混凝土试块中心、混凝土表面(即与纤维布接触面)的温度，两组试块的结果对比如图3所示。从图可以看出，用地聚物粘贴纤维布包裹的混凝土试块表面温度大约只有未包裹试块表面的40%-75%，而内部中心温度在升温60min和120min时大约是后者的73%和63%，可见地聚物隔热性能良好。实施例39:(I)将310. 03g纯度为85%的片状KOH和289. 41g水加入到IOOOg模数为2. 4、浓度为40%的钾水玻璃溶液中，调出1599. 44g模数为I. O、浓度仍为40%的钾水玻璃溶液； (2)称取1087. 63g山西偏高岭土成品，63. 98g超细硅灰，127. 96g—级粉煤灰，并混合在一起，形成1279. 57g的固体粉末混合物，计算得到的水胶比为O. 5 ；(3)称取6. 40g短切碳纤维和127. 96g固体氢氧化铝，加入到固体粉末混合物中，并轻轻搅拌均匀；(4)将步骤(I)的钾水玻璃溶液倒入到步骤(3)的混合物中，用砂浆搅拌机将其搅拌IOmin,制成地聚物无机胶凝材料；(5)按《建筑结构加固工程施工质量验收规范》要求将尺寸为200mm X 200mm X 200mm混凝土试块表面清理干净并保持干燥；(6)裁剪尺寸为900mmX200mmX200mm玄武岩纤维布，并将布浸泡在地聚物中约5min ;将步骤(4)制备的地聚物均匀抹在混凝土表面上作为底胶层，厚度为O. 5mm ;待地聚物底胶层表面指触干燥后，取出浸泡过的纤维布，包裹混凝土试块的四周；用滚筒在已贴好纤维的面上滚压5次，使地聚物充分浸溃纤维布，并使纤维布铺层均匀压实，无气泡发生；待纤维布表面指触干燥后，在其表面均匀、分层涂刷厚度为5mm的地聚物保护面层。待面层终凝后，覆盖薄膜，放置室内环境中湿水养护7天。(7)按步骤(6)的方法，采用环氧树脂将尺寸为900mmX200mmX200mm玄武岩纤维布粘贴在尺寸为200mmX 200mmX 200mm的混凝土试块四周,指触干燥后外涂5mm的环氧树
脂面层。(8)将步骤(6)和步骤(7)制备的试样同时放入明火试验炉内逐渐升温至近1000°C，并测试混凝土试块中心、混凝土表面(即与纤维布接触面)的温度，两组试块的结果对比如图4所示。从图可以看出，在受火60min和120min时，用地聚物粘贴纤维布包裹混凝土试块的混凝土表面温度大约只有环氧树脂粘贴纤维布包裹混凝土试块的77%和90%，而中心温度前者只有后者的68%和81%。在受火180min后，步骤(7)制备的环氧树脂粘贴纤维布包裹混凝土试块的环氧树脂层和纤维布都已经烧融，只能看到所剩无几的几束发白且烧断的纤维丝；而步骤(6)制备的地聚物粘贴纤维布包裹混凝土试块的地聚物外表面虽然已有较多裂缝，但并未脱落，去掉表层地聚物后发现里面的纤维布仍然完整。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内 。
权利要求
1.ー种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法，其特征在于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O. 5% 2. 0% ;所述固体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O. 5 O. 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八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%。
2.根据权利要求I所述的ー种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法，其特征在于所述短切纤维为长度3 6mm的短切碳纤维或玄武岩纤维。
3.根据权利要求I所述的ー种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法，其特征在于所述钾水玻璃溶液中钾水玻璃模数为I. O I. 4，质量浓度为35 40%。
4.根据权利要求I所述的ー种兼有隔火保护作用的地聚物无机胶凝材料的制备方法，其特征在于所述搅拌的时间为10 20min。
5.ー种根据权利要求I 4任一项所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。
6.根据权利要求5所述的地聚物无机胶凝材料应用于粘贴纤维布加固混凝土构件。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于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O.3 O. 8_ ; (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溃纤维布，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ー层的粘贴； (7)待最后ー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I IOmm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。
全文摘要
本发明公开了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及应用。制备方法包括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，搅拌得到产品；短切纤维和固体氢氧化铝分别为固体粉末质量的0.5～2.0%和10～25%；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；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%。本发明材料能较好地解决无机胶凝材料的开裂和脆性问题，具有较高的高温粘结强度和良好的隔热性能，用其粘贴纤维布加固混凝土构件时，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。
文档编号C04B28/26GK102863199SQ20121035635
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月21日 优先权日2012年9月21日
发明者张海燕, 魏德敏, 高晓楠, 祁术亮, 吴如军, 曾春航 申请人:华南理工大学, 广州市胜特建筑科技开发有限公司