一种高柔韧型薄层原位修复复合材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种高柔韧型薄层原位修复复合材料及其制备方法 (High-flexibility thin-layer in-situ repair composite material and preparation method thereof ) 是由 王娟 龙天艳 陈宁 董庆广 赵立群 付杰 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种高柔韧型薄层原位修复复合材料及其制备方法,其中,该材料包括修复材料和二维纤维增强材料,所述修复材料由以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥200-400份,河砂600-800份,保水增稠剂1-2份,聚合物乳液100-200份,水120-280份；其中液粉比为0.24-0.40,胶砂比为0.25-0.67。本发明制备得的薄层原位修复复合材料能够有效提升修复材料的拉伸强度和柔韧性。(The invention provides a high-flexibility thin-layer in-situ repair composite material and a preparation method thereof, wherein the material comprises a repair material and a two-dimensional fiber reinforced material, and the repair material comprises the following components in parts by weight: 400 portions of ordinary Portland cement, 800 portions of river sand, 1-2 portions of water retention thickening agent, 200 portions of polymer emulsion and 280 portions of water; wherein the liquid-powder ratio is 0.24-0.40, and the sand-glue ratio is 0.25-0.67. The thin-layer in-situ repair composite material prepared by the method can effectively improve the tensile strength and flexibility of the repair material.)
技术领域
本发明涉及既有建筑有机更新材料领域，具体涉及一种高柔韧型薄层原位修复复合材料及其制备方法。
背景技术
国家统计局数据显示，2000年到2019年，中国建筑业房屋施工面积累计达1506.2亿平方米，并且，近年来，由于自然老化、设计及意外破坏等原因，建筑物常会出现裂缝、空鼓、脱落等损伤，影响其正常使用，另外，部分既有建筑围护系统服役期已经达到设计使用年限的60％～80％，同样面临空鼓、脱落等耐久性失效的安全风险隐患。国家住房和城乡建设部提出2020年各地计划改造城镇老旧小区3.9万个，较2019年数量翻番。对量大面广的既有建筑外墙围护系统进行合理改造、整治及品质提升意义重大，既是防范安全风险、坚持底线思维的必然要求，也是城市有机更新、可持续发展的重要内容。
既有建筑的外墙围护系统的更新修复是当前的研究热点，现有技术中所采用的薄层原位修复技术，是由日本引进的一种具有安全耐久、环保不扰民、经济合理等优点的修复技术，同样的，该修复技术中应用到的薄层原位修复材料也是日本引进的有机类更新材料，其具有耐老化时间大于1500h、复合拉伸强度高、施工灵活的特点，虽然在多个修复项目中得到推广应用，但其拉伸强度、柔韧性仍有进一步提升空间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的上述不足，提供一种具有更高拉伸强度和更好柔韧性的高柔韧性薄层原位修复复合材料。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种高柔韧型薄层原位修复复合材料，其特点为，包括修复材料和二维纤维增强材料，所述修复材料由以下重量配比的组分组成：
普通硅酸盐水泥200-400份，河砂600-800份，保水增稠剂1-2份，聚合物乳液100-200份，水120-280份；其中液粉比为0.24-0.40，胶砂比为0.25-0.67。
作为本技术方案的进一步改进，所述二维纤维增强材料为耐碱玻纤网、方格布和纤维毡中的一种。
作为本发明的优选实施例之一，所述聚合物乳液为丁苯乳液、纯丙乳液、苯丙乳液中的一种或多种。
也作为本发明的优选实施例之一，所述保水增稠剂为粘度为20000-40000mPa·s的纤维素醚。
作为本发明的优选形式，所述修复材料由以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥300份，河砂698份,保水增稠剂2份，聚合物乳液100份，水150份，其中液粉比为0.25，胶砂比为0.43。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种前述高柔韧型薄层原位修复复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂按比例混合，干拌5-8分钟；
(2)、聚合物乳液与水按比例混合3-5分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌3-5分钟；得修复材料；
(4)、当内置1层二维纤维增强材料时，先在基材上成型厚度为1-2mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，再覆上1层二维纤维增强材料，随后在二维纤维增强材料表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为2.5-3mm(优选3mm)。
当内置2层二维纤维增强材料时，覆上第1层二维纤维增强材料后薄抹一层步骤(3)得到的修复材料，再覆上第2层二维纤维增强材料，随后在第2层二维纤维增强材料表面成型步骤(3)得到的修复材料，同样控制修复复合材料总厚度为2.5-3mm(优选3mm)。
从效果上来看，本发明提供的上述高柔韧性的既有建筑外墙薄层原位修复材料，较现有修复材料相比，具有经济更合理、性能更优越的特点，预期成果具有更强市场竞争力。主要在以下几个方面具有显著优势：(1)拉伸强度大于25MPa，较现有日本技术大幅提升，断裂伸长率大于5％；(2)横向变形大于30mm，具有较好的柔韧性。即，本发明制备得的薄层原位修复复合材料能够有效提升修复材料的拉伸强度和柔韧性。
本发明利用修复材料与二维纤维增强材料复合形成的具备高拉伸强度、高柔韧性、高粘结力的薄层原位修复复合材料，可根据使用场合调整聚合物乳液种类、掺量和二维纤维增强材料的种类、层数设置进行增强增韧，也可根据使用场合和使用要求调整施工性能。薄层原位修复复合材料主要应用于既有建筑的有机更新领域，也可用于道路、桥梁、隧道、水利工程及地下工程领域结构工程中的混凝土修补、加固与补强增韧。
附图说明
图1为本发明的实施例1-6的应力-应变曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细说明。
实施例1
1)修复材料包括以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥300份，河砂698份,粘度为40000mPa·s的纤维素醚1.5份，丁苯乳液100份，水150份，其中液粉比为0.25，胶砂比为0.43。
2)二维纤维增强材料为1层耐碱玻纤网。
3)修复复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂(纤维素醚)按比例混合，干拌5分钟；
(2)、丁苯乳液与水按比例混合4分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌4分钟，得修复材料；
(4)、先在基材上成型厚度为1.5mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，再覆上1层耐碱玻纤网，随后在耐碱玻纤网表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为3mm。
实施例2
1)修复材料包括以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥200份，河砂798份,粘度为40000mPa·s的纤维素醚2份，丁苯乳液200份，水140份，其中液粉比为0.24，胶砂比为0.25。
2)二维纤维增强材料为1层方格布。
3)修复复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂(纤维素醚)按比例混合，干拌8分钟；
(2)、丁苯乳液与水按比例混合4分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌5分钟；得修复材料；
(4)、先在基材上成型厚度为1mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，再覆上1层方格布，随后在方格布表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为3mm。
实施例3
1)修复材料包括以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥400份，河砂598份,粘度为20000mPa·s的纤维素醚2份，纯丙乳液100份，苯丙乳液100份，水120份，其中液粉比为0.32，胶砂比为0.67。
2)二维纤维增强材料为1层纤维毡。
3)修复复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂(纤维素醚)按比例混合，干拌6分钟；
(2)、苯丙乳液、纯丙乳液与水按比例混合5分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌5分钟；得修复材料；
(4)、先在基材上成型厚度为1.5mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，再覆上1层纤维毡，随后在纤维毡表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为3mm。
实施例4
1)修复材料包括以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥300份，河砂698份,粘度为40000mPa·s的纤维素醚1.5份，丁苯乳液100份，水280份，其中液粉比为0.25，胶砂比为0.43。
2)二维纤维增强材料为2层耐碱玻纤网。
3)修复复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂(纤维素醚)按比例混合，干拌5钟；
(2)、丁苯乳液与水按比例混合5分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌5分钟；得修复材料；
(4)、先在基材上成型厚度为1mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，覆上第1层耐碱玻纤网，在耐碱玻纤网表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制厚度为2mm，覆上第2层耐碱玻纤网，在耐碱玻纤网表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为3mm。
实施例5
1)修复材料包括以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥200份，河砂798份,粘度为40000mPa·s的纤维素醚2份，苯丙乳液100份，纯丙乳液100份，水140份，其中液粉比为0.24，胶砂比为0.25。
2)二维纤维增强材料为2层方格布。
3)修复复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂(纤维素醚)按比例混合，干拌8分钟；
(2)、苯丙乳液、纯丙乳液与水按比例混合5分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌4分钟；得修复材料；
(4)、先在基材上成型厚度为1mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，覆上第1层方格布，在方格布表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制厚度为2mm，覆上第2层方格布，在方格布表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为3mm。
实施例6
1)修复材料包括以下重量配比的组分组成：普通硅酸盐水泥400份，河砂598份,粘度为20000Pa·s的纤维素醚1份，丁苯乳液200份，水200份，其中液粉比为0.32，胶砂比为0.67。
2)二维纤维增强材料为2层纤维毡。
3)修复复合材料的制备方法包括如下步骤：
(1)、将普通硅酸盐水泥、河砂、保水增稠剂(纤维素醚)按比例混合，干拌6分钟；
(2)、丁苯乳液与水按比例混合3分钟；
(3)、将液体、粉料按比例混合，搅拌3分钟；得修复材料；
(4)、先在基材上成型厚度为1mm的步骤(3)所得的修复材料的薄膜，覆上第1层纤维毡，在纤维毡表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制厚度为2mm，覆上第2层纤维毡，在纤维毡表面成型步骤(3)得到的修复材料，控制修复复合材料总厚度为3mm。
实施例1～6所得材料性能如下表1所示。
表1：
通过拉伸强度数据可以看出本发明提出的修复复合材料具有较高的抗拉承载力，由横向变形数据可以看出修复复合材料具有优异的柔韧性。
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