多壁碳纳米管改性环氧树脂制备及FRP-混凝土粘结监测方法与流程

本发明涉及一种多壁碳纳米管改性环氧树脂制备及frp-混凝土粘结监测方法，属于混凝土技术领域。

背景技术：

早期修建或恶劣服役环境下的钢筋混凝土结构出现了不同程度的损伤和开裂，纤维复合材料(frp)具有比强度高(强度与重量的比值)、耐腐蚀性好、抗疲劳性能优异、电绝缘性好、施工便捷等优点，frp作为加固材料已广泛用于增强混凝土结构。

frp材料通过胶黏剂粘贴混凝土表面，实现frp材料增强混凝土结构的目的。frp-混凝土结构技术的关键是保证frp材料与混凝土结构之间有着良好的传力。湿热、海水、冻融等环境作用下，胶层-混凝土界面的粘结性能退化，微裂纹萌生、扩展，导致frp-混凝土结构失效。已有研究表明，50℃水环境浸泡8周，cfrp-混凝土的界面断裂能下降了62％。暴露100％湿度环境下10000小时，cfrp板-混凝土梁和cfrp布-混凝土梁的粘结强度分别下降了37％和10％。300次干湿循环后，frp-混凝土梁的抗弯承载力最多下降了33％。胶层-混凝土的界面的粘结失效起源于树脂与sio2(混凝土)的粘结弱化，直至剥离。随着服役时间增加，粘结界面的剥离面积逐渐扩展。考虑到frp材料的断裂伸长率较小，frp-混凝土结构的变形较小，较难从宏观层面实施评估结构的服役性能，尚无可靠手段实时监测胶层-混凝土界面损伤、剥离过程。

为了防止frp-混凝土界面剥离，现有的方法是通过frp端部增加锚固和防止水分子渗透等手段，但是其效果并不是很好。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提出了一种多壁碳纳米管改性环氧树脂制备及其frp-混凝土施工方法，本技术提出采用多壁碳纳米管改性树脂，基于碳纳米管改性树脂的导电性分析实现实时监测frp-混凝土界面粘结缺陷和损伤，同时增强胶层与混凝土的界面粘结力。

本发明提的具体技术方案如下：

多壁碳纳米管改性环氧树脂制备方法，其特征在于，包括如下步骤，

备料：环氧树脂、固化剂、多壁碳纳米管和丙酮；2)采用环境温度将环氧树脂升高到温度30℃以上增加其流动性；3)将多壁碳纳米管分散在丙酮中；4)将分散后的多壁碳纳米管掺入温度升高之后的环氧树脂，掺量如下：多壁碳纳米管：环氧树脂的质量比为0.5：100～3:100，均匀搅拌后，丙酮挥发；5)按照相应比例(环氧树脂：固化剂质量比为100：10～100：90)，加入固化剂，搅拌均匀形成多壁碳纳米管改性环氧树脂；

基于上述的制备方法，本发明还提出一种多壁碳纳米管改性环氧树脂的frp-混凝土界面的监测方法，其特征在于，包括如下步骤，

1)打掉混凝土表层浮浆来增加表面粗糙度；

2)均匀涂刷一层多壁碳纳米管改性环氧树脂作为底胶用来封闭混凝土表面孔隙，增加结构胶与混凝土的粘结力，同时在多壁碳纳米管改性环氧树脂层结构监测的区域两端埋置导线，用于连接电阻测试仪，监测界面受力状态；

3)在底胶表面，涂刷一层结构胶；

4)在结构胶上放置frp板或者浸渍后的frp布；

5)待底胶和结构胶固化后，采用电阻测试仪监测三次且三次电阻值的差异小于5％，之后获得稳定的初始电阻值(ω0)；服役过程中，随着界面剥离，电阻值增加，通过电阻值的变化，实时反映界面粘结状态。

本发明的有益效果：本发明采用多壁碳纳米管改性树脂，基于碳纳米管改性树脂的导电性分析实现实时监测frp-混凝土界面粘结缺陷和损伤，同时增强胶层与混凝土的界面粘结力，操作简单，施工方便，适合推广使用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明原施工至本技术的施工结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，多壁碳纳米管改性环氧树脂制备方法，包括如下步骤，1)备料：环氧树脂、固化剂、多壁碳纳米管和丙酮；此过程中根据固化时间要求可以适当掺入促进剂加快固化时间,环氧树脂：促进剂质量比为100：0到100：5；

2)采用环境温度将环氧树脂升高到40℃已增加其流动性；3)将多壁碳纳米管分散在丙酮中，丙酮的作用在于稀释环氧树脂粘度和促进多壁碳纳米管的均匀分布；4)将分散后的多壁碳纳米管掺入温度升高之后的环氧树脂，掺量如下：多壁碳纳米管：环氧树脂的质量比为0.5：100～3:100，均匀搅拌后，丙酮挥发；5)按照相应比例(环氧树脂：固化剂质量比为100：10～100：90)，加入固化剂，搅拌均匀形成多壁碳纳米管改性环氧树脂；

基于上述的制备方法，本发明还提出一种多壁碳纳米管改性环氧树脂的frp-混凝土界面的监测方法，其特征在于，包括如下步骤，

1)打掉混凝土表层浮浆来增加表面粗糙度；

2)均匀涂刷一层多壁碳纳米管改性环氧树脂作为底胶用来封闭混凝土表面孔隙，增加结构胶与混凝土的粘结力，同时在多壁碳纳米管改性环氧树脂层结构监测的区域两端埋置导线，用于连接电阻测试仪，监测界面受力状态；

3)在底胶表面，涂刷一层结构胶；

4)在结构胶上放置frp板或者浸渍后的frp布；

5)待底胶和结构胶固化后，采用电阻测试仪监测三次且三次电阻值的差异小于5％，之后获得稳定的初始电阻值(ω0)；服役过程中，随着界面剥离，电阻值增加，通过电阻值的变化，实时反映界面粘结状态。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

技术特征：

技术总结
多壁碳纳米管改性环氧树脂制备方法，包括如下步骤，1)备料：环氧树脂、固化剂、多壁碳纳米管和丙酮；2)采用环境温度将环氧树脂升高到40℃已增加其流动性；3)将多壁碳纳米管分散在丙酮中；4)将分散后的多壁碳纳米管掺入温度升高之后的环氧树脂，掺量如下：环氧树脂质量的0.5％～3.0％，均匀搅拌后，丙酮挥发；5)按照相应比例，加入固化剂，搅拌均匀形成多壁碳纳米管改性环氧树脂；本发明的有益效果：本发明采用多壁碳纳米管改性树脂，基于碳纳米管改性树脂的导电性分析实现实时监测FRP‑混凝土界面粘结缺陷和损伤，同时增强胶层与混凝土的界面粘结力，操作简单，施工方便，适合推广使用。

技术研发人员：潘云锋;李贺东
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：2018.12.27
技术公布日：2019.05.07