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1、(10)申请公布号 CN 103043948 A (43)申请公布日 2013.04.17 CN 103043948 A *CN103043948A* (21)申请号 201210561029.8 (22)申请日 2012.12.21 C04B 26/16(2006.01) C04B 26/14(2006.01) C04B 14/42(2006.01) (71)申请人 河海大学 地址 210098 江苏省南京市西康路 1 号 (72)发明人 刘小艳 傅峰 许悦 蒋亚清 夏苏鲁 (74)专利代理机构 南京苏高专利商标事务所 ( 普通合伙 ) 32204 代理人 柏尚春 (54) 发明名称 一种纳。
2、米改性玻璃纤维筋海砂混凝土栅栏板 及其制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种纳米改性 FRP 筋海砂混 凝土栅栏板， 所述栅栏板主要由海砂混凝土和 纳米改性 FRP 筋制成， 其中， 纳米改性 FRP 筋主 要由下述原材料按质量百分比制作而成 ： 玻璃 纤维 65%75%， 树脂 21.5%29.5%, 纳米材料 0.045%0.6%， 促 进 剂 0.15%0.45%， 阻 聚 剂 0.04%-0.05%， 固化剂 0.3%0.6%， 乙二醇 1.5% 4.5%。本发明还公开了一种纳米改性 FRP 筋海砂 混凝土栅栏板的制备方法。本发明公开的一种纳 米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板中 。
3、FRP 筋具有强 度、 质量比高、 弹性模量小、 疲劳性能好、 应力松弛 小、 耐腐蚀性能好等优点， 且直接利用了海砂， 不 仅具有巨大的经济社会效应， 还有利于促进生态 环境保护。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种纳米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板， 其特征在于 ： 所述栅栏板主要由海砂混 凝土和纳米改性 FRP 筋制成， 其中， 纳米改性 FRP 筋主要由下述原材料按质量百分比制作 而成 ： 玻璃纤维 65%75。
4、%， 树脂 21.5%29.5%, 纳米材料 0.045%0.6%， 促进剂 0.15% 0.45%， 阻聚剂 0.04%-0.05%， 固化剂 0.3%0.6%， 乙二醇 1.5%4.5%。 2. 权利要求 1 所述的一种纳米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板， 其特征在于 ： 所述的纳 米材料为纳米粘土或者碳纳米管。 3.权利要求2所述的一种纳米改性FRP筋海砂混凝土栅栏板， 所述纳米粘土为DK级纳 米蒙脱土。 4. 权利要求 2 所述的一种纳米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板， 其特征在于 ： 所述碳纳 米管为多壁碳纳米管， 长径比为 500-3000， 弹性模量 1.5-5TPa。 5.。
5、 权利要求 1 所述的一种纳米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板， 其特征在于 ： 所述的树 脂为乙烯基不饱和聚酯或者环氧树脂。 6. 权利要求 1 所述的纳米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板的制备方法， 其特征在于 ： 包 括如下步骤 ： 1） 选取纳米改性 FRP 筋的原材料， 按各原材料的质量百分比进行称量， 备用 ； 2） 将纳米材料分散于乙二醇溶剂中， 一边机械搅拌一边超声使纳米材料充分分散 ； 然 后将分散好的纳米材料与树脂搅拌均匀， 得到改性后的树脂， 再将玻璃纤维浸渍到添加了 固化剂、 促进剂等的树脂中， 加热固化 ； 最后拉挤成型， 即可得到纳米改性 FRP 筋 ； 3） 根据。
6、设计的混凝土配合比， 称好水泥、 砂、 石子和水的量， 往搅拌机内按顺序加入石 子、 海砂、 水泥， 开动搅拌机， 在拌和过程中将水徐徐加入， 水全部加入后， 继续拌合， 使其拌 合均匀， 即得到所述海砂混凝土 ； 4） 将步骤 1） 及 2） 得到的纳米改性 FRP 筋固定在模具上， 将海砂混凝土浇在模具内， 振 捣密实 ； 在适宜温度 （201） 和湿度 （ 90%） 下养护成型即可得到纳米改性 FRP 筋增强 海砂混凝土栅栏板， 制备方法可分为现浇、 预制及部分预制。 权 利 要 求 书 CN 103043948 A 2 1/3 页 3 一种纳米改性玻璃纤维筋海砂混凝土栅栏板及其制备方法。
7、 技术领域 0001 本发明属于水利工程技术领域， 涉及一种纳米改性玻璃纤维 （简称 FRP） 筋增强海 砂混凝土栅栏板及其制备方法， 适用于海堤加固工程、 围垦防护工程， 亦可以用于海边公路 路堤边坡防护等。 背景技术 0002 随着我国沿海地区经济的不断发展， 沿海码头、 海滨电厂、 围海造地等海岸工程在 为社会发展提供交通、 能源和空间等基本保障的同时， 海浪对沿海结构物的冲击、 越浪导致 河口海岸地区农田、 房屋、 建筑被淹没等情况为高强度开发利用海岸带的防灾减灾提出了 一系列新课题。 0003 为了解决这一问题， 人类采取了很多措施， 其中， 带栅栏板海堤是一种典型的海岸 防护工程，。
8、 栅栏板作为一种独特的大型人工混凝土薄板结构， 利用本身的稳定重量和块体 间的相互嵌固作用， 形成整体性坡面， 其块体内空格起消浪散浪作用， 能有效地挡潮、 防浪、 保护海岸或河口海滨的水工建筑物等， 在海岸防护中扮演着重要的作用。 然而由于潮湿、 温 度变化、 氯离子等恶劣环境， 使栅栏板中钢筋易锈蚀， 较大程度上降低了整体结构的使用寿 命 , 同时较高的维修费用， 对其大范围的推广应用带来不便。 发明内容 0004 发明目的 ： 本发明的目的是提供一种纳米改性 FRP 筋海砂混凝土栅栏板及其制备 方法， 该结构耐腐蚀性好， 同时可以直接取材， 使用当地海砂， 属于生态建设范畴， 具有巨大 。
9、的经济社会效益。另外， 开发了一种新型的轻质、 高强、 耐腐蚀性好的新型筋材代替栅栏板 中钢筋， 不仅具有广阔的应用前景， 亦具有重要的社会经济效益。 0005 技术方案 ： 为了实现上述目的， 本发明的技术方案是 ： 一种纳米改性 FRP 筋海砂混 凝土栅栏板， 包括海砂混凝土和纳米改性FRP筋。 纳米改性FRP筋包括以下以质量百分比计 的组件 ： 玻璃纤维65%75%， 树脂21.5%29.5%,纳米材料0.045%0.6%， 促进剂0.15% 0.45%， 阻聚剂 0.04%-0.05%， 固化剂 0.3%0.6%， 乙二醇 1.5%4.5%。 0006 所述的纳米材料为纳米粘土或者碳纳。
10、米管。其中碳纳米管为多壁碳纳米管， 长径 比为 500-3000， 弹性模量 1.5-5TPa。纳米粘土为纳米蒙脱土， DK 级。 0007 所述的树脂为乙烯基不饱和聚酯或者环氧树脂。 0008 乙烯基酯不饱和聚酯树脂也称为乙烯基酯树脂、 丙烯酸类聚酯树脂或环氧丙烯酸 聚酯树脂。 从分子结构而言， 乙烯基酯聚酯的大分子中既含有环氧树脂分子的主链结构， 又 含有带不饱和双键的聚酯结构。因此， 这类树脂既具有环氧树脂的良好的粘结性和机械强 度， 又具有不饱和聚酯树脂的良好固化性能。 尤为突出的是在耐蚀性能方面， 它不但比普通 的不饱和聚酯树脂和环氧树脂好得多， 在某些介质中， 比又酚 A 型不饱和。
11、聚酯树脂还好。这 是因为乙烯基酯聚酯与主键含有循环酯基的普通不饱和聚酯不同， 前者分子中只含端点酯 基， 酯基浓度 （指平均每 100g 不饱和聚酯树脂中所含酯基的摩尔数） 较低。酯基是耐蚀方面 说 明 书 CN 103043948 A 3 2/3 页 4 的薄弱结构， 酯基越少耐蚀性能随之提高。此外， 它的酯基的相邻碳原子上有甲基， 此甲基 可起到保护酯基的作用。 0009 双酚 A 型环氧树脂是环氧树脂中产量最大、 使用最广的一种品种， 因为它有很高 的透明度， 也是由双酚 A 和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的， n 一般在 0 25 之 间。根据相对分子质量大小， 环氧树脂可以分成。
12、各种型号。一般低相对分子质量环氧树脂 的 n 平均值小于 2， 软化点低于 50， 也成为软环氧树脂 ； 中等相对分子质量环氧树脂的 n 值在 2 5 之间， 软化点在 50 95之间 ； 而 n 大于 5 的树脂 （软化点在 100以上） 称为 高相对分子质量树脂。 0010 其中海砂混凝土由水泥、 海砂、 石子等原料组成， 其配制强度为 C20-C60 ； 纳米改 性 FRP 筋主要由纳米材料、 树脂、 玻璃纤维组成， 具体而言 ： 1） 促进剂主要用于降低反应的活化能， 使反应在较低的温度下进行， 其成分可以为 2- 苄基 -4- 甲基咪唑 ； 2） 固化剂主要作用是使环氧树脂固化， 所。
13、述固化剂为脂肪胺， 如乙二胺、 二乙烯三胺、 二丙烯三胺、 三甲基六亚甲基二胺等， 也可为改性胺， 如烷基醇胺、 羟甲基二乙基三胺、 马来 酰亚胺等 ； 3） 上述的固化剂、 促进剂、 阻聚剂均为市售获得的本领域常规材料。 0011 上述一种纳米改性 FRP 筋增强海砂混凝土栅栏板制备方法， 它包括如下步骤 ： 1） 选取纳米改性 FRP 筋的原材料， 按各原材料的质量百分比进行称量， 备用 ； 2） 将纳米材料分散于乙二醇溶剂中， 一边机械搅拌一边超声使纳米材料充分分散 ； 然 后将分散好的纳米材料与树脂搅拌均匀， 得到改性后的树脂， 再将玻璃纤维浸渍到添加了 固化剂、 促进剂等的树脂中， 。
14、加热固化 ； 最后拉挤成型， 即可得到纳米改性 FRP 筋 ； 3） 根据设计的混凝土配合比， 称好水泥、 砂、 石子和水的量， 往搅拌机内顺序加入石子、 海砂、 水泥， 开动搅拌机， 在拌和过程中将水徐徐加入， 水全部加入后， 继续拌合， 使其拌合 均匀， 即得到所述海砂混凝土 ； 4） 将步骤 1） 及 2） 得到的纳米改性 FRP 筋固定在模具上， 将海砂混凝土浇在模具内， 振 捣密实 ； 在适宜温度 （201） 和湿度 （ 90%） 养护成型即可得到纳米改性 FRP 筋增强海 砂混凝土栅栏板， 制备方法可分为现浇、 预制及部分预制。 0012 本发明与传统的栅栏板相比， 具有 ： 1）。
15、 耐久性好。用纳米改性 FRP 筋代替了栅栏板中的钢筋， 纳米改性 FRP 筋是良好的耐 腐材料， 对大气、 水和一般浓度的酸、 碱、 盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力。所 以， 在海水作用下， 具有较强的抵抗氯离子侵蚀的能力。 0013 2） 经济性好。由于纳米改性 FRP 筋的耐腐蚀性好， 所以可以直接使用海砂做细骨 料， 无需进行淡水淡化、 添加缓蚀剂等预处理， 解决了陆砂、 河砂远程开采运输造成的高成 本问题， 具有巨大的社会经济效益。 0014 3） 生态环保。 直接使用海砂做细骨料， 有利于海砂的广泛使用， 有助于海砂资源丰 富地区的建筑建设， 整体来看， 大大缓解了陆砂、 。
16、河砂资源的开采压力， 有利于促进生态环 境保护。 附图说明 说 明 书 CN 103043948 A 4 3/3 页 5 0015 图 1 是本发明的平面结构示意图。 0016 图 2 是本发明的平面结构的 A-A 剖面图。 具体实施方式 0017 下面通过具体的实施例对本发明进一步说明， 应当指出， 对于本领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以做出若干变型和改进， 这些也应视为属于 本发明的保护范围。 本发明所用到的固化剂、 促进剂、 阻聚剂均为市售获得的本领域常规材 料。 0018 实施例 1 ： 一种纳米改性 FRP 筋增强海砂混凝土栅栏板， 包括按质量百分比计。
17、的以 下组份 ： 玻璃纤维 70%， 环氧树脂 （双酚 A 型） 25.5%， 纳米粘土 0.6%， 促进剂 （2- 苄基 -4- 甲 基咪唑） 0.45%， 阻聚剂 0.05%， 固化剂 （乙二胺） 0.4%， 乙二醇 3%。海砂混凝土强度等级设计 为 C40。 0019 制备过程具体包括如下步骤 ： 1) 选取纳米改性 FRP 筋的原材料， 按各原材料的质量百分比进行称量， 备用 ； 2） 将纳米粘土分散于乙二醇溶剂中， 一边机械搅拌一边超声使纳米粘土充分分散 ； 然 后将分散好的纳米粘土与树脂搅拌均匀， 得到改性后的树脂， 再将玻璃纤维浸渍到添加了 固化剂、 促进剂等的树脂中， 加热固化。
18、 ； 最后拉挤成型， 即可得到纳米改性 FRP 筋 ； 3） 根据设计的混凝土配合比， 称好水泥、 砂、 石子和水的量， 往搅拌机内顺序加入石子、 海砂、 水泥， 全部加料时间不宜超过2min。 开动搅拌机， 在拌和过程中将水徐徐加入， 水全部 加入后， 继续拌合约 2min， ， 使其拌合均匀 ； 4） 将按步骤 1） 、 2） 得到的纳米改性 FRP 筋固定在模具上， 将海砂混凝土浇在模具内， 振 捣密实 ； 在适宜温度 （20和湿度 （90%） 下养护成型即可得到纳米改性FRP筋增强海砂 混凝土栅栏板。 0020 如图 1 和图 2 所示为本发明的结构示意图和剖面图， 本纳米改性 FRP。
19、 筋海砂混凝 土栅栏板预制件包括边梁2、 顶梁3及栅条4， 为了安装方便， 在边梁上端装有吊钩1， 梁及栅 条内配置不同型号的纳米改性 FRP 筋。 0021 实施例 2 ： 一种纳米改性 FRP 筋增强海砂混凝土栅栏板， 包括按质量百分比计的以 下组份 ： 玻璃纤维65%， 乙烯基不饱和聚酯29.5%， 碳纳米管0.06%， 促进剂 （2-苄基-4-甲基 咪唑） 0.3%， 阻聚剂 0.04%， 固化剂 （乙二胺） 0.6%， 乙二醇 4.5%。海砂混凝土强度等级设计 为 C60。 0022 制备方法同实施例 1。 0023 实施例 3 ： 一种纳米改性 FRP 筋增强海砂混凝土栅栏板， 包括按质量百分比计的以 下组份 ： 玻璃纤维75%， 环氧树脂 （双酚A型） 21.5%， 碳纳米管0.045%， 促进剂 （2-苄基-4-甲 基咪唑） 0.15%， 阻聚剂 0.045%， 固化剂 （乙二胺） 0.3%， 乙二醇 2.96%。海砂混凝土强度等级 设计为 C30。 0024 制备方法同实施例 1。 说 明 书 CN 103043948 A 5 1/2 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103043948 A 6 2/2 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 103043948 A 7 。