一种纤维复合胶板及其制备方法技术领域
本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种纤维复合胶板及其制备方法。
背景技术
钢筋混凝土结构是土木工程中最主要的结构形式，其安全性与国民经济健康发展
紧密相关。然而，随着使用年限的增加和使用环境的变化，钢筋混凝土结构的劣化和功能失
效较为普遍和严重，引起了科研学者对混凝土结构耐久性问题的关注。简而言之，混凝土的
耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整
性的能力。
从材料学的角度来看，钢筋混凝土结构耐久性劣化的最主要原因是内部钢筋的锈
蚀。钢筋在混凝土内部的锈蚀机理研究得较为成熟。目前，混凝土自身携带或外部侵入的氯
离子被认为是造成钢筋腐蚀问题的最主要原因。抑制钢筋锈蚀的手段很多，例如涂敷防腐
层和缓蚀剂等，其中外加电流阴极保护技术已被证明是最有效的方法之一，在某些情况下
甚至是唯一的解决方法。外加电流阴极保护技术是基于pH-电位图原理提出来的，认为通过
向钢筋施加阴极电流而使钢筋电位落在免蚀区，进而达到保护钢筋的目的。辅助阳极是外
加电流阴极保护系统的重要组成部分。
从结构设计的角度来看，混凝土结构耐久性劣化具体表现为构件力学性能的劣
化。因此各国学者进行了广泛的研究，利用钢板和纤维增强聚合物（Fiber Reinforced
Polymer，简称FRP）等结构增强和加固材料，提出了增大截面和外部粘贴等多种结构加固技
术，并已应用到工程实践。结构加固材料通常通过胶凝材料（如环氧树脂）与混凝土结构共
同承担荷载作用，可视为混凝土结构的附加保护层，并在一定程度隔绝外部环境介质对内
部结构的侵蚀。但是施工工艺的缺陷和误差、结构服役过程中加固材料的劣化和损耗都会
破坏这个保护层，导致混凝土结构的二次腐蚀。更重要的是，结构加固技术无法解决混凝土
内部有害元素（如海沙混凝土中的氯化物和硫酸盐等）对钢筋的继续侵蚀。实际工程中已有
很多结构不止一次地进行加固，经常出现屡修屡坏的情况。
因此，在工程实践中往往需要同时进行结构加固与阴极保护，以达到标本兼治的
结构修复和加固效果。截至目前，大多数工程进行修复时需要独自考虑对结构分别进行加
固和保护。这势必给业主造成高昂的经济负担。针对目前这两大领域的研究和应用现状，申
请人尝试寻求一种合适的工程材料，采用同一种工艺争取能同时实现结构加固和阴极保
护，力求降低成本、劳动力和时间。
基于上述的解决思路，申请人展开了广泛而深入的调研。结合结构加固体系和外
加电流阴极保护系统的组成，申请人发现两者间可能存在的交叉部分为结构加固体系的加
固材料和外加电流阴极保护系统的辅助阳极。这意味着，一旦找到了一种能够满足力学性
能良好，又符合辅助阳极要求的材料，就有可能实现上述提到的解决思路。基于材料的力学
性能和电化学特性的考虑，分析和比较了各种加固材料和辅助阳极材料，申请人发现目前
广泛用于结构加固领域的碳纤维增强复合材料（CFRP材料）不仅具备良好的力学性能，而且
作为主要成分的碳纤维导电性良好，电极电位接近贵金属的电化学特性。
要想使CFRP材料能成为连接结构加固和阴极保护两大领域的纽带，必须先解决
CFRP材料作为辅助阳极的可行性问题。结合CFRP材料在结构加固中成熟的研究成果，CFRP
材料能发挥其同时作为加固材料和辅助阳极的双重用途。也就是说，采用CFRP材料对结构
进行修复时，CFRP材料一方面用作加固材料与结构工程共同受力，提高结构的力学性能；另
一方面作为辅助阳极对结构施以外加电流阴极保护从而保护结构。
基于相同的思路，这种CFRP的双重用途也能引入到ＦＲＰ-混凝土组合结构中去，
这样就形成了带阴极防护功能的新型CFRP-钢筋-混凝土组合结构体系。该新型结构体系具
有传统FRP-混凝土组合结构的优点，如改善力学性能、无需额外的施工模板、耐久性好等。
由于在结构从一开始就可以对其通过阴极防护电流，对结构的钢筋腐蚀进行主动干预，使
钢筋极化，并从混凝土钢筋表面向外撵走有害的腐蚀介质，如氯离子等，从而达到防护钢筋
的目的。
为了实现这种新型修复体系，申请人提出了一些相应的施工方法及产品。申请人
首先尝试寻求在该体系中粘接纤维材料和混凝土结构的胶凝材料，该胶凝材料必须具备导
电、耐久性能好、且力学强度达到结构加固要求等特点。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种纤维复合胶板及其制备方
法，旨在解决现有钢筋混凝土结构阴极保护的辅助阳极的缺陷的问题。
本发明的技术方案如下：
一种纤维复合胶板，其中，包含一层或多层纤维材料，纤维材料之间通过胶凝材料粘接
而成；其中，按重量份计，所述胶凝材料包括以下组分：水泥1份、水0.3~0.7份、硅粉0.1~0.3
份、高分子聚合物0.1~0.5份、塑化剂0.004~0.01份、减水剂0.002~0.030份和碳纤维丝
0.005~0.03份。
所述的纤维复合胶板，其中，包含1~10层纤维材料。
所述的纤维复合胶板，其中，包含1~5层纤维材料。
所述的纤维复合胶板，其中，所述纤维材料的类型为纤维布、纤维网格布或纤维
板。
所述的纤维复合胶板，其中，所述纤维材料为碳纤维材料或玻璃纤维材料。
所述的纤维复合胶板，其中，所述纤维材料为FRP布、FRP网格布或FRP板。
所述的纤维复合胶板，其中，纤维材料之间的胶凝材料的厚度为0.5~10mm。
一种如上任一所述的纤维复合胶板的制备方法，其中，包括以下步骤：
步骤一、清洗模具，确保清洁；
步骤二、在模具内的底部浇筑胶凝材料；
步骤三、在胶凝材料上铺设纤维材料；
步骤四、在纤维材料上再浇筑胶凝材料；
步骤五、然后将处理好的模具盖上顶板，进行预压成型；
步骤六、将模具进行养护，养护环境为固化温度20-25℃，锁膜养护46~50小时；
步骤七、将模具内固化好的复合板取出，继续在养护室或常温下自然养护6~8天，制得
纤维复合胶板。
所述的纤维复合胶板的制备方法，其中，所述纤维复合胶板包含多层纤维材料，所
述纤维复合胶板的制备方法包括以下步骤：
步骤一、清洗模具，确保清洁；
步骤二、在模具内的底部浇筑一层胶凝材料；
步骤三、在胶凝材料上铺设一层纤维材料；
步骤四、在纤维材料上再浇筑一层胶凝材料；
步骤五、依次再继续铺设第二层纤维材料、及再浇筑一层胶凝材料；
步骤六、在最后一层纤维材料上再浇筑一层胶凝材料；
步骤七、然后将处理好的模具盖上顶板，进行预压成型；
步骤八、将模具进行养护，养护环境为固化温度20-25℃，锁膜养护46~50小时；
步骤九、将模具内固化好的复合板取出，继续在养护室或常温下自然养护6~8天，制得
纤维复合胶板。
所述的纤维复合胶板的制备方法，其中，所述预压成型的条件为：预压压力为4~
6kN, 预压时间为1~3小时。
有益效果：本发明按照上述配方，制得的胶凝材料可导电、耐久性好及粘接强度
高。该材料作为粘结剂，可以与纤维材料一起制作成纤维复合胶板，该纤维复合胶板具有至
少一层作为阴极保护系统的阳极材料，以及结构加固材料等双重功效，具有较高的经济和
环境效益。
附图说明
图1为本发明的一种纤维复合胶板具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种纤维复合胶板及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效
果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明提供一种纤维复合胶板，其中，包含一层或多层纤维材料，纤维材料之间通
过胶凝材料粘接而成；其中，按重量份计，所述胶凝材料包括以下组分：水泥1份、水0.3~0.7
份、硅粉0.1~0.3份、高分子聚合物0.1~0.5份、塑化剂0.004~0.01份、减水剂0.002~0.030份
和碳纤维丝0.005~0.03份。即本发明纤维复合胶板内含一层或多层纤维材料，优选含有1~
10层纤维材料，更优选地含有1~5层纤维材料，当然还可以含有10层以上纤维材料，具体根
据所需加固的量来确定纤维材料的层数，纤维材料之间通过胶凝材料粘接，从而制成可导
电的复合板状材料。
本发明按照上述配方，制得的胶凝材料可导电、耐久性好及粘接强度高。该材料作
为粘结剂，可以与纤维布或纤维网格布一起制作成纤维复合胶板，该纤维复合胶板具有至
少一层作为阴极保护系统的阳极材料，以及结构加固材料等双重功效，具有较高的经济和
环境效益。另外，本发明的胶凝材料具有更好的耐久性，遇水后不易与混凝土产生界面失效
等优点。更优选地，所述胶凝材料包括以下组分：水泥1份、水0.5份、硅粉0.1份、高分子聚合
物0.3份、塑化剂0.008份、减水剂0.005份和碳纤维丝0.015份。按照上述优选配方，制得的
胶凝材料的性能更佳。
优选地，所述纤维材料之间的胶凝材料的厚度为0.5mm~10mm，更优选地纤维材料
之间的胶凝材料的厚度为2mm~4mm，例如厚度为3mm。
优选地，所述纤维材料可以为碳纤维材料、玻璃纤维材料或其它纤维材料等，所述
纤维材料类型上可以为纤维布、纤维网格布或纤维板，所述纤维布、纤维网格布或纤维板可
以为但不限于FRP布、FRP网格布或FRP板等，每层纤维布、纤维网格布或纤维板的厚度也可
以不同。具体根据阴极保护和结构加固的需要来确定纤维的材料、类型或厚度。纤维材料
（即纤维布、纤维网格布或纤维板）的层数主要由所需的加固量来决定，而纤维材料的类型
主要由所需要特性来决定，比如说复合板的导电性能等。例如，当需要制作成可导电、作为
阳极材料的复合板，则需要选用至少一层的碳纤维布、碳纤维网格布或碳纤维板。
结合图1所示，图1为本发明的一种纤维复合胶板具体实施例的结构示意图，如图
所示，所述纤维复合胶板包含3层纤维材料2，纤维材料2之间通过胶凝材料1粘接而成。本发
明纤维复合胶板具有至少一层作为阴极保护系统的阳极材料，如碳纤维布、碳纤维网格布
或碳纤维板，以及结构加固材料等双重功效，具有较高的经济和环境效益。
本发明还提供一种如上任一所述的纤维复合胶板的制备方法，其中，包括以下步
骤：
步骤一、清洗模具，确保清洁；
步骤二、在模具内的底部浇筑胶凝材料；
步骤三、在胶凝材料上铺设纤维材料；
步骤四、在纤维材料上再浇筑胶凝材料；
步骤五、然后将处理好的模具盖上顶板，进行预压成型；
步骤六、将模具进行养护，养护环境为固化温度20-25℃，锁膜养护46~50小时；
步骤七、将模具内固化好的复合板取出，继续在养护室或常温下自然养护6~8天，制得
纤维复合胶板。
具体地，本发明所述纤维复合胶板包含多层纤维材料，所述纤维复合胶板的制备
方法包括以下步骤：
步骤一、清洗模具，确保清洁。
即模具的制备：选取模具、并清洗模具，确保模具的清洁。
步骤二、在模具内的底部浇筑一层胶凝材料。
按照上述配方，预先配制好所述胶凝材料，配制得所述胶凝材料具有良好的导电
性能和电化学性能，并与纤维材料接触良好。
步骤三、在胶凝材料上铺设一层纤维材料（即纤维布、纤维网格布或碳纤维板）。
具体地，在胶凝材料上铺设一层所需包裹的纤维布或纤维网格布，固定，并施加一
定的拉力将纤维布、纤维网格布或纤维板拉紧。
步骤四、在纤维材料（即纤维布、纤维网格布或纤维板）上再浇筑一层胶凝材料；
步骤五、依次再继续铺设第二层纤维布、纤维网格布或纤维板、及胶凝材料。
步骤六、在最后一层纤维材料（即纤维布、纤维网格布或纤维板）上再浇筑一层胶
凝材料，并沿模刮平所述胶凝材料。
步骤七、然后将处理好的模具盖上顶板，进行预压成型。
具体地，将处理好的模具盖上顶板，进行预压成型，其中所述预压成型的条件为：
预压压力为4~6kN（如5kN），预压时间为1~3小时（如2小时）。
步骤八、将模具进行养护，养护环境为固化温度20-25℃，锁膜养护46~50小时。
具体地，将模具送到养护室养护，养护环境为固化温度20-25℃，锁膜养护46~50小
时（如48小时）。
步骤九、将模具内固化好的复合板取出，继续在养护室或常温下自然养护6~8天，
制得纤维复合胶板。
具体地，脱模，取出固化好的复合板，然后继续在养护室或常温下自然养护6~8天
（如7天），即可制得可导电的纤维复合胶板。
本发明可制成内含一层或多层的纤维材料，具体根据阴极保护和结构加固的需
要，来确定纤维材料（即纤维布、纤维网格布或纤维板）的层数。
综上所述，本发明提供的一种纤维复合胶板及其制备方法，本发明的胶凝材料可
导电、耐久性好及粘接强度高。该材料作为粘结剂，可以与纤维布、纤维网格布或纤维板一
起制作成纤维复合胶板，该纤维复合胶板具有至少一层作为阴极保护系统的阳极材料，以
及结构加固材料等双重功效，具有较高的经济和环境效益。另外，本发明的胶凝材料具有更
好的耐久性，遇水后不易与混凝土产生界面失效等优点。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可
以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保
护范围。