[发明专利]一种氧化铈-氧化石墨烯改性GFRP筋及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化铈‑氧化石墨烯改性GFRP筋及其制备方法，其中，氧化铈‑氧化石墨烯改性GFRP筋包括高硅氧玻璃纤维以及包覆其内的若干单元纤维，各单元纤维间填充含有氧化铈‑氧化石墨烯的乙烯基树脂；单元纤维包括中心玻璃纤维以及间隔排布于中心玻璃纤维外部的外玻璃纤维和钢丝，各纤维间填充含有氧化铈‑氧化石墨烯的乙烯基树脂；含有氧化铈‑氧化石墨烯的乙烯基树脂的组分包括乙烯基树脂、氧化铈‑氧化石墨烯、固化剂和阻聚剂，氧化铈‑氧化石墨烯、固化剂、阻聚剂的掺量分别为乙烯基树脂重量的0.3%‑0.5%、0.2%‑0.4%和0.03%‑0.05%。本发明所制备的GFRP筋耐腐蚀性和力学性能好。

技术领域

本发明属于沿海水利工程技术领域，具体涉及一种氧化铈-氧化石墨烯改性GFRP筋及其制备方法。

背景技术

我国海岸线连绵不绝，港口、石油钻井平台等海工建筑遍布海岸线。与陆地环境不同的是，海水含有的对钢筋混凝土结构的有害物质较多。大量的氯盐会穿过混凝土保护层，钢筋表面的钝化膜遭到氯离子的侵蚀使钢筋被腐蚀破坏，而硫酸盐使混凝土膨胀开裂而破坏，海浪的冲刷作用也会侵蚀混凝土，使混凝土中的可溶性盐类析出。因此，如何减缓钢筋锈蚀以及选用其它耐腐蚀筋材替代钢筋显得尤为重要。

现有技术中，对于减缓钢筋锈蚀的方法多种多样，例如对钢筋表面进行加工，即表面涂覆，添加阻锈剂，外加电流或牺牲阳极的阴极保护以及电脱氯等方法，但是都不能完美的解决钢筋的锈蚀问题，能做到的只是减缓钢筋锈蚀，而不能防止钢筋锈蚀。玻璃纤维复合材料（Glass Fiber Reinforced Plastics，GFRP）筋的质量小，强度高，抗疲劳，耐腐蚀性能优良等特点，可以替代钢筋应用在海工建筑物中。中国专利申请（CN207646688U）中采用树脂与纤维制成的GFRP筋完全取代钢筋制成混凝土预制栅栏板，不仅满足了承载力的要求，同时在耐腐蚀性方面表现优异。GFRP筋材与钢筋最大的不同体现在抗弯性能上，即GFRP筋材的弹性模量很小，属于典型的脆性材料，在承受弯矩作用时容易发生脆性断裂，尤其GFRP筋材在经受化学侵蚀或物理侵蚀后其长期力学性能会进一步的下降。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种氧化铈-氧化石墨烯改性GFRP筋及其制备方法，所制备的GFRP筋耐腐蚀性和力学性能好。

本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，提供一种氧化铈-氧化石墨烯改性GFRP筋，包括高硅氧玻璃纤维以及包覆于高硅氧玻璃纤维内的若干单元纤维，各所述单元纤维间填充含有氧化铈-氧化石墨烯的乙烯基树脂；

所述单元纤维包括中心玻璃纤维以及间隔排布于中心玻璃纤维外部的外玻璃纤维和钢丝，所述中心玻璃纤维、外玻璃纤维和钢丝间填充含有氧化铈-氧化石墨烯的乙烯基树脂；

所述含有氧化铈-氧化石墨烯的乙烯基树脂的组分包括乙烯基树脂、氧化铈-氧化石墨烯、固化剂和阻聚剂，所述氧化铈-氧化石墨烯、固化剂、阻聚剂的掺量分别为乙烯基树脂重量的0.3%-0.5%、0.2%-0.4%和0.03%-0.05%。

进一步的，所述单元纤维的数量为7根，包括1根中心单元纤维和6根呈正六边形排布于中心单元纤维外部的外单元纤维。

进一步的，所述中心玻璃纤维的数量为1根，外玻璃纤维和钢丝分别为3根且呈正六边形间隔排布于中心玻璃纤维外部。

第二方面，提供一种第一方面所述的氧化铈-氧化石墨烯改性GFRP筋的制备方法，包括以下步骤：

将硝酸铈加入到氧化石墨烯溶液中，搅拌，同时调节pH，获得反应液，将反应液投入反应釜中反应，制得氧化铈-氧化石墨烯复合材料；

将氧化铈-氧化石墨烯复合材料、固化剂、阻聚剂和乙烯基树脂树脂混合均匀，制得含有氧化铈-氧化石墨烯的乙烯基树脂；