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环氧树脂的应用特点
(1)具有极大的配方设计灵活性和多样性。能按不同的使用性能和工艺性能要求,设计出针对性很强的配方。这是环氧树脂应用中的一大特点和优点。但是每个配方都有一定的适用范围(条件),不是在任何工艺条件和任意使用条件下都宜采用。也就是说没有“”的配方。必须根据不同的条件,设计出就刚度而言,当満足日标承载能力时,加固构件的刚度较未加固构件的刚度提高不到1o%就鑓而言,当満足承载能力需求时,加固构件的缝等、,超过维宽度限値,不能満足正常使用极限状态的验算要求,随着目标承載能力的提高,维宽度不断増加。由此可知,普通粘贴碳纤维加面法对正常使用极限状态下加固构件的挠度变形与錯开展所起到的作用是极其有限的。同时,还应注意的是,中破纤维片材在正常使用极限状态下的应力值相对于其本身所具有的高强特性而言是非常微在关于frp的应用中指出:在正常预应力大小范围内(为fi冲束极限强度的50%~60%),fl冲的松弛及徐变表面上与应力大小没什么关系,但它们都受周围环境湿度的影响。在60℃以下时,采用以树脂为基体的frp’其松弛和徐变对温度不敏感,而以其它材料为基体的frp温度变化会影响其松弛和徐变。另外,cfi冲的长期特性,如松弛、徐变及断裂应力等,对预应力构件的影响是很小的;相对而言,afrp的徐变将有较大影响。小的,即在正常使用极限状态下,碳纤维的高强特性是无法被利用的。不同的配方。由于不同配方的环氧树脂固化体系的固化原理不完全相同,所以环氧树脂的固化历程,即固化工艺条件对环氧固化物的结构和性能影响极大。相同的配方在不同的固化工艺条件下所得产品的性能会有非常的大的差别。所以正确地作出材料配方设计和工艺设计是环氧树脂应用技术的要害,也是技术机密所在。要能生产和开发出自己所需性能的环氧材料,就必须设计出相应的专用配方及其成型工艺条件。因此,就必须深入了解和把握环氧树脂及其固化剂、改性剂等的结构与性能、它们之间的反应机理以及对环氧固化物结构及性能的影响。这样才能在材料配方设计和工艺设计中得心应手,运用自如,取得方案,生产和开发出性能、成本最低的环氧材料和制品.(2)不同的环氧树脂固化体系分别能在低温、室温、中温或高温固化,能在潮湿表面甚至在水中固化,能快速固化、也能缓慢固化,所以它对施工和制造工艺要求的适应性很强。环氧树脂可低压成型或接触压成型,因此可降低对成型设备和模具的要求,减少投资,降低成本。(3)在三大通用型热固性树脂中,环氧树脂的价格偏高,从而在应用上受到一定的影响。但是,由于它的性能优异,所以主要用于对使用性能要求高的场合,尤其是对综合性能要求高的领域。
环氧树脂的固化成型
环氧材料的性能不仅取决于环氧树脂的结构与性能、固化剂和添加剂的结构与性能,以及它们之间的配比,而且也取决于它的成型固化历程。相同的配方在不同固化工艺参数和程序下所得固化物的结构和性质具有很大的差异。所以工艺没计与材料设计具有同样的重要性,工艺过程的监控与原材料质量的检控同样是获得高质量环氧材料的重要环节和必不可少的手段。材料设计和原材料检控为获得高质量环氧材料提供了物质基础。但是能否获得高质量的环氧材料,实现材料设计的目的,还要靠工艺设计和工艺过程监控来保证。也可以说材料设计和原材料检控是获得高质量环氧材料的必要条件。由于旧建筑物的工程事故不断发生,各经济发达国家逐新把建设的重点转移到l日建筑物的维修、改造和加固方面。英国1978年用于投资改造的费用是1965年的3.76倍,1980年旧建筑物维修改造工程占英国建筑工程总量的三分之二瑞典1983年用于维修改造的投资占建筑业总投资的50%。而工艺设计和工艺过程监控则是获得高质量环氧材料的充分条件。
1、环氧树脂的固化成型过程及影响因素
环氧材料的固化成型过程是一个很复杂的物理变化和化学变化过程,其影响因素也很多。可概括如下:
(1)环氧胶液(液态环氧树脂胶液,或环氧树脂溶液,或环氧树脂熔液)对固体材料(纤维、填料、被粘接面、涂层基底等)的润湿、浸渍。也可制成预浸料或模塑料。主要影响因素是胶液与固体材料的相容性(亲和性,可用调整胶液配方设计和固体表面处理等方法来改善)和胶液的黏度,(取决于胶液配方和环境温度)。
(2)物料充填模腔或流平,形成致密的物体。主要影响因素是物<由于钢筋含有杂质及铜筋成分的不均匀性、周围混凝土提供的化学物理环境的不均匀性,都会使钢筋各部位的电生授电位不同而形成腐蚀电池,因此,第一个条件总是满足的。空气中的氧气和水分很容易通过混凝土中實通的孔隙与徴绝进入到朝筋表面,以満足锈性反立所需的水和氧。STRONG>试验一对十块锈蚀板进行承载力试验得出以下结论:锈蚀钢筋混凝土板的变形性能发生了退化,随锈蚀的增加钢筋屈服时板跨中挠度呈线性变化,特别是在锈蚀率大于7%,以后规律更为明显。影响板跨中挠度的主要因素是钢筋锈蚀率,混凝土强度等级对其影响很小,所以对几何参数基本相似的构件,可以采用回归公式根据板中钢筋锈蚀率计算板的跨中挠度,而不需要按照规范建议的结构力学方法计算。料的流动性,主要是胶液的黏度。这都取决于胶液配方和环境温度。可以用加压和抽真空的方法来协助实现充模及形成致密的物体。
(3)进行固化反应。在一定的条件下环氧低聚物与固化剂、改性剂开始反应,从胶液→凝胶化→玻璃化→三维交联结构固化物。主要的影响因素是体系的热历程。包括:预热温度、升降温速度、固化温度、固化时间、后固化温度及时间等。此外,固化压力对固化反应及制品的密实和外形稳定也有一定的作用。主要影响因素是胶液配方和环境温度及湿度等。
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(4)环氧基体(环氧固化物)的结构形成。这是随着环氧树脂固化反应的进行而逐步形成的。包括固化物化学结构的形成和固化物聚集态结构的形成。主要影响因素是胶液配方和体系的热历程。
(5)环氧材料界面层结构的形成。它也是随着环氧树脂固化反应的进行逐步形成的。不仅取决于胶液配方和体系的热历程,而且还与纤维、填料等材料的表面性能密切相关。


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