導(dǎo)航：安全管理網(wǎng)>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

高韌性環(huán)氧防護(hù)涂層低溫抗裂性能試驗(yàn)及應(yīng)用研究

文檔作者：李敬瑋趙波瞿楊張福成文檔來(lái)源： 1．中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．水利部水工程建設(shè)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月24日
下載地址：點(diǎn)擊這里	文件大?。?218.84 KB 共3頁(yè)	文檔格式： PDF	下載點(diǎn)數(shù)： 1 點(diǎn)（VIP免費(fèi)）

全屏查看

內(nèi)容預(yù)覽 [文件共3頁(yè)]

本文件共3頁(yè)，如需編輯使用，請(qǐng)下載。

注：預(yù)覽效果可能會(huì)出現(xiàn)部分文字亂碼（如口口口）、內(nèi)容顯示不全等問(wèn)題，下載是正常的。

	文件大?。?18.84 KB 共3頁(yè) 文件格式：PDF 下載點(diǎn)數(shù)：1 點(diǎn)（VIP會(huì)員免費(fèi)）

下一篇： Q235鋼電弧噴涂長(zhǎng)效防護(hù)金屬涂層的腐蝕行為

上一篇：硅酸鋰鈉-硅丙乳液復(fù)合防護(hù)涂層的設(shè)計(jì)與…

文本預(yù)覽

僅提取頁(yè)面文字內(nèi)容，供快速閱讀使用。

水力發(fā)電 第4O卷第3期
2014年3月
高韌性環(huán)氧防字戶(hù)涂屢低溫抗裂
性能放驗(yàn)及應(yīng)用研究
李敬瑋 ，一，趙 波 ，一，瞿 楊 ，一，張福成 ，
(1．中國(guó)水利水電科學(xué)研究院流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100038；
2．水利部水工程建設(shè)與安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100038)
摘 要：在環(huán)氧樹(shù)脂低溫增韌研究的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂層材料。對(duì)新型材料進(jìn)行300次凍融循
環(huán)試驗(yàn)，檢測(cè)了材料的耐低溫抗裂性能，材料與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度大于3 MPa；通過(guò)2O次-40～60℃低溫循環(huán)試驗(yàn)，
測(cè)試了材料的斷裂韌性．材料在低溫下不開(kāi)裂或脫空。將新型材料應(yīng)用于吉林臺(tái)一級(jí)水電站大壩面板防護(hù)，試驗(yàn)結(jié)
果表明該涂層材料適合于寒冷地區(qū)的混凝土表面封閉處理及薄層防護(hù)工程。
關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹(shù)脂；高增韌；混凝土修補(bǔ)；涂料
Experimental Study on Cracking Resistant of Epoxy Resin Coating at Low Temperature
and Its Application in Hydraulic Engineering
LI Jingwei 一，ZHAO Bo 。，QU Yang ，ZHANG Fucheng ，
(1．State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin，IWHR,Beijing 100038，China；
2．Key Laboratory of Hydraulic Engineering Construction and Safety of MWR,Beijing 100038，China)
Abstract：Based on the experimental study of the toughness of epoxy resin,the YEC epoxy resin coating is developed．The
performances of YEC epoxy resin coating at low temperature are studied by 300 freezing and thawing tests and the tests show the
adhesion strength between coating and concrete is more than 3 MPa．The coating also passes 20 therm al cycle tests between—40℃
to 60℃ without any crack or delamination．The application of YEC epoxy resin coating in Jilintai CFRD indicate that the coating
is fit to the repairing and reinforcement of concrete structures in cold areas．
Key W ords：epoxy resin；toughness；concrete repairing；coating
中圖分類(lèi)號(hào)：TV46 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0559—9342(2014'~l03-0090—03
我國(guó)北方地區(qū)氣候寒冷． 冬季與水接觸的建筑
物常因凍脹作用而遭到破壞。例如，東北、西北地
區(qū)土壩上游護(hù)坡常因冰拔或冰推而破壞；混凝土壩
的迎水面水位變化區(qū)常因凍融而破壞，表現(xiàn)為混凝
土表面酥松剝落、強(qiáng)度降低；渠系建筑物的柱基甚
至?xí)粌雒洶纹?。如果不?duì)混凝土破壞面進(jìn)行及時(shí)
修補(bǔ)，則將影響建筑物的運(yùn)行安全。
在混凝土表面涂刷防護(hù)涂料是混凝土防碳化、
防滲、抗凍的有效方法。環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的力學(xué)
性能、粘接性能和長(zhǎng)期耐水性能，在水利工程中作
為混凝土的防護(hù)修補(bǔ)材料應(yīng)用日趨廣泛[1-3]． 但環(huán)
氧防護(hù)材料與混凝土的線脹系數(shù)存在較大差異，在
使用過(guò)程中由于環(huán)境溫度的變化會(huì)在涂層材料內(nèi)部
圓WarerPo er Vof． DNo．3
積累較大的內(nèi)應(yīng)力，從而可能引起環(huán)氧防護(hù)涂層開(kāi)
裂而損失防護(hù)效果． 所以對(duì)環(huán)氧涂層材料耐低溫
性能的考察是評(píng)價(jià)材料適用性和選擇材料的重要
方面。
1 環(huán)氧樹(shù)脂的低溫韌性研究
環(huán)氧樹(shù)脂改性增韌有多種途徑，最主要有彈性
體增韌、熱塑性樹(shù)脂增韌、剛性無(wú)機(jī)納米或微細(xì)粒
收稿日期：2013—08—29
項(xiàng)目基金：中國(guó)水利水電科學(xué)研究院科研專(zhuān)項(xiàng)結(jié)集1352項(xiàng)目
作者簡(jiǎn)介： 李敬瑋(1975一)，女， 河北石家莊人，高級(jí)工程
師．主要從事水T新型材料研究．
寸 J ，寸：同 7．1’IT ．It 軍 ]， ，，J、，z I ～皿 b： IT 日匕 ，x 州1l丌7
子增韌、嵌段共聚物改性、核殼結(jié)構(gòu)改性環(huán)氧、液
晶聚合物改性環(huán)氧等 ，其中應(yīng)用最為廣泛的是橡膠
彈性體增韌、熱塑性樹(shù)脂增韌以及剛性無(wú)機(jī)納米或
微細(xì)粒子增韌。從增韌環(huán)氧的機(jī)理[51來(lái)看．熱塑性樹(shù)
脂形成裂紋橋是能量耗散的主要過(guò)程．這要求熱塑
性粒子有優(yōu)異的延性拉伸和撕裂性能，另外環(huán)氧機(jī)
體承受剪切形變和微裂紋的能力也非常重要． 所以
熱塑性樹(shù)脂對(duì)于高交聯(lián)度的環(huán)氧樹(shù)脂有顯著增韌效
果： 而橡膠增韌機(jī)理認(rèn)為，增韌主要是由于橡膠相
互引起的空洞化和形成基體中塑性區(qū)．特別是對(duì)交
聯(lián)密度相對(duì)較低的體系增韌效果更加明顯。
2 高韌性環(huán)氧涂層材料研究
從水工應(yīng)用環(huán)境分析， 要求水工環(huán)氧防護(hù)材料
的交聯(lián)密度相對(duì)較低． 因?yàn)楦吣Ａ繉⒃黾訙囟葢?yīng)力．
不利于材料抗裂。本文采用了一種特殊的增韌劑對(duì)
環(huán)氧材料進(jìn)行增韌，研究其低溫增韌效果，研制出
具有低溫抗裂性能的水工環(huán)氧防護(hù)材料。
2．1 環(huán)氧樹(shù)脂的增韌及低溫韌性測(cè)試
對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行增韌， 以KI。作為韌性的表征
參數(shù)， 研究水工環(huán)氧修補(bǔ)防護(hù)材料的斷裂韌性與溫
度的關(guān)系，確定低溫下環(huán)氧修補(bǔ)材料的基本配比。
(1)試樣的制備。試驗(yàn)采用雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂
E44； 固化劑為可常溫固化的改性胺； 增韌劑為具
有反應(yīng)活性的增韌劑ZR11： 為了使體系具有良好的
可操作性，體系中添加了適量的活性稀釋劑調(diào)整粘
度。1號(hào)試樣不添加增韌劑，6號(hào)試樣添加20份增
韌劑，8號(hào)試樣添加50份增韌劑。
(2) 試件的制作。將材料澆注到10 mmx25
mmx280 mm 的矩形模具中， 室溫固化24 h后脫模。
30 d后澆鑄件通過(guò)機(jī)床加工制成10 mmx20 mmx88
mm 的標(biāo)準(zhǔn)試件，在試件中間用鋼鋸割開(kāi)深9．5 mm
的槽，然后用鋒利刀片在槽內(nèi)一次性滑動(dòng)而形成尖
銳的裂紋尖端。
(3) 斷裂韌性KI G測(cè)試。按照ASTM D 5045同
方法進(jìn)行試驗(yàn)， 采用SENB試件，測(cè)試前試件在實(shí)
驗(yàn)溫度下靜置4 h以上．然后迅速在配有低溫試驗(yàn)
箱的萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上安裝試件． 安裝完畢后在實(shí)
驗(yàn)溫度下調(diào)整10 min后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。壓頭速率為10
mm／min， 試驗(yàn)溫度為20、0、-20、-40 。【=。
(4)試驗(yàn)結(jié)果。1號(hào)、6號(hào)、8號(hào)配比的斷裂韌
性結(jié)果如圖1所示。可知：不同配比體系KI。值隨
溫度的變化趨勢(shì)和幅度差異很大。1號(hào)未添加增韌
劑， 斷裂韌性隨溫度降低明顯減?。?號(hào)和8號(hào)斷
裂韌性隨溫度降低明顯增加。
由圖1可知． 體系中加入較大的增韌劑將降低
霎
溫度／℃
圖1 不同溫度下試件斷裂韌性測(cè)試結(jié)果
常溫下的 I。值， 但同時(shí)大大提高了低溫下的斷裂
韌性。另外，6號(hào)和8號(hào)配比的 T。隨溫度的變化
趨勢(shì)不同，6號(hào)在0~C即達(dá)到了較高的K 以后變
化趨于平緩，而8號(hào)在試驗(yàn)的測(cè)試溫度范圍內(nèi)幾乎
是線性增長(zhǎng)， 似乎可以預(yù)測(cè)在更低的溫度下．8號(hào)
的KI 的可能會(huì)超過(guò)6號(hào)， 也預(yù)示著適當(dāng)提高增韌
劑用量將有利于更低溫度下材料的斷裂韌性。故加
入增韌劑是改善環(huán)氧防護(hù)材料性能的一種較理想的
方法。
2．2 YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料的低溫試驗(yàn)研究
在環(huán)氧增韌后低溫韌性的研究基礎(chǔ)上， 水科院
結(jié)構(gòu)材料所研制出了YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料。
該涂料采用了新型環(huán)氧增韌體系， 并結(jié)合水工修補(bǔ)
的工況特點(diǎn)， 通過(guò)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 提高材料的裂紋
阻斷能力， 減少材料內(nèi)應(yīng)力，具有粘結(jié)效果好、高
強(qiáng)高韌、抗開(kāi)裂能力強(qiáng)、長(zhǎng)期耐水性能優(yōu)異等特
點(diǎn)。針對(duì)我國(guó)北方高寒地區(qū)的應(yīng)用環(huán)境． 本文對(duì)
YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料的低溫耐久性進(jìn)行了試驗(yàn)
研究。
2．2．1 抗凍融循環(huán)測(cè)試
(1)試驗(yàn)條件。① 試塊。用C30F300混凝土
制作2個(gè)尺寸為100 mm×100 mmx400 mm 的試
塊， 一塊作為凍融試件， 一塊作為空白對(duì)比試件。
試塊表面涂刷YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料， 常溫養(yǎng)
護(hù)一周。② 凍融條件。水中浸泡、凍融循環(huán)300次：
凍融溫度(一17±2)～(8-+2)℃ ； 循環(huán)一次3 h， 降溫
1．5 h。
(2)試驗(yàn)結(jié)果。利用混凝土快速凍融試驗(yàn)機(jī)對(duì)
試塊進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)。然后對(duì)試件進(jìn)行拉拔粘結(jié)
強(qiáng)度測(cè)試， 結(jié)果見(jiàn)表1。由此可知， 凍融300次后
YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)材料與混凝土粘結(jié)效果良好．
材料具有較好的抗凍及防護(hù)作用。
2．2．2 低溫抗裂性能測(cè)試
鐵(鋼筋)的溫度線膨脹系數(shù)為1．2x10-5／K，混
Warer Power Vo1．40 No．3 田
表1 抗凍融循環(huán)試驗(yàn)結(jié)果 MPa
凝土的溫度線膨脹系數(shù)為(1．0～1．5)xl0I5／K． 由于
鐵板(鋼筋) 與混凝土線膨脹系數(shù)比較相近， 故
YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料的低溫抗裂性可以采用鐵
板上涂刷環(huán)氧涂膜，待完全固化后， 置于高低溫循
環(huán)環(huán)境中，觀察環(huán)氧涂膜變化 的方法。
(1)試驗(yàn)條件。① 試件。尺寸為300 mmx300
mm；1號(hào)、2號(hào)環(huán)氧涂膜分別厚2、3 mm。② 溫度
循環(huán)條件。溫度循環(huán)一次過(guò)程為一40 oC恒溫1 h， 按
0．5 oC／min升溫至60 oC (歷時(shí)200 rain)。60 oC恒溫
1 h，按0．5℃／min降溫至一40 oC (歷時(shí)200 min)。
(2)試驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)20次溫度循環(huán)， 涂覆在
鐵板表面的環(huán)氧涂膜未出現(xiàn)開(kāi)裂、脫空等現(xiàn)象，
表明YEC 高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料具有良好的低溫
韌性。
2．3 寒冷地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究
為考察材料在寒冷地區(qū)混凝土表面防護(hù)效果，
在吉林臺(tái)一級(jí)水電站大壩混凝土面板進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。
吉林臺(tái)一級(jí)水電站是喀什河流域規(guī)劃中的第十個(gè)梯
級(jí)電站， 電站壩區(qū)多年平均氣溫5．7℃ ，極端最高
氣溫37．9℃ ， 極端最低氣溫一39．9℃ ，冬季寒冷漫
長(zhǎng)。庫(kù)區(qū)冰層最大厚度可達(dá)40 cm 以上，冰與面板
混凝土面粘接在一起． 當(dāng)庫(kù)水位變動(dòng)時(shí)，厚厚的冰
層對(duì)混凝土面板產(chǎn)生拉拔、撞擊現(xiàn)象，破壞面板強(qiáng)
度， 給面板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定帶來(lái)極大隱患。
在大壩的迎水面涂刷YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂層
材料，經(jīng)過(guò)越冬觀測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)，分析防護(hù)涂層是
否能提高混凝土面板的抗凍及抗冰破壞能力。2011
年5月在大壩面板1 404．5～1 4l1．5 m 高程范圍內(nèi)，
對(duì)7號(hào)面板涂刷了YEC韌性環(huán)氧防護(hù)涂料。經(jīng)歷一
個(gè)冬天．于2012年2月24 日到現(xiàn)場(chǎng)用rrJ一1O型碳
纖維粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)儀對(duì)涂層進(jìn)行粘結(jié)強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)
果表明． 當(dāng)100％ 混凝土面拉開(kāi)時(shí)的平均粘結(jié)強(qiáng)度
為3．44 MPa， 說(shuō)明該涂層材料的低溫抗凍抗裂性能
良好。
3 結(jié)語(yǔ)
綜上所述．YEC高韌性環(huán)氧防護(hù)涂料具有優(yōu)異
的抗凍防裂性能，適用于嚴(yán)寒地區(qū)；并且該涂料具
有優(yōu)異的抗?jié)B、降糙、抗沖磨、抗氣蝕及防凍融等
防護(hù)效果，是一種理想的水工混凝土表面防護(hù)材料，
適合用于混凝土表面的封閉處理及薄層防護(hù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]BARBUCCI A，DELUCCHI M，CERISOLA G．Oranci coating for
concrete protection：liquid water and water vapour permeabilities
[J]．Progress in Organic Coatings，1997(30)：293—297．
[2]黃國(guó)興，紀(jì)國(guó)晉．混凝土建筑物修補(bǔ)材料及應(yīng)用[M]．北京： 中
國(guó)電力出版社．2009．
[3]JUMAAT M Z，KABIR M H，OBAYDULLAH M．A Review of the
RepairofReinforced Concrete Beams[J]．Journal of Applied Science
Research，2006，2(6)：317—326．
[4] 江金強(qiáng)，劉敬成，張勝文，等．環(huán)氧樹(shù)脂增韌改性方法及機(jī)理
研究進(jìn)展[J]．江南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2009，8(5)：625—
630．
[5] D．R．保羅，C．B．巴克納爾，主編．聚合物共混物：組成與性能
下卷[M]．殷敬華，韓艷春，等譯．北京：科學(xué)出版社，2004．
[6] ASTM D 5045—99 Standard Test Methods for Plane—Strain Fracture
Toughness and Strain Energy Release Rate of Plastic Materials[S]．
[7] Song E H，Lee H I，et a1．Why Do We Have Cracks in Epoxy
Coatings for Water Ballast Tanks?[C]#Corrosion NAC Exop 2006．
61st Annual Conference＆ Exposition．
(責(zé)任編輯王琪)
五強(qiáng)溪水電站擴(kuò)機(jī)工程預(yù)可研報(bào)告咨詢(xún)通過(guò)審查
2014年1月13日，五強(qiáng)溪水電站擴(kuò)機(jī)工程預(yù)可行性研究報(bào)告咨詢(xún)會(huì)議在長(zhǎng)沙召開(kāi)。中電投五凌電力有限公司、中南勘測(cè)
設(shè)計(jì)研究院的領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家及特邀專(zhuān)家等有關(guān)人員參加了會(huì)議。會(huì)議聽(tīng)取了中南院關(guān)于五強(qiáng)溪水電站擴(kuò)機(jī)工程預(yù)可行性研究報(bào)告
主要內(nèi)容的匯報(bào)，并進(jìn)行了認(rèn)真討論。會(huì)議認(rèn)為，預(yù)可行性研究報(bào)告基本達(dá)到了預(yù)可行性研究階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和深度要求，建
議對(duì)報(bào)告進(jìn)行必要的補(bǔ)充完善，提出正式報(bào)告。
根據(jù)五強(qiáng)溪水電站擴(kuò)機(jī)工程的布置條件、下游航運(yùn)條件等，本階段擬定了擴(kuò)機(jī)容量40萬(wàn)kW、50萬(wàn)kW、60萬(wàn)kW 共3個(gè)
方案進(jìn)行比較，從各方案水能指標(biāo)、在電力系統(tǒng)中的作用和效益、工程量及工程投資、經(jīng)濟(jì)性、財(cái)務(wù)指標(biāo)等方面進(jìn)行綜合比較
分析后，本階段初選五強(qiáng)溪水電站擴(kuò)機(jī)容量為50萬(wàn)kW。 (中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司)
l圜Warer Po er Vof． 0 No．3

網(wǎng)友評(píng)論 more

化工安全論文最新內(nèi)容

03-11