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 产品介绍-》慕湖产品


3027 环氧树脂玻璃纤维防水材料

近年来随着城市建设的发展,高层建筑物越来越多、越来越密,致使地下水位由于压力过大而呈现逐年上涨的趋势,这使许多原来设计及施工都未考虑地下水渗漏的检修井中充满了地下水,即在穿线管周围、电缆托架根部以及检修井四壁及底部有大量地下水渗出,给通信网络的畅通埋下了隐患,也给检修人员造成许多不便与困难,为了解决此类问题,在对此隐患进行技术分析的基础上,对所用材料进行了试验,提出了切实可行的技术方案,成功地把环氧树脂与玻璃纤维复合材料应用到了电信电缆检修井防止地下水渗漏的工程中,经过近四年的实际运行达到了预期的效果。
一、 环氧树脂与玻璃纤维复合材料的性能研究
环氧树脂与玻璃纤维复合材料俗称环氧玻璃钢,以其质量轻、耐腐蚀好、强度高、使用寿命长、施工方便、价廉等许多优点而深受人们的重视和推崇,广泛应用于工业和民用的许多领域,因此选择此类材料进行实验。
1 、环氧树脂与玻璃纤维复合材料制备所用原料分析
环氧树脂与玻璃纤维复合材料所用原料有环氧树脂、增强用玻璃纤维、固化剂、增韧剂、稀释剂及填料。

环氧树脂:主要起粘结、固化的作用,具有很高的粘结性能、固化收缩性低、优良的韧性 ( 已固环氧树脂的韧性比已固酚醛树脂的韧性约大 7 倍 ) ;良好的耐蚀性能 ( 在已固化的环氧树脂结构中,含有稳定的苯环、醚键及脂肪羟基,因而具有良好的耐酸、碱侵蚀性能 ) 、良好的工艺性能 ( 环氧树脂可与多种树脂互溶,易溶于酒精、丙酮、甲苯等溶剂中,易在常温下固化成型 ) 、优良的物理机械性能。由于环氧树脂是含环氧基团的许多种树脂的泛称,采用双酚 A 型环氧树脂 E-44 ,软化点 12 ℃ ~ 20 ℃ ,环氧值 0 . 41 ~ 0 . 47( 当量 / 100g ) ,分子量 350 ~ 400 。

玻璃纤维:在复合材料中起增加强度的作用,制备环氧玻璃钢采用 0.2mm 厚的无碱无捻方格玻璃布,由于无碱玻璃纤维的耐水性比有碱玻璃纤维优良。所用玻璃布的纤维为中级纤维,纤维直径为 10 μ m ~ 20 μ m, 拉伸强度为 2500kg /cm 2 ~ 8000kg/cm 2 ,弹性模量为 0.3 × 10 6 kg /cm 2 ~ 0.7 × 10 6 kg /cm 2 。

固化剂:不同种类的环氧树脂固化剂,对环氧树脂与玻璃纤维复合材料的性能影响较大,选用的固化剂为芳香胺类低毒环保型环氧树脂固化剂,该固化剂掺量低,在低温及潮湿环境下可以和环氧树脂发生反应,交联为网状结构使环氧树脂充分固化。

增韧剂:为使固化后的材料具有一定的韧性,采用邻苯二甲酸二丁酯作为环氧树脂玻璃钢的增韧剂。稀释剂:为了减小树脂本身的粘度、改善树脂对玻璃布的浸润,采用非极性溶剂丙酮作为稀释剂。

填料:采用石英粉,填料的加入可以降低树脂收缩性、降低固化时的放热效应和热膨胀系数、提高粘结性并改善机械性能。
2 、环氧树脂胶液配合比的确定
环氧树脂胶液的配合比对复合材料的制备以及各项物理化学性能影响较大。不同固化剂掺量对固化时间的影响很大,丙酮加入量的多少直接影响到胶液对玻璃纤维的浸润程度和成品的胶含量,过多的填料直接沉淀在容器底部。经过常温下对不同配合比的试验,在环氧树脂 E-44 为 100g 和邻苯二甲酸二丁酯的量为 5g 不变的情况下,分别加入 20g , 25g , 30g 丙酮,试验胶液对玻璃纤维的浸润程度,当丙酮加入量在 20g 时,胶液对玻璃纤维浸润较慢,影响操作;当丙酮加入量在 25g 时即能使胶液对玻璃纤维快速浸润;当丙酮加入量在 30g 时也能使胶液对玻璃纤维快速浸润,但由于丙酮最终会全部挥发,因而造成经济上的浪费;所以丙酮加入量在 25g 即可。在环氧树脂 E-44 和邻苯二甲酸二丁酯的量不变的情况下,丙酮加入量在 25g 时,分别加入 16g , 18g , 20g ,环氧树脂固化剂搅拌均匀,涂在玻璃布上,常温放置,固化时间分别为 12h , 8h 和 6.5h ,考虑到本研究最终用途为工程应用,为了施工方便,选用的环氧树脂固化剂的加入量为 18g ,即确定的环氧树脂胶液的配合比见表 1 。
表 1 环氧树脂胶液的配合比

材料名称

用量 /g

环氧树脂 E-44

100

丙 酮

25

邻苯二甲酸二丁酯

5

环氧树脂固化剂

18

石 英 粉

20

3 、环氧树脂与玻璃纤维复合材料的制备工艺及力学性能
( 1 )环氧树脂与玻璃纤维复合材料的制备工艺
按照上述配合比称取定量的环氧树脂 E-44 ,加入定量的丙酮、邻苯二甲酸二丁酯和石英粉,搅拌均匀后,加入环氧树脂固化剂,进一步搅拌均匀,立即用玻璃纤维布浸透上述配制好环氧树脂胶液后在涂有脱模剂的平板玻璃上层叠,直至所需厚度,待完全固化后加工成标准试件,常温放置 7d 后进行相关试验。
( 2 )力学性能测试(见表 2 )
             表 2 环氧树脂与玻璃纤维复合材料的力学性能

物化指标

拉伸强度 MPa

抗压强度 MPa

耐稀酸

耐水性

与混凝土的粘结性强度 MPa

结果

265

112

> 30

( 3 )结果分析
1 )根据上述实验测试结果,说明环氧树脂与玻璃纤维复合材料的拉伸强度与抗压强度都很高,达到了 265MPa 和 112MPa ; 2 )上述配合比的胶料对环氧树脂玻璃纤维复合材料和混凝土试件的粘结具有很高的强度(> 30MPa ),可以保证该材料与混凝土的良好粘结; 3 )环氧树脂玻璃纤维复合材料制备简单方便,易于成型,且材料致密,耐水耐酸性能优良,可以作为不透水的整体性优良的防腐防水材料。
二、防渗工程应用技术方案
1 、技术方案的确定
经过多次对不同位置的检修井检查发现,大部分井中的积水是地下水渗漏造成,只有极个别属于检修井盖下沉造成地表水灌入;地下水渗漏主要在检修井侧面及底部,通过混凝土毛细孔及细小裂缝渗漏。
考虑到检修井内水泥砂浆基层的潮湿问题和地下水的水压问题,防水层采用能在潮湿环境下充分固化的对混凝土粘结性能优异的环氧树脂与玻璃纤维复合材料进行施工。
对基层进行平整处理后,采用能在潮湿环境下固化的特种固化剂。具体顺序为:用堵漏粉堵漏→基层整平→潮湿环境下固化的环氧底漆二道→嵌刮腻子→环氧玻璃钢→两道面胶。为了使胶料能充分渗透到混凝土基层的毛细孔中,对上述胶料进一步做了稀释。面胶配合比与表 1 配合比相同。
2 、施工方法
( 1 )迅速抽出检修井中的积水,并在四壁及底部撒干水泥,对渗漏严重的部位用堵漏粉进行堵漏作业;( 2 )用毛刷清理检修井内部,如有渗漏点进一步用堵漏粉进行堵漏;( 3 )涂刷环氧树脂底胶二次,为保证底胶在潮湿基层表面固化,固化剂采用潮湿型环氧树脂固化剂,增韧剂为邻苯二甲酸二丁酯,为了使胶料能充分渗透到混凝土基层的毛细孔中,对表 1 的配合比进行了调整,加大了丙酮用量;( 4 )待底胶基本固化后 ( 涂刷完约 8h 后 ) ,用表 1 配合比的胶料连续法施工三层环氧树脂与玻璃纤维复合材料,玻璃布用厚度为 0.2mm , 8 × 8 无捻无碱方格玻璃布;( 5 )环氧树脂与玻璃纤维复合材料固化后,涂刷环氧树脂漆两道;( 6 )为保证施工安全,除严禁使用明火外,操作人员必须戴防毒面具,防止丙酮挥发对操作人员造成损害。
3 、应用结果
环氧玻璃钢经过近四年的实际运行,淡黄色未发生改变,与基层混凝土粘结牢固,整体性良好,材料坚固致密,未发现有裂缝产生、面层起鼓及被腐蚀情况,在防水效果方面性能优良,没有出现地下水渗漏的情况。

环氧玻璃钢防腐施工

玻璃钢防腐,就是通过在结构件表面以树脂胶料与增强材料复合塑制而成的致密薄膜进行防腐。玻璃钢种类较多,在国内主要是使用环氧树脂为胶结材料的玻璃钢,我们称之为环氧玻璃钢,它是环氧树脂胶料固化后形成的玻璃钢。它具有耐碱性好、耐酸盐、粘结强度高、吸水率小、工艺性能好等特点,因此可广泛应用于工业防腐工程中。由于我国起步较晚,如何提高施工水平,达到预期的防腐效果,是我们关心的课题。本文以仪化年产 20 万吨瓶片项目中环氧玻璃钢防腐的应用为例,对其施工工艺进行探讨。

经施工方建议,该项目循环水站冷却塔、吸水池、集水池,以及污水预处理站均质池、中和池,均采用环氧玻璃钢防腐,防腐面积约 10 800 m 2 。该循环水站及污水预处理站为钢筋混凝土结构,正常使用状态下水的 pH 值约为 4.0~9.5 ,属较弱的酸碱环境,主要含 SO 4 2- ( 硫酸根离子 ) 、 CO 3 2- ( 碳酸根离子 ) 、 OH 1- ( 氢氧根离子 ) 等离子。环氧树脂固化后的分子链上含有化学性能稳定的碳键和醚健,结构致密,有较好的耐水性、耐碱性及良好的附着力,适用于本工程。

一、施工工艺

环氧玻璃钢的施工方法有手糊法、模压法、缠绕法和喷射法等几种,施工现场一般采用手糊法,主要工具有:软塑料桶、塑料灰板、软塑料刮板、搪瓷盆、台秤、天平、塑料漏斗、料抹子、剪刀、钢卷尺等。环氧玻璃钢防腐,根据设计要求不同,可以有一布二油、二布三油、三布四油或无布施工等,本文以仪化年产 20 万吨瓶片项目采用的二布三油为例,对其施工工艺进行介绍。施工工艺:基层处理→调制环氧树脂胶料→打底料→腻子修补→二布三油施工→涂刷面料→养护。

1 、基层处理

环氧树脂玻璃钢适用于混凝土防腐、钢构件防腐等。对于混凝土基层,首先应检查表面是否有起砂、起壳、蜂窝、麻面等现象。清理基层表面,用钢丝刷将基层表面的浮浆等杂物清除,然后用干净的软毛刷将表面灰层清刷干净。对十有局部缺陷的混凝土表面,应用水泥砂浆或素水泥浆进行修补。对于钢构件表面应进行除锈处理。基层需经验收合格后才能进入下一道工序施工。

2 、调配环氧树脂胶料

这是一道关键的工序,直接关系到环氧玻璃钢防腐工程的成败。所谓环氧树脂胶料,就是在环氧树脂中,加入固化剂、稀释剂、增强剂,以改善环氧树脂的粘度,调节固化时间,增强韧性和强度。

环氧树脂是含有环氧基的聚合物,是树脂胶料的主要成份。粘结强度高,收缩率小,但固化后脆性较大。常用的环氧树脂有 E — 44 和 E — 42 两种,由于本工程为弱酸碱环境,采用 E — 44 牌号环氧树脂,主要技术指标是:环氧值 0.41~0.47 / 100 g ,有机氯≤ 0.01/ 100 g ,无机氯 (0.02/ 100 g ) ,挥发性≤ 1 %。

固化剂对于调整环氧树脂粘度及固化时间具有重要作用。常用的固化剂有乙二胺、间苯二胺等,这类化合物的毒性较大,容易对施工人员造成伤害。本工程采用 T31 固化剂,淡黄色透明液体,它的毒性较低,在潮湿甚至水下也可以固化,其粘度为 1.10~1.30 Pa·s 胺值 460~480 mgKOH / g ,相对密度 1.08~1.09 , LD 50 : 7 852 : 1 122( 毒性较低 ) 。

稀释剂可调节环氧树脂的稀稠程度,以便于施工。通常采用非活性稀释剂,以免改变环氧树脂性能。本工程采用非活性稀释剂丙酮,棕色透明粘稠液体。有时为了降低固化成品的收缩率,减少孔隙和龟裂,也可以使用活性稀释剂,如环氧丁烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚等。

由于单纯的环氧树脂固化后,脆性较大,抗冲击强度、抗弯强度、耐热性能较差,加入增强剂可增加环氧树脂的可塑性,改善其韧性,提高抗弯和抗冲击强度。常用的增强剂有邻苯二甲酸二丁酯,为无色透明液体,相对密度 1.05 ,沸点 355 t ,熔点— 35 t ,分子量 278 ,用量一般控制在环氧树脂用量的 10 % ~20 %。

环氧树脂胶料配合比根据其使用部位不同而不同。本工程所用配合比均为多次试配所得。

3 、打底料

胶料打底的目的是使稀释的树脂渗入混凝土毛细孔内和混凝土牢固粘结,增强粘结力。在清理干净验收合格的基层上,用毛刷蘸环氧树脂底料在基层上涂刷,涂刷均匀,不得有漏涂、挂流现象,自然固化 24 h 左右。对于混凝土基层,打底料采用的配合比 ( 重量比 ) 为:环氧树脂:丙酮: T31 :邻苯二甲酸二丁酯为 100 : 78 : 12 : 10 。对于钢材基层,配合比为: 100 : 45 : 12 : 13 。

4 、腻子修补

底漆固化后,才能进行腻子修补工序,将基层局部凹陷处用环氧树脂腻子修平,让其自然固化不少于 24 h 。配合比为:环氧树脂:丙酮: T31 :邻苯二甲酸二丁酯为 100 : 15 : 12 : 13 。

5 、二布三油施工

腻子固化后用细砂纸将刮腻子处轻轻的磨一下,使刮腻子部位光滑,再进行二布三油施工。二布三油一般应采取连续施工法。

用毛刷蘸上环氧树脂胶料纵横各刷一遍,随即粘贴第一层中碱玻纤布,并用毛刷将玻纤布贴紧压实,使环氧树脂浸入布的纤维内,并赶净气泡,待检查修理合格后,不待胶料固化,即用同样方法连续粘贴第二层玻纤布,二层玻纤布完成后,表面再刷一道环氧树脂胶料,自然养护 24 h 左右,即可进入下一道工序。

玻纤布的搭接长边不应小于 50 mm ,短边不小于 100 mm ,上下层玻纤布应平行铺贴,上下层相邻两幅玻纤布接缝处应错开 1/3 幅度。在立面与平面转角处,接缝留在平面上,且距立面不小于 600mm 。底板向上 200mm 的部位应为施工重点,应加铺一层玻纤布,宽度为 250 mm ,并刷环氧树脂胶料一度。阴阳角处增加一层玻纤布。铺玻纤布时切勿拉得过紧,但也不能有皱折和张嘴现象,玻纤布不平处每隔 1~ 1.5 m 左右用剪刀剪口。

6 、涂刷面料

二布三油完成后 24 h ,再在其表面涂刷二度环氧树脂胶料,但二度面料施工时间间隔应以第一度干燥为宜,一般为 24h 左右。二布三油及所涂刷的面料配合比相同:环氧树脂:丙酮: T31 :邻苯二甲酸二丁酯为 100 : 15 : 12 : 13 。

7 、养护

环氧树脂施工完成后,需常温养护不少于 7 d 方可使用,对于本工程中通风效果较差的吸水池,养护不少于 14 d 。养护期间应避免人为损坏和雨淋。

二、施工中应注意的事项

a) 应用于工程中的所有材料应有合格证,无产品合格证或检验不合格不得应用于工程中。

b) 防腐工程应采用专业施工队伍施工,操作人员持证上岗。

c) 环氧树脂施工,其配合比是关键。施工配合比必须进行试配,其稠度、粘度以便于施工为宜,环氧树脂应尽量选用同一批号,以使完成后形成的玻璃钢色泽均匀。配制环氧树脂胶料应注意加料顺序,先在环氧树脂中加入稀释剂,搅拌均匀,再加入固化剂,最后加入增强剂,使用前充分搅拌。

d) 施工时应从上至下进行施工。

e) 环氧树脂防腐工程严禁在雨天进行施工。施工时环氧树脂本身的温度不得低于 5 ℃ ,空气相对湿度不大于 80 %。

f) 施工时必须保证操作人员的安全。环氧树脂施工过程中有轻微的毒性 (LD 50 ≤ 8 974 ,毒性很低 ) ,一般不会对人体造成太大伤害;完全固化后,形成致密的玻璃钢已无挥发性,因而已无毒性。但为慎重起见,施工时还是应采取一定的防范措施,如操作人员必须配戴防毒面具;有必要的通风措施;操作人员连续施工时间不得超过 2h ,施工期间项目派专人监护;对于水池等密闭性较强的施工区域,必须使用鼓风机向内鼓风,同时施工时池内不得少于 2 人。

1 、质量验收

环氧玻璃钢质量验收内容:应检查玻璃钢与基层之的粘结是否牢固,可用观察和轻敲听音的方法进行检查;检查外表面有无固化不完全现象,可用棉球蘸溶剂擦拭表面进行检查;检查表面平整度,可用 2m 靠尺和塞尺;检查色差,可用观察法;检查地面坡度,可用泼水法。

2 、结 语

2004 年 7 月,该项目循环水站及污水预处理站开始进行试运转,通过三个月的运行情况来看,未发现气泡、空鼓等现象。吸水池局部在做环氧玻璃钢防腐前,有轻微渗漏现象,但防腐完成后从开始试水至今,已未发现渗漏。监理、业主等单位普遍认为,环氧玻璃防腐效果明显优于二厂项目及化工厂项目循环水站所使用的环氧氯璜化聚乙烯防腐涂料,而每平米价目格却低 15~25 元 ( 环氧玻璃钢二布三涂约 65~70 元 /m 2 ;氯磺化聚乙烯防腐涂料 85~90 元/ m 2 ) 。

环氧玻璃钢具有自身的优点,如防水防腐效果均较好、价格较低、施工较简便、经久耐用。当然,与任何施工艺一样,环氧玻璃钢也有其局限性,如室外施工容易受天气影响、施工时有轻微毒性、不同批号原材料用于同一工程可能产生色差等。

今后随着技术的进步,原材料性能进一步提高,通过对施工工艺的进一步完善,环氧玻璃钢必须将更广泛应用于诸如循环水站、污水站、地沟、设备基础、地下工程等等防腐工程中。



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