玻璃钢又称为玻璃纤维增强材料,它是以玻璃纤维及其制品为增强材料,以合成树脂为胶粘剂,加入多种辅助材料,经过一定成型工艺制作而成的复合材料。
环氧玻璃钢是以环氧树脂为胶粘剂制成的复合材料。
环氧树脂是一种高分子聚合物,它是由环氧氯丙烷和二酚基丙烷在碱性作用下缩聚而成的,其平均分子量一般在300~700。
由于环氧树脂具有粘合力强、收缩性小、化学稳定性高、耐腐蚀性优良、韧性好等优点,被广泛应用于冶金、化工、机械制造等领域。武钢某厂钢结构酸洗槽,就是用环氧玻璃钢砌衬的。
在辅助材料中,传统上常用的固化剂有乙二胺或间苯二甲酸二丁酯。近年来多采用一种新型固化剂兼增韧剂——聚酰胺树脂、聚酰胺树脂是一种呈浅黄色或浅棕色的透明黏稠液体,其技术指标用胺值和分子量表示,用于环氧玻璃钢的聚酰胺树脂,其胺值一般为200±20,分子量为600~1000。
一、砌衬环氧玻璃钢的工艺顺序
施工准备→基体表层处理→打底→枇刮腻子→粘贴玻璃布→面层涂刷→养护。
二、施工工艺要点
1.砌衬环氧玻璃钢
所用材料从市场上采购之后,大都需要先行处理一番才能使用,这个过程称为材料准备或称为材料处理。
(1)树脂加热。为了降低环氧树脂及聚酰胺树脂的施工黏度,便于配制操作,必须对树脂进行热处理。方法是采用热砂浴或热水浴,加热温度一般控制在40~50℃,不宜用明火或蒸汽直接加热。
(2)玻璃布脱脂。玻璃布分为有碱、无碱、中碱玻璃布,其厚度一般为0.1~0.3mm。在玻璃布生产过程中,有一道浸涂浸润剂的工序。浸润剂主要有石腊(有捻粗纱)或醋酸乙烯(无捻粗纱)两种,当采用有捻粗纱玻璃布时,必须经过脱腊处理。脱腊一般采用热处理法。如无专用的脱膜热处理设备,可用简易烘炉匀速烘烤脱腊。注意不要让玻璃布烤黄、烤焦。玻璃布脱腊后,应保持清洁干燥,以备使用。
(3)粉料烘干过筛。用于砌衬玻璃钢的粉状材料,如石墨粉、石英粉、瓷粉、铁粉、云母粉、二硫化钼等,都要按施工技术要求烘干、过筛。烘干加热温度一般控制在130℃以内。
2.基体的表面处理
详见第四章第四节。
(1)钢材或钢结构制品经表面处理合格后,在24h内用丙酮或乙醇擦洗一遍,然后打底及枇刮腻子。打底涂料及腻子的配方见表9-1。
(2)混凝土、石料表面处理(详见第四章第六节)。混凝土、花岗岩等石料为多孔性基体,含有水分或碱性物质,不能直接打底衬玻璃钢,必须经过一定时间的放置和养护,使水分挥发,碱盐物质析出,然后用10%~15%的硫酸锌或氧化锌溶液洗刷一遍,待表面干燥后,清除白色析出物。
表9-1 钢材打底及腻子用料配合比(重量比)
注:①选用编号为Ⅰ,Ⅲ时,若是冬季或固化慢时,可添加DMP-30(10%,下同);②第二次打底时,丙酮的用量为40~50;③夏季丙酮用低值,冬季用高值。
混凝土、石料的表面裂缝、麻面、气孔、脱壳及不平整处,仍要先行底层处理,然后用环氧腻子(氯化橡胶腻子也可)填刮平整,其配方见表9-2。
施工时,将原材料将配合比分别称好,先将稀释剂和增韧剂加入树脂内搅拌均匀,再将粉料加入继续搅拌均匀,最后加入固化剂乙二胺(或DMP-30)。加入固化剂后必须充分搅拌,然后即成为可使用的胶料。
表9-2 混凝土石料打底及腻子用料配合比(重量比)
注:①第二次打底时丙酮的用量为50~60;②其他说明同表9-1。
环氧玻璃钢胶料应随配随用,配好的胶料自加入固化剂后应在40min内用完,否则就会固化失效。
第1次打底时,用漆刷蘸上胶料均匀涂在基层表面上,涂刷后需自然硬化24h(25℃),再进行第2次打底。第2次打底后仍需自然硬化24h,然后枇刮腻子。
凡基体表面的凹陷、缺口、不平整处,用刮刀枇刮腻子,但不能太厚,一般不超过2mm,待24h后再贴衬玻璃布。
3.粘贴玻璃布
粘贴玻璃布的胶料及面层料(面漆)的配方见表9-3。
施工时,为了满足使用要求和保证工程质量,在选择各种不同原材料所制得的玻璃钢以前,必须充分了解防腐部位的使用要求,选择合适的配合比,正式施工前,须根据气候情况做小型试样,以确定最合理的配比。
玻璃布的粘贴顺序是先上后下,由低往高,其搭接应顺物流方向,布与布的搭接缝应互相错开,搭接宽度不应小于50mm,粘贴时布不要拉得太紧,达到基本平直即可。
表9-3 衬玻璃钢胶料及面漆的配合比(重量比)
粘贴玻璃布有间断法和连续法两种。
(1)间断法。用漆刷蘸上胶料纵横各刷一遍后,随即粘贴第一层玻璃布,并用刮板将玻璃布贴紧压实,或用滚筒刷反复滚压,使玻璃布充分浸透胶料,挤出气泡和多余的胶料。玻璃布一般采用鱼鳞式搭接法,即粘贴时上下两层或相邻两幅玻璃布的搭接缝均应错开。待第一层玻璃布贴好后,经自然固化24h/25℃,再粘贴第2层,依此类推,直至满足设计要求。每间断1次,均应进行质量检查。采用间断法的优点是诸如毛刺、气泡等质量问题能及时处理,成形好,强度高;缺点是施工速度慢,日常施工采用间断法较普遍。
(2)连续法。贴第一层玻璃布的方法同上。待检查合格后,不待胶料固化,即按同样方法连续粘贴。采用此法的优点是施工速度快,缺点是局部容易突起较大的气泡,用铲刀铲除后虽可修补,但难度较大。
不论采用间断法或连续法,凡遇转角或管道、孔周围,都应把布剪开铺平,并加贴1~2层玻璃布,布的搭接处要避开拐角部位,层间接缝一定要错开。
4.涂刷面层涂料
面层涂料要求表面光洁、平整,在最后一层玻璃布贴完后,经自然固化24h,并仔细检查修整后,涂刷第1层面漆,随后用橡皮枇板刮平、刮匀,并将玻璃布表面多余的面漆刮去,第一层面漆经24h自然固化后,再涂第2道面漆。
5.养护
砌衬玻璃钢完工后须常温养护,养护温度一般为10~25℃,养护时间一般为15天。若养护温度在25~40℃,则养护时间有7天即可。
三、质量要求
环氧玻璃钢施工完毕后,应达到下列质量要求:
(1)基体与玻璃钢或玻璃布与玻璃布之间无假性粘贴,不得出现空鼓、固化不完全现象,不得出现白点、白面,整个玻璃钢表面光滑平整,色泽一致。
(2)用2m长直尺检查,允许空隙不大于5mm,玻璃钢地面的坡度不小于设计要求。
四、质量问题及防治措施
(1)胶料固化慢,不固化或固化不完全。其现象是:胶料粘贴玻璃布24h后,仍未固化,有黏手现象。其防治措施是:若施工环境温度过低,则应及时采取加热保温措施。若原材料性能或配合比有问题,则应进行调整或更换。
(2)玻璃钢空鼓、皱纹、脱壳、有较大气泡。空鼓的检查方法是:用小锤轻击玻璃钢表面可听出空响声,其他质量问题可观察出,其防治措施是:采用多层连续施工时,可用小刀将气泡、空鼓处割开排除气体,滚压平整,使玻璃布与胶料重新粘贴,这在环氧树脂胶料未固化前不会影响玻璃钢质量。采用分层间断法施工时,如发现气泡,可沿其周围用小刀割开,去掉气泡部分,里面用砂布打磨擦净,再刷胶料补贴玻璃布,修补的面积应略大于原缺陷面积。
(3)玻璃钢胶料渗透不佳,表层或层间发白,黏结不牢或分离。防治措施是,加强玻璃布层间的质量检查和修补,不要等到粘贴完后再返修。用连续法施工时,可局部及时补充胶料并滚压或局部重新粘贴。重新粘贴前,先把缺陷部位的玻璃布四周用小刀割开取下,再涂刷胶料,粘贴、滚压,其面积要比原来的稍大些。
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