CN1644346A - 环氧树脂粉煤灰复合材料板材及成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用环氧树脂粉煤灰复合材料制成板材及成型方法。采用先浇注上层的耐磨层，下层布置碳纤维层，中间浇注环氧树脂粉煤灰层，然后初凝、成型。其环氧树脂粉煤灰材料由环氧树脂、固化剂、丙酮稀释剂、粉煤灰组成，其材料体积比为环氧树脂∶固化剂∶丙酮稀释剂∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。通过在环氧树脂中加入粉煤灰而使其成本大大降低，按照特定体积比制成的板材包括桥面板能够承载极大的负荷，大大减轻了自身重量，使架桥速度加快，机动性增强，同时又耐腐蚀，适合于军用桥梁在各种恶劣环境下的要求，改变过去复合材料只能作为粘贴、补漏用料的局限，转而成为主要承重构件，且这种板材还可用于各种其它场合。
Description
技术领域
本发明涉及一种板材及成型方法，特别涉及一种采用环氧树脂粉煤灰复合材料制成的板材及成型方法。
背景技术
桥梁自身重量非常重一直是困惑桥梁建设者的难题。桥梁自身重，一会造成桥梁架设速度非常缓慢，建设周期长，劳动强度大，环境也恶劣；二会导致桥梁自重减少了桥梁本身的有效载荷，即增加有效载荷的同时也增加了桥梁自重，经济性差，效能也差，大型桥梁常常因无法减轻自重而增加其跨径；三会因为桥梁自重使得整个构件在抗疲劳等方面的性能较差，时间一长就需要维护，许多正在使用中的桥梁隔几年就进行维修如大修等就是因为这个原因造成的。另外，由于笨重的桥梁构件材料所限，其抗化学腐蚀能力很差，在恶劣的环境和工业污染如酸雨等侵蚀下，其承载力会受到影响。
对于与民用桥梁相类似的定用桥梁而言，要求架设速度必须快，机动性能强，且要适应各种恶劣的地理环境和空气污染。因此，减轻桥梁自重和抵抗各种腐蚀就成了关键。
在本发明之前，已经有了用纯粹的环氧树脂材料制成的桥面板板材。虽然在一定程度上解决了上述问题，但随之带来了因成本太高而在现实中根本无法推广、应用，使之受到了限制和阻碍。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计、研制一种新型复合材料板材及成型方法。
本发明的技术方案是：
环氧树脂粉煤灰复合材料板材成型方法，步骤包括：
(1)先浇注上层的耐磨层；
(2)在下层布置碳纤维层；
(3)在中间浇注环氧树脂粉煤灰层；
(4)在适当温度下初凝、成型。
本发明又一技术方案是：
成型方法中使用的环氧树脂粉煤灰复合材料板材，其主要技术特征在于环氧树脂粉煤灰由环氧树脂、固化剂、丙酮稀释剂、粉煤灰组成。
其进一步的技术方案是：
环氧树脂粉煤灰材料体积比为环氧树脂∶固化剂∶丙酮稀释剂∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。
本发明的优点和效果在于通过在环氧树脂当中加入一定量的粉煤灰而使其成本大大降低，同时按照特定的体积比并按照一定的工艺步骤制成板材包括桥面板，而这种桥面板能够承载极大的负荷，又大大减轻了自身重量，使各架桥速度加快，机动性增强，同时环氧树脂粉煤灰复合材料耐腐蚀，适应于军用桥梁在各种恶劣环境下都能架设的要求；改变了过去复合材料只能作为粘贴、补漏用的局限，转而成为主要承重构件。因此，这种板材还可用于各种其它场合。而本发明的成型方法简单，容易实现，可现场浇注，也可在工厂预制。
板材成型方法中的耐磨层使用的是“改性乳化沥青稀浆养护技术”(交通部2001年度西部建设科技项目)。目的在于增强桥面板的耐磨性能，增加桥板使用寿命、保护主要受力的树脂粉煤灰层。
在环氧树脂粉煤灰中加入短玻璃纤维，大大改善了环氧树脂粉煤灰的力学性能。环氧树脂∶固化剂＝1∶0.25是固定的，一种树脂对应相应的固化剂且比例固定，作用是作为树脂聚合反映的催化剂和反映剂。丙酮稀释剂的比例影响反映速度，比例过大会导致长时间不能固化，过小则导致环氧树脂不能正常稀释，影响搅拌。粉煤灰之所以采取该比例是考虑到价格因素和工艺性，比例太小不能够有效降低成本，比例大于1.5时则与环氧树脂不能正常伴和，粉煤灰还能够控制环氧树脂的固化反应速度。
具体而言：
1、材料质量轻，密度为混凝土的50％左右；加之比强大，能够大大减轻构件自重；
2、可以实现现场浇注，成型方便；养护时间短，一般7天左右，高温条件下养护时间只有几个小时，可大大缩短工期；
3、热膨胀系数接近混凝土，能够较好的实现同混凝土的协同工作；
4、材料强度(特别是抗拉强度)高，可以实现普通材料很难实现的功能；
5、与钢材比有更好的耐腐蚀性以及抗疲劳性，自振频率高，不容易引起自振，结构安全性好。
附图说明
图1——本发明板材(桥面板)结构原理示意图。
图2——浇注过程示意图。
附价格对比表(试验构件)：
| 粉煤灰掺量r | 环氧树脂 | 丙酮 | 固化剂 | 粉煤灰 | 成本 | 密度 | 质量成本(元) | ||||
| 体积cm3 | 价格 | 体积cm3 | 价格 | 体积cm3 | 价格 | 体积cm | 价格 | 元 | 103kg/m3 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||
| 25元 | 元 | 5元 | 元 | 50元 | 元 | 不计 | |||||
| 0 | 640 | 16 | 96 | 0.48 | 160 | 8 | 0 | 24.5 | 1.17 | 20.9 | |
| 0.33 | 580 | 14.5 | 87 | 0.44 | 145 | 7.25 | 193 | 22.2 | 1.182 | 18.8 | |
| 0.5 | 540 | 13.5 | 81 | 0.41 | 135 | 6.75 | 180 | 20.7 | 1.237 | 16.7 | |
| 0.67 | 500 | 12.5 | 75 | 0.38 | 125 | 6.25 | 330 | 19.1 | 1.274 | 15 | |
| 0.85 | 480 | 12 | 72 | 0.36 | 120 | 6 | 408 | 18.4 | 1.316 | 14 | |
| 1 | 460 | 11.5 | 70 | 0.35 | 115 | 5.75 | 460 | 17.6 | 1.349 | 13 | |
| 1.25 | 420 | 10.5 | 60 | 0.3 | 105 | 5.25 | 525 | 16.1 | 1.411 | 11.4 | |
| 1.5 | 380 | 9.5 | 55 | 0.28 | 95 | 4.75 | 570 | 14.5 | 1.438 | 10.1 | |
| 备注 | 本表第三行所列价格为体积1000cm3的价格，该价格是将按质量计的价格换算成的体积价格，(质量价格为：每kg材料市场零售价格：环氧树脂21元；固化剂42元；丙酮6元；粉煤灰不计。)；密度栏为该组配比下得到的试件密度；编号为9的成本价格为编号为2、4、6栏中数据之和(按体积算的成本)； | ||||||||||
其中纤维价格与环氧树脂相当(未列出)。粉煤灰价格与环氧树脂价格相差比较悬殊，故忽略不计。
具体实施方式
如图2所示，先在自制模具4中的上层进行耐磨层1浇注，耐磨层1是改性乳化沥青稀浆；然后，在下层进行碳纤维层3的铺设；再在中间一层浇注含短玻璃纤维的环氧树脂粉煤灰层2，短纤维能够大大改善环氧树脂粉煤灰的力学性能，且玻璃纤维的价格与环氧树脂相当，不会增加成本；在适当温度20～25℃下进行初凝，即板材(桥面板)成型。
复合材料即环氧树脂粉煤灰层2中的各种材料成份比即体积比为：
环氧树脂∶固化剂∶丙酮稀释剂∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。粉煤灰为自然密实状态。
而碳纤维层3铺设的多少包括厚度、面积等，应当根据桥梁受力要求来决定，从而既达到强度要求，又大幅减少碳纤维的使用量，降低成本，使桥梁更经济。
由此制成的桥面板特别适用于军用桥梁在架设速度、机动性、耐腐蚀等方面的要求。
本发明的本质内容并不仅仅局限于实施例的描述。
Claims (5)
1.环氧树脂粉煤灰复合材料板材成型方法，步骤包括：
(1)先浇注上层的耐磨层；
(2)在下层布置碳纤维层；
(3)在中间浇注环氧树脂粉煤灰复合材料层；
(4)在适当温度下初凝、成型。
2.成型方法中使用的环氧树脂粉煤灰复合材料板材，其特征在于环氧树脂粉煤灰由环氧树脂、固化剂、丙酮稀释剂、粉煤灰组成。
3.根据权利要求2所述的环氧树脂粉煤灰复合板材，其材料体积比为环氧树脂∶固化剂∶丙酮稀释剂∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂粉煤灰复合材料板材成型方法，其特征在于环氧树脂粉煤灰复合材料含短纤维。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂粉煤灰复合材料板材成型方法，其特征在于耐磨层采用的是改性乳化沥青稀浆。
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