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《兰州交通大学》 2016年
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改性环氧树脂及其复合材料充蚀磨损性能试验研究

龚卓  
【摘要】:地处强风沙流环境下的混凝土结构,如混凝土桥梁的墩身、梁体等常年受到风沙流的冲蚀磨损,加之其他病害的联合作用,严重降低混凝土结构的耐久性。因此有必要对处在强风沙流环境下的混凝土结构进行冲蚀磨损防护。环氧树脂是混凝土结构加固和修补的常用材料,自然也是混凝土结构冲蚀磨损防护的首选材料。然而,环氧树脂是一种热固性树脂,固化后交联程度高,脆性和开裂倾向大,因此,有必要对其进行增韧改性。本文分别用沥青、无机纳米粒子、纳米SiO_2/沥青、丁腈及其他一些增韧剂增韧改性环氧树脂,并制备了增韧改性环氧树脂基复合材料。测试了不同增韧方式环氧树脂试样的拉伸强度、冲击韧性、硬度以及冲蚀磨损性能,通过分析对比,选出了不同增韧方式下性能最佳的环氧树脂材料配比,并论证了其作为冲蚀磨损防护材料的可行性。全文所得结论如下:(1)沥青改性环氧树脂。当加入质量分数10%的沥青时,改性环氧树脂材料综合性能最好,拉伸强度为35.0MPa,冲击韧性为1.30 J/cm~2,邵氏硬度为76。在不同参数条件下冲蚀,冲蚀率都小于不加沥青或加其他比例沥青的试样。(2)无机纳米粒子改性环氧树脂。当加入质量分数1%的纳米SiO_2时,改性环氧树脂材料综合性能最好,拉伸强度达到了41.0MPa,高于沥青改性环氧树脂,邵氏硬度为79。在相同的冲蚀条件下,冲蚀抗力高于其他试样。纳米Al2O3改性环氧树脂在各个不同力学性能方面都不如纳米SiO_2。(3)纳米SiO_2/沥青改性环氧树脂。当加入质量分数1%的纳米SiO_2和质量分数10%的沥青时,改性环氧树脂材料综合性能最好。拉伸强度达到了41.8 MPa,冲击韧性达到了1.71 J/cm~2,均高于单独加入纳米SiO_2或单独加入沥青作为增韧剂的情况,并且其抗冲蚀性能也优于它们。(4)丁腈及其它一些增韧剂改性环氧树脂。当加入质量分数10%的丁腈橡胶时,改性环氧树脂材料综合性能最好。拉伸强度达到了38.1 MPa,冲击韧性达到了1.35 J/cm~2,邵氏硬度为78,冲蚀抗力高于其他试样;在其它增韧剂中,质量分数为20%的103F和质量分数为20%的P24F增韧剂增韧环氧树脂时,增韧效果最好,抗冲蚀性能也好,而其余一些增韧剂,如邻苯二甲酸二丁酯、糠醛/丙酮、QS-BE或者QS-BC的增韧效果都不理想。(5)沥青和丁腈改性环氧树脂基复合材料。当加入质量分数10%的沥青或加入质量分数20%的丁腈橡胶增韧剂时,环氧树脂基复合材料的抗冲蚀性能最好,并且冲蚀率远远小于不加沥青或丁腈的环氧树脂基复合材料。
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ323.5;TB332

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