[公告] 每日更新20241114《玻璃钢衬里防腐》（实战全集之第陆卷第14章）

①按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合，使之能用作受力结构材料，并能按受力情况设计和制造材料，以达到材料性能/价格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能（如光、电、热、耐腐蚀等）的复合，以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷达罩等。需要指出的是，无论使用的是材料的哪一种功能性，都必须具有必要的力学性能，否则再好的功能材料也没有实用性。已有些功能材料同时还要有很高的强度，如高压绝缘子芯棒，要求绝缘性和强度都很高，是一种绝缘性结构复合材料。

②按成型压力可分为高压成型材料（成型压力5MPa～30MPa），如环氧工程塑料及环氧层压塑料；低压成型材料（成型压力<2.5MPa），如环氧玻璃钢和高性能环氧复合材料。玻璃钢和高性能复合材料由于制件尺寸较大（可达几个平方米）型面通常不是平面，所以不宜用高压成型。否则模具造价太高，压机吨位大大。因而成本太贵。

③按环氧复合材料的性能、成型方法、产品及应用领域的特点，并照顾到习惯上的名称综合考虑可分为：环氧树脂工程塑料、环氧树脂层压塑料、环氧树脂玻璃钢（通用型环氧树脂复合材料）及环氧树脂结构复合材料。

环氧树脂复合材料的类型及特点列于表5.5.4。

5.5.5 防腐蚀之外的其他土建材料

主要用作地坪涂料、环氧砂浆和混凝土制品、高级路面和机场跑道、快速修补材料、加固地基基础的灌浆材料、建筑胶粘剂及涂料等。

5.5.5.1 地坪涂料

为了满足工业化生产车间的功能需求和现代化管理的要求，常常选用有特殊性能的地面材料进行地面装饰。其中地面涂料是重要的选择材料。国外的许多洁净车间地面也采用了整体聚合物面层，包括涂料和贴面材料。

用于工业生产车间的地面涂料，也称为工业地面涂料，一般常用环氧树脂涂料和聚氨酯涂料。这两类涂料都具有良好的耐化学品性，耐磨损和耐机械冲击性能。但是由于水泥地面是易吸潮的多孔性材料，聚氨酯对潮湿的容忍性差，施工不慎易引起层间剥离，针孔等弊病，且对水泥基层的粘结力较环氧树脂涂料差，因而当以耐磨，洁净为主要的性能要求时宜选用环氧树脂涂料，而以弹性要求为主要性能要求时则宜使用聚氨酯树脂涂料。

环氧树脂耐磨洁净地面涂料为双组分常温固化的厚膜型涂料，通常将其中无溶剂环氧树脂涂料称为“自流平涂料”，国内在20世纪80年代开始研制和试用，目前已在国内药厂GMP验证地面工程中广泛应用，并取得了很好的效果。

无溶剂环氧自流平耐磨洁净地面涂料用于工业地面具有许多优点。例如：①与基层的粘结强度高，硬化收缩极低，不易开裂；②整体无缝，易清洗，不集聚灰尘、细菌；③高固体份，一次成膜厚；无溶剂，施工毒性小，符合环保对涂料VOC要求；④强度高，耐磨损，抗冲击，经久耐用，能长时间经受铲车、推车和其他工具的碾压；⑤抗渗透，耐化学药品的腐蚀性能强，对油类也有较好的容忍力；⑥极佳的施工性和流平性，具有良好的装饰性；⑦室温固化成膜，容易维修保养；⑧表面平整光滑，色彩丰富，能美化工作环境；⑨地面无毒，符合卫生要求，有一定的阻燃性；⑩对有导静电要求的地面，可制成导静电环氧地面涂料。

洁净耐磨地面涂料中最常用的成膜物是以环氧树脂为代表的合成树脂类材料。涂料一般分为无溶剂型、溶剂型及水溶性型等。溶剂型系统一般具有溶剂挥发、涂料粘度较小、固体含量低、一次成膜薄、施工时易发生浮色（floating and flood）等缺陷成膜物抗冲能力较弱。无溶剂型系统因不含非活性溶剂，固体含量可调整至近100%，一次成膜厚，施工中不会出现贝纳德窝（Benard cll）和浮色（floating）。水溶性洁净耐磨地面涂料对潮湿基面有良好的粘结力。本章节着重介绍无溶剂型系统的耐磨地面涂料。

1. 成膜物质（环氧树脂） 根据洁净耐磨地面涂料的要求，成膜物应具有如下性能：常温固化、高粘结力、较强机械性能、抗化学药品性强、良好的电气性。环氧树脂耐磨地面涂料的成膜物普遍采用双酚A型环氧树脂，其性能在前面有关章节已有介绍。作为地面涂料的基料要求对混凝土等多种底材有优良附着力，固化时体积收缩率低，抗化学性能优异，涂膜坚韧耐磨，对潮湿表面有一定的“容忍”力等特点。双酚A环氧树脂按相对分子质量不同可分为固体环氧树脂和液体环氧树脂。高相对分子质量的固体环氧树脂分子中含较多羟基，可催化环氧基与胺的固化反应，干燥速度较快，但固体含量低，涂膜薄，与固化剂的混溶性差，涂料黏度高，流平性差。低黏度环氧树脂虽然缺少羟基，固化速度较慢，但可制成高固体含量厚膜涂料，且与固化剂混溶性好，施工时涂料流平性好，固化速度可通过加入固化促进剂来提高。因而宜选用低相对分子质量环氧树脂，常用的有E44、E42、E51，进口的有D.E.R.331和SHELL 828等代表性树脂。

2.固化剂  胺类固化剂是环氧涂料的主要固化剂，这类固化剂主要有脂肪胺、脂肪胺加成物、脂环胺、脂环胺加成物、聚酰胺、聚酰胺加成物、曼尼其碱等。

脂肪胺与环氧树脂反应迅速，放热量大，涂膜交联密度高，抗化学品性能很好。脂肪胺加成物在刺激性、泛白、与环氧树脂相容性等方面有较大改善，但最终涂膜的交联结构与脂肪胺相似，玻璃化温度高，脆性大，主要用于高抗化学品耐溶剂型涂料。

脂环胺及其加成物的许多性能较脂肪胺及其加成物有较大提高，如色浅、流平性好、光泽高、不泛白、不需诱导期，其玻璃化温度仍较高，主要用作无溶剂环氧地面涂料的固化剂。

聚酰胺固化剂综合性能优良，分子内长链烃具有很好的内增塑作用，使涂膜柔软、耐冲击，酰胺键提供了更大的粘附性、润湿性、剥离强度和对潮湿表面的容忍度。耐化学品性较其他胺固化剂下降，但仍保持很高的韧性，广泛用作溶剂型环氧地面涂料的固化剂。

聚酰胺与环氧的混溶性不好，施工前没有熟化仍有发白出油现象，而聚酰胺加成物与环氧树脂相容性好，游离胺含量低，较标准聚酰胺在不良条件下易固化而得到不变黄、无白霜的涂膜，因而目前大多数环氧地面涂料都选用聚酰胺加成物作为地面涂料固化剂。

曼尼其碱又叫酚醛胺，其特点是分子中含有酚羟基，能促进固化，常用于低温、潮湿、水下固化涂料。由于分子中苯环的刚性使涂膜脆性较大，故单独作为地坪涂料的固化剂应用不多，多用作中间层胶泥、砂浆的固化剂。

表5.5.5.1为常用胺固化剂性能比较。

3.稀释剂 稀释剂即能溶解树脂的有机溶剂。主要作用是降低树脂胶液黏度，同时也有新于把树脂固化过程中放出的热量传递出来，可通当延长胶液的使用时间。

①非活性稀释剂本身不参与固化反应，仅达到物理混合和减低黏度的目的一般加入量为树脂重量的5%～15%，在树脂固化时，会有部分逸出，从而增加树脂的收缩率，降低粘结力、机械强度及热变形温度，严重时甚至会产生气孔。溶剂型环氧地面涂料使用时应特别注意。常见的非活性稀释剂有：丙酮、甲乙酮、环已酮、苯、甲苯、二甲苯、正丁醇、苯乙烯等。

②活性稀释剂具有环氧基，能参与环氧树脂的环氧固化反应，所以并无逸出之弊。活性稀释剂对固化后树脂无太多的影响，同时还往往起着增韧作用，在配方中增韧剂的用量可以减少或不用。但加入活性稀释剂时固化剂应相应增加用量。常见的活性稀释剂有：环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧丙烷丙烯醚（烯丙基缩水甘油醚）、环氧丙烷丁基醚（丁基缩水甘油醚）、环氧丙烷苯基醚（苯基缩水甘油醚）、二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二氧化乙戊烯（萜烯环氧）、二氧化乙烯基环已烯、3，4-环氧基环己烷甲酸-3’，4’-环氧基环己烷甲酯、甘油环氧树脂等。

③洁净耐磨地面涂料一次施工成膜厚度达0.8～3.0mm，为防止非活性溶剂挥发而产生涂抹膜陷，多选用了活性稀释剂，制成无（挥发）溶剂型自流平涂料，同时也符合环保绿色涂料要求，进一步改善了施工条件。

4.颜、填料  环氧树脂耐磨地面涂料属于厚浆型涂料，着色颜料的用量可比普通颜料少。另一方面，环氧地面涂料表干时间长，使用有机颜料易产生浮色、发花等问题，且有机颜料的耐化学性能有局限性，因而大多选用无机颜料，如钛白粉、氧化铬绿和氧化铁系的颜料等。

填料可选用重晶石粉、碳酸钙、天然矿物粉、云母粉和石英粉。由于是厚膜涂料，为了降低涂膜的收缩应力，避免因涂膜固化过程中体积收缩过大而导致开裂，尚须使用一些粗质填料（也称为粗细骨料）。

填料的外形尺寸、吸油量、添加量对地面涂料的最终性能有决定作用，主要为达到低收缩率、低黏度、高添加量、高耐磨性和良好的贮存性等目的。目前，市场上较好的无溶剂环氧自流平涂料多选用天然（耐磨）矿石粉作为主要填料，它与常用的碳酸钙填料相比有其独特之处。

填料的物理化学组成会影响到其耐腐蚀性能以及吸油值。填料添加量对涂料的黏度有较大影响。无论是施工性还是从成膜物的性能看地面涂料的黏度是至关重要的。一方面希望涂料的固体含量尽量高，可降低成本，达到一次成膜厚的目的；一方面又不希望黏度太高，黏度高不利于施工，影响成膜物的流平性、消泡性。通过实验发现：耐磨矿物粉加入量对涂料黏度影响变化较少）。这是由于天然矿物粉与碳酸钙相比有相对低的吸油量所致。在相同吸油量的涂料中（轻质）碳酸钙的加入量不超过30%，而天然矿物粉加入量可达50%以上。填料添加量对涂膜线性收缩率有较大影响。对环氧耐磨地面涂料而言，其最大的优势就在于可做到一次施工面积大，整体无缝，这就对涂膜线性收缩率有较高要求。填料添加量对对涂膜磨耗量也有影响。

5.助剂 环氧洁净耐磨地面涂料对涂膜的流平性要求极高，特别是成膜较厚情况下，既要使涂膜在活性期内充分流平，又要求湿膜中的气泡迅速排出而表面不留在缺陷，因此，流平、消泡等助剂的选择及用量是极为关键的因素。一方面此类助剂用量增加会降低涂膜成膜时的表面张力，有利于涂膜自流平和消泡，另一方面这类助剂过多加入会引入不相溶物，对树脂、稀释剂及填料间的粘结产生不利影响。涂料中各种颜料、填料须经过分散研磨，为保证细度，提高分散效率，还加入了分散类助剂。所有助剂的加入都是以提高施工性和改善涂膜性能为目的的。环氧树脂耐磨地面涂料应考虑选用以下几种助剂：

①分散剂  地面涂料中颜、填料含量高，黏度相对较高，通常方法分散时，分散效率低，且易产生浮色、发花现象，须加入湿润分散剂加以改善。聚羧酸酯类分散剂有理想的润湿、降黏、分散、反浮色、反发花作用，还可提高涂膜光泽，促进流平，防止涂料沉淀等作用，用量为涂料量的0.5%～1.5%。

②流平剂  由于环氧树脂耐磨地面涂料溶剂含量少，无溶剂环氧树脂耐磨地面涂料不含挥发性溶剂。涂料的黏度高。表面张力大。施工后对底材湿润性差，流平性不佳，涂膜易出现桔皮、刷痕、波纹、缩孔和针孔等表面状态缺陷。因而须添加流平剂来降低涂料的表面张力，延长流动时间，提高流平性能。流平剂宜选用丙烯酸共聚物类，例如BYK-VP-354。其表面张力较低，与环氧树脂相容性有限，可在短时间内迁移到涂膜表面，形成单分子层，使表面张力均一化，减少因表面张力梯度而引起的各种涂膜表面弊病。

③消泡剂  环氧树脂耐磨地面涂料内含多种具有表面活性的物质，容易起泡；水泥砂浆底材存在很多孔隙，孔隙内空气会被涂料置换出来留在涂膜中；地面涂料在施工时通过机械搅拌及刮板会使大量空气陷入涂膜内；而涂料自身的黏度大，气泡在涂膜中稳定，不易排出，这些因素使得涂料中须加入消泡剂加速气体的排出，减少针孔、鱼眼等缺陷。可选用非硅系消泡剂，例如BYK-055、BYK-057。其表面张力低，扩散渗透性好，在气泡壁上形成表面张力差而导致表层流动，使泡壁变薄而破裂。该类消泡剂和丙烯酸流平剂配合使用，有很好的协同作用，得到极佳的消泡和流平效果，而且不易出现缩孔等副作用。

5.5.5.2 环氧树脂在混凝土结构中的应用

混凝土及钢筋混凝土结构虽以经久耐用而著称，但其在使用过程中也常因各种因素（包括设计施工因素）而遭受不同程度的损伤，影响其使用寿命。因此近年来各国对已有混凝土及钢筋混凝土结构的评价鉴定和维修改造问题都越来越重视。各种建筑物及构筑物经过多年的使用多数都会有不同程度损坏，需要进行维护和修补。

以环氧树脂制成的环氧胶性能优越，改性途径较多，近年来发展较快。多用于混凝土构件的粘接和修补、桥梁工程、飞机跑道、公路修造、混凝土结构裂缝补强加固或防渗堵漏灌浆等领域。

（1）混凝土构件的粘接和修补

①新旧混凝土的粘接 传统的新旧混凝土接槎方法是先在清洗好的槎口上浇一层稀砂浆，紧跟着浇灌新混凝土。该方法粘接度低、防水性差。为了获得高强度的粘接，在混凝土槎口上涂敷环氧胶粘剂是目前较为流行的方法。

新旧混凝土的粘结难点是胶粘剂必须同含水率较高的新混凝土接触。通过选用不溶于水的聚酰胺、多元芳香胺及潜性脂肪胺固化的环氧胶粘剂粘接潮湿混凝土可获得满意效果。此外，环氧胶粘剂如用煤焦沥青改性并掺入适量吸水材料，如石棉纤维和氧化钙等，则在潮湿介质中也有很好的效果。

②混凝土构配件的粘接 混凝土构件粘接一般用环氧树脂胶进行。粘接的两表面要尽量平整配合。通过配方的调节可以满足冬季和夏季的不同施工要求。冬季用可掺入胺基催化剂，夏季用可掺入氨基酚附加剂。当建筑物混凝土表面受到腐蚀、碳化，表面出现缺损或裂缝时，可用聚合物砂浆修补，一般选用环氧砂浆。施工时，缺损或裂缝处首先除去尘土和疏松物，在用布擦干净，把配制好的聚合物砂浆填塞于修补处，按平压实即可。

（2）混凝土结构的补强

①混凝土结构的损伤及其特征

引起钢筋混凝土结构损坏的原因有多种，既有结构设计、施工方面的原因，又有原材料及结构使用环境方面的原因。如果按混凝土及钢筋混凝土结构损坏的特征加以归纳分类，则可分为以下几种：a.表面损坏  因环境作用、热化学作用及机械作用等引起的混凝土表层风化、剥落、起鼓及集料外露等缺陷；b. 开裂  混凝土结构因收缩及温度应力、碱集料反应、火灾、地震，不均匀沉降等引起的各种裂缝。这种缺陷在混凝土结构中是比较普遍的；c. 断面损伤  因混凝土强度不足或因环境作用及疲劳应力等引起混凝土强度下降，导致结构断面受损； d.挠度增大  因结构刚度不足或混凝土徐变变形，因此结构挠度增大。

②混凝土结构的修补方法

混凝土结构的修补方法依其损伤类型来分，主要有裂缝修补法、表面修补法、断面修补法及结构的加固补强法。有时也需综合采用上述各种修补法。在结构修补之前一般应先进行调查并进行修补设计，其内容包括：a.根据调查结果分析混凝土结构受损坏的原因，确定受损程度及修补范围与工作量；b. 明确修补目的，如防止渗漏水，恢复结构外观质量以及提高结构承载力与耐久性等；c. 根据混凝土结构受损程度及修补目的与要求选择合理的修补方法与修补材料； d.选定修补工具；e.设计或选用修补加固工程用的脚手架；f.选定必要的安全设施；g.确定施工工期及施工人员数量；h.完成工程概预算。

③混凝土裂缝修补方法

裂缝是混凝土结构最常见的缺陷。选择裂缝修补方法时应考虑裂缝的类型及尺寸。常用的裂缝修补方法如下。

a.表面密封法 此法适于修补不再发展的宽度小于0.2mm的细裂缝。可依据结构的使用要求选择适宜的表面涂敷材料。这种表面涂敷材料必须具有密封性、不透水性和耐碱性、耐候性，其收缩膨胀性应该与被修剂补的混凝土相近。常选用低黏度的环氧树脂液涂敷或用玻璃纤维布增强。如果裂缝有可能发展或对结构有一定防水要求时可选用焦油环氧树脂（主要是应用其弹性达到可伸缩目的）。当裂缝间距较小，分布比较集中时，则应大面涂敷修补；当裂缝渗水或漏水，不能用环氧树脂涂敷材料时，还可考虑用快速硬化水泥浆或其他水硬性粘结料。

在进行表面密封修补前应用钢丝刷将混凝土表面打毛，并用水清洗干净。混凝土表面的气孔，应该用环氧树脂胶泥予以找平。表面密封法施工简单，即可涂敷，也可喷涂，但该法受气候影响较大。

b.充填法  此法多用来修补水平面上的较宽裂缝（δ>0.3mm）。根据裂缝的情况可以直接向缝内灌入不同黏度的环氧树脂胶泥。如裂缝宽度较小，使用低黏度环氧树脂胶泥;裂缝宽度较大时，则宜使用砂、粉填料较多的环氧树脂胶泥。宽度小于0.3mm的裂缝则应开成V形或U形的槽口，然后清除掉浮灰，必要时先涂刷一层界面处理剂或低黏度环氧树脂液，以增加环氧树脂胶泥与混凝土的粘结力。

此法适于修补楼板、桥面板及混凝土路面等。如用该法修补墙板、顶板时则应增大环氧树脂胶泥的黏度。这种方法也比较简单，不需专门施工机具。

c.注浆法、罐浆法 此法是用于修补较深的裂缝。根据注浆时压力与速度可分为高压快速注浆法和低压慢速注浆法。前者适于以电动泵注浆，此时注浆压力可达2MPa；后者适于以手动泵注浆，其压力为0.4MPa。依注浆时是否设注浆管又分为有管注浆法及无管注浆法。多数情况都使用有管注浆法。

采用有管注浆法时，在裂缝修补之前首先要沿裂缝以10cm～30cm的间距设置注浆管，然后将裂缝的其他部位用胶粘带予以密封，以防漏浆。注浆管有带垫圈的与无垫圈的，前者用于不开V形槽的裂缝注浆，后者则适用于开V形槽的宽裂缝注浆。

环氧树脂作为灌浆材料，初见于20世纪50年代末期。由于它具有防水、防潮、耐腐蚀、耐寒、耐热、抗冲击和振动等优良性能，应用范围从混凝土裂缝的补强发展到固结岩体裂缝和油井固砂。尤其对于在潮湿或水下修补建筑物（如铁路隧道、公路隧道、涵洞及地下建筑物、构筑物等）的破损和渗漏部位，对恢复建筑物混凝土的整体性，延长使用寿命和保证安全运行有一定效果。

环氧树脂胶粘剂在建筑工业中有效地解决新、旧水泥砂浆层及新、旧混凝土层之间界面粘接问题，以及粘结层表面水、湿度、碱性物质等的影响。

（3）桥梁工程中的应用

桥梁是忍受应力很大的土木工程。大量的预应力钢筋混凝土用于桥梁的制造。为了防止桥基下相邻的预应力钢筋混凝土将由于长期的振动而产生间隙，往往采用压缩强度较高的胶粘剂进行粘接使其成为整体。一般都是用较高初期胶粘强度的环氧树脂胶施工。在桥面与桥墩的混凝土连接处产生裂缝时，也可以用低黏度的环氧树脂胶进行注入式修补。

（4）飞机跑道、公路修造

飞机跑道要求耐磨，耐冲击，一般可将环氧树脂或适量增塑剂拌入水泥浆料中铺制路面，这样的跑道具有高度的耐磨、耐冲击效果。

道路，尤其是高速公路的耐磨要求也是相当高的。路面上以及道路接缝处，特别是在雨天，防止汽车在急转弯处打滑非常重要。可采用高性能的环氧树脂胶粘剂与表面较硬的粗骨料配合制成防滑粘合层，涂敷在车辆急转弯的显要位置及接缝上，能有效地解决这个问题。

6 常用玻璃钢衬里之“酚醛树脂”的固化

6.1 酚醛树脂概述

6.1.1 酚醛树脂的特点

酚醛树脂（Phenolic resins）是一种以酚类化合物与醛类化合物经缩聚而制得的一大类合成树脂。所用酚类化合物主要是苯酚，其他还可用甲酚、混甲酚、壬基酚、辛基酚、二甲酚、腰果酚、芳烷基酚、双酚 A 或几种酚的混合物等；所用醛类化合物主要是甲醛，其他还常用多聚甲醛、糠醛、乙醛或几种醛的混合物。由于苯酚-甲醛树脂是酚醛树脂中最典型和最重要的一种，所以若不特别说明，一般即以其为代表进行论述。生产酚醛树脂，根据所采用原料反应官能度、酚与醛的摩尔比及合成反应催化剂（反应物系pH值）的不同又分为热塑性酚醛树脂（Novolaks）和热固性酚醛树脂（Resoles）两大类产品，前者在无固化剂促进下具有热可塑性，后者则不需固化剂也具有自固化特性 （甚至于常温环境）。

酚醛树脂是被人类最早合成的一种树脂。树脂是高分子化合物，所以酚醛树脂具有高分子化合物的基本特点，即：①分子量（相对分子质量）大，且呈现多分散性；②分子结构有多样性，在不同条件下可分别制成线型、支链型、网状结构；③酚醛树脂处于线型、支链型结构状态，具有可溶可熔可流动的可加工性，当转变为体型（三向网状）结构状态，就固化定型且失去可溶可熔和可加工性；④酚醛树脂如同所有高分子化合物一样不能被加热蒸发，过高的温度只能使其裂解，甚至炭化。综上可知，即使同一种类型酚醛树脂产品，其性能也可多变的。

没有固化形成网状结构之前的酚醛树脂，其性能是不稳定的，不能作为制品来使用，它对于酚醛树脂生产企业虽然是产品，但实际却是制造各种各样有用材料或制品的中间品。因而酚醛树脂产品的性能，必然要与其下游材料或制品的生产相适应。

在各种实用性材料和制品结构中，绝大多数场合酚醛树脂都是起着黏结剂的作用，且在各种材料和制品生产的最终，转变为网状结构。

酚醛树脂特有的化学结构和大分子交联网状结构赋予了它许多优良性能。酚醛树脂具有以下主要特征：①原料价格便宜，生产工艺简单而成熟，制造及加工设备投资少，成型加工容易；②树脂既可混入无机填料或有机填料做成模塑料，也可浸渍织物制层压制品，还可以发泡；③制品尺寸稳定；④耐热、耐燃，可自灭，电绝缘性能好，但耐电弧性差；⑤化学稳定性好，耐酸性强，但不耐碱。