專利名稱：環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材及成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種板材及成型方法，特別涉及一種采用環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料制成的板材及成型方法。
背景技術(shù)：
橋梁自身重量非常重一直是困惑橋梁建設(shè)者的難題。橋梁自身重，一會(huì)造成橋梁架設(shè)速度非常緩慢，建設(shè)周期長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，環(huán)境也惡劣；二會(huì)導(dǎo)致橋梁自重減少了橋梁本身的有效載荷，即增加有效載荷的同時(shí)也增加了橋梁自重，經(jīng)濟(jì)性差，效能也差，大型橋梁常常因無法減輕自重而增加其跨徑；三會(huì)因?yàn)闃蛄鹤灾厥沟谜麄€(gè)構(gòu)件在抗疲勞等方面的性能較差，時(shí)間一長(zhǎng)就需要維護(hù)，許多正在使用中的橋梁隔幾年就進(jìn)行維修如大修等就是因?yàn)檫@個(gè)原因造成的。另外，由于笨重的橋梁構(gòu)件材料所限，其抗化學(xué)腐蝕能力很差，在惡劣的環(huán)境和工業(yè)污染如酸雨等侵蝕下，其承載力會(huì)受到影響。
對(duì)于與民用橋梁相類似的定用橋梁而言，要求架設(shè)速度必須快，機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)，且要適應(yīng)各種惡劣的地理環(huán)境和空氣污染。因此，減輕橋梁自重和抵抗各種腐蝕就成了關(guān)鍵。
在本發(fā)明之前，已經(jīng)有了用純粹的環(huán)氧樹脂材料制成的橋面板板材。雖然在一定程度上解決了上述問題，但隨之帶來了因成本太高而在現(xiàn)實(shí)中根本無法推廣、應(yīng)用，使之受到了限制和阻礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服上述缺陷，設(shè)計(jì)、研制一種新型復(fù)合材料板材及成型方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材成型方法，步驟包括(1)先澆注上層的耐磨層；(2)在下層布置碳纖維層；(3)在中間澆注環(huán)氧樹脂粉煤灰層；(4)在適當(dāng)溫度下初凝、成型。
本發(fā)明又一技術(shù)方案是成型方法中使用的環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材，其主要技術(shù)特征在于環(huán)氧樹脂粉煤灰由環(huán)氧樹脂、固化劑、丙酮稀釋劑、粉煤灰組成。
其進(jìn)一步的技術(shù)方案是環(huán)氧樹脂粉煤灰材料體積比為環(huán)氧樹脂∶固化劑∶丙酮稀釋劑∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果在于通過在環(huán)氧樹脂當(dāng)中加入一定量的粉煤灰而使其成本大大降低，同時(shí)按照特定的體積比并按照一定的工藝步驟制成板材包括橋面板，而這種橋面板能夠承載極大的負(fù)荷，又大大減輕了自身重量，使各架橋速度加快，機(jī)動(dòng)性增強(qiáng)，同時(shí)環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料耐腐蝕，適應(yīng)于軍用橋梁在各種惡劣環(huán)境下都能架設(shè)的要求；改變了過去復(fù)合材料只能作為粘貼、補(bǔ)漏用的局限，轉(zhuǎn)而成為主要承重構(gòu)件。因此，這種板材還可用于各種其它場(chǎng)合。而本發(fā)明的成型方法簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，可現(xiàn)場(chǎng)澆注，也可在工廠預(yù)制。
板材成型方法中的耐磨層使用的是“改性乳化瀝青稀漿養(yǎng)護(hù)技術(shù)”(交通部2001年度西部建設(shè)科技項(xiàng)目)。目的在于增強(qiáng)橋面板的耐磨性能，增加橋板使用壽命、保護(hù)主要受力的樹脂粉煤灰層。
在環(huán)氧樹脂粉煤灰中加入短玻璃纖維，大大改善了環(huán)氧樹脂粉煤灰的力學(xué)性能。環(huán)氧樹脂∶固化劑＝1∶0.25是固定的，一種樹脂對(duì)應(yīng)相應(yīng)的固化劑且比例固定，作用是作為樹脂聚合反映的催化劑和反映劑。丙酮稀釋劑的比例影響反映速度，比例過大會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間不能固化，過小則導(dǎo)致環(huán)氧樹脂不能正常稀釋，影響攪拌。粉煤灰之所以采取該比例是考慮到價(jià)格因素和工藝性，比例太小不能夠有效降低成本，比例大于1.5時(shí)則與環(huán)氧樹脂不能正常伴和，粉煤灰還能夠控制環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)速度。
具體而言1、材料質(zhì)量輕，密度為混凝土的50％左右；加之比強(qiáng)大，能夠大大減輕構(gòu)件自重；2、可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)澆注，成型方便；養(yǎng)護(hù)時(shí)間短，一般7天左右，高溫條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)間只有幾個(gè)小時(shí)，可大大縮短工期；3、熱膨脹系數(shù)接近混凝土，能夠較好的實(shí)現(xiàn)同混凝土的協(xié)同工作；4、材料強(qiáng)度(特別是抗拉強(qiáng)度)高，可以實(shí)現(xiàn)普通材料很難實(shí)現(xiàn)的功能；
5、與鋼材比有更好的耐腐蝕性以及抗疲勞性，自振頻率高，不容易引起自振，結(jié)構(gòu)安全性好。


圖1——本發(fā)明板材(橋面板)結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2——澆注過程示意圖。
附價(jià)格對(duì)比表(試驗(yàn)構(gòu)件)

其中纖維價(jià)格與環(huán)氧樹脂相當(dāng)(未列出)。粉煤灰價(jià)格與環(huán)氧樹脂價(jià)格相差比較懸殊，故忽略不計(jì)。
具體實(shí)施例方式
如圖2所示，先在自制模具4中的上層進(jìn)行耐磨層1澆注，耐磨層1是改性乳化瀝青稀漿；然后，在下層進(jìn)行碳纖維層3的鋪設(shè)；再在中間一層澆注含短玻璃纖維的環(huán)氧樹脂粉煤灰層2，短纖維能夠大大改善環(huán)氧樹脂粉煤灰的力學(xué)性能，且玻璃纖維的價(jià)格與環(huán)氧樹脂相當(dāng)，不會(huì)增加成本；在適當(dāng)溫度20～25℃下進(jìn)行初凝，即板材(橋面板)成型。
復(fù)合材料即環(huán)氧樹脂粉煤灰層2中的各種材料成份比即體積比為環(huán)氧樹脂∶固化劑∶丙酮稀釋劑∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。粉煤灰為自然密實(shí)狀態(tài)。
而碳纖維層3鋪設(shè)的多少包括厚度、面積等，應(yīng)當(dāng)根據(jù)橋梁受力要求來決定，從而既達(dá)到強(qiáng)度要求，又大幅減少碳纖維的使用量，降低成本，使橋梁更經(jīng)濟(jì)。
由此制成的橋面板特別適用于軍用橋梁在架設(shè)速度、機(jī)動(dòng)性、耐腐蝕等方面的要求。
本發(fā)明的本質(zhì)內(nèi)容并不僅僅局限于實(shí)施例的描述。
權(quán)利要求
1.環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材成型方法，步驟包括(1)先澆注上層的耐磨層；(2)在下層布置碳纖維層；(3)在中間澆注環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料層；(4)在適當(dāng)溫度下初凝、成型。
2.成型方法中使用的環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材，其特征在于環(huán)氧樹脂粉煤灰由環(huán)氧樹脂、固化劑、丙酮稀釋劑、粉煤灰組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合板材，其材料體積比為環(huán)氧樹脂∶固化劑∶丙酮稀釋劑∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材成型方法，其特征在于環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料含短纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料板材成型方法，其特征在于耐磨層采用的是改性乳化瀝青稀漿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用環(huán)氧樹脂粉煤灰復(fù)合材料制成板材及成型方法。采用先澆注上層的耐磨層，下層布置碳纖維層，中間澆注環(huán)氧樹脂粉煤灰層，然后初凝、成型。其環(huán)氧樹脂粉煤灰材料由環(huán)氧樹脂、固化劑、丙酮稀釋劑、粉煤灰組成，其材料體積比為環(huán)氧樹脂∶固化劑∶丙酮稀釋劑∶粉煤灰＝1∶0.25∶0.15∶1.5。通過在環(huán)氧樹脂中加入粉煤灰而使其成本大大降低，按照特定體積比制成的板材包括橋面板能夠承載極大的負(fù)荷，大大減輕了自身重量，使架橋速度加快，機(jī)動(dòng)性增強(qiáng)，同時(shí)又耐腐蝕，適合于軍用橋梁在各種惡劣環(huán)境下的要求，改變過去復(fù)合材料只能作為粘貼、補(bǔ)漏用料的局限，轉(zhuǎn)而成為主要承重構(gòu)件，且這種板材還可用于各種其它場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B29C39/10GK1644346SQ20051003828
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2005年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者趙啟林, 殷惠光, 江克斌, 金廣謙, 姚冰 申請(qǐng)人:趙啟林, 殷惠光