常見FRP缺陷與原因分析
FRP缺陷很多,為方便各位讀者對比外文資料中關于FRP缺陷的描述,筆者這里將常見的FRP缺陷的中英文列舉如下:砂眼、針孔、剝離、片狀(<30mm2)剝落、塊狀(≥30mm2)剝落、鼓泡隆起、膨潤溶漲、軟化、變色、白化、粉化、龜裂、銀紋、深裂紋、磨損/損耗、線性外部損傷、點狀外部損傷、變形、脆化、翹曲、表面發黏。
FRP設計上導致缺陷的可能的原因有基材含水量超標、基材設備整體處于動態或施工后設備本身變形、基材設備內應力未消除導致施工后應力集中釋放、設備整體受撞擊或沖擊、介質高速流動且流速變化、介質流體沖擊FRP器壁的角度位置發生變化、FRP內外溫差變化頻率過大、FRP內外壓差劇烈變化等。
使用FRP過程中導致缺陷的可能的原因有搬運或安裝不當、外部重量沖擊、運輸過程熱量沖擊、點檢損傷、儲存不當等。
使用過程由環境導致缺陷的可能原因有氣候、藥品介質浸透、使用環境中介質的溶出、使用過程中FRP中物質的析出、使用過程中藥物介質本身的化學變化、使用過程中藥物介質的溶漲膨潤、藥物本身受環境應力影響、藥物介質中含預先未知有的固體狀的雜質并產生FRP內壁沖擊、動態藥物介質、介質流動過程可能帶來的靜電等。
分析每種缺陷的可能原因,在每個環節進行預防工作;一旦發生某種缺陷,大部分可以有補救措施,如不能補救,也需分析出原因,在下一次成型操作上避免同樣缺陷;具體的對策措施根據原因各不相同,在此不贅述。
施工中導致缺陷的可能的原因有氣泡未趕凈、異物混入、含浸不足、膜厚不足、膜厚過大、基材處理不足、底涂層與基材附著力不夠、樹脂固化不充分、發熱過大或發熱集中、空干劑未加或不足等。
從產生氣泡的來源來分類。
(1)樹脂本身產生的氣泡,有兩種,主要是“鈷水/過氧化甲乙酮”加進去后,氧化還原反應,常溫固化體系,氣泡是必定有,只是多少的問題。
(2)外界導入的氣泡,這里就有很多來源:攪拌帶入的、層鋪時布沒拉平、基材的不平整、纖維空隙、壓趕氣泡時等。
先分析(1),由樹脂本身帶入的氣泡,怎么去大限度降低這個因素,從以下幾點入手。
①樹脂本身的黏度。黏度大,氣泡肯定難以逸出,但是黏度大小是樹脂商決定的,因此工程方是不可能去改變什么,千萬不要動不動就以加苯乙烯稀料來解決黏度大導致的施工困難,加入過多苯乙烯,終的FRP過脆,力學性能和耐腐蝕性能都受到嚴重影響。乙烯基酯樹脂選擇的稀料,一般為苯乙烯,不可選擇丙酮、甲苯、二甲苯、甲乙酮、環己酮等作為稀料,應在混合配料時同促進劑一起加入,不可超過樹脂供應商規定的上限。在整體強度和耐熱要求較為苛刻的地方,不可隨意添加苯乙烯稀料,需要得到樹脂供應商的同意。
②樹脂商本身在樹脂中是否添加有消泡劑之類的助劑。絕大部分常規的樹脂產品,是不會添加的,那樣無疑會增加成本,但有特殊要求的客戶可選擇補加。加了消泡劑的話,肯定對消泡有幫助。這個一般只有供應商告訴你,你才知道,否則作為施工者是不可能知道的。
③樹脂固化體系。這是相當重要的一點,樹脂本身的活性,施工者是沒法決定的,但是你可以決定使用的固化體系。一般的藍白水體系,氣泡肯定會較多,尤其是目前市面上過氧化甲乙酮的雙氧水含量普遍較高的現狀下,氣泡都很多。
④使用BPO和DMA體系,沒有多少氣泡,但是有更多的弊端,相比藍白水體系,其常溫固化固化度不足、固化物泛黃等。
⑤目前國內一些廠家已經推出“無氣泡固化劑”。
再分析(2),外界導入的氣泡需要降到蕞低,主要注意如下一些細節。
①藍白水的配比合理;氣泡的逸出需要一定時間,樹脂需要熟化后再使用。
②壓趕氣泡的工夫是鍛煉出來的,更是工人的責任心的體現。
③“工欲善其事,必先利其器”。壓趕氣泡,不僅需要采用毛刷或硬毛豬鬃輥,必要時還需使用四氟輥、金屬輥,刮刀等工具。
④不要過于追求積層的速度,不要過于追求鋪布的速度,那樣必定會有氣泡的。蕞底層的氣泡,尤其是小氣泡形成了,開始沒趕壓*,到積了幾層之后,就很難再趕走了。
⑤纖維的選擇也很重要,布不易浸透,氈較容易浸透,規格越大的纖維連續材料,越難脫泡,越需要工人的責任心,越需要配料人員把握可使時間的尺度。
⑥如果施工時不是使用樹脂膠液,而是使用樹脂膠料,即樹脂中加入了粉料,這樣的話,粉料的加入不利于氣泡的逸出;在桶里面加入粉料攪拌時,攪拌桿太淺,容易導入過多氣泡。
⑦不平整的特殊部位,更容易擠壓縫隙,導致氣泡難易逸出,這時需要施工監督者認真監督,一定要用膩子或其他必要的辦法將其補平填實,否則后面再想趕凈氣泡幾乎不可能了。
⑧搭接邊界時刷樹脂和趕氣泡時,也是易產生氣泡的時候,這時需要工人不要嫌麻煩,在搭邊地方多重復地壓幾遍。
⑨表面氈上面涂時,面涂的樹脂含量不要太省,加入過多粉料肯定會不利于終的氣泡逸出和平整度。
⑩通常施工人員作假的方法,或者說掩蓋瑕疵的方法主要是加入黑色或者其他有色的粉料,使終的FRP看不透,下面或底下的氣泡,即便有,業主和監理也看不出來了。挑氣泡的毛病只能僅僅在表面那一層可以看得出來的地方挑了。
對于VER-FRP手糊成型時小氣泡的清除,前提是先做好壓趕氣泡工作,除此之外,可以繼續改善的方向有如下幾個。
①在雙氧水含量較低的過氧化甲乙酮或者“無氣泡”固化劑上做文章。
②樹脂加完“藍白水”后,熟化時間拉長些,對于看不見的小氣泡的逸出有好處,這就需要盡量達到凝膠慢、凝膠之后固化快的效果,否則熟化時間拉長了,施工時間就不夠用了。
③嘗試消泡劑的添加,但這會增加成本。
④纖維的不同,遮蓋效果也不同,對終看到的小氣泡多少也有感官上的影響,這就是很多人在面涂上加一兩層表面氈,乃至做成深色面層的原因。
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