鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)的相容性研究項(xiàng)目摘要

本項(xiàng)目提出了與鋼筋蝕率相關(guān)的鋼筋及其粘結(jié)性能的本構(gòu)關(guān)系；揭示了鋼筋混凝土構(gòu)件結(jié)構(gòu)性能退化特征：達(dá)到了評(píng)價(jià)銹蝕后鋼筋混凝土構(gòu)件可靠度的目的。從研究修復(fù)材料早期力學(xué)性能著手，建立了與時(shí)間效應(yīng)相關(guān)的收縮、拉徐變等數(shù)學(xué)模型和預(yù)計(jì)約束收縮效應(yīng)的分析方法；明確了克服修材料與原混凝土物理力學(xué)性能不相容的途徑。從軸壓柱的鋼筋動(dòng)態(tài)銹蝕過(guò)程研究著手，明確了銹蝕引起的內(nèi)力重分布過(guò)程和承載能力退化機(jī)理；研究了修復(fù)材料力學(xué)性能和卸載程度對(duì)修復(fù)柱承載能力影響。從混凝土內(nèi)鋼筋銹蝕的電化學(xué)機(jī)理著手，研究了模擬實(shí)際氣候條件的耐久性加速試驗(yàn)方法，提出了不相容的修復(fù)材料物理性能將造成修復(fù)后鋼筋內(nèi)明顯的宏電池現(xiàn)象，引起鋼筋部加速銹蝕。 2100433B

在聚合物共混物制備完成之后，可以對(duì)組分之間的相容性進(jìn)行測(cè)定和研究。測(cè)定相容性的方法有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度法、紅外法、電鏡法、濁點(diǎn)法、反相色譜法等。

相容性玻璃化轉(zhuǎn)變溫度法

用測(cè)定共混物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度T_g，并與單一組分玻璃化溫度進(jìn)行對(duì)比的方法，是測(cè)定與研究共混組分相容性的最常用的方法。

一般可采用動(dòng)態(tài)力學(xué)性能方法測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)的力學(xué)損耗峰，作為7 的表征。共混物的7 峰與單一組分的丁8峰的關(guān)系，可以有三種基本情況，如圖1所示。

部分相容的聚合物，其共混物為兩相體系。聚合物對(duì)部分相容的判據(jù)，是兩種聚合物的共混物具有兩個(gè)T_g，且兩個(gè)T_g峰較每一種聚合物自身的T_g峰更為接近。在聚合物共混體系中，最具應(yīng)用價(jià)值的體系是兩相體系。由于部分相容的聚合物，其共混物為兩相體系，相應(yīng)地，研究者對(duì)于部分相容體系也給予了更多的關(guān)注，成為研究的重點(diǎn)。

還有許多聚合物對(duì)是不相容的。不相容聚合物的共混物也有兩個(gè)T_g峰，而且，兩個(gè)T_g峰的位置與每一種聚合物自身的T_g峰是基本相同的。

除了動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)試方法外，其它可用于測(cè)定玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的方法，如DSC法，也可以用來(lái)表征共混組分之間的相容性。

相容性紅外光譜法

紅外光譜法也可以用于共混組分的相容性研究。對(duì)于具有一定相容性的共混體系，各組分之間彼此相互作用，會(huì)使共混物的紅外光譜譜帶與單一組分的譜帶相比，發(fā)生一定的偏移。偏移主要發(fā)生在某些基團(tuán)的譜帶位置上。當(dāng)共混組分之間生成氫鍵時(shí)，偏移會(huì)更為明顯。

相容性電鏡法

采用電子顯微鏡拍攝的共混物形態(tài)照片，也可用于研究共混組分之間的相容性。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)共混組分之間相容性較好，且形成了一定厚度的界兩過(guò)渡層時(shí)，在電鏡上可觀測(cè)到兩相之間界面較為模糊。

此外，當(dāng)共混工藝相同時(shí)，相容性好的共混體系其分散相粒徑也較為細(xì)小。電鏡法可與其它表征方法合并使用，作為相容性的輔助表征方式。

相容性濁點(diǎn)法

兩種聚合物形成的共混物，往往不能在任意的配比和溫度下實(shí)現(xiàn)彼此相容。有一些聚合物對(duì)，只能在一定的配比和溫度范圍內(nèi)是完全相容（形成均相體系）的，超出此范圍，就會(huì)發(fā)生相分離，變?yōu)閮上囿w系。按照相分離溫度的不同，又分為具有“低臨界相容溫度”（LCST）與“高臨界相容溫度”（UCST）兩大類(lèi)型，如圖2所示 。

共混物的相分離溫度和發(fā)生相分離的組成的關(guān)系圖，被稱(chēng)為共混物的相圖。共混物相圖所表征的相分離行為,顯然可以用來(lái)研究共混組分之間的相容性。

當(dāng)共混物由均相體系變?yōu)閮上囿w系時(shí)，其透光率會(huì)發(fā)生變化，這一相轉(zhuǎn)變點(diǎn)就被稱(chēng)為濁點(diǎn)，且可以用測(cè)定濁點(diǎn)的方法測(cè)定出來(lái)。濁點(diǎn)法在對(duì)于相容性進(jìn)行理論研究時(shí)，是常用的方法。

相容性反相色譜法

將反相色譜法用于研究共混體系的相容性，其方法也是測(cè)定共混組分的相分離行為。

反相色譜法以某種小分子作為"探針?lè)肿?，測(cè)定體系的保留體積（V_g）。當(dāng)共混物發(fā)生相分離時(shí)，探針?lè)肿拥谋Ａ魴C(jī)制發(fā)生變化，使得lgV_g-1/T偏離直線。在發(fā)生拐點(diǎn)之處，就是共混體系出現(xiàn)相態(tài)變化之處。對(duì)于一些折光指數(shù)相近的共混組分，無(wú)法用濁點(diǎn)法測(cè)定相分離行為，則可以用反相色譜法進(jìn)行測(cè)定。

例如,在電容器中,用聚丙烯薄膜和絕緣油組成的絕緣系統(tǒng)來(lái)消除氣隙以提高工作場(chǎng)強(qiáng)；油膏填充通信電纜組成的絕緣系統(tǒng)可防止潮氣沿電纜縱向擴(kuò)散損傷電纜絕緣而中斷通信；電機(jī)繞組用的電磁線和浸漬材料配合使用可以提高電機(jī)運(yùn)行可靠性并延長(zhǎng)其使用壽命。在上述幾例中，選擇絕緣油、油膏、浸漬材料的類(lèi)型時(shí)，要求它們分別和聚丙烯薄膜、通信電纜絕緣材料、電磁線的絕緣層有良好的相容性。若相容性不好，無(wú)論絕緣系統(tǒng)的其他性能提高多少也不能組合使用。確定相容性的目的是篩除那些無(wú)應(yīng)用價(jià)值的絕緣組合。對(duì)于相容性好的組合，才進(jìn)一步研究其他性能以確定該系統(tǒng)是否可用。評(píng)價(jià)絕緣系統(tǒng)的相容性的方法和實(shí)驗(yàn)條件往往不同，檢驗(yàn)同一絕緣系統(tǒng)的相容性也可以采用不同的方法和實(shí)驗(yàn)條件。聚丙烯薄膜和絕緣油的相容性一般可用薄膜的吸油率或其在油中的溶解度等表示，或用絕緣系統(tǒng)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)隨時(shí)間的變化率來(lái)表示；石油膏和通信電纜絕緣的相容性可用通信電纜絕緣與油膏作用下的開(kāi)裂率、斷裂伸長(zhǎng)率或其剩余抗張強(qiáng)度等表示；電磁線和浸漬材料的相容性可以用其熱老化時(shí)某些物理、化學(xué)及電性能隨時(shí)間的變化率來(lái)表示。常用的絕緣系統(tǒng)的相容性的試驗(yàn)方法及技術(shù)指標(biāo)由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

從熱力學(xué)角度來(lái)看，聚合物的相容性就是聚合物之間的相互溶解性，是指兩種聚合物形成均相體系的能力。若兩種聚合物可以任意比例形成分子水平均勻的均相體系，則是完全相容；如硝基纖維素-聚丙烯酸的甲脂體系。若是兩種聚合物僅在一定的組成范圍內(nèi)才能形成穩(wěn)定的均相體系，則是部分相容。如部分相容性很小，則為不相容，如聚苯乙烯-聚丁二烯體系。

相容與否決定于混合物的混合過(guò)程中的自由能變化是否小于0。即要求△G=△H-T△S<0。對(duì)于聚合物的混合，由于高分子的分子量很大，混合時(shí)熵的變化很小，而高分子-高分子混合過(guò)程一般都是吸熱過(guò)程，即△H為正值，因此要滿足△G<0是困難的。△G往往是正的，因而絕大多數(shù)共混高聚物都不能達(dá)到分子水平的混合，或者是不相容的，形成非均相體系。但共混高聚物在某一溫度范圍內(nèi)能相容，像高分子溶液一樣，有溶解度曲線，具有最高臨界相容溫度(UCST)和最低臨界相容溫度(LCST),這與小分子共存體系存在最低沸點(diǎn)和最高沸點(diǎn)類(lèi)似。大部分聚合物共混體系具有最低臨界相容溫度，這是聚合物之間相容性的一個(gè)重要特點(diǎn)。