Что означает Tg для конструкционного эпоксида
Температура стеклования (Tg) эпоксида — это диапазон температур, в котором отвержденная смола переходит из жесткого стеклообразного твердого состояния в более мягкое резиноподобное. Ниже Tg полимерная сетка жесткая и несущая; выше Tg модуль резко падает, ползучесть ускоряется, и адгезив больше не может надежно передавать усилие между углеродным волокном и основанием. Для внешне армированных систем CFRP Tg адгезива, таким образом, задает верхний предел рабочей температуры, которую может выдержать усиление. Указание конструкционного эпоксида без подтверждения его Tg — одна из самых распространенных и самых серьезных ошибок в проектах CFRP.
Почему Tg определяет производительность CFRP
В мокрой укладке CFRP-обертки пропиточный эпоксид выполняет три задачи: пропитывает ткань, связывает композит с бетоном и передает сдвиг между волокнами и основанием. Все три зависят от сохранения жесткости смолы. Когда температура смолы приближается к Tg, ее модуль накопления может упасть на порядок, прочность сцепления снижается, а эффективная деформация в волокнах оказывается значительно ниже расчетного значения ACI 440.2R. Результатом является тихая потеря несущей способности, которая часто остается незамеченной до момента нагрузки в жаркий день. Tg — это не маркетинговое число; это температурный обрыв, от которого конструкция должна держаться подальше.
Требования норм и запас по Tg
ACI 440.2R требует, чтобы максимальная длительная рабочая температура усиливаемого элемента оставалась ниже Tg адгезива с безопасным запасом. Широко принятое соглашение — запас 15°C: расчетная рабочая температура не должна превышать Tg минус 15°C. Критерии приемки ICC-ES и GB 50367 занимают аналогичную позицию, требуя, чтобы Tg адгезива был указан по данным DMA (ASTM E1640 / ISO 6721) и превышал расчетную температуру на определенную величину. Для большинства внутренних помещений и защищенных наружных элементов Tg не менее 60°C удовлетворяет этому правилу при типичной пиковой температуре поверхности 45°C.
Пропиточный адгезив FSE 322: Tg не менее 60°C
FidStrong FSE 322 — это пропиточный конструкционный эпоксид, используемый в мокрой укладке углеродной ткани FSC. Он разработан для нанесения на месте методом мокрой укладки, с Tg не менее 60°C при отверждении в стандартных условиях (7 дней при 23°C или эквивалентно). Это делает его пригодным для большинства применений по усилению зданий и мостов, где расчетные температуры поверхности остаются ниже 45°C. Для режимов отверждения при более низких температурах или с ускоренным графиком подтвердите фактический Tg методом DMA на образцах, отвержденных на месте, поскольку Tg чувствителен к фактической температуре и времени отверждения — смола с номинальным Tg не менее 60°C при 23°C/7 дней достигнет более низкого Tg при отверждении при 10°C.
Выбор правильного адгезива по рабочей температуре
| Расчетная температура поверхности | Требуемый Tg (минимум) | Рекомендуемая система |
|---|---|---|
| До 40°C (внутри помещения, в тени) | 55°C | FSE 322 + FSE 302 эпоксидный праймер |
| До 45°C (снаружи, под навесом) | 60°C | FSE 322 (стандартное отверждение) |
| До 55°C (прямое солнце, темная поверхность) | 70°C | FSE 322 с пост-отверждением или вариант с высоким Tg |
| Выше 55°C (промышленные горячие зоны) | по расчету | Проконсультируйтесь с FidStrong; рассмотрите механическую защиту |
Для склеивания пластин FSE 362 адгезив для пластин имеет собственный рейтинг Tg — убедитесь, что он соответствует тому же правилу запаса, прежде чем указывать его для горячих условий.
Проверка Tg на месте
Tg, указанный в техническом паспорте, отражает конкретный режим отверждения. Условия на месте редко совпадают точно. Для ответственных проектов или проектов в жарких условиях отлейте образцы-балки из фактической смешанной партии, отвердите их параллельно с работами и испытайте методом DMA или DSC. Пост-отверждение в течение 24-48 часов при 40-50°C повысит фактический Tg FSE 322 до его полного потенциала и является хорошей практикой, когда расчетная температура приближается к пределу Tg. Всегда записывайте историю отверждения вместе с результатом Tg.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли использовать эпоксид выше его Tg?
Нет для передачи нагрузки. Выше Tg прочность сцепления и передача сдвига быстро ухудшаются. Если пиковая рабочая температура превышает Tg минус 15°C, либо выберите адгезив с более высоким Tg, добавьте тепловую защиту или существенно снизьте расчетные характеристики системы.
Снижает ли более быстрое отверждение Tg?
Да. Tg зависит от степени отверждения. Быстрое отверждение при низкой температуре оставляет сетку недоотвержденной, и Tg оказывается ниже значения из технического паспорта. Всегда подтверждайте Tg на образцах, отвержденных по фактическому графику на месте.
Какой Tg нужен для конструкций, подверженных воздействию огня?
Tg эпоксида сам по себе не может защитить CFRP при пожаре. Для элементов с требуемым пределом огнестойкости комбинируйте соответствующий нормам адгезив с огнезащитным покрытием, рассчитанным на требуемый предел, и предполагайте, что CFRP неактивен во время пожара.