钢筋混凝土结构修复的相容性研究项目摘要

本项目提出了与钢筋蚀率相关的钢筋及其粘结性能的本构关系；揭示了钢筋混凝土构件结构性能退化特征：达到了评价锈蚀后钢筋混凝土构件可靠度的目的。从研究修复材料早期力学性能着手，建立了与时间效应相关的收缩、拉徐变等数学模型和预计约束收缩效应的分析方法；明确了克服修材料与原混凝土物理力学性能不相容的途径。从轴压柱的钢筋动态锈蚀过程研究着手，明确了锈蚀引起的内力重分布过程和承载能力退化机理；研究了修复材料力学性能和卸载程度对修复柱承载能力影响。从混凝土内钢筋锈蚀的电化学机理着手，研究了模拟实际气候条件的耐久性加速试验方法，提出了不相容的修复材料物理性能将造成修复后钢筋内明显的宏电池现象，引起钢筋部加速锈蚀。 2100433B

在聚合物共混物制备完成之后，可以对组分之间的相容性进行测定和研究。测定相容性的方法有玻璃化转变温度法、红外法、电镜法、浊点法、反相色谱法等。

相容性玻璃化转变温度法

用测定共混物的玻璃化转变温度T_g，并与单一组分玻璃化温度进行对比的方法，是测定与研究共混组分相容性的最常用的方法。

一般可采用动态力学性能方法测定玻璃化转变时的力学损耗峰，作为7 的表征。共混物的7 峰与单一组分的丁8峰的关系，可以有三种基本情况，如图1所示。

部分相容的聚合物，其共混物为两相体系。聚合物对部分相容的判据，是两种聚合物的共混物具有两个T_g，且两个T_g峰较每一种聚合物自身的T_g峰更为接近。在聚合物共混体系中，最具应用价值的体系是两相体系。由于部分相容的聚合物，其共混物为两相体系，相应地，研究者对于部分相容体系也给予了更多的关注，成为研究的重点。

还有许多聚合物对是不相容的。不相容聚合物的共混物也有两个T_g峰，而且，两个T_g峰的位置与每一种聚合物自身的T_g峰是基本相同的。

除了动态力学性能测试方法外，其它可用于测定玻璃化转变温度的方法，如DSC法，也可以用来表征共混组分之间的相容性。

相容性红外光谱法

红外光谱法也可以用于共混组分的相容性研究。对于具有一定相容性的共混体系，各组分之间彼此相互作用，会使共混物的红外光谱谱带与单一组分的谱带相比，发生一定的偏移。偏移主要发生在某些基团的谱带位置上。当共混组分之间生成氢键时，偏移会更为明显。

相容性电镜法

采用电子显微镜拍摄的共混物形态照片，也可用于研究共混组分之间的相容性。一般来说，当共混组分之间相容性较好，且形成了一定厚度的界两过渡层时，在电镜上可观测到两相之间界面较为模糊。

此外，当共混工艺相同时，相容性好的共混体系其分散相粒径也较为细小。电镜法可与其它表征方法合并使用，作为相容性的辅助表征方式。

相容性浊点法

两种聚合物形成的共混物，往往不能在任意的配比和温度下实现彼此相容。有一些聚合物对，只能在一定的配比和温度范围内是完全相容（形成均相体系）的，超出此范围，就会发生相分离，变为两相体系。按照相分离温度的不同，又分为具有“低临界相容温度”（LCST）与“高临界相容温度”（UCST）两大类型，如图2所示 。

共混物的相分离温度和发生相分离的组成的关系图，被称为共混物的相图。共混物相图所表征的相分离行为,显然可以用来研究共混组分之间的相容性。

当共混物由均相体系变为两相体系时，其透光率会发生变化，这一相转变点就被称为浊点，且可以用测定浊点的方法测定出来。浊点法在对于相容性进行理论研究时，是常用的方法。

相容性反相色谱法

将反相色谱法用于研究共混体系的相容性，其方法也是测定共混组分的相分离行为。

反相色谱法以某种小分子作为"探针分子"，测定体系的保留体积（V_g）。当共混物发生相分离时，探针分子的保留机制发生变化，使得lgV_g-1/T偏离直线。在发生拐点之处，就是共混体系出现相态变化之处。对于一些折光指数相近的共混组分，无法用浊点法测定相分离行为，则可以用反相色谱法进行测定。

例如,在电容器中,用聚丙烯薄膜和绝缘油组成的绝缘系统来消除气隙以提高工作场强；油膏填充通信电缆组成的绝缘系统可防止潮气沿电缆纵向扩散损伤电缆绝缘而中断通信；电机绕组用的电磁线和浸渍材料配合使用可以提高电机运行可靠性并延长其使用寿命。在上述几例中，选择绝缘油、油膏、浸渍材料的类型时，要求它们分别和聚丙烯薄膜、通信电缆绝缘材料、电磁线的绝缘层有良好的相容性。若相容性不好，无论绝缘系统的其他性能提高多少也不能组合使用。确定相容性的目的是筛除那些无应用价值的绝缘组合。对于相容性好的组合，才进一步研究其他性能以确定该系统是否可用。评价绝缘系统的相容性的方法和实验条件往往不同，检验同一绝缘系统的相容性也可以采用不同的方法和实验条件。聚丙烯薄膜和绝缘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，或用绝缘系统的击穿场强随时间的变化率来表示；石油膏和通信电缆绝缘的相容性可用通信电缆绝缘与油膏作用下的开裂率、断裂伸长率或其剩余抗张强度等表示；电磁线和浸渍材料的相容性可以用其热老化时某些物理、化学及电性能随时间的变化率来表示。常用的绝缘系统的相容性的试验方法及技术指标由国际标准和国家标准规定。

从热力学角度来看，聚合物的相容性就是聚合物之间的相互溶解性，是指两种聚合物形成均相体系的能力。若两种聚合物可以任意比例形成分子水平均匀的均相体系，则是完全相容；如硝基纤维素-聚丙烯酸的甲脂体系。若是两种聚合物仅在一定的组成范围内才能形成稳定的均相体系，则是部分相容。如部分相容性很小，则为不相容，如聚苯乙烯-聚丁二烯体系。

相容与否决定于混合物的混合过程中的自由能变化是否小于0。即要求△G=△H-T△S<0。对于聚合物的混合，由于高分子的分子量很大，混合时熵的变化很小，而高分子-高分子混合过程一般都是吸热过程，即△H为正值，因此要满足△G<0是困难的。△G往往是正的，因而绝大多数共混高聚物都不能达到分子水平的混合，或者是不相容的，形成非均相体系。但共混高聚物在某一温度范围内能相容，像高分子溶液一样，有溶解度曲线，具有最高临界相容温度(UCST)和最低临界相容温度(LCST),这与小分子共存体系存在最低沸点和最高沸点类似。大部分聚合物共混体系具有最低临界相容温度，这是聚合物之间相容性的一个重要特点。