ما تعنيه Tg للإيبوكسي الإنشائي
درجة حرارة التحول الزجاجي (Tg) للإيبوكسي هي نطاق درجة الحرارة الذي يتغير فيه الراتنج المعالج من مادة صلبة زجاجية صلبة إلى حالة مطاطية أكثر ليونة. تحت Tg تكون شبكة البوليمر صلبة وقادرة على تحمل الأحمال؛ فوق Tg ينخفض معامل المرونة بشكل حاد، ويتسارع الزحف، ولا يمكن للمادة اللاصقة نقل القوة بشكل موثوق بين ألياف الكربون والركيزة. بالنسبة لأنظمة CFRP الملصقة خارجيًا، تحدد Tg المادة اللاصقة الحد الأعلى لدرجة حرارة الخدمة التي يمكن للتقوية تحملها. تحديد إيبوكسي إنشائي دون تأكيد Tg هو أحد أكثر الإغفالات شيوعًا - والأكثر تأثيرًا - في مشاريع CFRP.
لماذا تتحكم Tg في أداء CFRP
في غلاف CFRP بالتشريب الرطب، يقوم إيبوكسي التشريب بثلاث مهام: تشريب النسيج، وربط المركب بالخرسانة، ونقل القص بين الألياف والركيزة. كل هذه المهام تعتمد على بقاء الراتنج صلبًا. عندما تقترب درجة حرارة الراتنج من Tg، يمكن أن ينخفض معامل التخزين بدرجة كبيرة، وتنخفض قوة الرابطة، وينخفض الإجهاد الفعال في الألياف إلى أقل بكثير من قيمة التصميم وفق ACI 440.2R. والنتيجة هي فقدان هادئ للقدرة غالبًا ما يمر دون أن يلاحظه أحد حتى حدوث حدث تحميل في يوم حار. Tg ليس رقمًا تسويقيًا - إنه منحنى درجة الحرارة الذي يجب أن يبقى التصميم بعيدًا عنه.
متطلبات الكود وهامش Tg
يتطلب ACI 440.2R أن تظل درجة حرارة الخدمة القصوى المستدامة للعنصر المقوى أقل من Tg للمادة اللاصقة بهامش أمان. الاتفاقية المعتمدة على نطاق واسع هي هامش 15 درجة مئوية: يجب ألا تتجاوز درجة حرارة الخدمة التصميمية Tg ناقص 15 درجة مئوية. معايير القبول ICC-ES و GB 50367 تتخذ موقفًا مشابهًا، حيث تتطلب الإبلاغ عن Tg للمادة اللاصقة بواسطة DMA (ASTM E1640 / ISO 6721) وأن تتجاوز درجة حرارة التصميم بمقدار محدد. بالنسبة لمعظم الأماكن الداخلية للمباني والأعضاء الخارجية المحمية، فإن Tg لا تقل عن 60 درجة مئوية تفي بهذه القاعدة مقابل درجة حرارة سطح قصوى نموذجية تبلغ 45 درجة مئوية.
مادة التشريب اللاصقة FSE 322: Tg لا تقل عن 60 درجة مئوية
FidStrong FSE 322 هو الإيبوكسي الإنشائي المستخدم في التشريب الرطب لنسيج ألياف الكربون FSC. تم تركيبه للتشريب الرطب في الموقع، مع Tg لا تقل عن 60 درجة مئوية عند المعالجة تحت الظروف القياسية (7 أيام عند 23 درجة مئوية، أو ما يعادلها). هذا يجعله مناسبًا لغالبية تطبيقات تقوية المباني والجسور حيث تبقى درجات حرارة السطح التصميمية أقل من 45 درجة مئوية. بالنسبة لجداول المعالجة الأكثر برودة أو الأسرع، تأكد من Tg المحقق بواسطة DMA على عينات معالجة في الموقع، لأن Tg حساس لدرجة حرارة ووقت المعالجة الفعليين - الراتنج المصنف بـ Tg لا تقل عن 60 درجة مئوية عند 23 درجة مئوية/7 أيام سيصل إلى Tg أقل إذا تمت معالجته عند 10 درجات مئوية.
اختيار المادة اللاصقة المناسبة حسب درجة حرارة الخدمة
| درجة حرارة السطح التصميمية | Tg المطلوبة (الحد الأدنى) | النظام الموصى به |
|---|---|---|
| حتى 40 درجة مئوية (داخلي، مظلل) | 55 درجة مئوية | FSE 322 + طبقة أساس إيبوكسية FSE 302 |
| حتى 45 درجة مئوية (خارجي محمي) | 60 درجة مئوية | FSE 322 (معالجة قياسية) |
| حتى 55 درجة مئوية (شمس مباشرة، سطح داكن) | 70 درجة مئوية | FSE 322 مع معالجة لاحقة، أو متغير عالي Tg |
| فوق 55 درجة مئوية (مناطق حارة صناعية) | حسب التحليل | استشر FidStrong؛ ضع في اعتبارك الحماية الميكانيكية |
بالنسبة لربط الألواح، يحمل لاصق الألواح FSE 362 تصنيف Tg الخاص به - تأكد من استيفائه لنفس قاعدة الهامش قبل تحديده للبيئات الحارة.
التحقق من Tg في الموقع
Tg المعلن في ورقة البيانات الفنية يعكس جدول معالجة محدد. نادرًا ما تتطابق ظروف الموقع تمامًا. بالنسبة للمشاريع الحرجة أو ذات البيئة الحارة، قم بصب عينات من الخليط الفعلي، وعالجها جنبًا إلى جنب مع العمل، واختبرها بواسطة DMA أو DSC. المعالجة اللاحقة لمدة 24-48 ساعة عند 40-50 درجة مئوية سترفع Tg المحقق لـ FSE 322 نحو إمكاناته الكاملة وهي ممارسة جيدة عندما تقترب درجة حرارة التصميم من حد Tg. سجل دائمًا تاريخ المعالجة جنبًا إلى جنب مع نتيجة Tg.
الأسئلة الشائعة
هل يمكنني استخدام إيبوكسي فوق Tg الخاص به؟
ليس لنقل الأحمال. فوق Tg تتدهور الرابطة ونقل القص بسرعة. إذا تجاوزت درجة حرارة الخدمة القصوى Tg ناقص 15 درجة مئوية، إما اختر مادة لاصقة ذات Tg أعلى، أو أضف حماية حرارية، أو قلل من قدرة النظام بشكل كبير.
هل المعالجة الأسرع تخفض Tg؟
نعم. تعتمد Tg على درجة المعالجة. المعالجة السريعة عند درجة حرارة منخفضة تترك الشبكة غير معالجة بشكل كافٍ وتكون Tg أقل من قيمة ورقة البيانات الفنية. تأكد دائمًا من Tg على عينات معالجة تحت جدول الموقع الفعلي.
ما Tg الذي أحتاجه للهياكل المعرضة للحريق؟
لا يمكن لـ Tg الإيبوكسي وحدها حماية CFRP في الحريق. للأعضاء المقاومة للحريق، اجمع بين مادة لاصقة متوافقة مع الكود وطبقة حماية من الحريق بحجم يتناسب مع التصنيف المطلوب، وافترض أن CFRP غير نشط أثناء حدث الحريق.