“”

免責協議：一部分材料來自互聯網，引用的目的在于傳播其他信息及共享，不太代表著贊成其看法或確認其真實有效，也不組成別的提議。僅給予互動平臺，不給其著作權承擔。如涉及到侵權行為，請在線留言立即改動或刪掉。

創作者

文/馮少廣１，吳方鈺２

１．中國石油管道科學研究核心；２．浙大建筑工程學院

引言：對于海底隧道鋼結構防火鍍層性能評價時間長的難題，明確提出根據差示掃描儀量熱法（DSC）、熱重法（TGA）和紅外光譜分析（FTIR）的迅速測試技術性，３種技術性可各自應用也可組成應用，完成各批號環氧粉末一致性的迅速判斷。選用這３種技術性各自對５種環氧粉末商品隨機抽取５個批號樣品開展比照測試，獲得商品的反應放熱量、玻璃化溫度、溶解方式、填料成分及紅外光譜分析等信息并剖析。結果顯示：對于環氧粉末各批號品質一致性判斷，選用DSC析時，應達到環氧粉末放發熱量轉變不超過±5J/g且玻璃化溫度轉變不超過±５℃；選用TGA測試時，應達到環氧樹脂溶解方式同樣且填料成分轉變不超過5%；選用FTIR測試時，特征峰的部位和峰強應與基本圖普相一致。舟山港主通道工程項目選用強烈推薦的DSC和FTIR測試技術性，已經完成11批號環氧粉末原料品質的迅速判斷，為防腐涂層品質提供了確保。

關鍵字：海底隧道；鋼架結構；環氧粉末；防腐涂層；差示掃描儀量熱法；熱重法；紅外光譜分析；質量管理

海底隧道一般鄰近黃河入海口，空氣潮濕、氯離子含量較高，自然環境十分極端，對立交橋鋼板樁和鋼護筒等鋼架結構造成了明顯的浸蝕威協[1]。此外，曝露在腐蝕環境中的鋼筋混凝土，因建筑鋼筋浸蝕而造成混凝土結構初期毀壞的浸蝕風險性，及其從而而致使的合理性和安全難題也需特別關心[2-4]。海底隧道鋼結構防火一般選用增加金屬材料防護層、涂覆環氧樹脂膠鍍層、增加管道陰極保護等方法。伴隨著鋼結構防火技術性的飛速發展，做為隔絕電化學腐蝕的有機化學鍍層耐腐蝕技術性，已由逐漸的漆料逐漸發展壯大為特性更為出色、成本費更為經濟發展且可完成自動化技術噴漆的熔結環氧粉末。現階段，熔結環氧粉末鍍層已在世界各國諸多原油、通水及海底隧道工程項目中獲得運用，并取得了非常好的應用效果，大大的提升了鋼架結構的防銹特性[5-6]。

由于此，考慮到建設工程中的具體必須，本文明確提出根據差示掃描儀量熱法（DSC）、熱重法（TGA）和紅外光譜分析（FTIR）的快速檢測技術性，根據對5種商品5個批號樣品反應放熱量、玻璃化溫度、溶解方式、填料成分及紅外光譜分析等信息的比照，獲得各批號品質一致性判斷根據，并將科研成果應用于舟山港主通道工程項目中，以確定該工藝對環氧粉末品質迅速判斷的可行性分析。

1環氧粉末批號品質快速檢測技術性

選擇中國海底隧道工程項目中在用且具有代表性的５種環氧粉末樣品（A～E），每一種樣品各隨機抽取5個批號，各自開展DSC、TGA和FTIR測試。

（１）根據DSC分析技術測試環氧粉末的反應放熱量（ΔＨ）和玻璃化溫度（Tg）[7-10]。測試儀器設備選用國外TA企業DSCQ2000 ，根據《鋼制管路熔結環氧粉末外涂層技術標準》附表B開展測試。測試程序流程為：①N2氛圍，升溫速率為20℃／min，由（25±5）℃加熱至（70±5）℃，隨后激冷至（25±５）℃；②N2氛圍，升溫速率為20℃／min，由（25±５）℃加熱至（285±10）℃，隨后激冷至（25±5）℃；③N2氛圍，升溫速率為20℃/min，由（25±5）℃加熱至（150±10）℃。

（２）運用TGA分解反應技術性測試原材料溶解方式、分解溫度、填料成分和失重狀態曲線圖。測試儀器設備選用國外TA企業Q50，根據《塑料聚合物熱重法（TG）第１部分：通則》（GB/T33047.1-2016）開展測試。測試程序流程為：N2氛圍，升溫速率為10℃／min，測試溫度范圍為室內溫度～1000℃。

2 測試結果分析

2.1 DSC測試

根據DSC在特殊干固標準下的測試，能夠獲得環氧基團與環氧固化劑反映化學交聯時的放發熱量和鍍層的玻璃化溫度，以分辨環氧粉末的構成與原料構造是不是有轉變。因為熱固性樹脂的化學交聯反映是不可逆的，離子鍵反映時的放熱反應可被DSC記下來。對環氧粉末樣品開展DSC測試，典型性的環氧粉末及鍍層熱特性曲線如下圖１所顯示。由圖１得知：環氧粉末曲線圖的峰是環氧粉末化學交聯時的放熱反應峰，峰面積為35.22J/g。鍍層曲線圖為粉末狀干固后第２次掃描儀獲得的鍍層熱特性曲線，從這當中能夠明確環氧粉末干固后鍍層的玻璃化溫度Tg為101.17℃。

為了更好地科學研究DSC測試用以分辨環氧粉末放熱反應特點和凝固后鍍層玻璃化溫度的反復性和再現性，對于所選定的5種環氧粉末樣品，每一種樣品隨機抽取5個批號，開展DSC測試。不一樣批號環氧粉末放發熱量測試結論如表1所顯示，不一樣批號環氧粉末干固后鍍層玻璃化溫度測試結論如表２所顯示。

由表１得知：樣品A～E放發熱量的平均數各自為43.02，35.08，36.16，35.57，40.76J/g。樣品A～E不一樣批號放發熱量最高值和最低值的誤差各自1.70，0.84，1.90，1.66，1.04J/g。

由表２得知：樣品A～E干固后鍍層玻璃化溫度Tg均值各自為100.09，100.56，100.92，100.57，9.28℃。樣品A～E不一樣批號玻璃化溫度最高值和最低值的誤差各自為0.43，1.45，1.16，0.82，0.26℃。由５種環氧粉末樣品的測試結論能夠得到：同一樣品不一樣批號環氧粉末中間的放發熱量及玻璃化溫度的反復性和再現性優良。根據上述測試結論，一起充分考慮工程項目現實中抽樣實際操作、不一樣機器設備、不一樣操作人員、不一樣質量管理和點評水準的差別，可將環氧粉末放發熱量的轉變不超過±5J/g且玻璃化溫度的轉變不超過±5℃，做為同一環氧粉末不一樣批號的DSC質量管理規定。

2.2 TGA測試

根據TGA測試粉末狀中填料的成分和環氧樹脂的溶解特點，能夠對環氧粉末的填料加上量和環氧樹脂特點開展精確操縱。5種環氧粉末樣品TGA曲線圖如下圖2所顯示。由圖2得知：5種環氧粉末樣品的TGA曲線圖差別較顯著。A～D4種樣品的溶解方式均為單階損害，但樣品Ｅ則是雙階損害，表明Ａ～D4種樣品常用環氧樹脂與樣品Ｅ差別非常大。各樣品第１環節的分解溫度表明，A和B環氧樹脂的構造相近，Ｃ和D環氧樹脂的構造相近，但這兩大類中間也是有非常大區別。總而言之，5種環氧粉末樣品的環氧樹脂管理體系不盡相同。

從環氧粉末最終剩下的品質百分數（見表３）得知：各樣品填料加上量差別非常大，在其中樣品Ｃ的填料加上量較大，約為46.13wt.%，樣品Ａ的加入量至少，約為16.61 wt.%。樣品Ｂ和樣品Ｅ的填料占有率各自為39.39wt.%和40.72 wt.%，數據信息十分相仿，但樣品Ｂ僅有1次溶解（更快失重狀態速度時的環境溫度為417.50℃），而樣品E有2次溶解（更快失重狀態速度時的環境溫度各自為404.08℃和698.60℃），表明這2種樣品中間存有顯著差別。由此可見，TGA測試中不僅要關心填料的加入量，還需要比照環氧樹脂的溶解方式（單階損害或是多階損害）和更快失重狀態速度時的環境溫度。

2.3 FTIR測試

DSC和TGA各自剖析的是環氧粉末的反映特點和構成特點，如要從外部經濟基團的狀況區別各粉末狀中間的差別，則可以通過FTIR測試剖析來完成。根據《紅外光譜定性分析技術通則》（GB/T32199-2012），根據比照譜帶的有與無、各譜帶的相對性高低，分辨各樣品峰的所屬是不是一致。若待測樣品的光譜圖與原始經工藝評定時粉末狀的對比光譜圖一致，一般可判斷2種有機化合物為同一物質；若2種光譜儀不一樣，則可判斷2種有機化合物不一樣。5種環氧粉末樣品紅外光譜分析對比曲線如下圖3所顯示。從圖3中能夠發覺各樣品光譜圖中間存有比較突出的差別。因而，可最先將最開始根據工藝評定確定符合標準的環氧粉末掃描儀紅外光譜圖，并做為本樣品的基本圖普，為了于后面樣品的比照，與此同時將特征峰的部位和峰強與基本圖普相一致做為辨別規范。

3工程應用

舟山港朱安全通道道路工程聯接寧波舟山本島至岱山，水域主線任務橋長16.347km，至少非航運孔橋引橋選用70m整孔預制構件、整孔搭建，非航運孔引橋選用62.5m預制混凝土預制箱梁。非航運孔引橋和非航運孔引橋基本選用大孔徑、較長鋼板樁基本[11]。該工程項目常用的鋼板樁、鋼護筒及建筑鋼筋很多應用環氧粉末做為防腐涂層。環氧粉末批號質量管理時，可以通過提升檢驗次數來提高鋼結構工程的防腐蝕質量管理，但檢驗時間長，如果將每次粉末狀的功能所有檢驗后才交付使用，將很大程度危害施工進度。因而，迅速確定各批號原料質量是保證施工進度、確保工程施工質量的重要。將文中提到的快速檢測關鍵技術于該橋環氧粉末批號質量管理，以證實其高效性和可行性分析。

環氧粉末批號質量管理時，選擇有代表性的樣品開展分析檢測，將結論做為樣品基本圖普，每次入場原材料與樣品基本圖普開展比照，凡與母本樣品基本圖譜分析結論不一致的，視作不過關原材料。3種分析技術可各自應用，也可組成應用。選用DSC測試剖析時，應達到“環氧粉末的放發熱量轉變不超過±5J/g且玻璃化溫度轉變不超過±５℃”；選用ＴＧＡ測試剖析時，應達到“環氧樹脂的溶解方式同樣且填料成分轉變不超過5%”；選用FTIR測試剖析時，可根據《紅外光譜定性分析技術通則》，分辨特征峰的部位與峰強是不是與基本圖普相一致。

該橋選用強烈推薦的DSC和FTIR測試分析技術，我們對測試結論存有異議時，提升TGA測試，進一步提高分析結果的精確度。對任意抽樣檢驗的11個批號的粉末狀樣品進行了DSC和FTIR的檢測分析，合理解決了原料“假冒偽劣”的概率，達到了環氧粉末各批號品質快速檢測的目地，為防腐蝕品質提供了確保。

4結果

海底隧道鋼架結構環氧粉末批號質量管理是保證立交橋長期性安全性服現役的重要，明確提出一種用以判斷環氧粉末各批號產品品質的一致性的DSC、TGA和FTIR分析技術，這3種技術性可各自應用也可組成應用，并完成有關測試和應用研究，獲得如下所示結果：

（１）選用DSC測試技術性時，放發熱量轉變不超過±5J/g且玻璃化溫度轉變不超過±５℃，判斷環氧粉末品質一致。

（２）選用TGA測試技術性時，環氧樹脂溶解方式同樣且填料成分轉變應不超過５％，判斷環氧粉末品質一致。

（３）選用FTIR測試技術性時，特征峰的部位和峰強與基本圖普相一致，判斷環氧粉末品質一致。

（４）該快速檢測技術性已在舟山港主通道工程項目上運用，對任意抽樣檢驗的11個批號的粉末狀樣品進行了檢測分析，達到了迅速且合理保證環氧粉末原料品質的目地。

論文參考文獻：

[1]劉新華，馮騰飛，邵旭東，等．海文海底隧道設計方案核心技術［Ｊ］．橋梁工程施工，２０２０，５０（２）：７３－７９．

[2]鄭清剛，肖深圳．援毛里求斯中馬友誼大橋承重梁箱梁設計方案［Ｊ］．橋梁工程施工，２０１８，４８（３）：９５－９９．

[3]許兆斌，張海良，張建軍．虎門二橋坭洲水路橋主纜１９６０ＭＰａ鋅鋁合金涂層不銹鋼絲鋼筋錨固實驗科學研究［Ｊ］．全球公路橋梁，２０１７，４５（５）：６５－７０．

[4]羅研良，干偉忠，任旭初，等．海底隧道鋼板樁浸蝕模擬試驗及耐用性追蹤科學研究［Ｊ］．寧波工程學院學刊，２０１３，２５（４）：３０－３７，８４．

[5]宋玉剛．膠州灣海底隧道海洋資源下環氧涂層鋼筋的工程施工運用［Ｊ］．價值工程，２０１７，３６（１２）：１１３－１１４．

[6]鄒志鵬．高樁碼頭鋼板樁防腐蝕設計方案及工程施工關鍵技術研究［Ｊ］．四川裝飾建材，２０２０，４６（４）：１１０－１１１．

[7]孫杰，甄宗標．紅外熱成像儀技術性在橋梁鋼結構噴涂檢驗中的運用［Ｊ］．全球公路橋梁，２０１９，４７（５）：６９－７３．

[8]陳開利空調．日本公路橋梁壽命長科學研究重大進展［Ｊ］．全球公路橋梁，２０１９，４７（２）：５０－５４．

[9]侯宇．提高輸油管線防腐蝕作用的環氧粉末建筑涂料原材料制取［Ｊ］．有機化學與黏合，２０１９，４１（４）：３１２－３１５，３１８．

[10]潘紅麗，趙晉云，趙學，等．管路熔結環氧粉末外鍍層規范數據分析［Ｊ］．油氣儲運工程，２０１３，３２（５）：５４５－５４９．

[11]樸瀧，張興志，朱才科，等．舟山港主通道一體式鋼板樁生產技術［Ｊ］．全球公路橋梁，２０２０，４８（３）：３８－４２．

Study of Batch and Quality Control of Epoxy Powder for Steel Structures of Sea- Crossing Bridge

FENG Shaoguang1. WU Fang-yu2

Abstract:To resolve the issue of long evaluation period for perfor ** nce of corrosion resistant coatings on steel structures of sea-crossing bridges, a rapid testing technique that is based on the differential scanning calorimetry (DSC)，ther ** l gravity ** ysis (TGA) and infrared spectra ** ysis (FTIR) is proposed, in which the three technologies can either be used independently or in combination, to realize the rapid detection of the uniformity of epoxy powder from different bat-ches. The three technologies were independently used to carry out comparative testing of samples randomly drawn from 5 batches of five different epoxy powder products, and the acquired data re-lated to heat released in the exother ** l reactions, glass transition temperature, decomposition par-ttern. filler content and infrared spectra of the products were ** yzed. The results of the testing show that based on the quality uniformity detection of the epoxy powder from different batches，the variation of heat released from the epoxy powder should not exceed +5 J/g, and the variation of glass transition temperature should not surpass +5℃, when the DSC technology was used for ** ysis. When the TGA technology was used for testing, the decomposition pattern of the epoxy powder from different batches should be the same and the variation of filler content should be less than 5%. When the FTIR technology was used for testing, the locations of characteristic peaks and the peak intensity should be in compliance with the basic spectral graph. The DSC and FTIR technologies are recommended for the Zhoushan Port ** in navigation channel project, and the quality of raw epoxy powder ** terial from 11 batches has been detected efficiently, reassuring the quality of the corrosion resistant coatings.

Key words: sea-crossing bridge；steel structure；epoxy powder；corrosion resistant coating；differential scanher ** l gravity ** ysis；infrared spectra ** ysis；quality control

封面圖：Pexels 上的 Charles Parker拍攝的圖片

音樂：Bells of Hi ** laya-Frank Steiner Jr