本发明属于复合材料耐久性检测领域，涉及一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的检测方法，具体涉及一种玻璃钢复合材料在冰冻环境中抗冻耐久性能的检测方法。
背景技术：
混凝土工程结构的抗冻耐久性能较差，缩短了其在北方冰冻淡水及海洋环境下的服役寿命，给混凝土结构工程服役的安全性带来了严重的威胁。同时，海水中的氯离子是强腐蚀性物质，直接暴露于海水中的预应力钢筋混凝土结构容易遭受海水腐蚀，当氯离子渗透进混凝土达到钢筋表面时，会造成钢筋锈蚀，钢筋体积膨胀，使混凝土胀裂、剥落、造成结构破坏。钢结构在淡水及海洋环境下也面临严重的腐蚀行为，大大降低其服役寿命，给国民经济带来严重的损失。因此，如何在冰冻的海洋或淡水环境下建设高质量、高耐久性的工程成为了制约北方冰冻地区工程建设发展的重要因素。
玻璃钢是由玻璃纤维做增强组分，树脂做连续相基体组分制备的高性能复合材料，它具有力学性能优异、耐腐蚀性能好以及成型方式灵活等优点，广泛应用于国民工程建设行业。玻璃钢还具有吸水率低、抗冻性能优异等特点，尤其适用于冰冻条件下的海洋或淡水环境中。因此，在冰冻地区，越来越多的水运工程逐渐采用玻璃钢复合材料作为防护层，包覆在钢结构及混凝土结构表面，将钢结构或混凝土结构与海水隔离开来，以降低氯离子腐蚀及冰冻环境带来的不利影响，提高钢结构及混凝土结构的耐久性。
虽然玻璃钢吸水率相对较小，抗冻性能好，但仍会受到冻融环境的影响，导致结构破坏。一方面，玻璃纤维与树脂基体的热膨胀系数不同，冻融循环产生的热应力容易造成玻璃纤维/树脂基体界面间作用力的破坏，降低玻璃钢复合材料的力学强度；另一方面，少量水分子容易通过表面孔隙、纤维/树脂界面间的毛细孔渗透进玻璃钢内部，渗透进玻璃钢内部的水分子结冰后体积膨胀，溶化后体积减小，这种冻融也将产生巨大的应力，使纤维/树脂基体界面破坏，水分子冻融循环产生的应力，甚至能够使树脂基体开裂，急剧降低玻璃钢的力学强度。树脂基体开裂以后，氯离子极易通过裂缝渗透到钢结构表面或混凝土内部造成钢结构及混凝土结构的腐蚀，失去防护作用。
目前，玻璃钢的抗冻耐久性仍未引起足够的重视，我国还没有建立相关玻璃钢抗冻耐久性检测标准，采用何种检测方法检测玻璃钢的抗冻耐久性也无相关文献可以借鉴。所以，希望提出一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的检测方法，以解决目前无法评价玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的缺陷。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的检测方法，用于解决现有技术中缺乏检测玻璃钢复合材料的抗冻耐久性的问题，并将玻璃钢复合材料抗冻性能的优劣区分开来，确保筛选出来的玻璃钢复合材料能够满足在冰冻环境中长期应用的要求。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的检测方法，包括以下步骤：
1)制作玻璃钢试样；
优选地，所述玻璃钢试样采用手糊成型法制作。所述玻璃钢试样在相同条件下制作一批试样。
优选地，所述玻璃钢试样的制作方法，具体包括以下步骤：
a)清洗模具，在模具的成型面上涂抹脱模剂，充分干燥后备用；
更优选地，所述脱模剂为常规使用的脱模剂。具体地，所述脱模剂为聚乙烯醇类脱模剂。
更优选地，所述模具为常规使用的模具。具体如不锈钢自制模具，尺寸规格为400mm×400mm×2mm。
更优选地，所述干燥的条件为：设备：烘箱；干燥温度：40-50℃；干燥时间：5-7h。进一步地，所述干燥的条件为：设备：烘箱；干燥温度：45℃；干燥时间：6h。
b)在步骤a)中的模具成型面上涂刷树脂混和料，并在所述树脂混和料的涂刷面上铺放增强材料；
更优选地，所述树脂混和料为树脂与助剂搅拌均匀后获得的混合物。
进一步地，所述树脂为常规用于制备玻璃钢的树脂。
最优选地，所述树脂选自189#不饱和聚酯树脂、mfe-2环氧乙烯基酯树脂、mfe-711环氧乙烯基酯树脂、mfe-w1环氧乙烯基酯树脂中的任意一种。
进一步地，所述助剂为常规用于制备玻璃钢的助剂。
最优选地，所述助剂选自常规用于制备玻璃钢的引发剂、促进剂、颜料糊等中的任意一种或多种组合。
具体地，所述引发剂为过氧化甲乙酮，用量为树脂质量的1-3wt％。所述促进剂为异辛酸钴，用量为树脂质量的0.5-2wt％。所述颜料糊为黑色颜料糊，用量为树脂质量的5-8wt％。
更优选地，所述增强材料为常规用于制备玻璃钢的增强材料。所述增强材料为根据模具成型面规格进行裁剪过的增强材料。所述增强材料能够浸透到树脂混和料中，并排除气泡。
进一步地，所述增强材料为玻璃纤维布。具体如由常州桦立科新材料有限公司生产的ewr400无碱玻璃纤维布。
c)重复步骤b)中操作，直至达到测试厚度；
更优选地，所述测试厚度为1-3mm。进一步地，所述测试厚度为2mm。
具体铺设时，选用铺设层数为涂刷五层树脂，铺设四层玻璃纤维布，从而达到测试厚度。
d)将步骤c)中达到测试厚度的试样进行固化后脱模，常温放置，即获得玻璃钢试样。
更优选地，所述固化为常规制备玻璃钢的反应工艺步骤。
进一步地，所述固化条件为：固化时间：24-48h；固化温度：室温。
更优选地，所述常温放置的时间为21天。所述常温放置时间包括对玻璃钢试样进行裁切等加工及测试时间。
2)将步骤1)制得的玻璃钢试样分为2组，将第1组玻璃钢试样常温放置，并同时将第2组玻璃钢试样进行冻融循环试验；
优选地，所述2组玻璃钢试样是指将同一批制得的玻璃钢试样中，随机抽取10个，分为2组，每组5个。
优选地，所述冻融循环试验是将玻璃钢试样放入盛装试验介质的试件盒内浸泡，再将试件盒放入冻融循环试验箱内进行冻融循环。
更优选地，所述试验介质选自水或nacl水溶液中的任意一种。所述nacl水溶液的质量百分比为3.5％。所述水为蒸馏水。
更优选地，所述试件盒为不锈钢试件盒。
更优选地，在整个冻融循环试验中，所述试件盒内的液面高度至少高出所述玻璃钢试样顶面5mm。
进一步地，所述试件盒内的液面高度高出所述玻璃钢试样顶面5mm。
更优选地，所述冻融循环试验箱为程序式自动控温冻融循环试验箱。所述程序式自动控温冻融循环试验箱为常规使用的程序式自动控温冻融循环试验箱，具体如由苏州东华试验仪器有限公司生产的kds系列砼快速冻融试验机。
更优选地，所述冻融循环的程序为：初始温度(8±4)℃，在(60±10)min内降至(-18±4)℃保持5-15min，再在(60±10)min内升至(8±4)℃。
进一步地，所述冻融循环的程序为：初始温度(8±2)℃，在1h内降至(-18±2)℃保持10min，再在1h内升至(8±2)℃。
更优选地，所述冻融循环的次数≥1000次。
进一步地，所述冻融循环的次数为1000-1250次。
3)将步骤2)中的第1组玻璃钢试样和第2组玻璃钢试样分别进行弯曲强度测试，并计算弯曲强度保留率；
优选地，所述玻璃钢试样进行弯曲强度测试，按照国家标准gb/t1449-2005《纤维增强塑料弯曲性能测试方法》中规定进行测试。
优选地，所述第2组玻璃钢试样进行弯曲强度测试前，要用吸水纸擦干第2组玻璃钢试样的表面。
优选地，所述弯曲强度保留率的计算公式为：
其中，st——弯曲强度保留率，％；
σt——冻融循环试验后玻璃钢试样的弯曲强度，单位mpa；
σ0——常温放置的玻璃钢试样的弯曲强度，单位mpa。
4)根据步骤3)计算的弯曲强度保留率，判定玻璃钢复合材料的抗冻耐久性能。
优选地，所述弯曲强度保留率st值越大时，玻璃钢复合材料的抗冻耐久性能越好。
本发明第二方面提供一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的检测方法，在检测玻璃钢复合材料在冰冻环境中抗冻耐久性能上的应用。
如上所述，本发明的一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的评价方法，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的评价方法，采用1000次冻融循环试验后玻璃钢试样的弯曲强度保留率作为玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的最终指标，能够较为准确地评价玻璃钢复合材料的抗冻耐久性能，能够快速有效区分不同玻璃钢复合材料的抗冻耐久性能，为冰冻地区海洋或淡水环境下玻璃钢复合材料的筛选提供依据，确保筛选出来的玻璃钢能够满足北方冰冻海洋或淡水环境下对玻璃钢复合材料的抗冻耐久性的要求。
(2)本发明提供的一种玻璃钢复合材料抗冻耐久性能的评价方法，很好地填补了现有国家标准及规范在玻璃钢复合材料抗冻耐久性能评价方面的空白，对冰冻海洋或淡水环境下工程建设的发展具有重要意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或装置；所有压力值和范围都是指相对压力。未具体注明的材料均采用本领域内的常规材料。
以下实施例注明使用的材料、设备如下：
1、材料
ewr400无碱玻璃纤维布(常州桦立科新材料有限公司)；氯化钠(化学纯、国药集团化学试剂有限公司)；189#不饱和聚酯树脂(常州桦立科新材料有限公司)；mfe-2环氧乙烯基酯树脂、mfe-711环氧乙烯基酯树脂、mfe-w1环氧乙烯基酯树脂(华东理工大学华昌聚合物有限公司)
2、设备
kds系列砼快速冻融试验机(苏州东华试验仪器有限公司)
此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还可以存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤，除非另有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在所述组合设备/装置前后还可以存在其他设备/装置或在这些明确提到的两个设备/装置之间还可以插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例
准备并清理干净模具，模具内壁的长宽高尺寸为400mm×400mm×2mm，在模具成型面上涂抹脱模剂，充分干燥后备用。然后，将189#不饱和聚酯树脂与助剂搅拌均匀后获得树脂混和料，助剂包括引发剂、促进剂、颜料糊等。将树脂混和料涂刷在模具成型面上，并在树脂混和料的涂刷面上铺放裁剪好的增强材料玻璃纤维布，使其浸透树脂并排除气泡；重复上述树脂混合料涂刷和玻璃纤维布的铺层操作，直到达到测试厚度2mm。将达到测试厚度的试样在常温放置固化1天后脱模，再常温放置21天，其中包括试样加工时间，即获得玻璃钢试样1#。按照相同条件，制备一批玻璃钢试样1#，并将玻璃钢试样1#分为2组，每组5个。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。