建筑结构胶黏剂技术及发展趋势

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1、建筑结构胶黏剂技术及发展趋势建筑结构胶黏剂技术及发展趋势李福志 (中国人民解放军空军第九五零八厂武汉 430000) 1 建筑结构胶 建筑结构胶就是应用于建筑行业中将建筑 材料粘接,并且能够承受较大外力作用的结构 型 胶黏剂。它广泛应用在建筑物加固如房屋、水库、 大坝、道路、桥梁等方面,可单独使 用或采用粘 铆、粘焊或粘铆焊等连接方式,使建筑物 更牢固,性能更全面,从而达 到加固、密封、修复 改造的目的。根据不同的应用状态、部位、受力状 况,建筑结构胶分 为以下几大类。 1.1 粘钢结构胶 就是用建筑结构胶将钢板直接粘在受损的 混凝土结构件上,使钢板承受由混凝土传递的力,达到加固的目的。它是建

2、筑结构胶中的最重 要品种之一,国家规范中的建筑结构胶的性 能指 标主要是指粘钢结构胶,对该胶的粘接强度有相 当高的要求。如钢对钢的剪切强度要 求18MPa, 抗拉强度大于 38MPa,钢对混凝土压剪强度 6MPa(混凝土破坏)等。在胶的 性能上要求黏度适 中、不流淌、操作方便、耐介质、耐老化性能好。 1.2 粘钢灌注胶 它是采用三重联接加固方式中将建筑结构 胶注入围住混凝土钢板与混凝土间隙中将钢 板 和混凝土粘住的一种建筑结构胶,它对胶粘接强度要求比粘钢胶低一些,如钢对钢,拉力机 测试要求抗剪强度大 于 15MPa,抗压强度大于 30MPa。钢对混凝土压 剪强度大于 6MPa(混凝土破坏),就

3、可以了。其它 性能指标主要是可灌性好,密实性强,黏度较低, 适用 期要稍长。其它如耐介质,耐老化也都和粘 钢胶一样。 1.3 植筋胶 它主要用于将钢筋或螺栓,植(裁)在混凝土 孔洞中,用植筋胶将钢筋或螺栓固定,使之承 受 强大的拉拨力。它的主要性能指标是胶接强度大 于钢筋或螺栓的屈服强度。即拉拨钢 筋或螺栓 时,钢筋或螺栓拉伸变形直至断裂,而植(裁)在 孔洞中的钢筋或螺栓不被拨出来。 其它要求是固 化速度快,黏度稍高,不易流淌,使用方便。目前 有一种玻璃管状值筋胶,效果 较好。它是由内外 两支玻璃管组成,内管装固化剂,密封放在外管 内,外管装树脂,填料等,也 需密封。使用时,将合 适规格的植筋

4、胶管放入钻好的孔洞中,然后电锤 反向钻头将玻管击碎,使 树脂和固化剂混合均 匀。然后植(裁)入钢筋或螺栓,待固化后即可。它 具有效率高,使用最 简单方便,不用配胶,性能可 靠。不过价格比散装的稍高,规格也较多,要选择 应用。 1.4 灌缝结构胶 它是应用压力原理,将配好的胶液压入到混 凝土裂缝中,然后固化粘接,达到密封受力的 结 果。该胶主要性能要求粘接强度大于混凝土本身 强度,可灌性要好,要能将胶液灌注于不 大于 0.1mm 宽的裂缝中去,这就要求胶的黏度小,可 操作时间长(约 2h 以上)。 1.5 粘碳纤维胶 碳纤维是最新采用的一种强力材料,通过胶 黏剂将碳纤维布紧贴在混凝土结构件上使之

5、 受 力,达到加强目的。根据应用要求,它分为底胶、 修平胶、碳纤维浸渍胶三种,底胶是涂 敷在混凝 土表面,修平胶在凹凸不平的混凝土填坑补平。 碳纤维浸渍胶是浸润碳纤维布里 面,然后粘在修 复胶表面。要求这些胶的粘接强度大于混凝土的 强度,对浸渍胶要求黏度低、 渗透力高、粘接强度 高、弹性模量也要大。 另外,还根据施工环境要求,建筑结构胶可 分水下固化胶、常温固化耐受高温胶、低温固 化 胶、超低黏度胶、快固化胶、慢固化胶等。 2 建筑结构胶粘剂的发展概况 2.1 国外建筑结构胶粘剂 20 世纪 50 年代初,美国首先用环氧树脂结 构胶黏剂对公路路面进行快速修复;20 世纪 60 年代,一些发达国

6、家已广泛将建筑结构胶粘剂用 于公路、公路桥、机场跑道等工程以及 水利工程、 军事设施的加固中;20 世纪 70 年代,各类性能优 良的建筑结构胶粘剂相继出 现,并将其应用领域 扩大到更多的方面,如现场施工时构件的粘接、 钢筋快速锚固等。例如 委内瑞拉建造马拉开波湖 大桥时将一种建筑结构胶黏剂应用于桥桩的基 础上,此桥已经经 受住多年的考验,法国用建筑 结构胶粘剂来加固楼房、公路桥等,提高了建筑 物的承载能力;澳 大利亚悉尼市的著名超级现代 歌剧院,使用建筑结构胶黏剂对屋盖的拼装粘 接,采用环氧型 建筑结构胶将重达 10t 的预制件 粘接起来。现在,其胶种日益丰富,如粘接用胶、 锚固用 胶、灌注

7、用胶和堵漏用胶等,使建筑结构 胶粘剂在胶粘剂的发展中更具重要地位。 2.2 我国建筑结构胶粘剂 我国建筑结构胶粘剂起步较晚,发展很快, 1978 年由法国援建的辽阳化纤总厂一座变电 所 楼的承载梁多处出现裂纹,经建筑结构胶将钢板 粘贴在梁底部进行补强,恢复正常使用功 能。 1980 年中科院大连化物研究所与辽宁建科研究 所共同研制出我国第一个实用型的建 筑结构胶 粘剂 JGN,随后开发了系列品种。随后鞍山钢铁 公司修建公司、北京冶金建筑研 究总院、苏州混 凝土制品所、武汉水利电力学院、江苏昆山汇丽 研究所、山西省建科院、 武汉长江加固技术有限 公司,武汉大筑建筑科技有限公司,湖北固城特 种建筑

8、技术公司以及 上海康达和武汉航务二局 科研所等开发出了相应的胶种,表 1 为国内部分 建筑结构胶粘剂 的主要性能。 文章编辑：www.kejian- 1983 年 JGN 型胶刚问世时,全年销量不足 5t,到 1990 年时也不过几百 t 规模。20 世 纪 90 年 代以来,每年销量成倍增加,例如粘钢用胶 1996 年已达到 2000t 之多、1997 年 达 3000t、1999 年 5000t、到 2000 年超过 8000t。在用量增加的同时 其应用范围也 在不断扩大,从一般梁、柱加固到 市政工程(如供、排水工程);从公路桥加固扩展 到铁路桥;从 一般动载荷加固到抗地震、消除共 振的特

9、种加固等等。 从品种数量上看,已由 20 世纪 80 年代初期 的两个,发展到今天的六十余个,并有继续快 速 增加的趋势;从使用功能上看,已由单一的梁、柱 加固,发展到梁、柱之外的锚固胶、施 工用胶和构 件接长胶等。从所用高分子组分来看,已由原来单 一的环氧树脂胶(含改性胶) 发展到丙烯酸类、聚 氨酯类、不饱和聚酯类及无机类等;从性能上看, 由原来只能用于常温、 干燥施工的通用型,发展到 耐温型、潮湿施工型、灌注型、现场不必混合的单 包装型、低 温施工型等。总之现在的胶种除一般强 度均获提高外,还均具有其独特的优良粘接性和 施 工性,可满足现今施工、加固修补的要求。 3 建筑结构胶粘剂的发展趋

10、势 3.1 高性能胶种的开发 当前发展较快的产品有常温固化(3d 内)高 温 150长期使用的胶种(150抗剪切强 度 15MPa);可在-20下固化(7d 内),并且黏度适 宜(可施工),有 18MPa 金属抗剪切强 度的胶种; 可进行先粘后焊的高强度无机胶种。 3.2 施工工艺的规范化 目前施工工艺基本上为手工操作,不仅造成繁重的劳动强度,更主要的是质量不重复,此类研究至今无甚进行,需大力加强,因为施工好坏 是与胶黏剂质量同等重要的一环。 现今应 用研究因投入大、产出小而很少进 行,如柱子加固的研究、粘钢与其他传统加固方 法复合 互补进行方案的研究、不穿透构件的节点 加固方案的研究、构件粘接加固防火问题的研究、现场施工时粘接构件的研究以及其他特殊受 力条件下的研究等,只有更广泛地开展应 用方面 的研究,才有可能将此类先进胶种与先进技术更 广泛地应用起来。 3.3 先进检测技术的研究 到目前为止,用建筑结构胶进行加固后,一 般采用简单的敲打法来粗略看其粘接加固质量,用加固前后钢筋应力的测试及传统的吊载法检 查又比较复杂。如何用简便的电测手段,使 之数 字化,能快速、可靠、方便地测定其粘接质量,仍 是当前必须解决的问题。只有先进的 检测手段出 现,才能使建筑结构胶的应用更加科学与安全。