摘要：文章從
建筑加固膠粘劑的性能特點(diǎn)、工作機(jī)理等方面與傳統(tǒng)的加固連接方式進(jìn)行了有針對(duì)性的比較，同時(shí)根據(jù)不同的破壞類型將加固工程又進(jìn)行了較細(xì)劃分，從而對(duì)膠粘劑在各工況下的優(yōu)良性能進(jìn)行了更為細(xì)致說明。
關(guān)鍵詞：膠粘劑；
粘接；加固；選用
中圖分類號(hào)：TU58文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：004-672(2008)02-0037-02
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于使用年限的延長(zhǎng)或自然災(zāi)害等原因，會(huì)造成
鋼筋混凝土建筑構(gòu)件強(qiáng)度、
剛度不足引起的
開裂、破損等情況。如何保證建筑物繼續(xù)正常、安全的使用，是建筑行業(yè)經(jīng)常碰到的問題。另一方面，近年來因用途變更而對(duì)建筑物原有結(jié)構(gòu)、
構(gòu)件進(jìn)行改造、加固補(bǔ)強(qiáng)的工程也日增多。經(jīng)過工程技術(shù)人員長(zhǎng)時(shí)期的努力，逐漸形成了一套較為完善的切實(shí)可行的工程加固方法，在實(shí)際的加
固工程中的到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。與此同時(shí)，各種各樣的
新型建材的出現(xiàn)也為加固技術(shù)、方法的不斷創(chuàng)新提供了有利的條件。
膠粘劑的性能優(yōu)勢(shì)及化學(xué)組成
利用建筑
結(jié)構(gòu)膠粘劑對(duì)需補(bǔ)強(qiáng)、加固的建筑物進(jìn)行加固，就是近來應(yīng)用比較廣泛的一類加固方法。這類方法主要是采用結(jié)構(gòu)膠這一粘接材料，將補(bǔ)強(qiáng)用的
鋼板或
型材，或是其他補(bǔ)強(qiáng)材料牢固地粘接于各種
鋼筋混凝土的構(gòu)件上，使補(bǔ)強(qiáng)材料和原有構(gòu)件形成協(xié)同工作模式從而滿足結(jié)構(gòu)、構(gòu)件原有設(shè)計(jì)強(qiáng)度、剛度、
耐久性要求。應(yīng)用建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑對(duì)各類構(gòu)件進(jìn)行連接、加固或修補(bǔ)，相比傳統(tǒng)的連接加固方法有很多突出的優(yōu)點(diǎn)。
(1)用
合成樹脂膠粘劑來連接、加固構(gòu)件，比一般的鉚、焊法受力均勻，材料不會(huì)產(chǎn)生
應(yīng)力集中現(xiàn)象(如
焊接時(shí)的
熱應(yīng)力等)，使之更耐疲勞，尤其能更好地保證構(gòu)件的整體性和提高抗裂性，而整體性在很大程度上關(guān)系著構(gòu)件的
承載能力和
穩(wěn)定性。
(2)建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑可以將不同性質(zhì)的材料牢固地連接起來，這對(duì)
建材多樣化的今天，也是傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
(3)使用膠粘劑進(jìn)行施工，工藝簡(jiǎn)便，可大大縮短工期，往往在\~2d或更短時(shí)間就可以使用。尤其在各類構(gòu)件的加固方面更是如此，可使一些傳統(tǒng)方法無(wú)法加固的構(gòu)件得以修復(fù)加固，對(duì)于某些重要軍事工程、交通設(shè)施尤為重要。且其
耐老化性能優(yōu)良，能滿足各種要求，在施工中還可以提高效率、降低成本、節(jié)約能源等。
(4)常用的加固膠粘劑按照其基本性能分為A級(jí)膠和B級(jí)膠。對(duì)重要結(jié)構(gòu)、懸挑構(gòu)件、承受動(dòng)力作用的結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，采用A級(jí)膠；對(duì)一般
結(jié)構(gòu)構(gòu)件可采用B級(jí)膠。同時(shí)按照膠粘劑所粘接材質(zhì)的不同大致可分為：
碳纖維復(fù)合材料浸漬/粘結(jié)用膠粘劑安全性能指標(biāo)、粘鋼及外粘
型鋼用膠粘劑和
錨固用膠粘劑等。表中歸納了幾種常用加固膠粘劑的性能指標(biāo)。
幾種常用加固膠粘劑的性能指標(biāo)
2建筑結(jié)構(gòu)膠在加固領(lǐng)域的工程應(yīng)用
2.1在粘接加固中的應(yīng)用
這類應(yīng)用范圍主要是用結(jié)構(gòu)膠作為一種粘接材料，將補(bǔ)強(qiáng)用的鋼板或型材，或者是其他補(bǔ)強(qiáng)材料(如碳
纖維、
芳綸、
氯綸)牢固粘接在各種鋼筋混凝土的構(gòu)件上，如梁、柱、
節(jié)點(diǎn)、托架板面、隧道及拱形頂?shù)龋咽┕ね瓿傻募庸坦こ叹@得滿意結(jié)果。以梁為例，可以是建筑物上的普通承重梁，也可以是起重吊車用梁，還可以是公路橋梁的梁及板梁、鐵路橋的鋼筋混凝土梁等，通過精心設(shè)計(jì)施工，加固補(bǔ)強(qiáng)的效果非常好。
2.2在化學(xué)栓或
錨筋上的應(yīng)用
作為后錨固技術(shù)中的化學(xué)膠粘材料，將
螺栓、鋼筋、
塑料桿及其他錨固用材，埋于混凝土、
巖石、磚、
石材等
基材中，發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的
粘接強(qiáng)度，使后
錨固件牢牢地埋植于基材里，在外力作用下，起到承載作用，這是近幾年來發(fā)展很快的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
2.3在灌注與修補(bǔ)粘接上的應(yīng)用
可以是對(duì)外包鋼加固用鋼板與混凝土構(gòu)件之間灌膠粘接應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板與混凝土牢固的連成一體，起到共同工作的效果。也可以用于一般構(gòu)件中
裂紋的封堵，使之達(dá)到原來的設(shè)計(jì)要求，并且防止了
裂縫繼續(xù)擴(kuò)大。這類應(yīng)用同樣是量大面廣的一個(gè)領(lǐng)域，不但可以在建筑構(gòu)件中應(yīng)用，同樣可以用在水力工程和軍事工程等各種結(jié)構(gòu)上的修補(bǔ)和修復(fù)。
2.4在現(xiàn)場(chǎng)施工粘接構(gòu)件中的應(yīng)用
在
澳大利亞悉尼歌劇院混凝土屋蓋的拼接拼裝中曾經(jīng)使用過，在我國(guó)也有柱子接長(zhǎng)和地基樁接長(zhǎng)的實(shí)際事例，但因其設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法的基礎(chǔ)研究尚屬起步階段，目前還處于試用期。
(5)按化學(xué)成分分類可將結(jié)構(gòu)膠分為：有機(jī)膠、
無(wú)機(jī)膠。有機(jī)類結(jié)構(gòu)膠是當(dāng)前加固領(lǐng)域中大量采用的膠結(jié)材料，它有
環(huán)氧樹脂和
改性環(huán)氧
樹脂類、聚氨基甲酸脂類、
不飽和聚酯樹脂類等。大部分是以環(huán)氧樹脂或改性環(huán)氧樹脂為主配制而成。以環(huán)氧樹脂為
主劑的結(jié)構(gòu)膠，粘接力強(qiáng)，
力學(xué)性能穩(wěn)定，是一種比較成熟的粘接加固用結(jié)構(gòu)膠。
無(wú)機(jī)類結(jié)構(gòu)膠有
硅酸鹽類、磷酸鹽類和
陶瓷類等。無(wú)機(jī)類結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度較低，品種不太多，但其膠層在長(zhǎng)期
荷載作用下強(qiáng)度穩(wěn)定性好、徐變小、耐高溫性強(qiáng)，是研究發(fā)展的方向。
2建筑結(jié)構(gòu)膠在加固領(lǐng)域的工程應(yīng)用
2.1在粘接加固中的應(yīng)用
這類應(yīng)用范圍主要是用結(jié)構(gòu)膠作為一種粘接材料，將補(bǔ)強(qiáng)用的鋼板或型材，或者是其他補(bǔ)強(qiáng)材料(如碳纖維、芳綸、氯綸)牢固粘接在各種鋼筋混凝土的構(gòu)件上，如梁、柱、節(jié)點(diǎn)、托架板面、隧道及拱形頂?shù)龋咽┕ね瓿傻募庸坦こ叹@得滿意結(jié)果。以梁為例，可以是建筑物上的普通承重梁，也可以是起重吊車用梁，還可以是公路橋梁的梁及板梁、鐵路橋的鋼筋混凝土梁等，通過精心設(shè)計(jì)施工，加固補(bǔ)強(qiáng)的效果非常好。
2.2在化學(xué)栓或錨筋上的應(yīng)用
作為后錨固技術(shù)中的化學(xué)膠粘材料，將螺栓、鋼筋、塑料桿及其他錨固用材，埋于混凝土、巖石、磚、石材等基材中，發(fā)揮建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的粘接強(qiáng)度，使后錨固件牢牢地埋植于基材里，在外力作用下，起到承載作用，這是近幾年來發(fā)展很快的應(yīng)用領(lǐng)域之一。
2.3在灌注與修補(bǔ)粘接上的應(yīng)用
可以是對(duì)外包鋼加固用鋼板與混凝土構(gòu)件之間灌膠粘接應(yīng)用，建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板與混凝土牢固的連成一體，起到共同工作的效果。也可以用于一般構(gòu)件中裂紋的封堵，使之達(dá)到原來的設(shè)計(jì)要求，并且防止了裂縫繼續(xù)擴(kuò)大。這類應(yīng)用同樣是量大面廣的一個(gè)領(lǐng)域，不但可以在建筑構(gòu)件中應(yīng)用，同樣可以用在水力工程和軍事工程等各種結(jié)構(gòu)上的修補(bǔ)和修復(fù)。
2.4在現(xiàn)場(chǎng)施工粘接構(gòu)件中的應(yīng)用
在澳大利亞悉尼歌劇院混凝土屋蓋的拼接拼裝中曾經(jīng)使用過，在我國(guó)也有柱子接長(zhǎng)和地基樁接長(zhǎng)的實(shí)際事例，但因其設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法的基礎(chǔ)研究尚屬起步階段，目前還處于試用期。
2.5在粘接修補(bǔ)各類建筑物上的應(yīng)用
膠粘劑還可以對(duì)各類老建筑、古建筑(
木結(jié)構(gòu)、
混凝土結(jié)構(gòu)、石結(jié)構(gòu)及磚結(jié)構(gòu)等)進(jìn)行粘接修復(fù)，也可以對(duì)某一單元構(gòu)件進(jìn)行修補(bǔ)修復(fù)。其修復(fù)工藝簡(jiǎn)便，修補(bǔ)修復(fù)效果良好，此種應(yīng)用實(shí)例是比較多的。另外在公路面、機(jī)場(chǎng)跑道的修復(fù)中已有幾十年的應(yīng)用歷史，水工水下中的粘接也有廣闊前景。
2.6在其他方面的應(yīng)用
這方面是指在建筑及工程上的應(yīng)用，如各類工程的應(yīng)急搶險(xiǎn)、
防水堵漏、
密封防潮以及
防腐蝕等方面的應(yīng)用。
3結(jié)構(gòu)膠的選用
選用結(jié)構(gòu)膠時(shí)，除了工作環(huán)境條件和耐久性能之外，主要考慮膠結(jié)材料本身的強(qiáng)度和與被粘接物體之間的粘接強(qiáng)度兩項(xiàng)重要指標(biāo)。
確定結(jié)構(gòu)膠本身需要的強(qiáng)度，由被粘結(jié)的對(duì)象而定，是鋼與鋼粘結(jié)，還是碳纖維與混凝土之間或鋼板與混凝土之間的粘結(jié)。但結(jié)構(gòu)膠本身的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)必須大于粘結(jié)和被粘結(jié)物體材料強(qiáng)度中最小的強(qiáng)度，并留有一定的安全余量就可滿足要求。例如，混凝土結(jié)構(gòu)粘鋼加固，結(jié)構(gòu)膠的強(qiáng)度只要大于混凝土的
拉伸、
剪切強(qiáng)度，并留有一定安全儲(chǔ)備就可以，無(wú)需太高。因?yàn)槿N材料協(xié)同工作時(shí)，結(jié)構(gòu)膠的作用是傳遞應(yīng)力，處于受剪和拉伸狀態(tài)，首先破壞的是強(qiáng)度最低的材料，混凝土的抗剪、
抗拉強(qiáng)度都不高，膠結(jié)材料強(qiáng)度太高沒有意義。
粘結(jié)強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)膠與被粘結(jié)物結(jié)合面上的粘合強(qiáng)度。并不是膠本身強(qiáng)度高，它與被粘結(jié)物的粘結(jié)強(qiáng)度就高，它還與被粘結(jié)構(gòu)體的不同材料有關(guān)。但粘結(jié)強(qiáng)度必須大于被粘結(jié)物體中強(qiáng)度較弱一方材料本身的強(qiáng)度，并留有一定安全余量。碳纖維
片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，GB50367―2006《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》第9..2條中規(guī)定：碳纖維正
拉伸強(qiáng)度應(yīng)不小于2.5MPa，并同時(shí)要求破壞面發(fā)生在混凝土內(nèi)部。
4結(jié)語(yǔ)
建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑綜合了化學(xué)、力學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)、
光電測(cè)試等先進(jìn)技術(shù)的成果，應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)粘鋼補(bǔ)強(qiáng)、
錨栓植筋、現(xiàn)場(chǎng)灌注施工上，顯示出其突出的優(yōu)點(diǎn)與重要性。
參考文獻(xiàn)：
[1]黃世強(qiáng),等.膠粘劑及其工程應(yīng)用[M].機(jī)械工程出版社,2006.
[2]賀曼羅.建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑施工應(yīng)用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,
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