以環(huán)氧樹脂為主料研制而成的低粘度建筑結(jié)構(gòu)膠是應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件及結(jié)構(gòu)工程中粘接的1種新型材料，它已廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)中承受較大載荷的各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的粘接、加固和補(bǔ)強(qiáng)工程、橋梁工程、飛機(jī)跑道、公路修建的補(bǔ)強(qiáng)加固或防滲堵漏灌漿等領(lǐng)域，并顯示出諸多優(yōu)點(diǎn)，如粘接強(qiáng)度高、耐介質(zhì)、耐老化性能優(yōu)良、施工快捷方便、工期短等，具有廣闊的發(fā)展前景。在膠粘劑的工程應(yīng)用中，粘接質(zhì)量受諸多因素的影響，如環(huán)境因素、固化工藝參數(shù)、被粘物表面處理等，都將影響粘接效果。低粘度結(jié)構(gòu)膠不但面臨這些問題，而且由于其粘度低極易流淌造成粘合面缺膠，給施工帶來許多困難。所以，對此研究已是非常緊迫的任務(wù)且具有工程實(shí)用價(jià)值。

從低粘度結(jié)構(gòu)膠的施工角度講，由于粘度低很容易造成流膠、粘接面缺膠現(xiàn)象，其固化工藝對粘接效果有相當(dāng)大的影響，稍有變化就會影響到粘接效果。本文針對低粘度結(jié)構(gòu)膠結(jié)合工程應(yīng)用，從表面處理、晾置時(shí)間、固化溫度、固化壓力等方面對粘接強(qiáng)度作了分析，并提出了提高粘接效果的相應(yīng)措施。

2試驗(yàn)部分

2.1膠粘劑

自制雙組分低粘度結(jié)構(gòu)膠為改性環(huán)氧樹脂型膠粘劑，對鋼、鐵、鋁等金屬均有較高的粘接強(qiáng)度。

2.2試樣制備

鋼-鋼剪切試件：用45#鋼制備試件，按GB/T7124-1986將兩片鋼片粘合在一起，在涂

膠前對鋼片進(jìn)行表面處理，再用刮刀將調(diào)配好的膠液均勻地涂在待粘接面上，晾置一段時(shí)間后將鋼片疊合搭接起來，并施加適當(dāng)壓力以保證膠層的均勻一致性。單片試樣尺寸為100 mm×25 mm×2mm，搭接長度為12.5mm。每組為5個(gè)試件。

鋼-混凝土粘接拉伸試件：采用強(qiáng)度等級C40的混凝土試件與鋼塊對粘，作軸拉試驗(yàn)，鋼塊與混凝土試塊之間的粘接面積為15mm×20mm。試件數(shù)量不少于3個(gè)。

2.3性能測試

用WE-10B萬能材料強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)測定試樣在室溫下3d的鋼-鋼剪切強(qiáng)度，室溫下7d的鋼-混凝土粘接拉伸試驗(yàn)。加載速率、負(fù)荷范圍及夾持裝置均符合GB/T7124-1986的規(guī)定。

3結(jié)果與討論

要得到性能優(yōu)良、穩(wěn)定的粘接效果，除合理的選擇膠粘劑和采用適當(dāng)?shù)慕宇^設(shè)計(jì)外，采用正確合理的粘接工藝是十分重要的，可以說粘接工藝合理與否是粘接工作成敗的關(guān)鍵。本文對工藝參數(shù)，如表面處理、晾置、粘接長度和寬度、膠層厚度、固化溫度、固化壓力等進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

3.1粘合表面特征對粘接強(qiáng)度的影響

表面特征影響到結(jié)構(gòu)膠對其表面的浸潤性，進(jìn)而影響到粘接質(zhì)量。例如，在粘鋼加固中，混凝土表面因碳化作用和Ca(OH)2的析出而形成疏松粉層，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度下降。因此在施膠之前必須使混凝土表面清潔、平整。通常對于很舊很臟的混凝土構(gòu)件的粘合面，應(yīng)先用硬毛刷沾高效洗滌劑刷除表面油垢污物，再對其打磨，除去2～3mm厚表層，直至露出新面;如果混凝土表面不是很舊很臟，可直接對粘合面進(jìn)行打磨，去掉1～2mm厚表層，并用壓縮空氣除去粉塵或用清水沖洗干凈，待完全干燥后用潔凈棉布沾丙酮擦拭表面即可。對于鋼板表面一般不同程度地吸附了一層有機(jī)或無機(jī)的污染物，為了保證粘接效果必須除去這些污染物，一般用工業(yè)酒精擦拭，并用平砂輪打磨表面直至出現(xiàn)金屬光澤。打磨粗糙度盡可能大。總之，在結(jié)構(gòu)膠使用之前，應(yīng)保證粘合面的清潔、平整和適宜的粗糙度的要求以獲得良好的粘接效果。

此外粘接強(qiáng)度還與被粘物表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)和幾何形狀有關(guān)。在膠接前，對被粘物表面進(jìn)行化學(xué)處理和偶聯(lián)劑處理，都能明顯提高粘接強(qiáng)度。本文用偶聯(lián)劑配成1%～2%濃度的乙醇溶液[1]，涂敷在鋼片上，分別在a.室溫下晾置1h再于80～100℃烘干30min;b.直接放在80～100℃烘干1.5h，2種條件下做鋼-鋼剪切強(qiáng)度試驗(yàn)和鋼-混凝土粘接拉伸試驗(yàn)。

用偶聯(lián)劑對被粘物表面進(jìn)行處理，2種試驗(yàn)條件均使剪切強(qiáng)度提高，鋼一混凝土粘接拉伸試驗(yàn)中混凝土破壞，且試驗(yàn)條件b可使剪切強(qiáng)度提高到25.47MPa，比未處理時(shí)提高了37.2%。由此可見這是一種有效的強(qiáng)化粘接手段。考慮到施工現(xiàn)場條件的限制，偶聯(lián)劑處理不經(jīng)高溫，效果是否顯著?有資料表明：偶聯(lián)劑處理的被粘物表面，自然干燥后施工，其鋼一鋼剪切強(qiáng)度可提高20%[2]。

3.2晾置時(shí)間對粘接強(qiáng)度的影響

結(jié)構(gòu)膠施膠后一般要求馬上粘合，不存在晾置時(shí)間。但是作者發(fā)現(xiàn)，對于低粘度的這類結(jié)構(gòu)膠由于粘度低，施膠后很容易流淌，如不適當(dāng)晾置一段時(shí)間，使溶劑揮發(fā)，粘度增大，往往會造成流膠現(xiàn)象，使粘接面缺膠、少膠，明顯影響粘接質(zhì)量。為了尋找佳晾置時(shí)間，本文對低粘度結(jié)構(gòu)膠的晾置時(shí)間與粘接強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

當(dāng)涂膠后立即疊合時(shí)強(qiáng)度較低，且強(qiáng)度波動(dòng)很大，其后隨晾置時(shí)間延長，強(qiáng)度上升且穩(wěn)定性較好，晾置時(shí)間為30～40min時(shí)，強(qiáng)度值取得大值，且穩(wěn)定性好。當(dāng)晾置時(shí)間達(dá)到50min后，強(qiáng)度值開始下降。作者認(rèn)為，晾置的作用除使溶劑揮發(fā)，粘度增大，促進(jìn)固化之外，其本質(zhì)的作用是減小膠粘劑的固化收縮量，從而減輕接頭上的膠層內(nèi)的收縮應(yīng)力。同時(shí)在調(diào)膠后觀察到有氣泡生成，可能是調(diào)膠時(shí)混入空氣，晾置一段時(shí)間也可使大部分氣體溢出，減少接頭膠層內(nèi)的氣泡缺陷，提高剪切強(qiáng)度。但隨晾置時(shí)間的推移，膠粘劑固化交聯(lián)程度增加，粘度增大，膠粘劑難以很好地潤濕被粘物，膠層與金屬的界面粘接程度降低，導(dǎo)致剪切強(qiáng)度下降。所以，晾置時(shí)間長短應(yīng)適當(dāng)，過短，有流膠現(xiàn)象;過長，又會使膠粘劑失去粘性，兩者都會影響粘接質(zhì)量。在此，應(yīng)當(dāng)指出，不同類型的膠粘劑其晾置時(shí)間也是不一樣的。

3.3粘接長度和寬度、膠層厚度對粘接強(qiáng)度的影響

膠接接頭在使用中能承受多大的荷載，這與粘接面積大小有關(guān)。GB/T7124-1986《膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度測定方法》中規(guī)定了試件的搭接長度和寬度，但在實(shí)際工程中，補(bǔ)強(qiáng)鋼板的粘接長度和寬度比標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸大得多，粘接面積不同其剪切強(qiáng)度也不同。工程實(shí)踐表明，粘接長度增大，粘接剪切強(qiáng)度隨之降低，而粘接寬度增大，粘接剪切強(qiáng)度也增大。粘接剪切強(qiáng)度隨粘接長度和寬度的變化遵循一定的規(guī)律[3]。

由上面的關(guān)系式即可對任-粘接面積的粘接強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算確定，以便于設(shè)計(jì)施工參考。

膠層厚度對粘接質(zhì)量有顯著的影響，大多數(shù)膠粘劑的粘接強(qiáng)度隨膠層厚度的增加而降低，因此在保證不缺膠的條件下，膠層厚度盡量薄些為好。一般有機(jī)膠的厚度為0.05～0.15mm為宜，不超過0.25mm。

3.4固化溫度對粘接強(qiáng)度的影響

溫度是固化的主要因素，不僅決定固化完成的程度，而且也決定固化過程進(jìn)行的快慢。適當(dāng)提高固化溫度有利于分子間的滲透、擴(kuò)散和增加膠液的流動(dòng)性。粘接強(qiáng)度隨固化溫度的提高而增加。結(jié)構(gòu)膠對溫度要求比較嚴(yán)格，在冬季施工中施工溫度太低，固化時(shí)間太長或固化不完全都會使粘接性能下降;夏季高溫下施工溫度過高，因反應(yīng)過快，粘度迅速上升會影響膠粘劑向被粘物表面的擴(kuò)散，也會造成粘接性能下降。因此，在粘接加固過程中應(yīng)嚴(yán)格控制粘接固化溫度。混凝土用環(huán)氧樹脂基膠粘劑一般要求在5℃以上使用，室溫固化，其佳固化溫度應(yīng)在5～35℃之間。本文所用低粘度建筑結(jié)構(gòu)膠的使用溫度范圍在5～60℃之間，在低于5℃的環(huán)境中，可采用紅外線燈(或碘鎢燈)對材料預(yù)熱，可降低粘度便于施工操作，同時(shí)對固化過程加溫可促進(jìn)固化，或使用低溫固化型改性產(chǎn)品。

3.5固化壓力對粘接強(qiáng)度的影響

粘合時(shí)在粘接面的垂直方向施以適當(dāng)壓力，這樣不僅可以提高膠粘劑的浸潤、滲透和擴(kuò)散能力，而且可以保證膠層與被粘物緊密接觸，防止氣孔、空洞和分離，還會使膠層厚度更為均勻。對于低粘度結(jié)構(gòu)膠，待結(jié)構(gòu)膠粘度上升到一定程度時(shí)方可施加壓力。粘合后以擠出微小膠圈為好，表示不缺膠。固化壓力的大小應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)膠品種、被粘材料及構(gòu)件形狀經(jīng)試驗(yàn)確定。

4結(jié)論

研究結(jié)果表明，低粘度建筑結(jié)構(gòu)膠的粘接強(qiáng)度受粘合面表面特征、晾置時(shí)間、粘接長度和寬度、膠層厚度、固化溫度、固化壓力等因素的影響。為此，在低粘度結(jié)構(gòu)膠的施工過程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境并結(jié)合低粘度結(jié)構(gòu)膠的特點(diǎn)確定佳固化工藝參數(shù)。例如，施膠后晾置一段時(shí)間可避免流膠現(xiàn)象，以保證粘接面膠液飽滿;結(jié)構(gòu)膠施工環(huán)境應(yīng)在其使用范圍內(nèi)，低于使用溫度應(yīng)采取加溫措施;精確放線定位確保粘接面積準(zhǔn)確無誤;粘合時(shí)施加適當(dāng)?shù)膲毫ΡＷC膠粘劑與被粘面緊密接觸，提高粘接強(qiáng)度等。另外，粘合面的表面處理是粘接的關(guān)鍵，保證粘合面清潔、平整、適當(dāng)粗糙化和應(yīng)用偶聯(lián)劑的l%～2%濃度的乙醇溶液處理，可顯著提高粘接強(qiáng)度。