胶黏剂在钢结构建筑工程中的应用

    1　胶黏剂的粘接原理
    1.1　粘接力
    胶黏剂与被粘物之间的界面存在相互作用的粘 接力,其来源主要有离子键、共价键及金属键产生的 化学键力,取向力、诱导力、色散力及氢键力产生的 分子间力,有电子供受体性质的两种物质产生的界 面静电引力,增加粘接效果的机械作用力等,在这些 粘接力中分子间作用力普遍存在于所有粘接体系, 其它作用力只有在特殊情况下成为粘接力的来源。
    1.2　粘接过程的界面化学
    液态胶黏剂和固态粘件之间必须形成浸润,其 影响主要来自二者之间的界面张力。液体在固体表面的情况,如图1所示。
                    
    表面张力γL、界面张力γsL、液体在固体表面的 接触角θ的相互关系为:
                            γLCOSθ=γS-γsl
    从中可以看出,表面张力小的物质能很好地浸 润表面张力大的物质。
    1.3　胶黏剂的固化及粘接强度
    胶黏剂在粘接之前一般要制成液态,粘接后只有变为固态才有强度,不同的胶黏剂采用不同的固化方式,粘接强度是指单位粘接面上承受的粘接力,主要包括胶层的内聚强度和胶层与黏附强度,因此, 粘接时要充分考虑胶黏剂的组成、黏料的结构与性质、被粘物的性能与表面状况及使用时的操作方式等,才能达到粘接效果及粘接目的。
    2　胶黏剂在钢结构建筑工程中的应用
    2.1　胶黏剂在轻钢结构建筑屋面防水中的应用 造成金属板屋面漏水的原因是多方面的。材料特性引发漏水隐患,金属板导热系数大受温度变化 造成接口处位移、受风载雪载等外力作用使金属屋面板发生弹性形变、不同材料连接应力变化不同步; 压强不平衡引发漏水隐患,雨天屋外压强高于屋内; 长期形成的风洞引发漏水隐患;房屋结构设计或板 型缺陷引发漏水隐患等等,所以金属板屋面防水问题显得非常突出和重要。
    2.1.1　解决金属板屋面漏水问题的方案目前国内大多数钢结构企业采用硅酮胶密封防 水,该材料粘接强度低、易老化、施工过程人为隐患 多造成防水质量不可靠。部分钢结构企业采用密封 胶泥或丁苯橡胶粘接带,这些材料使用寿命较短、易 老化。针对金属板屋面漏水原因,除了房屋结构设 计合理外,使用丁基橡胶防水密封粘接带作为轻钢 结构维护中屋面防水的较佳材料,已在少数技术先 进的企业得到应用。丁基橡胶防水密封粘接带是由 丁基橡胶与聚异丁烯共混而成,按照特别的生产配 方,经过特殊工艺流程生产出的无溶剂环保型粘接 材料,其特点是:机械性能优异,粘接强度与抗拉强 度好、可延伸弹性好;化学性能稳定,耐腐蚀、耐老化 (使用时间可达20年);应用性能可靠,具有永久粘 接力,防水性、密封性、耐低温及追随性好。施工方便快捷、环境适应性强,修复可靠,工艺简单。
    2.1.2　丁基橡胶防水密封粘接带在钢结构压型屋 面板中的施工工艺
    (1)新建钢结构彩板屋面防水工艺
    ①根据采用彩板板型,设计合理的丁基橡胶防 水密封粘接带应用节点;
    ②根据彩板板型或接合部位间隙、接缝宽度,选 用不同规格的粘接带;
    ③将彩板接合部位擦拭干净;
    ④从彩板一端开始,将密封胶带慢慢打开,沿接 缝处将密封胶带粘接于下层彩板的搭接处,用手轻 轻按压胶带,使其粘接牢固;
    ⑤撕掉密封胶带上的隔离纸,将接口上层的彩 板压入接合处,用手顺序挤压接缝处使其粘接牢固;
    ⑥将固定螺钉拧紧,使粘接带上下粘接面粘接 密实。
    (2)钢结构彩板屋面修复工程防水工艺
    大部分彩钢屋面漏水主要发生在屋面搭接处及 屋面板与水泥墙面结合处。
屋面搭接处修复工程防水工艺:
    ①将屋面搭接处原用粘胶(有部分企业没有使 用任何粘胶)清除干净并使接合面平整紧密接触;
    ②将修复部位清洗干净;
    ③选择合适规格的单面丁基橡胶防水密封粘接 带直接覆盖修复部位;
    ④按顺序碾压使粘接处粘接牢固。
    屋面板与水泥墙面结合处修复工程防水工艺:
    ①清除干净屋面板与水泥墙面结合处的原用粘 胶;
    ②将屋面板与水泥墙面擦拭干净,用聚氨脂:苯 =1∶2(容积比)处理水泥墙面;
    ③选择合适规格的单面丁基橡胶防水密封粘接 带直接覆盖修复部位;
    ④按顺序碾压使粘接处粘接牢固。
    2.2　胶黏剂在轻钢结构建筑植筋中的应用 建筑植筋技术是一种利用化学药剂作为钢筋与混凝土的粘合剂保证钢筋与混凝土的良好粘接,从 而减轻对原有结构构件的损伤的建筑技术,本技术 应用于建筑物结构加固、功能改造等领域,为解决设计遗漏和续建工程提供了新的结构保障方法。
    2.2.1　植筋工艺流程
    定位→钻孔→清孔→钢材除锈→锚固胶配 制→植筋→固化、保护→检验。
    2.2.2　植筋工艺流程中的关键环节
    (1)钻孔孔径和钻孔深度。钻孔孔径d+4~ 8mm(小直径钢筋取低值,大直径钢筋取高值,d为钢筋、螺栓直径)。当基材强度等级不低于C20,对 HRB335(Ⅱ级)、HRB400、RRB400(Ⅲ级)级螺纹钢 筋,Q235、Q345级螺栓和5.6级螺杆,钻孔孔深 15d,锚固力一般即可大于钢材屈服值。对无螺纹 (即光圆)钢筋或螺杆,钻孔深度宜再增加5d。实际 钻孔深度可参考15d的基准,根据实际所需锚固力 大小,并考虑构造要求,现场拉拔试验或按照有关规 范计算确定。当基材强度等级低于C20,或在素混凝土(或岩石)上植筋,应适当增加锚固深度。钻孔 有效深度自构件表面坚实的混凝土算起。
    (2)锚固胶配置。植筋胶为A、B两组份,配胶 宜采用机械搅拌,搅拌器可由电锤和搅拌齿组成,搅 拌齿可采用电锤钻头端部焊接十字形Φ14钢筋制 成。少量可用细钢筋棍人工搅拌。取洁净容器(塑 料或金属盆,不得有油污、水、杂质)和称重衡器按 配合比混合,并用搅拌器搅拌10min左右至A、B组 份混合均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌,尽 量避免混入空气形成气泡。胶应现配现用,每次配胶量不宜大于5kg。
    (3)检验。植筋后3~4天可随机抽检,检验可 用千斤顶、锚具、反力架组成的系统作拉拔试验。一 般加载至钢材的设计力值,检测结果直观、可靠。
    (4)注意事项。锚固构造措施尚宜满足《混凝 土结构加固设计规范GB50367-2006》的有关规定; 孔内尘屑是否清净、钢筋、螺栓是否除锈、胶配比是 否准确、是否搅拌均匀、孔内胶是否密实决定了锚固 效果的好坏;结构胶添加了纳米防沉材料,但每次使 用前检查包装桶内胶有无沉淀是良好的习惯,若有 沉淀,用细棍重新搅拌均匀即可;冬季气温低时,A 组分偶有结晶变稠现象,只需对A胶水浴加热至 50℃左右,待结晶消除搅匀即可,对胶性能无影响, 施工场所平均温度低于0℃,可采用碘钨灯、电炉或 水浴等增温方式对胶使用前预热至30~50℃左右 使用,应注意不得让水混入桶内。施工场所平均温 度低于-5℃,建议对锚固部位也加温0℃以上,并维持24小时以上;结构胶的性能在不断改进中,使用说明也可能随之变更,请以随货配备的为准。
    参考文献:
    [1]　肖卫东,胡高平,何培新,等.粘接实践200例[C].化 学工业出版社,2006:1-13.
    [2]　姜勇.植筋施工工艺[A].山西建筑,2004(20):8-9.