上世紀50年代初,美國首先用環(huán)氧樹(shù)脂結構膠對公路路面進(jìn)行快速修復。60年代,一些發(fā)達國家已將建筑結構膠應用于公路、橋梁、機場(chǎng)跑道等工程中。70年代,各類(lèi)性能優(yōu)良的建筑結構膠相繼出現,并將其應用領(lǐng)域擴大到更多的方面,如橋樁的基礎施工、高層建筑及公路橋等的加固、修復。例如:澳大利亞悉尼著(zhù)名的超級現代歌劇院將建筑結構膠用于屋蓋的拼裝粘接,堪稱(chēng)結構膠應用的經(jīng)典之作。80年代,建筑結構膠的應用更為普遍,如:英國用建筑結構膠將6.3ｍｍ厚的鋼板粘接于一座公路橋面與側面,使這座原限載量110ｔ的橋通過(guò)了500ｔ的載重卡車(chē)。90年代,建筑結構膠的應用更為廣泛,如:日本的阪神大地震后,損壞橋梁的鋼筋混凝土柱及梁等,均大量使用環(huán)氧樹(shù)脂結構膠進(jìn)行加固、修復;建筑結構膠的品種亦日益豐富,除粘接用外,還有錨固、灌注用等。

1　建筑結構膠在中國的發(fā)展

1.1　背景

    80年代初期,大連化學(xué)物理研究所和遼寧省建筑科學(xué)研究所研究成功了ＪＧＮ型建筑結構膠黏劑及加固技術(shù),不僅經(jīng)過(guò)各種力學(xué)性能、老化性能的試驗,還經(jīng)過(guò)沈陽(yáng)、錦州、鞍山、鐵嶺等地區7處不同類(lèi)型加固工程實(shí)際使用的考察。試驗和考察結果均表明,ＪＧＮ型建筑結構膠性能良好,滿(mǎn)足了使用要求,是我國建筑結構加固技術(shù)上的一項新成果,開(kāi)創(chuàng )了我國化學(xué)法粘鋼加固之先河。

1.2�。剩牵涡�建筑結構膠的性能與應用

    ＪＧＮ型建筑結構膠的主要組分是環(huán)氧樹(shù)脂和改性胺類(lèi)固化劑,其各項性能列表如下(與法國Ｓｉｋａｄｕｒ-31型膠比較):ＪＧＮ-Ⅰ型建筑結構膠黏劑的各項力學(xué)性能和耐老化性能均優(yōu)于法國Ｓｉｋａｄｕｒ-31型膠黏劑。

    ＪＧＮ-Ⅱ型建筑結構膠黏劑除耐溫外,其他力學(xué)性能與法國Ｓｉｋａｄｕｒ-31型膠黏劑基本相當,并且有原料易得、調制工藝簡(jiǎn)單、施工性能較好等特點(diǎn)。

    ＪＧＮ-Ⅱ主要應用于靜荷載場(chǎng)合,如工業(yè)與民用建筑;而ＪＧＮ-Ⅰ主要用于動(dòng)荷載的加固,例如公路與鐵路橋梁等。

1.3　化學(xué)法粘鋼加固的迅猛發(fā)展

    80年代中期以來(lái),中國建筑業(yè)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了建筑結構膠的推廣與應用,使市場(chǎng)消費量迅速增加。1983年,ＪＧＮ型膠黏劑剛問(wèn)世時(shí),全年的消費量不足5ｔ,進(jìn)入90年代以來(lái),每年的消費量成倍增加。1996年達到2000ｔ,1997年達到3000多ｔ,1998年達到4000多ｔ,2000年已超過(guò)6000ｔ。至今,中國用建筑結構膠對各種鋼筋混凝土梁、柱、板進(jìn)行加固工程已有近萬(wàn)項之多,尚未發(fā)現工程質(zhì)量問(wèn)題

1.4　各種建筑結構膠黏劑百花齊放

1.4.1　粘鋼加固用建筑結構膠黏劑

    中國擁有巨大的建筑市場(chǎng),已有的近百億平方米的建筑物、大量的構筑物及橋梁、涵洞、隧道結構中,混凝土結構占有很大比重。在這些混凝土建筑物和構筑物中,很多由于設計、施工的缺陷和長(cháng)期使用過(guò)程中的老化、損傷及災害,造成混凝土結構開(kāi)裂、抗震性能不良、承載力不足等影響其安全及使用功能的問(wèn)題,急需有效、耐久、施工簡(jiǎn)便的高新材料與加固修補的施工技術(shù)。ＪＧＮ型建筑結構膠及相關(guān)粘鋼加固技術(shù)的逐步成熟和成功推廣應用,巨大的市場(chǎng)和利潤空間,使得國內很多單位都投入到建筑結構膠的研究開(kāi)發(fā)中來(lái)。遼寧建科院、冶金部、湖南大學(xué)、武漢大學(xué)等單位都相繼成功開(kāi)發(fā)出自己的建筑結構膠黏劑品種。這些膠黏劑的主要化學(xué)成分均以環(huán)氧樹(shù)脂和胺類(lèi)固化劑為主,性能上各有所長(cháng)。90年代,國外知名品牌的建筑結構膠黏劑及先進(jìn)的加固技術(shù)開(kāi)始大量涌入中國,在一定程度上促使國內同行在建筑結構膠黏劑的配方和施工工藝上不斷改進(jìn)和完善:膠黏劑的性能更加優(yōu)異,施工工藝更趨合理。一批適用于特殊環(huán)境要求的建筑結構膠紛紛面世,例如,低溫潮濕環(huán)境用結構膠、室溫固化耐高溫膠等。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制的ＪＧＮ-ＨＴ耐高溫建筑結構膠數國內首創(chuàng ),已獲中國國家專(zhuān)利(專(zhuān)利號ＺＬ92113860.1),適用于高溫環(huán)境中,如水泥廠(chǎng)、發(fā)電廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)、玻璃廠(chǎng)等。

1.4.2　植筋錨固用建筑結構膠黏劑

    混凝土上的鋼筋錨固亦是加固領(lǐng)域的一個(gè)重要分枝。植筋錨固結構膠從化學(xué)組成可分為三類(lèi):環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi),如中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的ＪＧＮ-Ⅱ(Ａ)型膠;不飽和聚酯樹(shù)脂類(lèi),如湖南大學(xué)的ＪＮ型快速錨固膠;改性丙烯酸酯類(lèi)(環(huán)氧丙烯酸酯和丙烯酸聚氨酯),如中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的ＫＨＣＰ-98錨固膠(環(huán)氧丙烯酸酯類(lèi)),安徽大學(xué)研制的快速錨固膠(丙烯酸聚氨酯類(lèi))等。丙烯酸酯類(lèi)錨固膠固化速度較快,現場(chǎng)施工時(shí),對環(huán)境溫度變化不如環(huán)氧樹(shù)脂敏感,且低溫(-10℃～-15℃)亦能正常施工和固化,只是需要特殊的施膠工具。國產(chǎn)錨固膠的綜合性能與國外的不相上下,但是市場(chǎng)零售價(jià)卻低很多。如瑞士喜利得的錨固膠的售價(jià)比國產(chǎn)同類(lèi)膠種多出2～3倍。

1.4.3　碳纖維片材加固用建筑結構膠

    碳纖維加固修復混凝土結構技術(shù)是20世紀80年代末90年代初在日、美等發(fā)達國家興起的一項新型加固補強技術(shù),目前已廣泛應用于橋梁、建(構)筑物混凝土結構的加固修補工程之中。與粘鋼加固技術(shù)相比較,碳纖維加固技術(shù)有許多突出特點(diǎn),集中表現為:(1)因為是片狀補強材料,可以按結構形狀自由裁剪。(2)強度高,重量輕。(3)不生銹的補強材料。(4)施工簡(jiǎn)便容易。(5)超強防水效果。(6)容易設計。該項技術(shù)1997年被引入中國,立即受到工程界的關(guān)注,并形成了研究和工程應用的熱點(diǎn)。碳纖維片材加固膠黏劑一般包括三種膠:底涂膠(又稱(chēng)底層樹(shù)脂),修補膠(又稱(chēng)整平材料)和粘接膠(又稱(chēng)浸漬樹(shù)脂)。它們各自的作用分別是:(1)底涂膠:涂刷于混凝土基層上,強化混凝土表面強度,從而使混凝土與碳纖維之間的粘結性得到提高。(2)修補膠:整平混凝土表面,便于碳纖維片材的粘貼。(3)浸漬樹(shù)脂:將碳纖維片材結合在一起,使之呈板狀硬化物;同時(shí)將碳纖維與混凝土粘接在一起,也形成一個(gè)復合整體,共同抵抗外力。三種膠黏劑之中,浸漬樹(shù)脂最為重要,它的性能直接決定碳纖維片材能否有效地加固補強混凝土結構。

  臺灣福邑營(yíng)造工程股份有限公司在碳纖維加固方面做了不少工作,該公司生產(chǎn)的Ｆｅ2654碳纖維積層樹(shù)脂(即浸漬樹(shù)脂)的性能比較突出,其主要性能參見(jiàn)表3。

　　碳纖維片材加固膠黏劑在國內問(wèn)世時(shí)間雖然不長(cháng),但已基本能夠自給自足,而且許多科研單位,大專(zhuān)院校正在積極從事膠黏劑的研制與性能改進(jìn)工作。有關(guān)國內碳纖維片材加固膠黏劑研制的公開(kāi)報道不多,但已有許多品種在實(shí)際工程中得到應用。表4介紹了中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研制的碳纖維片材加固膠黏劑主要性能。

1.4.4　混凝土裂縫灌注(化學(xué)灌漿)加固用建筑結構膠

    這種膠黏劑的特點(diǎn)是黏度低,一般有環(huán)氧樹(shù)脂和丙烯酸兩類(lèi)。國內已有很多單位開(kāi)發(fā)的灌縫結構膠在實(shí)際工程中得到應用,效果良好。如湖南大學(xué)生產(chǎn)的一種低黏度環(huán)氧樹(shù)脂結構膠、遼寧建科院出品的ＧＳ灌縫膠、大連化物所研制的ＪＧＮ-Ｇ灌縫膠等。

2　中國建筑結構膠的未來(lái)方向

    (1)將現有建筑結構膠的配方適度調整,極大提高其施工工藝性能。

    (2)積極研制新的膠種,例如,常溫固化(3ｄ以?xún)?,可在150℃長(cháng)期使用的膠種(150℃的剪切強度不小于15ＭＰａ);可在-20℃固化(7ｄ之內),黏度適合施工,抗剪強度在18ＭＰａ的膠種等。

    (3)研究與制訂相關(guān)技術(shù)規范,與發(fā)達國家的建筑結構膠標準和加固規程接軌。

    (4)發(fā)展先進(jìn)的建筑結構膠的施工設備與器具,從而提高工程效率,保證工程質(zhì)量。

　　參考文獻:

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