特種塑料膠粘劑用于地下糧倉的聚丙烯塑料板與混凝土粘接的試驗(yàn)研究

丁明 王振清 陶元慶 張昊

河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院（450001）

特種塑料膠粘劑用于地下糧倉的聚丙烯塑料板與混凝土粘接的試驗(yàn)研究

丁明 王振清 陶元慶 張昊

河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院（450001）

地下糧倉建設(shè)中，防水防潮難題的解決始終是安全儲糧的關(guān)鍵。文章旨在探索一種新型地下防水體系，將聚丙烯塑料板與混凝土通過特種塑料膠粘劑連接，探索膠粘劑的拉伸粘接強(qiáng)度，為地下糧倉防水防潮難題的解決提供新的思路和途徑。

特種塑料膠粘劑；聚丙烯塑料；混凝土；粘接強(qiáng)度

1 膠粘劑的選擇及我國糧倉防水工程現(xiàn)狀

由于糧倉建筑的特殊性，膠粘劑應(yīng)無毒、流動性小,粘接強(qiáng)度高。型號為巨箭G-1805號的特種塑料膠粘劑（見圖1），采用特殊樹脂的單組份，無刺激性氣味、無毒性、可室內(nèi)施工。單組份膠粘劑施工工藝簡單，操作方便[1]。將塑料板與混凝土粘接，養(yǎng)護(hù)達(dá)到膠粘強(qiáng)度后，粘接性能優(yōu)越，內(nèi)部粘接形式密布，提高了粘接能力。

圖1 特種塑料粘接劑G-1805膠

圖2 聚丙烯塑料

目前的地下糧倉防水常采用鋼板與混凝土組合結(jié)構(gòu)，但由于鋼板較易腐蝕、耐久性差等缺陷，探索新型環(huán)保防水材料意義重大。在進(jìn)行相關(guān)調(diào)研及查閱資料后，我們發(fā)現(xiàn)聚丙烯塑料是一種較好的防水材料,將聚丙烯塑料與混凝土連接形成組合體系，通過試驗(yàn)探索組合體系的整體性、耐久性、強(qiáng)度及抵抗地下水壓力的各項(xiàng)性能，特別是膠粘劑的粘接性能，為地下糧倉的防水防潮問題提供新的解決思路和方法。

2 防水塑料板的選擇

工程應(yīng)用中要求防水塑料板具有防水性能好并能阻止水壓力浸入、易于粘接和焊接、耐久性好等特點(diǎn)[2]。由于地下糧倉自身的特殊性，尋求一種新型綠色環(huán)保，對原糧無污染的防水塑料板材尤為重要。經(jīng)過調(diào)研及查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)聚丙烯（PP）塑料板材（見圖2）遇水特別穩(wěn)定，在水中的吸水率僅為0.01%。同時(shí)聚丙烯塑料無毒，可直接接觸食品，廣泛用于食品容器及包裝材料。由此可見使用聚丙烯塑料作為內(nèi)襯式地下糧倉防水層安全環(huán)保，對原糧無危害。

3 聚丙烯塑料與混凝土的粘接強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)

3.1 粘接強(qiáng)度測定試驗(yàn)原理

參考《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》（GB 50728—2011），粘接材料粘合加固與基材的正拉粘接強(qiáng)度試驗(yàn)室測定方法及評定標(biāo)準(zhǔn)，粘接試塊材料平面尺寸應(yīng)選用40 mm×40 mm[3]，試驗(yàn)選用的塑料試件為聚丙烯,尺寸為40 mm×40 mm×20 mm，基材為混凝土，尺寸為150 mm×150 mm×150 mm。

單個(gè)試件粘接強(qiáng)度按下式計(jì)算:

σ=P/A

式中:σ——粘接強(qiáng)度(MPa)，精確至0.01 MPa；P——粘接力（N）；A——塑料試樣受拉面積（mm2）

3.2 試驗(yàn)構(gòu)件設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備

用特種塑料粘接劑G1805號膠水進(jìn)行粘接，各自分為3組，每組6個(gè)試件進(jìn)行編號，分別測定其粘接強(qiáng)度并進(jìn)行對比分析。

表1 對比分析表

3.3 試驗(yàn)加載及數(shù)據(jù)采集

測試選用高強(qiáng)度粘接強(qiáng)度測定儀（量程為0-16 kN，精度為0.001 kN）。待試件達(dá)到粘接強(qiáng)度后試驗(yàn)加載，加載速率為0.05 kN/s[4]，直至試件拉開破壞，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄采集。

圖3 試驗(yàn)構(gòu)件加載簡圖

圖4 試驗(yàn)加載圖

3.4 粘接強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

第一種尺寸40×40×20PP塑料塊（中心帶φ10孔）試驗(yàn)分為3組，進(jìn)行分組試驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)（注:處理數(shù)據(jù)時(shí)除去最大與最小值）如表2、3、4:

由第一種試驗(yàn)3組數(shù)據(jù)得出，特種塑料粘接劑G—1805號膠水用于聚丙烯塑料與混凝土之間的平均粘接強(qiáng)度為0.849 MPa。而地下80 m處的水壓才P=ρgh=0.8 MPa。這就說明特種塑料粘接劑G—1805號膠水可以用到地下80 m處的結(jié)構(gòu)粘接防水。

表2 第1組聚丙烯塑料——混凝土粘接拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表3 第2組聚丙烯塑料——混凝土粘接拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表4 第3組聚丙烯塑料——混凝土粘接拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

為了使試驗(yàn)更加完善，使聚丙烯塑料與混凝土之間的粘接強(qiáng)度測得更加準(zhǔn)確可靠，又增加了第二種試驗(yàn)（將粘接面積增大以便進(jìn)一步測得接近實(shí)際工程中二者粘接強(qiáng)度），進(jìn)行數(shù)據(jù)對比，第二種試驗(yàn)共1組，記錄數(shù)據(jù)如下表5。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，特種塑料粘接劑G—1805號膠水用于聚丙烯塑料與混凝土之間的平均粘接強(qiáng)度為0.253 MPa，是地下20 m處的水壓0.2 MPa的1.265倍。而且膠粘劑凝固時(shí)間適中，施工工藝簡便。

但是，兩種試驗(yàn)的數(shù)據(jù)相差很大，可能存在的原因如下:

1）試驗(yàn)加載時(shí)塑料塊受拉伸集中荷載作用，而粘接面積越大其影響也越大；

2）粘接面積越大其涂膠厚度均勻性越難控制；

3）粘接面積越大，G—1805號膠水越不容易凝固，導(dǎo)致粘接強(qiáng)度偏?。?/p>

4）儀器測量時(shí)存在一些誤差；

5）其它一些客觀原因。

表5 聚丙烯塑料——混凝土粘接拉伸試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，特種塑料粘接劑G—1805號膠粘劑以其優(yōu)越的粘接性能和防水性能用于地下糧倉中，可以發(fā)揮其優(yōu)越粘接力學(xué)性能以及防水性能。利用膠粘法連接聚丙烯塑料和混凝土，避免了應(yīng)力集中，縮短了施工周期，為今后地下糧倉防水工程施工技術(shù)方面提供了新思路。

[1]崔海鷹.建筑工程中新型防水材料的應(yīng)用[J].中華民居（下月刊），2014(2):167.

[2]趙亞東，探索新型防水材料的開發(fā)與應(yīng)用[J].居業(yè),2016(3): 18-19.

[3]GB 50728-2011,工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范[S].北京:中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn).

[4]GB/T 7124-2008,膠粘劑-拉伸剪切強(qiáng)度的測定（剛性材料對剛性材料）[S].北京:中華人民共和國標(biāo)準(zhǔn).