基于施工造價管理的改性建筑密封膠粘劑性能影響分析

崔晨華

(咸陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 咸陽 712046)

工程造價作為建筑施工項(xiàng)目管理過程中的重要組成，需要考慮施工環(huán)節(jié)各個要素，對涉及到建筑施工項(xiàng)目管理的整個過程都要進(jìn)行造價控制。膠粘劑作為基于施工造價管理的建筑密封材料的重要支撐部分，廣泛應(yīng)用于施工建筑中，其具有成本低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，有助于降低施工造價。近年來在建筑封堵技術(shù)廣泛推廣的背景下，傳統(tǒng)的密封材料所使用的膠粘劑存在環(huán)境污染、生物降解等方面的問題，如何采用水解改性的方法制備出無毒無害、可生物降解的施工建筑用密封膠粘劑是未來發(fā)展的重要方向?；谠诮ㄖ┕ぶ泄こ淘靸r管理新理念，為了降低施工總成本，研究了無水碳酸鈉含量、水膠比、水解溫度、水解時間、丙烯酸加入量和糖醇加入量對密封材料膠粘劑的接觸角和黏度的影響將尤為重要。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)原料

基于在建筑施工中工程造價管理新理念，為了降低施工總成本，試驗(yàn)原料選擇如下：

骨膠(工業(yè)級)，山東豐泰生物科技有限公司；氫氧化鈉(分析純，≥96.0%)，滄州特化化工產(chǎn)品有限公司；無水碳酸鈉(分析純，≥99.0%)，山東奧創(chuàng)化工有限公司；糖醇(工業(yè)級，≥99.0%)，上海信裕生物科技有限公司；丙烯酸(分析純，≥99.0%)，河北比爾尼克新材料科技股份有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器與設(shè)備

1 L三口燒瓶，安徽韋斯實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；300 mm球形冷凝管，安徽韋斯實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；DT1C型電動攪拌機(jī)，江陰市保利科研器械有限公司；HH-1型數(shù)顯水浴鍋，邢臺科拓機(jī)械制造有限公司；NBDF型電子天平，奧豪斯儀器有限公司；Sigma800型表面張力儀，蘇州雨澤儀器有限公司；PT1438G型溫度計，淮安潤泰儀表有限公司。

1.3 試驗(yàn)制備

基于施工造價管理的建筑密封材料的膠粘劑的制備過程為：向三口燒瓶中加入水和骨膠并控制好二者比例(水膠比)，28 ℃水浴加熱后加入無水碳酸鈉進(jìn)行30～80 ℃水解，水解時間為20～70 min，攪拌均勻后得到水解膠粘劑溶液；之后再進(jìn)一步加入丙烯酸和糖醇改性劑，加熱至設(shè)定溫度后攪拌形成改性膠粘劑。

1.4 測試與表征

黏度：采用旋轉(zhuǎn)黏度計進(jìn)行測試(取3組試驗(yàn)的平均值)；

接觸角：采用表面張力儀進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 無水碳酸鈉

圖1為無水碳酸鈉對膠粘劑粘接性能的影響，分別列出了黏度和接觸角隨無水碳酸鈉含量的變化曲線。

圖1 無水碳酸鈉含量對膠粘劑黏度性能影響Fig.1 Effect of anhydrous sodium carbonate content on adhesive viscosity

由圖1可知，隨著無水碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1%增至6%(相對膠粘劑，下同)，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，當(dāng)無水碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%和6%時，膠粘劑的黏度分別為2 750和318 mPa·s；且密封材料膠粘劑的接觸角也呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，膠粘劑的接觸角分別為79°和43°。當(dāng)無水碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%以下時，基于施工造價管理的建筑密封材料膠粘劑具有較高的黏度和接觸角。究其原因，主要是因?yàn)闊o水碳酸鈉可以將密封材料膠粘劑中的肽鏈斷裂，膠粘劑的黏度會隨著分子量的減小而減??；且在黏度減小的同時流動阻力降低，接觸角也會呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢而增加潤濕性。

2.2 水膠比

圖2為水膠比對膠粘劑粘接性能的影響，分別列出了黏度和接觸角隨水膠比的變化曲線。

圖2 水膠比對膠粘劑黏度性能影響Fig.2 Effect of water binder ratio on viscosity of adhesive

由圖3可見，隨著水膠比從80∶100增至200∶100，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，當(dāng)水膠比為80∶100和200∶100時，膠粘劑的黏度分別為2 750和510 mPa·s；且密封材料膠粘劑的接觸角呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢，在水膠比為140∶100時取得相對最小值，此時膠粘劑的接觸角為46°。當(dāng)水膠比小于140∶100時，基于施工造價管理的建筑密封材料膠粘劑具有較高的黏度和接觸角。究其原因，主要是因?yàn)樗z比的增加會使得粘結(jié)發(fā)生溶脹效應(yīng)，膠粘劑分子間的阻力增加，黏度減??；當(dāng)水膠比超過140∶100時，膠粘劑的黏度會進(jìn)一步降低；但是膠粘劑的潤濕會逐漸從粘濕轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛佌?，接觸角反而有所增大。

2.3 水解時間

圖3為水解時間對膠粘劑粘接性能的影響，分別列出了黏度和接觸角隨水解時間的變化曲線。

圖3 水解時間對膠粘劑黏度性能影響Fig.3 Effect of hydrolysis time on viscosity of adhesive

由圖3可見，隨著水解時間從20 min增至70 min，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，當(dāng)水解時間為20 min和70 min時，膠粘劑的黏度分別為2 620和1 398 mPa·s；且密封材料膠粘劑的接觸角呈現(xiàn)先較小后增加的趨勢，在水解時間為40 min時取得相對最小值，此時膠粘劑的接觸角為41°。當(dāng)水解時間小于40 min時，基于施工造價管理的建筑密封材料膠粘劑具有較高的黏度和接觸角。究其原因，這主要是因?yàn)樗鈺r間較短時，無水碳酸鈉對粘接劑的催化作用并不充分，仍然會保留部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而使得粘接劑黏度和接觸角逐漸減??；隨著水解時間延長，無水碳酸鈉對粘接劑的水解催化更加充分，分子鏈更多地發(fā)生斷裂而使得接觸角有所回升，黏度則不斷降低。

2.4 水解溫度

圖4為水解溫度對膠粘劑粘接性能的影響，分別列出了黏度和接觸角隨水解溫度的變化曲線。

由圖4可見，隨著水解溫度從30℃增至80℃，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，當(dāng)水解溫度為30、80 ℃時，膠粘劑的黏度分別為2 420、620 mPa·s；密封材料膠粘劑的接觸角也呈現(xiàn)逐漸減小特征，密封材料膠粘劑的接觸角分別為71°和33°。當(dāng)水解溫度小于50 ℃時，膠粘劑具有較高的黏度和接觸角。究其原因，主要是因?yàn)樗鉁囟仍礁?，粘接劑的水解反?yīng)會愈發(fā)迅速，粘接劑分子鏈減小的同時黏度下降；且在較高水解溫度下粘接劑分子間距增大而使得黏度下降，接觸角減小。

圖4 水解溫度對膠粘劑黏度性能影響Fig.4 Effect of hydrolysis temperature on viscosity of adhesive

2.5 丙烯酸加入量

圖5為丙烯酸加入量對膠粘劑粘接性能的影響，分別列出了黏度和接觸角隨丙烯酸加入量的變化曲線。

圖5 丙烯酸加入量對膠粘劑黏度性能影響Fig.5 Effectof acrylic acid content on adhesive viscosity

由圖5可見，隨著丙烯酸加入量從6 g增至21g時，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，當(dāng)丙烯酸加入量為6 g和21 g時，膠粘劑的黏度分別為916和1 720 mPa·s；且密封材料膠粘劑的接觸角也呈現(xiàn)逐漸增大，膠粘劑的接觸角分別為41°和56°。在丙烯酸加入量達(dá)到 12 g時，密封材料膠粘劑黏度在1 050 mPa·s以上，接觸角高于45°。究其原因，主要是因?yàn)楸┧峥梢耘c膠粘劑發(fā)生反應(yīng)而形成有機(jī)鹽類，從而屏蔽帶電氨基酸殘基，使得膠粘劑中的分子鏈更容易發(fā)生鏈卷曲，造成膠粘劑黏度提高、接觸角增大。

2.6 糖醇加入量

圖6為糖醇加入量對膠粘劑粘接性能的影響，分別列出了黏度和接觸角隨糖醇加入量的變化曲線。

由圖6可見，隨著糖醇加入量從5 g增至17.5 g時，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢，當(dāng)糖醇加入量為5 g和17.5 g時，膠粘劑的黏度分別為800和1 750 mPa·s；密封材料膠粘劑的接觸角也呈現(xiàn)逐漸增大態(tài)勢，接觸角分別為38°和47°。在糖醇加入量達(dá)到13 g時，密封材料膠粘劑黏度在1 050 mPa·s以上，接觸角高于45°。究其原因，主要是因?yàn)樘谴伎梢耘c膠粘劑發(fā)生反應(yīng)酯化交聯(lián)反應(yīng)而使得次級鍵能增加，且糖醇內(nèi)部的五元環(huán)結(jié)構(gòu)可以使得膠粘劑中的分子鏈更加舒展而增加了膠粘劑黏度；此外，糖醇中的羥基會與膠粘劑中的羧基發(fā)生反應(yīng)而使得極性基團(tuán)減少，接觸角會有所增大。

圖6 糖醇加入量對膠粘劑黏度性能影響Fig.6 Effect of sugar alcohol addition on viscosity of adhesive

3 結(jié)語

(1)隨著無水碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1%增至6%，密封材料膠粘劑的黏度和接觸角呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，當(dāng)無水碳酸鈉含量為1%和6%時，膠粘劑的黏度分別為2 750和318 mPa·s、接觸角分別為79°和43°。隨著水膠比從80∶100增至200∶100，密封材料膠粘劑的黏度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，接觸角呈現(xiàn)先較小后增加的趨勢，在水膠比為140∶100時膠粘劑的接觸角為46°。建議無水碳酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、水膠比小于140∶100，此時基于施工造價管理的建筑密封材料膠粘劑具有較高的黏度和接觸角；

(2)隨著水解時間從20 min增至70 min，密封材料膠粘劑的黏度逐漸降低、接觸角先減小后增加；當(dāng)水解時間為40 min時，接觸角為41°。隨著水解溫度從30 ℃增至80 ℃，密封材料膠粘劑的黏度和接觸角逐漸降低，當(dāng)水解溫度為30 ℃和80 ℃時，膠粘劑的黏度分別為2 420和620 mPa·s，接觸角分別為71°和33°。建議基于施工造價管理的建筑密封材料膠粘劑的水解時間為40 min、水解溫度為50 ℃；

(3)隨著改性劑丙烯酸加入量從6 g增至21 g時，密封材料膠粘劑的黏度和接觸角逐漸增大，當(dāng)丙烯酸加入量為6 g和21 g時，膠粘劑的黏度分別為916和1 720 mPa·s，接觸角分別為41°和56°。隨著糖醇加入量從5 g增至17.5 g時，密封材料膠粘劑的黏度和接觸角呈現(xiàn)出逐漸增大趨勢，當(dāng)糖醇加入量為5 g和17.5 g時，基于施工造價管理的建筑密封材料膠粘劑的黏度分別為800和1 750 mPa·s，接觸角分別為38°和47°。建議丙烯酸加入量和糖醇加入量分別為12 g和13 g。