密封膠的化學鍵能分析及對鋼筋混凝土梁加固的粘接性能測試

徐輝 逯志斌

摘 要： 為了提高鋼筋混凝土梁加固設計質量，保證整個建筑結構的可靠性和穩(wěn)定性，現(xiàn)提出一套行之有效的密封膠粘加固鋼筋混凝土梁粘接性能試驗方案。介紹了密封膠組成與應用，從水密性能和氣密性能、力學性能和蠕變性、耐候性、粘接性、密封膠固化速度、密封膠顏色調節(jié)等性能入手，并研究了鋼筋混凝土梁加固對密封膠的性能要求；測試了密封膠粘對鋼筋混凝土梁加固拉伸粘接性、定伸粘接性、浸水后定伸粘接性等粘接性能的影響。結果表明，提出的鋼筋混凝土梁粘接性試驗方案具有較高的可靠性和可行性，有效地提高了鋼筋混凝土梁的粘接強度。

關鍵詞： 密封膠粘；鋼筋混凝土梁；加固；粘接性能

中圖分類號： TQ436+.9

文獻標志碼： A ?文章編號： 1001-5922（2023）08-0020-04

Analysis of chemical bond energy of sealing adhesive and its performance test on concrete beams reinforcement

XU Hui，LU Zhibin

（Beijing Urban Construction North Group Co.，Ltd.，Beijing 100162，China）

Abstract： In order to improve the design quality of reinforced concrete beams and ensure the reliability and stability of the entire building structure，an effective test scheme for the bonding performance of reinforced concrete beams strengthened with sealing adhesive is proposed.The composition and application of sealant were introduced.The performance requirements of sealant for reinforced concrete beam reinforcement were studied from the aspects of water tightness and air tightness，mechanical properties and creep，weather resistance，adhesion，curing speed of sealant，sealant color adjustment and other properties.The influence of sealing adhesive on the bonding properties of reinforced concrete beams，such as tensile bonding，constant elongation bonding，and constant elongation bonding after immersion，was comprehensively tested.The results showed that the bond test scheme of reinforced concrete beams proposed in this paper had high reliability and feasibility，effectively improved the bond strength of reinforced concrete beams.

Key words： sealing adhesive;reinforced concrete beam;reinforcement;adhesion property

在開展鋼筋混凝土梁加工工作期間，對于密封膠而言，其適用對象是混凝土材料，該膠體主要包含堿性材料、石材、多微孔等材料，這些材料在本質上表現(xiàn)出明顯的差異，這就對密封膠使用提出了更高的要求。對于鋼筋混凝土梁而言，具有尺寸較大、接縫累計變形量大等特點，所以，在進行鋼筋混凝土梁加固期間，需要對密封膠的界面粘接力、變形適應能力提出了更高的要求。此外，通過提高密封膠與鋼筋混凝土之間的粘接性能，可以提高鋼筋混凝土梁加固效果。本文通過測試密封膠粘加固鋼筋混凝土梁粘接性能，為后期鋼筋混凝土梁加固工作的有效開展提供重要的依據(jù)和參考。

1 密封膠概述

密封膠主要包含硅酮膠、聚氨酯膠、硅烷改性密封膠等類型，密封膠類型不同，所對應的粘接性能也存在一定的差異。密封膠內部含有大量的二甲基硅氧烷、催化劑、填料，這些組成成分一旦與空氣中的水蒸氣接觸并發(fā)生化學反應后，會出現(xiàn)一定的固化現(xiàn)象，然后，形成大量的硅橡膠，這些硅橡膠具有結構穩(wěn)定、粘接性能強、防水性高、密封性高等特點，這樣一來，就會增加密封膠的耐高溫性、耐水性和粘接性[1]，通過將密封膠科學地應用到鋼筋混凝土梁粘接中，可以有效地提高鋼筋混凝土的粘接性能。現(xiàn)以硅酮結構密封膠為例，對該密封膠的內部化學鍵進行全面介紹。硅酮結構密封膠內部含有大量的Si—O—Si鍵，通過將這些鍵進行有效地組合，可以形成性能穩(wěn)定的Si—O—Si鍵骨架，根據(jù)這些骨架，可以更好地了解和掌握硅酮結構密封膠整個固化過程，極大地提高了硅酮結構密封膠的密封性、防水性、耐高溫性、耐低溫性和粘接能力等性能。

密封膠的常見化學鍵能如表1所示，從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，與C—C、C—O、C—N、C—S、S—S鍵相比，Si—O鍵所含有的鍵能最高，當Si—O鍵能不斷增加時，密封膠會表現(xiàn)出較高的耐紫外線[2]。由此可見，通過將密封膠的Si—O—Si鍵科學地應用到鋼筋混凝土梁加固處理中，可以顯著地提升其粘接耐久性。

2 鋼筋混凝土梁加固對密封膠的性能要求

2.1 水密性能和氣密性能

使用密封膠加固處理鋼筋混凝土梁期間，表現(xiàn)出一定的水密性和氣密性。在對損傷的鋼筋混凝土梁進行加固時，一旦其水密性、氣密性較差，就會出現(xiàn)滲漏問題，導致鋼筋混凝土梁很容易受到外界各種因素的不良影響，造成鋼筋混凝土梁質量不斷降低[3]。只有確保所使用的密封膠具有較高的水密性和氣密性，才能形成相應的不滲透層，從而實現(xiàn)對鋼筋混凝土梁的不斷修復和保護，使得整個建筑結構的穩(wěn)定性和安全性得以大幅度提高。

2.2 力學性能和蠕變性

鋼筋混凝土梁一旦受到收縮、溫度等相關因素不良影響，很容易出現(xiàn)位移現(xiàn)象，導致其粘接面始終處于拉伸狀態(tài)，所以，為了確保密封膠能夠更好地應用到鋼筋混凝土梁中，必須保證密封膠具有較高的彈性和蠕變性[4]，當鋼筋混凝土梁受到外界環(huán)境因素而出現(xiàn)移動時，密封膠不會出現(xiàn)開裂問題或者粘接破壞問題，這表明密封膠具有較高的恢復能力，能夠在最短時間內快速恢復到原來狀態(tài)。

2.3 耐候性

部分鋼筋混凝土梁結構長時間放置于室外環(huán)境中，很容易因受到濕度、溫度、氣候等外界因素的影響而出現(xiàn)破壞問題，使用密封膠加固處理鋼筋混凝土梁期間，很有可能因長時間暴露在陽光直射的環(huán)境下同樣受到光照、溫度、濕度等因素的影響而出現(xiàn)熱脹冷縮問題，進而導致密封膠出現(xiàn)破壞[5]。所以，為了確保密封膠更好地應用到鋼筋混凝土梁中，必須要保證密封膠具有較高的耐候性、耐久性，有效地避免外界因素對其產(chǎn)生不良影響，以達到延長其使用壽命的目的。

2.4 粘接性

在使用密封膠對鋼筋混凝土梁進行加固處理期間，密封膠表現(xiàn)出顯著特點是粘接性能，其粘接性能是判斷密封膠質量是否合格的重要指標。在進行加固處理鋼筋混凝土梁時，密封膠粘接性能越高，其防水能力、修復能力越強，反之，如果密封膠粘接性能不好，將會嚴重影響其密封防水性能，嚴重影響鋼筋混凝土梁加固效果[6]。另外，密封膠的粘接性很容易受到外界各種因素的不良影響，導致鋼筋混凝土孔洞不斷變大，甚至出現(xiàn)孔洞分布不均勻等問題，嚴重影響了密封膠的粘接性能。

2.5 密封膠固化速度

鋼筋混凝土梁加固操作通常對密封膠的固化速度提出了更高的要求，鋼筋混凝土梁基材一旦出現(xiàn)熱脹冷縮，會造成縫的伸縮始終作用于密封膠上，同時，密封膠在實際固化期間，會出現(xiàn)位移運動現(xiàn)象，導致密封膠的拉伸強度、模量、壓縮強度等性能出現(xiàn)變化。另外，當密封膠內部出現(xiàn)大量的氣泡空腔[7]，對其位移能力產(chǎn)生不良影響。所以，對于密封膠而言，其固化時間越短，對其影響程度會降低。

2.6 密封膠顏色調節(jié)

嚴格按照相關標準和要求，對密封膠顏色進行科學調節(jié)，傳統(tǒng)硅酮膠調色工藝相對比較復雜，如相關生產(chǎn)廠家會結合客戶所提出的需求， 將色漿添加到硅酮膠中，無線電廣播電視發(fā)射技術從而起到調色的作用，這種操作無法實現(xiàn)小批量的生產(chǎn)[8]，這是由于客戶通常需要大量的訂單。但是，多組分的硅烷改性密封膠調色流程相對簡單，僅僅在正式使用雙組分密封膠之前，加入所調制好的色漿包，對其進行充分攪拌即可，完全滿足密封膠調色相關標準和要求。

3 試驗方法

結合密封膠上述性能，將密封膠科學地應用于鋼筋混凝土梁加固處理中，接下來，對其粘接性能進行全面化分析和研究。

3.1 試驗原料

本次試驗中，所用到的密封膠是MSPU-50耐候密封膠[9]，另外，還用到了硅烷封端聚合物密封膠，這兩種密封膠完全符合相關標準和要求。

3.2 試件設計與準備

通過使用MSPU-50耐候密封膠，對鋼筋混凝土梁進行粘接，并對其劃分，使其被劃分為3組，每組含有六個試件，并對這些試件進行編號處理[10]，然后，對其粘接強度進行精確化測定和對比，試件粘接強度對比分析表如表2所示。

3.3 試驗步驟

在進行本次試驗中，首先，需要對其表面塵灰進行全面化清除。其次，對該基材進行組裝處理，使其組裝成空腔[11]，整個操作必須在防粘材料上進行，同時，將MSPU-50耐候密封膠填充到鋼筋混凝土梁基材所組裝形成的空腔內，然后，在該基材粘接面上擠壓相應的MSPU-50耐候密封膠，確保粘接的結實度，并完成對試件的制作[12]，但是，需要注意的是，在進行試件制備期間，要盡可能地避免粘接操作出現(xiàn)大量的的氣泡。最后，結合標準試驗條件，將制備好的試件放置在室溫環(huán)境下，并將放置時間控制為28 d，經(jīng)過28 d放置后，對鋼筋混凝土梁的粘接[LL] 性能進行全面化測試。

3.4 測試方法

3.4.1 拉伸粘接性

在本次試驗中，嚴格按照建筑密封材料試驗相關標準和要求，將經(jīng)過28天養(yǎng)護后所形成的試件，放置到24 ℃溫度下，對其進行拉伸處理，在進行拉伸試驗期間，將拉伸速度設置為5 mm/min，試件拉伸至將要破壞狀態(tài)為止，并對試件拉強度和斷裂伸長率進行精確化測定和計算。

3.4.2 定伸粘接性

嚴格按照建筑密封材料試驗相關操作步驟，將經(jīng)過養(yǎng)護處理后的試件放置于所設置好的標準環(huán)境下，并對其進行拉伸處理，在進行拉伸試驗期間，需要將拉伸速度設置為5 mm/min。在整個試驗過程中，當試件的伸長率達到100%時，要暫停試驗操作，同時，還要向拉伸處理過的試件中插入相應的定位墊塊[13]，然后，將其放置于標準條件下進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間設置為24 h，接著，對試件粘接結構破壞程度進行全面化測定。

3.4.3 浸水后定伸粘接性

嚴格按照建筑密封材料試驗步驟，將養(yǎng)護好的試件浸入到24 ℃左右的蒸餾水中，浸泡時間為4 d，然后，將其放置于標準條件下進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為1 d。在此基礎上，在所設置好的標準條件下，對試件進行定伸處理[14]，同時，將拉伸速度設置為5 mm/min，接著，對試件進行拉伸處理，使其被拉伸到100%，方可暫停試驗操作。在此基礎上，向已經(jīng)拉伸處理好的試件中插入相應的定位墊塊，并將其放置到標準條件下，對其進行養(yǎng)護，養(yǎng)護時間控制為24 h，最后，對試件粘接結構破壞程度進行全面化測定[15]。

4 結果與討論

4.1 粘接性能

試件尺寸PP塑料塊的長、寬、高分別達到了50、50、30 mm，將該塑料塊試驗組劃分為3組，并采用分組試驗的方式，對相關數(shù)據(jù)的全面化記錄（在處理這些數(shù)據(jù)時，要注意將最大值、最小值去掉），獲得如表3所示的MSPU-50耐候密封膠與鋼筋混凝土粘接拉伸試驗數(shù)據(jù)。

由表3可知，經(jīng)過實驗測定后，通過借助MSPU-50耐候密封膠，對鋼筋混凝土試件進行粘接處理，當其平均拉伸強度、斷裂伸長率達到了1.353MPa、683%，鋼筋混凝土的定伸粘接性沒有受到破壞。 由此可以得出，密封膠與鋼筋混凝土梁之間表現(xiàn)出良好的粘接性，另外，通過使用密封膠，對鋼筋混凝土進行粘接處理，發(fā)現(xiàn)鋼筋混凝土梁表現(xiàn)出拉伸強度強、斷裂伸長率高、定伸粘接性高等性能，所以，密封膠可以科學地應用于鋼筋混凝土梁加固領域中，從而最大限度地提高鋼筋混凝土之間的粘接性能。

4.2 粘接界面特征

為了更好地分析和研究密封膠與鋼筋混凝土之間的粘接性能，需要利用掃描電子顯微鏡，采用微觀結構分析的方式，對粘接界面結構進行全面化觀察和分析，MSPU-50密封膠與鋼筋混凝土界面特征如圖1所示。

從圖1（a）中可以看出，鋼筋混凝土界面結構具有一定的松散性、孔隙性特點。從圖1（b）中可以看出，通過使用MSPU-50耐候密封膠，可以對鋼筋混凝土內部孔隙進行填充和滲入處理，確保二者之間能夠完美結合。這說明MSPU-50耐候密封膠與鋼筋混凝土之間表現(xiàn)出良好的相容性，有效地提高了其粘結強度。

5 結語

鋼筋混凝土憑借著自身使用簡單方便、可塑性良好、價格便宜、耐久性高、節(jié)能降耗等特點，被廣泛地應用于建筑工程施工中。鋼筋混凝土結構一旦受到建筑設計、建筑施工、地震荷載等多種因素的影響，很容易出現(xiàn)鋼筋混凝土結構質量問題，同時， 一旦鋼筋混凝土結構出現(xiàn)損傷問題，會降低建筑結構質量，甚至縮短建筑結構使用壽命。所以，通過使用密封膠，對鋼筋混凝土梁進行加固處理，可以實現(xiàn)對鋼筋混凝土結構的有效保護，這為后期鋼筋混凝土梁加固工作的有效開展提供重要的依據(jù)和參考。

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