常見(jiàn)聚合類建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑特性與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)

摘 要：隨著我國(guó)建設(shè)工程技術(shù)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)及配套產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，帶動(dòng)了建筑膠粘劑行業(yè)的快速發(fā)展，推動(dòng)了建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的迅速發(fā)展，使其應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛。為了解決目前建筑行業(yè)膠粘劑的固有缺陷、保障建筑工程安全可靠，從結(jié)構(gòu)膠粘劑應(yīng)用分類為出發(fā)點(diǎn)，比較不同膠結(jié)材料的特性，并總結(jié)歸納出既有膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)和不足。結(jié)合當(dāng)前建筑行業(yè)的熱點(diǎn)領(lǐng)域和國(guó)家政策導(dǎo)向，提出今后綠色、節(jié)能、環(huán)保的裝配式建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑是主要發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：膠粘劑；建筑材料；應(yīng)用與發(fā)展

中圖分類號(hào)：TQ437+.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）11-0030-04

Characteristics application advantages and development trend of common polymerized building structural adhesives

WANG Yalan

（Shaanxi University of Chinese Medicine Foundation Construction Office，Xianyang 712046，Shaanxi? China

）

Abstract：The continuous development of Chinese construction engineering technologyand the rapid rise of the construction industry and supporting industries lead to the rapid development of the construction adhesive industry，promoting the rapid development of the construction of structural adhesive research and development and production technology，and making its application scenarios more and more extensive.In order to solve the inherent defects of adhesives in the current construction industry and ensure the safety and reliability of construction projects，the classification of structural adhesive application was taken as the starting point，the characteristics of different bondingmaterials were compared，and the advantages and disadvantages of existing adhesives were summarized.Combined with the current hot areas of the construction industry and the national policy guidance，it is proposed that the green，energy-saving andenvironmental friendly structural adhesives for assembly buildings are the main development trend in the future.

Key words：adhesive;building materials;application and development

建筑行業(yè)及配套產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，帶動(dòng)了建筑膠粘劑行業(yè)的快速發(fā)展，使其應(yīng)用場(chǎng)景越來(lái)越廣泛，為我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的發(fā)展帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間。采用建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑加固改造建筑物，是目前廣泛采用的一種加固技術(shù)。建筑工程施工用膠的粘連技術(shù)，克服了以往常用的施工技術(shù)難題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，梳理我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的具體應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)對(duì)我國(guó)建筑工程持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展大有裨益。

1 建筑膠粘劑的定義和分類

1.1 建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的定義

建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑是人類使用的最早的膠粘劑之一，在人類建筑史中膠粘劑一直都扮演著重要的角色，無(wú)機(jī)膠粘劑則是人類歷史上最早使用的膠接材料，如粘土、石灰等［1-2］。自18世紀(jì)水凝水泥問(wèn)世以來(lái)，水泥成為近現(xiàn)代建筑中使用的主要膠粘劑，至今仍然活躍在工程建筑施工活動(dòng)中。自20世紀(jì)30年代開(kāi)始，高分子材料科學(xué)開(kāi)始興起，并在建筑業(yè)中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑可以應(yīng)用于建筑行業(yè)的每一個(gè)工序，乃至每一種材料。在建筑結(jié)構(gòu)中使用膠粘劑不僅能夠提高建筑物的質(zhì)量，增加審美度、舒適度，還可以改進(jìn)施工工藝、實(shí)現(xiàn)效率倍增［3-4］。

1.2 常見(jiàn)建筑結(jié)構(gòu)膠的類型及特性

以有機(jī)高聚物為基礎(chǔ)的建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑按使用的聚合物種類可分為2種基本類型，熱固性和熱塑性，如表1所示。

1.2.1 環(huán)氧膠粘劑

環(huán)氧膠粘劑（Epoxy Adhesive）分為單組分環(huán)氧膠、雙組分環(huán)氧膠等。環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑中含有的羥基、醚鍵、氨基等多種極性基團(tuán)和活性很強(qiáng)的環(huán)氧基，這些物理化學(xué)特點(diǎn)賦予環(huán)氧膠粘劑對(duì)金屬、混凝土、玻璃、木材等以優(yōu)良的附著力。環(huán)氧膠粘劑是目前使用最為普遍的一種高分子膠粘劑。環(huán)氧膠粘劑固化后膠性性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐介質(zhì)、耐老化，還具有較好的電絕緣特性［5-6］。目前市面上的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑基本無(wú)毒無(wú)害，符合當(dāng)前綠色發(fā)展和綠色生活的需要。

1.2.2 丙烯酸酯膠粘劑

丙烯酸酯膠粘劑（Acrylate adhesive）是以甲基丙烯酸酯、α-氰基丙烯酸酯或與其他烯類單體為基料，經(jīng)聚合反應(yīng)所得的膠粘劑。丙烯酸酯膠粘劑種類繁多，性能各異，因其易加工、耐環(huán)境性及色澤清淺等特點(diǎn)得到建筑施工的廣泛青睞。其中，α-氰基丙烯酸酯膠粘劑的應(yīng)用場(chǎng)景最為廣泛，幾乎所有的建筑基材都可以用α-氰基丙烯酸酯膠粘劑來(lái)粘接［7-8］。在建筑行業(yè)，丙烯酸酯膠粘劑用于建筑物加固和結(jié)構(gòu)改造的鋼筋錨固，玻璃及金屬幕墻后加埋件的安裝，地鐵、輕軌道釘?shù)腻^固。

1.2.3 有機(jī)硅膠粘劑

有機(jī)硅即有機(jī)硅氧烷，是指以“Si—O—Si”為主鏈，硅原子上聯(lián)接有有機(jī)基的交聯(lián)型的半無(wú)機(jī)高聚物。有機(jī)硅樹(shù)脂和硅橡膠彈性體是當(dāng)前應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)的2大膠粘劑。其中，有機(jī)硅樹(shù)脂是高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷。與一般有機(jī)樹(shù)脂膠粘劑相比，硅樹(shù)脂膠粘劑具有如下特性，耐熱性較強(qiáng)，高溫下電氣特性降低很少，具有一定的憎水性，浸水后能夠快速恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)［11-12］。

鑒于有機(jī)硅優(yōu)越的分子結(jié)構(gòu)，使其兼具“兩性”——即無(wú)機(jī)材料良好的機(jī)械物理性能和耐高低溫性，這是一般有機(jī)化合物所不能具備的優(yōu)良特性。另外，由于Si在化學(xué)元素中的獨(dú)特性質(zhì)和分子的螺旋狀結(jié)構(gòu)，使得有機(jī)硅膠粘劑具有高模量、透氣性、疏水性、易加工性和極低的表面能。

1.2.4 聚氨酯膠粘劑

聚氨酯膠粘劑是指主鏈上氨基甲酸基團(tuán)（—NHCOO—）和（或）異氰酸酯基（—NCO）的膠粘劑，它具有優(yōu)異的性能，且應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。聚氨酯膠粘劑中含有極性極強(qiáng)、活性較高的—NCO，能與表面含有活潑氫原子的材料產(chǎn)生共價(jià)鍵，可以參與EPDM的交聯(lián)，還適用于金屬制品之間的附著，因其固化屬于加聚反應(yīng)，所以在膠接過(guò)程中不會(huì)有副產(chǎn)品產(chǎn)生，不易發(fā)生膠合層缺陷。聚氨酯膠粘劑具有優(yōu)良的耐低溫性能，可在-253 ℃下使用［13-14］。除此之外，它還具有良好的耐磨、耐水、耐油、耐溶劑、耐臭氧及防霉菌等性能。在建筑結(jié)構(gòu)中，常被用于粘接泡沫塑料、木材、橡膠等外表光潔的材料。

2 建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 建筑基材粘接加固中的應(yīng)用

建筑基材的粘接加固作業(yè)主要是用結(jié)構(gòu)膠粘劑將鋼板、型材、纖維復(fù)合材料、纖維混凝土、環(huán)氧砂漿等補(bǔ)強(qiáng)加固材料牢固粘接在各種建筑構(gòu)件上，如柱、梁、樓板、陽(yáng)臺(tái)、墻體、鋼結(jié)構(gòu)等部位。不過(guò)，根據(jù)GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定：“承重結(jié)構(gòu)加固工程中嚴(yán)禁使用不飽和聚酯樹(shù)脂和醇酸樹(shù)脂作為膠粘劑”，不飽和聚酯樹(shù)脂和醇酸樹(shù)脂的分子量低，耐候性、耐水性、耐久性較差，若用于承重構(gòu)件的加固補(bǔ)強(qiáng)，很容易埋下安全隱患。而環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑以其優(yōu)異的力學(xué)性能、附著性、固化收縮率、公益性和抗化學(xué)藥品性能，成為國(guó)際上公認(rèn)的加固混凝土首選的膠粘劑［15-16］。

2.2 建筑裝飾工程上的應(yīng)用

建筑裝飾工程中需要粘接的材料設(shè)計(jì)面很廣，其表面形貌和物理化學(xué)性質(zhì)各不相同。例如水泥、黃沙等，它們硬化后強(qiáng)度高、硬度大，屬于堿性氧化物，能與酸發(fā)生反應(yīng)；金屬材質(zhì)的物品普遍具有導(dǎo)電導(dǎo)熱性，膨脹系數(shù)大；還有玻璃、石膏、陶瓷等制品，絕緣性好、耐腐蝕性強(qiáng)，熱膨脹系數(shù)小。

2.3 建筑結(jié)構(gòu)灌注與修補(bǔ)粘接上的應(yīng)用

這一應(yīng)用場(chǎng)景主要是在鋼筋表面和混凝土之間使用建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑將二者牢固地粘接成一體的膠結(jié)工藝，以此達(dá)到鋼筋混凝土協(xié)同作業(yè)的目的。除了起到機(jī)械性性固定作用外，它還可以應(yīng)用在普通部件上，實(shí)現(xiàn)對(duì)普通部件的密封修復(fù)，從而使其滿足其最初的設(shè)計(jì)需求，有效預(yù)防和控制構(gòu)件中的裂縫。因此，它不僅適用于一般的民用建筑、工業(yè)建筑，還適用于水利工程、軍用工程等多種應(yīng)用分類［17-18］。

2.4 建筑裝配式構(gòu)件中的應(yīng)用

近年來(lái)，由于其施工速度快、造價(jià)低、工程效率高以及能降低粉塵、噪聲污染、水污染等特點(diǎn)，裝配式建筑逐漸得到了廣大市民的青睞，并在今后的城市建設(shè)中將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。在裝配施工中，結(jié)構(gòu)膠粘劑是一種十分常用且重要的工業(yè)材料，能夠滿足裝配式建筑基礎(chǔ)的粘接強(qiáng)度要求、各種物理化學(xué)性能（如韌性、固化收縮性、耐熱性、電絕緣性等）需求，同時(shí)還可以對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和維護(hù)。因此，建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑在裝配式建筑中的發(fā)展和應(yīng)用前景十分廣闊［19-20］。

3 建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的施工工藝優(yōu)勢(shì)及不足

3.1 建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)

（1）若膠粘劑均勻地敷抹在連接點(diǎn)表面，在加固處則能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)力分布均勻的效果。（2）建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑能把各種性能的建筑材料緊密膠接在一起，即使在當(dāng)今的建筑材料多元化的時(shí)代，這種優(yōu)勢(shì)也是其他施工工藝所無(wú)可比擬的［21-22］。（3）膠粘劑的密封性能良好，能夠有效隔絕空氣、水等環(huán)境介質(zhì)。（4）使用膠粘劑進(jìn)行施工，工序簡(jiǎn)單，可以顯著加快工程進(jìn)度，在施工中還可以提高效率、降低成本、節(jié)約能源等。（5）通?？梢栽诔鼗蛑械葴囟认逻M(jìn)行施工，而且對(duì)環(huán)境、資源也十分友好。（6）選擇功能性膠，還可使接縫處具有絕緣性、導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性和快速固化等特性，能滿足多樣化的建筑需求［23-24］。

3.2 建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑的不足

（1）膠粘劑70％以上是高聚物，其耐老化、抗化學(xué)藥品性能差強(qiáng)人意。（2）膠粘劑以極性基團(tuán)的分子間實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的膠結(jié)，其粘接強(qiáng)度還有待改善。（3）膠粘劑的工作溫度不夠?qū)挿?，非結(jié)構(gòu)膠不耐高溫，只能在-60～100 ℃下使用，結(jié)構(gòu)膠的使用溫度為-253～315 ℃；無(wú)機(jī)膠粘劑雖可達(dá)到700～800 ℃，但附著性、耐久性能上卻有較大缺陷。（4）目前尚無(wú)一種有效科學(xué)的膠粘劑無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

4 建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，未來(lái)5～10年內(nèi)，我國(guó)膠粘劑行業(yè)需求將以8%～10%的速度增長(zhǎng)，而建筑行業(yè)是膠粘劑應(yīng)用最為集中的一大市場(chǎng)。在過(guò)去5年中，受多項(xiàng)國(guó)家政策帶動(dòng)，裝配式建筑迅猛發(fā)展，其對(duì)膠粘劑的需求也水漲船高［25-26］。由于裝配式建筑特有的建造流程，其單位面積用膠量顯著高于傳統(tǒng)建筑的需求，在2021年裝配式建筑對(duì)膠粘劑的需求已經(jīng)超過(guò)600 kt。從整體來(lái)看，裝配式建筑對(duì)膠粘劑的需求將是未來(lái)5年建筑機(jī)構(gòu)膠粘劑最大的增長(zhǎng)點(diǎn)。裝配式建筑中混凝土構(gòu)件表面特性及板塊位移等因素對(duì)膠粘劑粘接性能、彈性、耐候性和可涂飾性提出了更高的要求［27-28］。因此，建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑行業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)將是硅酮膠粘劑向改性硅酮膠粘劑的需求轉(zhuǎn)變。

5 結(jié)語(yǔ)

在科技進(jìn)步和生產(chǎn)實(shí)踐中，建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑被越來(lái)越多地運(yùn)用到建設(shè)工程的各個(gè)領(lǐng)域中。目前，雖然膠粘劑已經(jīng)不斷地取得新的成果，但是就目前的情況來(lái)看，某一類的建筑用膠粘劑還不能完全滿足建筑結(jié)構(gòu)的全方位需求。所以，在今后的建筑工程中，必須從不同類型的膠粘劑組合應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物的補(bǔ)強(qiáng)、裝飾、改造等要求。同時(shí)，還要掌握建筑行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)以及國(guó)際國(guó)內(nèi)施工規(guī)范的變動(dòng)，進(jìn)一步提高膠粘劑的各項(xiàng)性能，使之助力新世紀(jì)建設(shè)工程的良性發(fā)展。

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收稿日期：2023-06-10；修回日期：2023-09-12

作者簡(jiǎn)介：王亞蘭（1987-），女，碩士，工程師，研究方向：工程管理；E-mail：840447630@qq.com。

引文格式：王亞蘭.

常見(jiàn)聚合類建筑結(jié)構(gòu)膠粘劑特性與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及發(fā)展趨勢(shì)

［J］.粘接，2023，50（11）：30-33.